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工場のコストを抑える―電気の有効利用―電力需要が高まる夏、電気の使用量を効果的に抑制してコストメリットを生み出します。

工場のコストを抑える―電気の有効利用―

工場の生産コストを抑えるための節電ポイント

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工場の生産コストを抑えるための節電ポイント

生産コストの改善は製造業にとって永遠の課題です。それに対して製造現場ではさまざまな取組みがなされますが、電力量の削減(=節電)も重要な取組みです。
節電を実行するためには、電力の消費状況(設備、機械・機器など個々の消費電力量)を把握したうえで削減目標を設定し、それに則した実行策を立案することが基本になります。

ちなみに、消費電力量(Wh)は電力(W)と時間(h)の積であり、100Wの照明を8時間つければ800Whが使用した電力量になります。そしてこの消費電力量を削減するためには、電力を小さくすること、および使用時間を減らすことの2つがカギとなります。
さらに、それに加えて機器の稼働台数を削減することで製造現場の電力使用量を効果的に削減できるようになります。

製造現場の節電のポイント

製造業の電力消費の80%以上が生産設備であり、残り20%弱が空調・照明などの一般設備といわれます(経済産業省、夏季の節電メニュー)。
生産設備とは製品を製造するための機械・機器などであり、例えば自動車部品製造の生産機械(プレス成形機、プラスチック射出成形機など)、金属加工の電気炉、食品加工の冷凍・冷蔵設備などさまざまなものがあります。
以下では、製造電場における生産設備と一般設備の節電のポイントの一部を概観します。電力消費状況を把握し、その削減ポイントを見出すことは節電の実行策につながります。

1.生産設備の節電

生産設備の節電では、ムダの排除と設備ロスの抑制が重要になります。例えば、待機時の電源は徹底してオフにし、ムダな電力の消費を避けます。また、モーターなどの回転機の空転防止を徹底することも大切です。
熱放出を伴う機械・機器では断熱することで放熱のロスを抑制します。例えば、プラスチック成形機のヒーターに断熱材を設置することで放熱ロスを抑制し、加熱用の電力を削減できます。さらに、熱放出を抑えれば使用環境の空調の負荷も削減でき、さらなる節電にもつながります。
工作機械やコンベアなどの機械に組み込まれる補助用電動機も、機械本体が停止する時には停止するよう制御を変更すると節電につながります。

2.動力の節電

生産設備の動力である変圧器、コンデンサ、コンプレッサ、ポンプ、ファンなども工夫次第で節電につなげられます。
受電用変圧器は、最高効率となる負荷率で運転すると節電になります。例えば、負荷率(最高効率)が40%の変圧器を負荷率20%で2台運転している場合、1台に負荷をまとめれば(負荷率40%で1台を運転)節電になります。
また、力率改善コンデンサで適切に力率を改善することで線路、変圧器の損失が低減(無効電力が削減)する分、節電になります。
コンプレッサは、使用時の圧力を見直し、現状より低い吐出圧でも作業可能であれば供給圧力を低くすることで節電につながります。また、待機運転を停止したり、配管などのエア漏れ対策をすることにより負荷が減り電力消費を抑えられます。
さらに、コンプレッサおよびポンプやファンなどにインバーター制御(電源周波数と電圧を変化させることで機械・機器の動作を制御)を導入することで節電に大きくつなげることができます(すでにインバーター機能を持つポンプ・ファンの場合は運転方法を見直すことが有効)。

生産設備の節電効果は機械・機器の使用状況や型式によって異なりますので、具体的に実行する際は専門家に相談するなど注意を要します。
また、生産設備の稼働台数を削減することも節電にはおおいに有効ですが、それには作業内容の見直しや工程の工夫などが前提となります。作業内容や工程は各製造現場の条件に従って改善することが重要になります。

一般設備では、不使用エリアの消灯を徹底することでムダな電力消費を削減し、空調の温度管理および外気取入れ量の調整による換気用動力や熱負荷の低減により節電につなげられます。そのため照明設備では適正照度、不要照明消灯、自動点滅など、空調設備ではフィルターの清掃、換気量や空調域の制御などが取組み項目となります。

事前の制御や見える化も有効

目標とする消費電力削減の実行策を確実なものにするため、製造現場の生産設備の電力使用状況を逐次チェックするデマンド監視が有効です。
デマンド監視とは、あらかじめ設定した最大電力値(デマンド値=最大需要電力)を24時間監視し、デマンド値を超えそうになると警報やランプなどで知らせる仕組みです。
警報が発生したら、空調の一時停止など事前に決めておいた手順を実行し、デマンド値を超えないようにします。

また、工場の配電、空調、照明、製造ラインなどの設備の電力使用量を監視、制御する「工場エネルギー管理システム(FEMS)」を導入して電力の消費状況を見える化することも節電には有効です。
さらに古い変圧器はトップランナー変圧器に、古い誘導電動機は高効率電動機や永久磁石電動機などに更新することで節電につなげられます。

既述のインバーター制御やデマンド監視システムなど節電につなげるための新たな設備の導入、もしくは節電への取組みについての相談などについて公的支援を活用することも一考です。
以下のような支援・サービスも検討してみてください。

日刊工業新聞・電子版 節電取材チーム

<参考文献>

  • 産業用電気機器の賢い節電方法 一般社団法人日本電機工業会 [平成24年6月]
  • 夏季の節電メニュー(事業者の皆様) 経済産業省 [平成26年5月]

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