スマート・メーターとは
スマート・メーターがどのように機能するのか、またスマート・メーターが公益事業会社と消費者の両方にどのように力を与えることができるのかを学びましょう
工場の作業現場でデジタル・タブレットを見ている監督者と女性作業員
スマート・メーターとは

エネルギー消費と効率が重要な関心事となっている現在、スマート・メーターは、家庭、中小企業、商業用のエネルギー測定をより効果的に管理するための革新的なソリューションとして登場しました。これらのデジタル・デバイスは、従来のメーターに徐々に取って代わりつつあります(スマート・メーターの設置数は過去10年間で3倍になりました)。1 。また、スマート・メーターは全メーター・システムの93%を占める予定であり、公益事業会社と消費者がエネルギー/リソースとやり取りする方法を変革しています。2

ここでは、スマート・メーターと、スマート・メーターが現代のエネルギー管理において急速に不可欠なツールになりつつある理由を包括的に説明します。

高度計量インフラストラクチャー(AMI)の重要なコンポーネントであるスマート・メーターは、電気、ガス、または水道の消費量をリアルタイムで測定および記録し、その情報を公益事業会社に中継するデジタル・デバイスです。検針員による手動検針が必要なアナログ(従来型)メーターとは異なり、スマート・メーターは正確かつ最新の消費データを提供し、公益事業会社と消費者の双方がエネルギー使用量をより効果的に監視・管理できるようにします。

スマート・メーターは、スマート・グリッド・インフラストラクチャー、つまりデジタル・テクノロジーを使用して電力使用分配の信頼性、効率性、持続可能性を強化する最新の電力網システムを構築するために不可欠です。

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スマート・メーターの仕組み

スマート・メーター内の計量装置は、デジタル技術を使用してエネルギー消費量を正確に測定できるように設計されています。ただし、使用するセンサーと測定技術は、測定するエネルギーの種類によって異なります。

電力メーターの場合、センサーは電気回路を流れる電圧と電流を測定します。次に、これらの値を乗算して消費電力(ワット単位で測定)を計算します。電力消費量を時間の経過とともに積分することにより、メーターは総電力使用量(キロワット時単位で測定)を測定できます。

天然ガス水道メーターは流量センサーを使用して、メーターを通過するガスまたは水の量を測定します。これらのセンサーには、超音波、タービン、ダイヤフラム・ベースのメーターなどのさまざまな技術が利用されています。次に、スマート・メーターは、使用されるガスまたは水の量とそれぞれのリソースのエネルギー量に基づいてエネルギー消費量を計算します。

 

スマート・メーターはどのようにしてデータを送信するか

スマート・メーターがエネルギー消費データを測定および記録すると、通信モジュールは、次のいずれかの方法を使用して、水道、ガス、または公益事業会社に使用料情報を送信します。

  • 無線周波数(RF)信号―多くのスマート・メーターは、無線RF信号を使用してデータを送信します。この方法はコスト効率が高く、長距離通信が可能なため、大規模な導入に適しています。ただし、RF信号は他のワイヤレス・デバイスからの干渉を受けやすいため、信頼性の高い通信を確保するために中継器やゲートウェイなどの追加のインフラストラクチャーが必要になる場合があります。

  • セルラー・ネットワーク―一部のスマート・メーターは、既存のセルラー・ネットワーク(例えば、4Gまたは5G)に依存してデータを送信します。このアプローチは広範囲のカバレッジを提供し、RF信号よりも干渉に対する耐性が高くなります。ただし、セルラー・ネットワークを使用すると、追加のデータ送信コストが発生する可能性があり、携帯電話の通信範囲が限られている、または信頼性が低い地域には適していない可能性があります。

  • ブロードバンド接続―スマート・メーター通信のもう1つのオプションは、DSLや光ファイバー・ネットワークなどのブロードバンド接続です。この方法は高速で信頼性の高いデータ伝送を提供できますが、特にブロードバンドの通信範囲が限られている田舎や僻地では、多額のインフラストラクチャー投資が必要になる場合があります。

  • 電力線通信(PLC)―PLCテクノロジーにより、スマート・メーターは既存の電力線を介してデータを送信できるため、追加の通信インフラストラクチャーが不要になります。この方法はコスト効率が高く、信頼性の高い通信を提供できますが、そのパフォーマンスは電気ノイズや変電所からの距離によって影響を受ける可能性があります。

使用する通信方法に関係なく、データ送信は通常、一定の間隔(15分ごと、30分ごと、または1時間ごと)で行われます。これにより、公益事業会社は請求、デマンド・レスポンス、送電網管理の目的で最新の消費情報を確実に受け取ることができます。

公益事業会社はスマート・メーターのデータをどのように使用しますか?

公益事業会社はスマート・メーター・データを受信すると、次のようなさまざまな目的で処理して使用します。

請求

スマート・メーターはリアルタイムの消費量データを送信するため、公益事業会社は推定や手動の検針に頼るのではなく、実際の使用量に基づいて顧客に料金を請求することができます。

デマンド・レスポンス

スマート・メーターのデータは、公益事業会社が送電網の需要をよりよく理解し、管理するのに役立ちます。消費パターンを分析することで、公益事業会社はピーク需要期間を特定し、デマンド・レスポンス・プログラムを実施できます(例えば、ピーク時のエネルギー使用量を削減するためのインセンティブを顧客に提供するなど)。

送電網管理

公益事業会社はスマート・メーターのデータを使用して、エネルギー・リソースの配分を最適化し、停電を予測および防止し、再生可能エネルギー源をより効果的に統合できます。

カスタマー・エンゲージメント

多くの公益事業会社は、消費者がオンライン・ポータルやモバイル・アプリを使用して携帯電話やコンピューター上でスマート・メーター・データにアクセスできるようにし、双方向通信を促進し、顧客がエネルギー使用量をリアルタイムで監視できるようにしています。

スマート・メーター・システムの課題と利点

通常、スマート・メーター・テクノロジーを導入する利点は、導入中に企業が直面する可能性のある課題を上回るものですが、ここでは両方について説明します。

課題

スマート・メーターには数多くの利点がありますが、実装と導入を確実に成功させるためには対処しなければならない課題がいくつかあります。

プライバシーに関する懸念―スマート・メーターの主な懸念事項の1つは、プライバシー侵害の可能性です。これらのデバイスは、詳細なエネルギー使用量データを収集して送信するため、不正アクセスの影響を受けやすく、消費者の習慣やライフスタイルに関する機密情報が明らかになる可能性があります。このリスクを軽減するために、公益事業会社はデータ保護対策(暗号化や安全なデータストレージなど)を実装して、消費者情報の機密性と安全性を確保できます。

顧客の抵抗―一部の消費者は、プライバシー、サイバーセキュリティー、または無線通信技術に関する健康上の懸念から、スマート・メーターの設置を躊躇する場合があります。たとえば、消費者はスマート・メーターの設置に関連する無線周波数について懸念を表明しています(ただし、FCCは無線周波数曝露に厳しい制限を設定しています)。これらの懸念に対応して、スマート・メーター・インフラストラクチャーを進歩させるために、公益事業会社はスマート・メーター技術の安全性に関する公教育と理解の促進に投資することができます。

サイバーセキュリティーの脅威―スマート・メーターはインターネットに接続されており、Wi-Fiを使用して通信することが多いため、ハッキングやサービス妨害攻撃などのサイバーセキュリティーの脅威に対して脆弱です。これらの脅威は、エネルギー・グリッドの完全性を損ない、サービスの中断や不正な請求につながる可能性があります。これらのリスクに対抗するために、公益事業会社はスマート・メーター・インフラストラクチャーを保護するための高度なサイバーセキュリティー対策に投資する必要があります。

高い初期費用―スマート・メーターの設置には、既存のアナログ・メーターの交換とエネルギー・グリッドの通信インフラストラクチャーのアップグレードが含まれるため、多額の費用がかかる可能性があります。投資は一部の公益事業会社にとって障壁になる可能性がありますが、スマート・メーターの長期的なメリット(つまり、運用コストの削減とエネルギー効率の向上)は、初期費用を上回る傾向があります。

相互運用性と標準化―スマート・メーターが一般的になるにつれて、公益事業会社は、すべてのデバイスとシステムが効果的に通信できるように、相互運用性と標準化を高める必要があります。これらのメーターは膨大な量のデータを生成するため、既存のシステム(EAMやAPMシステムなど)とデータを統合するのは非常に複雑になる可能性があります。標準化により、スマート・メーターと資産管理システム、およびエネルギー管理システムや分散型エネルギー リソースなどの他のスマート グリッド コンポーネントとのシームレスな統合が可能になります。

メリット

スマート・メーターはエネルギー管理に革命をもたらし、消費者や公益事業会社にリアルタイムの正確な消費データを提供します。スマート・メーターによって、以下のことが可能になります。

正確な請求―スマート・メーターの主な利点の1つは、正確な請求情報を提供できることです。従来のアナログメーターは手動で読み取る必要があり、推定誤差や誤読につながる可能性があります。スマート・メーターは、正確な消費データを公益事業会社に自動的に送信することでこれらの不正確さを排除し、顧客が使用量に対して公正かつ正確に請求されるようにします。

リアルタイムのエネルギー使用量監視―EAMおよびAPMシステム(AIと分析によって可能)に接続したスマート・メーターを使用すると、消費者はエネルギー使用量をリアルタイムで監視でき、消費パターンに関する貴重な洞察を得ることができます。この情報は、消費者が非効率性を特定し、使用行動を変更してエネルギー消費を削減し、コストを節約するのに役立ちます。さらに、リアルタイムの監視により、消費者は時間帯に対するエネルギー使用量を把握できるため、需要のピークを回避し、エネルギーをさらに節約できます。

エネルギー効率の向上―スマート・メーターは、消費者が節電やエネルギーの使用量について、十分な情報を得た上で判断できるようにします。このような意識の向上は、不使用時の照明の消灯やエネルギー効率の高い家電製品への投資といった行動の変化につながり、最終的にはエネルギー消費の削減と光熱費の削減につながります。

より迅速で簡単なサービス―スマート・メーターは、公益事業会社が直接メーターを見なくても、メーターやエネルギー供給の問題を特定・診断できるため、より迅速に問題を発見・解決できます。つまり、技術者は多くの場合、現地を訪問することなく問題を解決できるため、対応時間が短縮され、消費者の不便が軽減されます。

スマート・ホーム・テクノロジーとの統合:スマート・メーターをさまざまなスマート・ホーム・テクノロジーと統合できるため、消費者はエネルギー使用量を自動化および最適化できます。たとえば、スマート・サーモスタットは、リアルタイムのエネルギー価格情報に基づいて冷暖房設定を調整するようにプログラムできるため、エネルギー・コストを最小限に抑えながら住宅を快適な温度に保つことができます。

再生可能エネルギーのサポート―スマート・メーターは、エネルギー生産と消費に関するリアルタイムのデータを提供することで、再生可能エネルギー源の送電網への統合を促進します。この情報は、公益事業会社が再生可能エネルギーからの変動する供給をより適切に管理し、より安定した信頼性の高いエネルギー供給システムを確保するのに役立ちます。

環境への影響の軽減―顧客はスマート・メーターを使用して、ガス、水道、電気の需要を監視および削減します。また、電力需要の減少により、新しい発電所の必要性が減り、古くて費用効果の低い発電所への依存度が減少します。より更新されたスマート・エネルギー・プラントへの移行は、最終的に温室効果ガスやその他の大気排出量を削減し、エネルギー生産が環境に与える悪影響を最小限に抑えます。

 

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脚注

1 米国のスマート・メーター普及率は2027年までに93%に達します(ibm.com外部へのリンク)Smart Energy International、2023年1月3日

2 公益事業会社のスマート・メーターの導入―スマート・グリッドの基盤(2021年更新)(ibm.com外部へのリンク)The Edison Foundation-Institute for Electric Innovation、2021年4月