電力消費によるCO2排出量計算の解説

assimeeによるモデル作成方法やプロセスについてのより深い理解のためにこの記事を読む前に以下の記事を先にご覧いただくことをことをお勧めします。

ー概要ー

今回の記事ではassimeeでCO2排出量を計算する方法について解説します。assimeeではプロセスが使う電力や熱、燃料(Scope1やScope2)、部品や製品の輸送(Scope1やScope3)、従業員の通勤時(Scope3)のCO2排出量を計算することが可能となっていますが、今回はプロセスが利用する電力や使用する燃料によるCO2排出量(全温室効果ガスをCO2換算した排出量、以下CO2排出量)を計算します。

ーモデルの作成ー

今回、排出量を計算するだけでなく、排出量の多いプロセスを特定出来るように、今回は3本の生産ラインをもつ小規模な工場を想定し、入荷→置き場→分岐→生産ライン(置き場→組立→運搬)→合流→置き場→運搬→出荷のプロセスでモデルを構成します。加えて、生産ラインの間に導入年度の違いを仮定して意図的に性能の差をつけることで、計算したCO2排出量がどう変わるのかをシミュレートで明らかにします。実際の生産ラインを再現したモデルに対してassimeeの排出量計算機能を使うことで、生産ラインや物流における各プロセスの環境に対する影響を評価することや排出量の多いプロセスの特定が可能となります。
下図が今回用意するモデルとなります。

モデル作成画面から以下のようにプロセスを配置しますが、今回は、3つの生産ラインの内、1つが旧式で電力消費が多く、処理時間が長いという仮定で設定を行うことに注意してください。

入荷プロセス:
プロセス名を「000入荷」へ変更、詳細設定から部品を2つ設定、

1つ目:入荷パーツ名を「部品A」、間隔を「10分」、個数を「10個」と設定
2つ目:入荷パーツ名を「部品B」、間隔を「10分」、個数を「20個」と設定

置き場プロセス:
プロセス名を「001置き場」へ変更、置き場容量を「1000個」と設定

運搬(ローラーコンベア)プロセス:
プロセス名を「002運搬(ローラーコンベア)」へ変更、積荷容量を「10個」、処理時間を「1分」と設定

分岐プロセス:
プロセス名を「003運搬分岐」へ変更、処理時間を「1分」、作業人数を「10人」と設定、
分岐先として「100置き場」(上)、「110置き場」(中)、「120置き場」(下)の3ルートを設定、
分岐条件は初期設定のまま変更しない(接続先へランダムに振り分けが行われます)

上ルート

置き場プロセス:
プロセス名を「100置き場」へ変更、置き場容量を「1000個」と設定

組立プロセス:
プロセス名を「101組立」へ変更、処理時間を「10分」、作業人数を「10人」と設定、
対象パーツを2つ設定、

1つ目:「部品A」、個数を「1個」、
2つ目:「部品B」、個数を「2個」、
出力パーツ名称を「製品」、個数を「1個」と設定

運搬(ローラーコンベア)プロセス:
プロセス名を「102運搬(ローラーコンベア)」へ変更、積荷容量を「10個」、処理時間を「1分」と設定

中ルート(組立プロセスは古い機械を使っている想定で、処理時間を他の2ルートの2倍の20分とします)

置き場プロセス:
プロセス名を「110置き場」へ変更、置き場容量を「1000個」と設定

組立プロセス:
プロセス名を「111組立」へ変更、処理時間を「20分」、作業人数を「10人」と設定、
対象パーツを2つ設定、

1つ目:「部品A」、個数を「1個」、
2つ目:「部品B」、個数を「2個」、
出力パーツ名称を「製品」、個数を「1個」と設定

運搬(ローラーコンベア)プロセス:
プロセス名を「112運搬(ローラーコンベア)」へ変更、積荷容量を「10個」、処理時間を「1分」と設定

下ルート(組立プロセスは上ルートと同等の設定です)

置き場プロセス:
プロセス名を「120置き場」へ変更、置き場容量を「1000個」と設定

組立プロセス:
プロセス名を「121組立」へ変更、処理時間を「10分」、作業人数を「10人」と設定、
対象パーツを2つ設定、

1つ目:「部品A」、個数を「1個」、
2つ目:「部品B」、個数を「2個」、
出力パーツ名称を「製品」、個数を「1個」と設定

運搬(ローラーコンベア)プロセス:
プロセス名を「122運搬(ローラーコンベア)」へ変更、積荷容量を「10個」、処理時間を「1分」と設定

合流後

置き場プロセス:
プロセス名を「200置き場」へ変更、置き場容量を「1000個」と設定

運搬(ローラーコンベア)プロセス:
プロセス名を「201運搬(ローラーコンベア)」へ変更、積荷容量を「10個」、処理時間を「1分」と設定

出荷プロセス:
プロセス名を「202出荷」へ変更

ーシミュレーション結果ー

以上の設定を行ったら、モデル名を「排出量計算用モデル」として保存を行った上で、シミュレーション時間は300分に設定しシミュレーションを行います。上記の設定が問題なく行われていれば、下図のような結果が表示されます。分岐にランダム変数が使用されているため、シミュレーション結果は必ずしも一致しません。
*ここで設定したシミュレーション時間が排出量の計算でも利用されます。

ー排出量の計算ー

シミュレーションの実行後に、以下の画面から「CO2排出量を計算」ボタンをクリックすると計算画面が立ち上がります。

下図のようにオプションの設定画面が立ち上がります。今回はScope1とScope2の計算だけを行うため、Scope3に属する部品や製品の輸送時のCO2排出量、作業員や従業員の通勤時のCO2排出量の計算用のチェックボックスをOFFにします。

「Skip」ボタンを押すと下図のようなプロセスで使用する電力のソース割合の設定画面に移動します。ここでは、自家発電(Scope1)と購入電力(Scope2)の割合を設定します。

今回は購入電力を75%、自家発電を25%と設定し、自家発電には太陽光発電を選択しました。自家発電のCO2係数は、環境省が提供する太陽光発電の排出量係数の標準値である0.001「t/kWh」などを入力してください。太陽光発電以外の選択肢としては、火力(発電機)、風力、水力などがドロップダウンメニューから選択できます。また、その他を選択することで、電力以外のScope1の排出量(自社のトラックによる輸送や構内の輸送車両の燃料消費によるCO2の排出量)を計算することが可能です。

「Scope1,2のCO2排出量」ボタンを押すと下図の表が表示されます。ここで、各プロセスで使用する1時間当たりの消費電力を設定します。今回は以下のような数字としました。

  • 「002運搬」:720kW/h(200W使用を想定)
  • 「003分岐」:720kW/h(200W使用を想定)
  • 「101組立」:3600kW/h(1000W使用を想定)
  • 「111組立」:7200kW/h(2000W使用を想定)
  • 「121組立」:3600kW/h(1000W使用を想定)

*「111組立」は他の「101組立」や「121組立」より効率が悪くなるように消費電力も2倍の値を入力しています。

燃料の直接使用(Scope1)や今回設定した電力の1時間当たりの消費電力を入力すると、稼働率を勘案して計算が行われます。シミュレーション時間全体で積算されたCO2の排出量が表の右側に下図のように一覧で表示されます。
*今回は直接使用や運搬時の排出量をを設定していないため電力消費によるCO2排出量以外は0となっています。

上図の表を見ると、分岐プロセスや運搬プロセスの排出量が比較的低い一方で、組立用の機械が旧式で電力消費が多く、処理時間が長い「111組立」のCO2排出量が約13トンを超えます。他の「101組立」や「121組立」と比較して約10トン多いことがわかりした。今回モデルとした工場のケースでは、「111組立」を含むラインの排出量を他のラインと同等になるように調整することで、総排出量を10トン削減することが可能であることが示唆されています。

次にグラフを表示させてみましょう。「グラフで見る」ボタンをクリックすると以下のようにプロセス毎の排出量のグラフが表示されます。なお、グラフの表示画面では「CO2排出量テーブルを表示」ボタンを押すことで設定画面に戻ることができます。

通常はプロセス別総CO2排出量が表示されますが、右下に表示されている設定から「総CO2排出量割合」に切り替えると、下図のように排出量割合の円グラフ表示へ切り替えることができます。

排出量計算画面から再度通常のシミュレーション結果に切り替えるには以下ように画面に表示される「その他のシミュレーション結果を表示」ボタンをクリックしてください。なお、ベータ版の為、計算結果は保存されません。移動した場合には排出量の計算結果がクリアされるので注意してください。

ーまとめー

今回はassimeeに実装された排出量計算方法の内、Scope1とScope2の電力消費によるCO2の排出量を計算しました。このように排出量をプロセス毎に計算する事で、何処のプロセスのCO2排出量が多く、何処のプロセスを改善すべきなのかが、一目瞭然となります。CO2排出量を計算することは、環境に対する影響を評価し、持続可能性の向上に向けた取り組みの一環として重要です。assimeeの計算結果を使うことで、環境への貢献を促進するための戦略を開発することができます。

次回はScope3に属している部品や製品の運搬、人員数などを使った排出量の計算方法について解説予定です。ご期待ください。

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