エネルギー需要への対策により、年間最大2兆ドルを今世紀の終わり、すなわち本decade終了までに節約できる可能性がある。
産業分野でこの機会を実現するには、デジタルツインのような革新が重要な役割を果たすだろう。
産業クラスターは、共有データと大規模に適用される分析によって支えられ、今後ますますデジタル統合が進むと予想される。
エネルギー転換は、安全保障、手頃な価格、持続可能性という要請の間で大きく増大する緊張を生み出している。そのため、気候および開発目標を達成するうえで、エネルギー効率への取り組みが極めて重要である。朗報は、エネルギー効率への取り組みが大きな潜在的な純利益をもたらすことである。効率改善を含むエネルギー需要への対策により、エネルギー消費量を最大31%削減でき、その結果、年間最大2兆ドルを今世紀の終わり、すなわち本decade終了までに節約し、大量の排出量を防ぐことができる。
世界各国の政府は、野心的なエネルギー転換目標を見直し、高いエネルギー需要に対して、より効果的で責任ある解決策を講じるため、産業界との連携を強化するよう圧力を受けている。こうした取り組みを支援するため、世界経済フォーラムは世界各地に21の野心的な産業クラスターからなるコミュニティを構築してきた。そこでは、同じ場所に立地する企業が共有の資源やインフラの利用を最適化し、全体のエネルギー消費を削減している。
生産性を犠牲にすることなくエネルギー効率を高める取り組みにおいて、デジタルツインは極めて重要な技術として台頭しつつある。
今日のデジタルツイン
デジタルツインとは、工場、建物、道路、送電網などの物理的資産の仮想レプリカであり、企業が効果的に協力し、データを共有し、次の4つの主要分野を最適化することを可能にする有望な技術である:
生産：ボトルネックを特定し、保守の必要性を予測し、最大限の効率を得るためにプロセスを微調整する。
廃棄物：資材使用量とエネルギー消費量をリアルタイムで把握し、経済的利益をもたらすとともに、より環境に配慮した持続可能な事業運営につなげる。
利益：データに基づく意思決定を行い、隠れた潜在力を引き出し、製品品質を向上させる。
排出：産業クラスター全体で排出量を監視・最小化し、持続可能な事業目標を達成する。
デジタルツインは以前から存在していたが、最近になってようやくエンドツーエンドの機能を提供できるようになり、AIを活用してさらなる最適化を推進できるようになった。この技術をクラスターレベルに高度化し適用すれば、排出量をさらに削減し、産業エコシステム全体のパフォーマンスを高めることができる。ただし、そのためには、ガバナンス、連携、インターフェース、データ共有のための新たな仕組みが必要である。
統合されたデジタルエコシステム
産業クラスター内の各企業は、物理的資産の運用から膨大な量のデータを収集している。その範囲は、建物自体の設計やエネルギー使用から、製造や物流を含むあらゆる活動にまで及ぶ。従来、こうしたデータは異なるサイロに分断されており、意思決定や利益の妨げとなっていた。統合されたデジタルエコシステムは、この状況を変えうる。
包括的なデジタルエコシステムの構築に向けた第一歩は、サイロ間の接続を可能にすることである。これは、産業向けAIによる知見を組み込んだデジタルツイン技術を活用することで実現できる。建物や工場の規模では、暖房・換気・空調システムなどの異なるプロセスからのデータによって、リアルタイムの物理データと過去の経験との間にマトリクスを構築し、自己保守や室内快適性に関する予測を行うことができる。このデータはリアルタイムで送電網に伝達されるため、システムは電力消費を調整し、送電網の過負荷を回避できる。これにより、周波数の安定化や送電混雑、再生可能エネルギーの出力抑制の低減に寄与する。これは特に、産業資産の電化の進展と、再生可能エネルギーからの増加する電力供給をシームレスに受け入れるよう送電網に加わる圧力を踏まえると重要である。
第二の段階は、企業全体にまたがる統合された信頼性の高い情報と知見へのアクセスを提供することである。その手段の一つが、産業インテリジェンス・プラットフォームである。このアプローチにより、企業はチーム全体で共有される、リアルタイムで利用可能な単一の信頼できる情報源の恩恵を受けられる。これは、協働を通じて信頼の環境を育み、パートナーや資源の発見を促進し、共通目標に向けた取り組みを調整することで価値を最大化する。優れた事例として、米国の電力大手Dominion Energyは、自社のネットワーク全体で収集したデータを最終顧客と共有することで新たな収益源を開拓し、顧客が自社の持続可能性へのコミットメントを検証できるよう支援している。
これらの段階を踏まえ、企業は、エネルギー価格や需要、環境動向などのマクロデータを建物データと統合することにより、同じ場所にあるすべての資産のための中枢神経系を構築できるようになる。次の目標は、産業クラスター内の複数の企業を相互に接続することである。
産業クラスターにおける新たな機会
デジタルツイン技術はまだクラスターレベルでは導入されていないが、製品、建物、企業、都市の規模で行われているいくつかの先駆的なプロジェクトは、将来の刺激的な機会について示唆を与えている。
注目すべき技術の一つが、グリーン・デジタルツインである。これは、調達された部品、工具、機器を含むサプライチェーン全体の情報を用いて製品の環境フットプリントを算出するアプリケーションである。グリーン・デジタルツインは、現在または将来の環境フットプリントの透明性を実現する（また、初期段階での容易な算出も可能にする）だけでなく、修理を前提とした部品設計における最大限の柔軟性も可能にする。この柔軟性には、材料および工程要件を維持しつつ、低い環境フットプリントでの再製造も含まれる。この測定ツールは、クラスター内のものを含め、サプライチェーンおよび生産チェーン全体で発生する排出量の追跡と低減に役立つ。
グリッド連動型建築物は、産業資産にとっても参考になる事例となりうる。グリッド連動型建築物（産業施設を含む）は、モノのインターネットとAIを活用してエネルギー消費を能動的に管理する。リアルタイムデータに基づいてエネルギー使用を調整することで、送電網との相互作用を最適化する。この柔軟性は、送電網側で断続的な再生可能エネルギー源によって生じる需給の不均衡や送電ボトルネックの低減に寄与するとともに、建物側では新たな収益源の創出にもつながる。クラスター内のすべての建物にこの仕組みが導入されれば、基本的にインフラ全体にわたるエネルギー管理の最適化が実現する。地域および国家レベルにおいては、これは大きな転換点となりうる。米国では、このシステムは2030年に見込まれる追加の再生可能エネルギー容量の約40%を提供すると予想されている。これにより、年間の送電網投資の節約額は最大で約120億ドルに達する見込みであり、これは2030年における北米（米国およびカナダ）の年間送電網投資額の約8%に相当する。
最後に、AIを組み込んだソリューションと組み合わされたデジタルツインにより、世界中の複数分野のチームが、共有されたデータ中心の環境で作業し、エンジニアリング、設計、シミュレーションを単一のデータベースに統合し、プロジェクトの設計と提供を最適化することが可能になる。これにより、企業はこれまでになく速く、より大規模なプロジェクトを市場に投入できるようになる。この技術はまた、環境脅威の予測や見通しの改善にも寄与しうる。その一例が、オレゴン州セーラム市が、AIを活用したデジタルツイン技術を用いて飲料水の安全を確保している事例である。
世界が多様なモード・多様な燃料による未来へと移行する中で、統合的なアプローチへの必要性はかつてないほど高まっている。利用可能な技術を拡大することで、デジタルツインは産業クラスター内のすべての企業をまたぐネットワークを構築し、事業のあらゆる領域からデータを統合して、最終的に排出量を削減し、人材育成や雇用創出の可能性を見出し、地域経済に貢献できる。
産業クラスターにおけるデジタルツインの開発と導入は、より環境に優しく、効率的で、協働的な産業環境の実現に向けた、変革的な飛躍を意味する。デジタル化を担う企業の課題に対処し、その能力を活用することで、産業クラスターは、世界の利害関係者が掲げる環境および経済目標を達成するにとどまらず、それを上回ることができる。これは企業にとっても地球にとっても好ましいことである。
