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CMC plus ―2011.7.15―


<世間を席捲!スマートグリッド>


スマートグリッドで街全体を節電する

 このところ連日のように、スマートグリッドが新聞を騒がせています。スマートグリッドとは、IT技術を駆使した新しい電力網のこと。誤解を恐れずにもっと平たく言うと、「電力を融通できる電線ネットワーク」というところでしょうか。実現によって期待されるのは、エネルギーの効率的な利用です。さすがにこの夏の節電対策には間に合いませんが、低炭素型社会の実現へ向けて、日本のみならず世界中で実証実験が始まっています。
 電気を作る、送る、売る、貯める、そしてそれらをコントロールする、と色んな技術の複合であって、電力会社はもとより、家電、自動車、建築、電気システム、IT、流通、通信などあらゆる業界を巻き込んで開発競争が進んでいます(図をクリック。詳しくは、右の本に紹介されています)。


街全体で電力を融通しあうために

 スマートグリッドの特徴は、大規模、小規模のあらゆる発電所と消費側を有機的に結びつけることで、全体的に効率よく電力を消費できることです。鍵となるのは、文字通り“スマート” な部分を担うスマートメーターで、新型の体重計かと思いきや、通信機能をもったメーターです。発電すればどれだけ発電して電力会社に提供したか、を計測し、消費するにしても、家、ビル、街が、いつどれくらいの電力を必要とするかを推定する、まさに頭脳というべきメーターです。
 送電自体もスマートで、電線はいつもどおり細く、また、電気自動車へのワイヤレス給電や、中国では高効率送電の実用化が進められています。電気自動車への充電となると、各家庭レベルだけでなく、ガソリンスタンドのように屋外のインフラ整備も必要です。実際に、自動車への充電では、走行中や停車中の充電、大型スーパーの駐車場など、あらゆる場所でちょこちょこ充電できる、そんな未来都市をイメージして、豊田市などで実証実験が進んでいるようです。


発電技術―スマートでも電力使用は増える?―

 街全体が電力を融通しあったとしても、全体として消費する電力量は増えるのではないか…。そんな折、もっとも安定していた電力源である原子力発電への信頼性が揺らぎ、多様な発電技術がさらに求められるようになりました。そのなかでも、太陽光発電の重要性は日々拡大しており、新材料の太陽電池や高効率変換のための工夫や材料など多くの研究開発が行われています。 震災後に、ソフトバンクの孫社長が発表した「メガソーラー構想」には、続々と地方自治体が協力を申し出ています。この未利用の土地に大規模な太陽光発電所を設置するというアイデアは、世界中で展開されていて、代表格に、サハラ砂漠の広大な面積に太陽“熱”発電所を設置して、ヨーロッパに送電しようというスケールの大きい計画が進んでいます。
 ほかにも、風力発電、振動発電、地熱発電や、波力発電など、多様な再生可能な発電技術が昔から、そして今本腰を入れて検討されています。こういった中小型のあらゆる発電所を組み合わせて、全体として安定に電力を供給できてこそ、スマートグリッドは完成します。


蓄電技術―不安定な電力源だからこそ、日本の技術を活かす―

 しかし、再生可能なエネルギーの多くは不安定でもあります。口で言うのは簡単ですが、これを電力網に組み込むのは、困難があります。なにしろこれまでは電力会社から一方通行で電気を送っていたのに、これからは、「ただでさえ、低い電圧の再生エネルギーだの、反対方向にも電気を流せだの、そんなに急には対応できません(インバータ氏)」
 「対応できない」と停電になれば、ほぼオール電化のシティ全体が機能停止に陥る。怖いですね。ご飯炊けません。そこで、あらゆる規模で(都市圏全体、一つの都市、町、島、ビル、住宅)、スマート化が実験されています。日本では、横浜市、豊田市、北九州市、けいはんな学術研究都市といった大きな規模から、沖縄県や鹿児島県の島、六ヶ所村といった限定された規模での実証実験がすすんでいます。(詳しくは、一番上の本に紹介されています)。
 インバータら電力変換器も飛躍的な進化の途上です。何が進化って、パワー半導体SiC(炭化ケイ素)によって、電力損失が小さくなります。SiCは大型結晶がついに事業化され、パワー半導体はまさに夜明け前です。
 そして、同じように生きてくるのが蓄電技術です。今夏の工場の稼働に備えてすでにブームの様相を呈しています。使用される二次電池は、現在は低価格で導入しやすい鉛蓄電池やニッケル水素電池を設置するところも多い。将来の本命はやはりリチウムイオン電池で、なかでも自動車に使われているものが、安全、長寿命、低価格だということです。それを電気自動車ごと、あるいは、電気自動車用のリサイクル品を転用するというのが、とりあえずの現実路線。ただ、電気自動車にしても、電池のコストダウンをしていくことが本格普及への課題となるようです。日本のお家芸の材料技術が真価を発揮する分野でもあります。


インフラ輸出―スマートシティを海外の中小都市へ―

 スマートグリッドは、家電、自動車、建築、電気システム、IT、流通、通信などの総合技術といえます。幅広い業種に、技術と人材の蓄積が必要な事業としては、例えば医薬品や宇宙開発と似ています。テレビやパソコンといった個別の製品ではどうしても価格競争で不利になってしまう日本ですが、こういったパッケージでは有利な点があると期待されています。
 スマートグリッドに、上下水道、交通システムと、あらゆるインフラをパッケージとして提供し、世界中の都市をエコで安全な都市にグレードアップするというインフラ輸出は、産官が一体となって事業に育ちつつあります。SMART CITY, made in Japan, in Chinaなんてややこしい都市が世界中に増えることになるかもしれません。



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