2050年のエネルギーを考える思考実験

（「環境管理」からの転載：2017年2月号）

　2050年。今から33年後のわが国はどのような社会になっているのであろうか。どの程度のエネルギーを必要とし、それをどうやって賄っているのか。世界のエネルギー・環境政策にどのように貢献しているのか。エネルギーに関する技術開発やインフラの構築に必要な時間軸を考えれば、2050年は決して遠い未来ではない。しかし、今から33年前、携帯電話はもちろんスマートフォンがこれほどに普及することなど誰も予測していなかったように、これから33年後には私たちの社会を激変させる技術が生み出されているかもしれない。
　未来を見通すことは不可能ではあるが、より良い社会を後世に遺すためには、どのような変化要因に配慮しながら制度設計を考えていけばよいのか。
　日本のエネルギーを巡る環境を激変させる要因は様々あるが、「五つのD」、すなわち、人口減少（Depopulation）、分散化（Decentralization）、自由化（Deregulation）、脱炭素化（De-Carbonization）、そしてデジタル化（Digitalization）が挙げられるだろう。ちなみに欧州電気事業関係者の間では、３D+S、すなわち「脱炭素化」（Decarbonization）、「デジタル化」（Digitalization）、「分散化」（Decentralization）と「部門結合」（Sector Coupling）がメガトレンドといわれている。
　複雑に絡み合うこれらの変化要因に対しては、技術の進展と社会の構造・意識改革の両面から柔軟に対処することが必要であり、すべてを一気に解決するような魔法の杖は存在しない。しかし、待ったなしの課題に先駆的に取り組もうとする動きは各地でみられる。沖縄県宮古島市で行われているプロジェクトを例に、2050年の日本のエネルギーに関する思考実験をしてみたい。

五つのDとは

　世界のエネルギーの潮流が「脱炭素化」（De-Carbonization）にあることは説明を要しないであろう。IPCCの第5次評価報告書では、2℃シナリオ（産業革命前に比べて、2100年までの全球平均気温の上昇幅を2℃以下に抑制する可能性が66％以上）を達成するには、2050年に40〜70%削減、2100年には排出ゼロが必要であり、2050年に一次エネルギーに占める低排出エネルギーの割合を2050年には80％程度、2100年にはほぼ100％にすることが必要だとされている。最終エネルギー消費における化石燃料を、電気・水素・バイオマス燃料で代替することを進め、化石燃料使用の場合のCO₂のCCSあるいはCCU（回収したCO₂の利用）が必要となる。発電には再生可能エネルギーや原子力・CCSなどの技術を活用し、水素も主に電気から製造することが必要とされる。
　自由化（Deregulation）は既にスタートしているので、2050年のエネルギーを考える上での変化要因として挙げることに違和感がある方もおられるかもしれない。しかし自由化された市場における社会インフラ構築の難しさは、自由化がスタートして一定程度時間が経過し、徐々に設備率に余裕がなくなったところで顕在化する。
　そこにさらなる難しさを加えるのが分散化（Decentralization）である。低炭素電源である再エネの導入は脱炭素化のためにも進めなければならないが、それが地域的に分散することで、これまでとは異なる系統運用が必要になる。自由化との関係でいえば、低炭素・分散電源が政策的に優遇されて大量に導入されることで、調整機能を持つ従来型電源の維持が難しくなるという問題が起きる。
　ここに人口減少が大きくのしかかる。特に地方において人口減少・エネルギー需要縮小が進む。そうした地域は地価が安いので、大量の分散電源が導入され、従来型の送配電網を通じて買う電気（系統電力）の需要は今後さらに減少する。送配電網はこれまでのように電力使用量（kWh）に応じた収入では固定費を回収しきれなくなり、送配電料金の引上げが行われる。そうなればますます再エネを導入して従来型の系統電力の購入量を減らすほうが得になるので、再エネの導入量が増える。米国などで問題になっている「デス・スパイラル」だ。近年、温暖化対策として「炭素に対する価格付け」の議論が盛んになっているが、これも火力発電の価格上昇につながり、デス・スパイラルを加速する要素となる。エネルギーのみならず、高度成長期に建設され経年の進むインフラ（交通・通信・エネルギー・水道など）の維持が大きな課題となり、選択と集中が必要になる。
　こうした状況において期待されるのがデジタル化だ。分散型電源のコントロールや需要予測など様々な場面で変化をもたらすと期待されている。再エネや蓄電池など個別技術の進歩・コスト低下と合わせ、IoTやAIなどデジタル技術の進展による交通・物流の電動化・自動化などを通じて、インフラ間の相互補完性を高め、すべてのインフラを総合してコミュニティを支えるための最適な配置や運用を考えることが重要になる。デジタル化によって、エネルギーのスマート利用が進むことが期待される。

宮古島「すまエコ」プロジェクトとは

　上記に述べた「五つのD」といわれる課題は、中山間地域や離島などで顕在化しやすい。こうした課題に先駆的に取り組むプロジェクトの一つである、沖縄県宮古島で行われている「すまエコプロジェクト」をご紹介したい。
　すまエコプロジェクトとは、宮古島市が沖縄県の委託事業として実施している「宮古島市全島エネルギーマネジメント（EMS）実証事業」の愛称であり、宮古島の言葉で「すま」は島を意味するという。
　宮古島は人口約5万5,000人、農林水産業と観光業が主である。全国一の合計特殊出生率を誇る沖縄県であり、宮古島にはリタイア世代の移住もあり、人口は微減が続いているものの大幅な減少には至っていない。周囲のより小さな島では特に若年層の人口流出が続いており危機感は強い。沖縄本島の那覇からも約300km離れているため、食糧やエネルギー資源などの島外依存度低減が大きな課題となっている。さらに、地球温暖化の影響からサンゴ礁が大きな影響を受けており、観光資源維持の観点からも島民の温暖化対策への意識が高いという。
　島の電力需要はピークで約52MW、最低需要期で約22MWであり、暖房需要はほぼ必要ないため（筆者が訪問した12月26日も最高気温28度の暖かさであった）、夏がピークとなる。沖縄電力が宮古島に供給する電気の原価はkWhあたり30円を上回っているとされるが、その内訳は半分が燃料費、半分が設備費だという。設備費が高い理由の一つは、小規模系統であるため持たなければならないバッファーの幅が大きいことであり、負荷率は50％を下回る（沖縄本島の64％を大幅に下回る）。ただし、実際に宮古島の住民に適用されている電気料金は、沖縄本島と同等のkWhあたり25円程度である。つまり、ユニバーサルサービスとして赤字補てんを受けていることになる。なお、現在の50％を切る負荷率を80％まで高めることができれば、赤字は解消できるとのことである。
　再生可能エネルギーの導入も進んでおり、風力発電が4.8MW、沖縄電力の設置するメガソーラーが4MW、そしてまだ接続されていない案件も含めて各家庭等に設置される太陽光発電が24.1MWもある。実証事業として設置されたメガソーラーには、定格出力と同容量の蓄電設備（4MWのNaS電池と100ｋWのLiB電池）が設置されているが、再エネをより多く有効活用していくためには、マネジメントシステム全体の見直しが必要とされる。
　エネルギー利用の見える化や水需要のコントロール（地下ダムの揚水ポンプ運用）の検討も行われているが、現在柱として考えられているのが、蓄エネ機器普及である。
　蓄エネ機器が普及すれば、負荷率を向上させ従来型電源の単価を引き下げることが可能になると同時に、運用次第では再エネをより多く有効活用することが可能になる。化石燃料依存度が高く原油価格の乱高下に影響を受けやすい離島のエネルギー構造の安定化、省エネ、CO₂削減を目的に検証が進められている。
　蓄エネ機器としては、HP給湯機（エコキュート）と電気自動車（EV）、家庭用蓄電池の3種類が考えられるが、それぞれのコストや宮古島のライフスタイルを考慮し、エコキュートの大量導入が最優先で検討されているという（写真1）。

写真1／各メーカーのエコキュートが並ぶ
（筆者撮影）

　家庭用蓄電池については容量単価平均で約15万円/kWhを上回るとされるコストがネックだ。テスラ社が年明けに発売する新製品は約6万円/kWhにまでコストを低減することに成功したとされるため、今後検討の余地はあるが、今の段階では導入すべき蓄エネ機器としては劣後する。
　EVはエコキュートと並んで蓄エネ機器の本命ではあるが、宮古島の自家用車利用者1日平均走行距離は15km程度であり、沖縄本島の1日平均走行距離50kmを大きく下回る。そのため、EVの初期投資をランニングコストのメリットで回収するには非常に長い時間が必要であるため、導入のインセンティブは持ちづらい。既に宮古島には約150台のEVが導入されており（車両総数は約4万台）、ユーザー満足度は高いとのことではあるが、いずれも1日平均走行距離25km以上の島内ヘビーユーザであり、まだまだ普及性は期待できない。まずはエコキュートの導入を推奨し、全島2万5,000世帯のうち5,000世帯のエコキュート導入を目指すというのは妥当な判断であろう。