社会

前の投稿でマイクログリッドとレドックスフロー蓄電池をとりあげましたが、その開発状況と実用化がどの程度進んでいるか、深く関心を抱いておりました。

たまたま、住友電工横浜製作所を見学するチャンスに恵まれましたので、そのご報告を兼ねて今回の投稿をまとめることにいたしました。

住友電工の横浜製作所には、伝送デバイス研究所と光通信研究所が付属しており、耐屈曲性強化光ファイバーやレンズ付き多芯コネクター・100Gbps超光デバイスなど5GやEVにも関連すると思われる先端技術の製品化にも実績をあげていることに感銘を受けました。

経営理念に「技術重視」「人材尊重」や「多様性の尊重」などがあげられていることを見れば、いかに研究開発に重点をおいているか、そしてGAFAのような先端的経営理念を持った、日本では珍しい将来性のある企業だということを伺い知りました。

予備知識としてはレドックスフロー電池しか念頭にありませんでしたが、マイクログリッドに関しても幅広く関連の製品開発をすすめていることを知りました。

同社は、スマート社会実現への取り組みとしてエネルギー・モビリティー・コミュニケーション(iCT)の領域を結合し、新たな社会ニーズであるところの環境・都市インフラ分野への対応を目指しております。

発電ではCPVシステムと称して高い変換効率を持ったレンズ集光素子を持った太陽光発電パネルと、太陽光に向けて自動的に方向を変える追尾システムをすでに製品化しておりました。

送配電では超電導ケーブル・大型インバーター・配電自動化システムの製品化。

蓄電では、レドックスフロー電池、ユーザーレベルでは通信モジュールを含むスマートメーター・デマンドレスポンスなどスマートエネルギー・ソリューションを総合的に取り組んでいました。

蓄発電システムとしてはすでに大規模実証例が次の通りあげられます。
RF電池北海道電力実証(15MW-4h)2015年12月稼働
RF電池サンディエゴ実証(2MW-4h)2017年3月稼働
CPVモロッコ実証(1MW)2016年11月稼働

レドックスフロー電池の特徴
安全:常温で運転可能で、不燃難燃材料で構成しているため火災のリスク極めて低い
長寿命:20年のシステム耐久性を持ち、充放電サイクル数は無制限、電解液は劣化しないため、半永久的に使用可能
大容量:出力と容量を独立して設計できるため大容量化しやすい。複数の用途にワンシステムで対応可能で経済的

集光型太陽光発電の特徴
化合物半導体の発電素子を用いた高い変換効率(既存Siモジュールの2倍)
2軸追尾架台による朝から夕方まで安定した発電
集光レンズを用いた数ミリ角の小型セル、薄型・軽量のモジュール
高温・高日射地域にも強い適応力

横浜スマートシティープロジェクト(YSCP)
経産省の「次世代エネルギー・社会システム実証事業」の地域実証に参加、横浜製作所で2012年7月よりYSCPの実証に参加している。
その規模はレドックスフロー電池1MW/5MW、集光型太陽発電システム100KW

住友電工の特色
以上の実証例は同社の技術開発の一部でしかありません。先に「GAFAのような先端的企業」と記しましたが、GAFAより優れた面があるのです。それは同社の先端技術が、日本の得意分野である高度な製造技術に結びついていることです。GAFAがものづくりと結びついたと考えたらよりわかりやすいのではないでしょうか。

特記すべきは、同社が惜しみなく研究開発と設備投資に資金を注ぎ込んでいることです。これは将来の収益向上に資するに違いないでしょう。日本の多くの大企業がひたすら内部留保を溜め込み、拡大再生産の道を閉ざしている姿とは根本的に異なっているのです。

ちょっとひねくれた質問を投げかけました。それは「レドックスフロー電池は大容量蓄電に向いているとお聞きしましたが、逆にどこまで小規模化ができるのでしょうか」と聞いてみました。

答えは明快でした「一般世帯20軒分くらいをまとめて供給するくらいの規模までは可能だ、ただし量産効果が出ないとコスト的には問題がある」
これでレドックスフロー電池の性能の不明点が明らかになったと思ったのです。小型コンテナーサイズのシステムができれば、EVや事業所や集合住宅などで爆発的に普及し、量産効果でコストも大幅に下がるだろうと確信しました。

形ばかりの発送電分離が実施されましたが、大規模配電網の配電線の使用料がまだまだ高価なため、大規模配電網の弊害を打ち破る抜本的な施策が必要です。そこで最後に「系統制約」について付記します。

再エネの大量導入に向けて ~「系統制約」問題と対策(資源エネルギー庁の資料より)

再エネ由来の電力が持つ出力変動の大きさも、制約が必要となる要因のひとつとなっていました。再エネ由来の電力を活用していくためには、その変動を調整できる何らかのしくみが必要です。

発電や送電、あるいは変電や配電のために使う電力設備がつながって構成するシステム全体のことを、「電力系統」と呼びます。この系統のなかで重要な問題のひとつが、需要=電力利用量と供給=発電量のバランスをとるということです。

電気は、需給のバランスがくずれてしまうと、周波数に乱れが生じ、発電所の発電機や工場の機器に悪い影響を与え、最悪の場合は大規模停電につながってしまいます。

そのような調整力のひとつとして期待されているのが蓄電池です。たとえば北海道は、風力発電に適した地域であり、これからも大量の風力の導入が見込まれています。ところが、需給バランスの調整力となる火力発電が少なく、このままでは風力発電の出力変動に対応できなくなり、電気の需給バランスが維持できなくなる可能性が大です。

そこで北海道電力は、風力発電事業者には、発電所ごとに蓄電池を設置することなどにより、出力変動を一定の範囲内にしてもらうよう要件を定めました。また、発電所ごとに蓄電池を置くだけでなく、系統側に蓄電池を設置することで、蓄電池の容量を大幅に減らすことが期待できることから、複数の風力発電事業者が系統側蓄電池を共同で設置することで、さらなる導入拡大につなげるための取り組みも始まっています。

結び
「系統制約」問題対策の重要課題は、需給バランスが崩れてしまうと、周波数の乱れが生じ大規模配電網の場合、広域大規模停電などの致命的弊害につながるわけですが、この弊害にいかに立ち向かうかです。「系統制約」問題解決には蓄電池のみならず、配電網のすべての要素にわたる総合的対策が必要となります。

NECなどはAIを用いた対策をすすめています。一方住友電工は、海底ケーブルの損失低減や送配電では超電導ケーブル・大型インバーター・配電自動化システムの製品化などの総合力を持っているのです。系統制約問題の解決を住友電工に期待する理由はここにあります。

次世代のテクノロジーのAIやIoTは高度な製造技術と結びついてはじめて花ひらくことになるに違いありません。「ものつくり日本」が復活するチャンスは必ずあると信じます。ただし政治が反対方向を志向し、いつまでも重厚長大の古い企業を支援し、新しい企業に目を向けないような政策を続ければ、次世代テクノロジーの結実は難しいでしょう。