現代文明の重要な特徴の一つは、電力、交通、水道などを支える重要インフラへの依存である。こうしたインフラは、ますます複雑化、高度化し、相互接続が進んでいる。
こうした進歩は、システムを技術的リスクや外部の脅威に対してより脆弱にするのでしょうか。それとも、技術の高度化によって、統合されたシステムのレジリエンスが実際に高まるのでしょうか。エネルギーインフラの例からは、両面の証拠が見て取れます。
エネルギーの変革
エネルギーの世界は大きな変革の途上にあります。少数の発電所による集中型供給と化石燃料から、風力タービンや太陽光発電システムなどの再生可能エネルギー源へと移行しつつあり、蓄電技術と分散型の構造が組み合わされています。
こうした大きな変化に加え、幅広いエネルギー消費者が、ヒートポンプ、電気自動車、Power-to-X技術など、電力の利用方法を広げています。そのため、世界各地で「オール電化社会」の到来がますます語られるようになっています。
この変革は、私たちに大きな技術的課題をもたらします。エネルギーの生産と消費を時間と空間の両面で切り離すことで、システムは大幅に複雑化します。そして、エネルギーシステムに新たな分散型設備が組み込まれるたびに、その複雑さは増していきます。
エネルギー転換の先駆けであるドイツでは、1980年代初頭、工業化された経済に電力を供給する大規模発電所は約1,000か所でした。現在は、個人宅の屋根に設置された太陽光発電設備も含め、発電を行う「発電所」が170万か所あります。複雑さが増した結果、安定した送電網の運用維持は、より高コストで難しくなっています。とりわけ、送電網の拡張や容量管理にかかる費用が増加しています。
知識が増えれば、より早く対応できる
明るい面として、デジタル接続を備えることが多くなったこうした新しい設備により、システムについて、これまでセンサーを備えていなかったものも含め、これまで以上に深く把握できるようになります。知識が増えるほど、問題をより早く検知して対処でき、障害が発生する前に保守や更新を行って時間と費用を節約することもできます。したがって、エンドツーエンドのデジタル化とネットワーク化は、効率性と透明性を高めるだけでなく、より堅牢で柔軟、ひいてはレジリエンスの高いインフラを実現する基盤にもなります。
多くの場合、技術的な複雑さが増すことで、柔軟性が高まるという利点が生まれます。この柔軟性によって、大規模な統合システムは問題や変化を予測して備え、状況に応じて適応し、障害から速やかに回復できるようになります。言い換えれば、柔軟性の向上はレジリエンスの強化につながります。
マイクログリッドが柔軟性を高める
技術の進歩が柔軟性とレジリエンスを高める例は、ハリケーン・サンディの後、ニューヨーク市で何日間も停電が続いた出来事に見られます。この災害を受けて、LO3という若いスタートアップ企業が、地域における電力の生産、蓄電、利用を最適化するブロックチェーンベースの技術を開発しました。
基本的な考え方は、電力消費者が利用する小規模な地域ネットワークであるマイクログリッドを活用し、電力供給の効率を高めることでした。現在では、個人宅で発電した電力を、1ブロック先の近隣住民も利用できるようになり、地域の供給網が最適化されています。ブロックチェーン技術で制御するこの分散型電力供給システムは、この方法が機能することを実証しました。
次の段階として、LO3とシーメンスは、ブロックチェーンベースのマイクログリッドが停電時にも稼働を続けられるようにすることを目指しています。より大きな規模で導入すれば、こうしたマイクログリッドは、大都市への電力供給の信頼性を高める持続可能な手段となる可能性があります。
成長の原動力としての都市
円滑に機能し、レジリエンスを備えたインフラへの依存が、都市ほど明確に表れる場所はありません。世界の人口は増え続けています。専門家は、今世紀半ばまでに世界人口は現在の76億人から約100億人に急増すると推計しています。その人口増加は、ほぼすべて都市部で起こる見込みです。2050年には、人類の70%が都市居住者になると予想されています。
都市化を背景に、世界の建設部門は前例のないペースで成長しており、この傾向は今後数十年続くと見込まれています。今後40年間で、世界では新たに2300億平方フィートの建物が建設されると予想されています。これは、毎週パリほどの都市を一つ建設することに相当します。
その結果、都市への圧力は高まっています。急増する都市人口により、エネルギー、清潔な水、健全な大気といった資源への需要が着実に増加しています。
データの原動力としての都市
急増する需要に対応する鍵の一つは、都市インフラが生み出す膨大なデータにあります。現在、このデータは、用途を狭く定めた個別の領域でしか使われていません。こうしたデータの価値の多くが活用されないままなのは、「ビッグデータ」を真の「スマートデータ」に変換して初めて、実質的な便益が生まれるからです。
都市生活を改善する情報を生み出すには、データを収集し分析する必要があります。しかし、電力網、鉄道、交通システム、スマートビルなど個々のインフラ設備がデジタル世界につながらなければ、都市データを継続的に統合することはできません。
すでにこの方向への取り組みは進んでいます。しかし、デジタル化に向けた施策は、依然として特定分野内のデータ統合にとどまることが少なくありません。欠けているのは、インフラ全体をつなぐネットワーク化です。それによって真の改善をもたらし、都市システムの効率を高めることができます。
こうしたスマートシティの活用には、大幅なコスト削減の可能性があります。マッキンゼー・グローバル・インスティテュートは、2025年までに世界の都市で得られる削減効果が最大1兆7,000億ドルに達する可能性があると予測しています。都市インフラのネットワーク化を通じてこうした活用を進めるうえで、建物と電力網の連携が重要な要素となります。
インフラをスマートにするものとは？建物と電力網をつなぐ
建物はますますスマートになり、接続性の向上から多くの恩恵を受けています。現代の建物の多くは、エネルギーを消費するだけでなく、敷地内の太陽光発電設備や熱電併給システムを使って発電もします。さらに、電気や熱の形でエネルギーを蓄えたり、供給したりできます。そして今、エネルギーとデータのやり取りを通じて、建物が電力網に組み込まれつつあります。
一方で、エネルギーシステムもますます分散化しています。電力網は、工場や家庭で終わるわけではありません。実際の末端は、網の一方で電力を生み出す設備か、反対側で電力を消費する設備です。したがって、システム全体を最適化するには、系統への接続点を超えて考える必要があります。
シーメンスは、こうした展開の初期段階から積極的な役割を果たしたいと考えています。そのため、同社は電力網、インフラ、建物に関する既存事業を統合し、新たな「スマートインフラストラクチャー」事業会社を設立します。同社は2019年4月1日に事業を開始する予定です。
電力網と建物の連携は、発電効率の向上と持続可能性の強化をもたらします。さらに、複雑さが増すなかでレジリエンスを高める新たな機会も開きます。こうした進歩によって、未来のインフラはよりデジタル化され、レジリエンスも高まります。
データのレジリエンスでデジタル世界をより安全に
デジタルインフラが潜在力を最大限に発揮するには、安全でセキュアでなければなりません。シーメンスはその重要性を理解しており、実現に向けて取り組んでいます。結局のところ、すべては信頼にかかっています。
データ駆動型システムのセキュリティに対する信頼を、どう築けばよいのでしょうか。シーメンスは「トラスト憲章」と呼ぶ取り組みを開始しました。しかし、信頼の醸成は一社だけで実現できるものではありません。そこで、デル、IBM、エアバスを含む世界的な企業16社が、すでにこの取り組みに参加しています。参加企業は協力して、個人や企業のデータ保護を強化し、人々、企業、インフラへの被害を防ぎ、デジタル技術への信頼を築くことを目指しています。
スマートインフラをサイバー攻撃から守ることは、そのインフラ自体の安定性だけでなく、社会全体の安全にとっても極めて重要です。シーメンスは、デジタル世界の安全性を高めるために役割を果たしたいと考えています。
