将来のエネルギーが石炭や石油によって賄われるのか、それとも再生可能エネルギーによって賄われるのかという問題は、オーストラリア経済の中期的な将来にとっても、地球の長期的な将来にとっても、きわめて重要です。どちらを実現するにも、克服すべき貯留の課題があります。
「クリーンコール」に基づく未来は、大規模な 二酸化炭素回収・貯留（CCS）の導入によってのみ実現できます。つまり、化石燃料から発生する二酸化炭素を燃焼地点で回収し、その後、地下貯留施設、あるいは樹木などのバイオマスに無期限に貯留する必要があります。
一方、主な再生可能エネルギー源である風力発電と太陽光パネルは、別の貯留問題に直面しています。風力は断続的であり、太陽光発電は日中にしか発電できず、雲の影響も受けます。そのため、再生可能エネルギーが主力となるシステムでは、変動料金制で需要を調整するか、何らかのエネルギー貯蔵手段を組み込む必要があります。
このように提示すると、問題は対称的に見えます。しかし実際には、エネルギー貯蔵の問題には多くの解決策が考えられる一方、CCSには選択肢がわずかしかなく、そのどれも実現しそうにありません。その理由を理解するため、まず再生可能エネルギーという、より広い現象を考えてみましょう。
コスト競争力を備えた再生可能エネルギー
この10年間で、再生可能電力の発電コストは、とりわけ太陽光発電で急落しました。現在では多くの地域で、目標設定や補助金、高い炭素価格がなくても、新設の石炭火力発電とコスト競争力を持つ水準に達しています。
同時に、電気自動車やハイブリッド車も大きく進歩しましたが、 市場シェアは依然として小さいままです。その結果、今後数十年のうちに、発電と電気自動車の両方を含む、 すべてを再生可能エネルギーで賄うシステムを構想できるようになりました。
こうした進展が、気候変動への懸念が切迫したものとなったまさにその時期に起きたのは、偶然ではありません。炭素ベースの燃料の燃焼を止める必要性が、この問題の解決策を見つけるための市場的・非市場的なインセンティブを生み出しました。炭素価格が存在する、または将来導入される見込みがある場合、実用的な形（電力または車両の動力）でエネルギーを供給できる、あらゆる炭素フリー技術への需要が生まれます。
問題の重要性と研究資金の利用可能性の両方に動機づけられた優秀な研究者たちは、再生可能エネルギーに注力し、相対的な重要性が低下した他の分野から関心を移してきました（映画『卒業』でダスティン・ホフマンに、繁栄する未来の鍵は「プラスチック」だと一言で助言した場面が思い浮かびます）。
排出量取引制度や再生可能エネルギー導入義務は、理論的な進歩を市場で販売できる製品にするために必要な研究開発への企業の投資を促してきました。固定価格買取制度やその他のインセンティブは、発電事業者と家庭の双方に、こうした製品の導入を促してきました。そして、それが好循環を生み出しました。需要の拡大が規模の経済によるコスト低下を促し、それがさらに需要を押し上げるのです。
その結果、現在では世界中で太陽光パネルが、 毎週1ギガワットのペースで設置されています。これは、20世紀に設置された 総量とほぼ同じです。
炭素フリーエネルギーの研究が成功していることに、謎はありません。問題の性質上、考えられる解決策の範囲は非常に広いのです。タービンを回せるものなら何でも発電できます。風、波、潮汐といった物理的な力、水を沸かして蒸気をつくる燃料、地熱エネルギーを生み出す熱の差などが含まれます。太陽光のエネルギーも、熱を集める方法、あるいは太陽光パネルの光起電力効果によって、電力に変換できます。
今世紀初頭に再生可能エネルギーの本格的な推進が始まったとき、こうした技術のうち、どれが費用対効果を持ち、大規模に適用できるのかは分かりませんでした。それぞれが、かつて大規模導入を妨げていた制約を克服できるという、かなり勝ち目の薄い賭けでした。
しかし、どれも有力候補ではないとしても、多くの馬に賭ければ、少なくとも一頭の勝ち馬に賭けられる可能性は高まります。そして、実際にそうなりました。地熱や集光型太陽エネルギーの進展はわずかで、波力や潮力はほとんど進展していませんが、風力発電と太陽光発電への賭けは成功しました。
貯蔵の解決策
エネルギー貯蔵の問題も同じように考えることができます。エネルギーを伴う可逆的なプロセスはどれも、貯蔵技術となる可能性があります。一方の方向では、正午の太陽光パネルや需要の低い深夜に回る風力タービンのように、電力が供給過剰なときに、その電力を使ってプロセスを進めます。逆方向では、貯蔵されたエネルギーを再び電力に変換します。その過程でエネルギーの一部が失われ、ほかの費用もかかりますが、需要の差が十分に大きければ、なお正味の利益が得られます。
貯蔵問題の一般的な性質から、考えられる解決策の範囲は非常に広くなります。可逆的なプロセスには、化学エネルギー（電池など）、熱エネルギー（夜間電力を使う給湯など）、運動エネルギー（フライホイールなど）、位置エネルギー（揚水発電など）が関わる可能性があります。つまり、最も重要な要件がコスト、速度、エネルギー密度のどれかに応じて、幅広いエネルギー貯蔵の課題に解決策が見つかる可能性があります。
たとえば、発電所では費用対効果、あるいは速度と柔軟性が重視されるかもしれません。一方、車載電池には高密度のエネルギー貯蔵が必要です。既存の解決策を新たな要件に適応させたり、まったく新しい解決策を開発したりするには、時間がかかります。しかし、このプロセスはすでに進行しており、大きな進展が見られます。
炭素への賭けは勝ち目が薄い
炭素回収・貯留との対照は際立っています。CCS技術には3つの段階があり、それぞれで選べる技術は限られています。まず、化石燃料から生じる二酸化炭素が大気中に放出される前に回収しなければなりません。 利用可能な最良の技術 でさえ、燃焼で発生したエネルギーの最大30％が失われます。
次に、回収した二酸化炭素を貯留場所まで輸送する必要があります。発電所を適切な貯留場所の近くに建設すれば輸送を避けられますが、その場合、燃料輸送と長距離送電のコストが増える可能性が高いでしょう。
最後の、そして最も困難な段階は、貯留そのものです。現在最善とされる方法は、 二酸化炭素を地下貯留施設に圧入することですが、そこは無期限に漏出を防げるほど安定していなければなりません。皮肉なことに、枯渇した油井からさらに原油を回収するために加圧ガスを利用する場所を除けば、この方法は高価すぎることが分かっています。
要するに、エネルギー貯蔵への投資が競馬の全頭に賭けるようなものだとすれば、CCSへの投資は 連勝式の賭けのようなもので、複数のレースで続けて勝ち馬を選べた場合にしか報われません。
このように考えれば、賢明な投資家が炭素ではなくエネルギーの貯蔵に賭けているのも不思議ではありません。
この記事は The Conversationとの協力のもと掲載されています。掲載は、世界経済フォーラムが見解を支持していることを意味しません。
Forum:Agendaの最新情報を受け取るには、 週刊ニュースレターにご登録ください。
著者：John Quigginは、クイーンズランド大学経済学部の教授です。
画像：スペンベルクでミニプラント「Schwarze Pumpe」が初の公式運転を行う前に、CO2用の可とう管が写っています。VattenfallのCO2フリー発電所は、炭素回収・貯留（CCS）の実証プロジェクトです。石炭による有害な排出物を回収して地下深くに埋める、世界初の発電所となります。REUTERS/Hannibal Hanschke
