ヒラリー・クリントン氏が2017年にホワイトハウス入りした場合に米国を再生可能エネルギーへの依存度を高めること、そして国の太陽光発電容量を700%増やすという公約は、実に大胆である。
太陽光技術の発展という文脈で見ると、このように野心的な 提案 は、30年以上前にIBMがパーソナルコンピュータを導入したのと同じくらい、長期的に重大な変化となりうる。
では、それは実現可能なのか？
規模の拡大
技術面では、クリントン氏の提案は確実に実現可能である。太陽光発電（PV）は比較的新しい発電方式であり、その起源は、トランジスタの開発と同じ 前世紀半ばにある。
1990年頃までは、太陽光発電は主に産業用途に限られており、人工衛星への電力供給、小規模な遠隔地設備への給電、一部の大規模な実証事業などに使われていた。ほとんどの太陽電池は、米国、日本、欧州の研究所から外に出ることはなかった。
状況が変わったのは、1991年にドイツ政府が「 1000 Roofs Program」を発表した時のことである。このプログラムは1999年に10万戸の屋根へと拡大され、現在の貨幣価値で約5億6000万ユーロの費用がかかった。
この取り組みの結果、2014年末までにドイツに設置された太陽光モジュールは合計38ギガワット（GW）に達し（欧州全体では88GW）、これは、現在までに 米国に設置された約18GWと比較される。
この成長には、しかし痛みが伴わなかったわけではない。2000年代半ばまでに、急速に拡大していた太陽光発電（PV）産業は、主要な材料原料である結晶シリコンの供給制約に直面した。結晶シリコンは、それまでマイクロエレクトロニクス産業と共有していたものである。
太陽光発電産業は、見かけ上の「シリコン不足」に対して劇的に対応した。その後10年にわたり、セルとモジュールの製造の大半は中国と極東へ移った。そして製造コストは 4分の1以下まで低下した。
現在もその余波は続いている。現在の低価格は大幅な供給過剰によるものであり、残る企業は利益を維持するのに苦労している。したがって、シリコン太陽光発電のさらなる価格引き下げは、当面は起こりそうにない。しかし、舞台袖には、ほかにも多くの技術が控えている。
薄膜太陽電池 は既に大規模に生産・設置されており、また 色素増感 および 有機太陽電池 は研究室で急速に進展している。また、ナノ構造を用いて太陽光から電気への変換を改善する、より特殊な概念も存在する。
欧州との比較
では、クリントン氏の計画で示された目標を達成するため、米国はどれだけ太陽光発電容量を追加する必要があるのか。必要な太陽光発電モジュールの量という点では、2027年までに米国で約150GWの太陽光発電容量を設置する目標が必要となる。
太陽光発電産業は、約1,000GWのモジュールが 2025年までに世界に設置されると見積もっており、そのため米国の設置量は世界全体の15%未満にとどまる可能性が高い。欧州の設置は減速しているものの、欧州は2020年以前に米国について予測されている容量と同程度に達する見込みである。
したがって、クリントン氏の目標は、挑戦的ではあるが最終的には達成可能だと表現できる。米国の設置は、欧州および世界のその他の地域に追いつくだけでよいのである。
しかし、目標の達成には、ほかの課題も生じると思われる。太陽光モジュール（および風力タービン）のような断続的な発電機を大量に統合することは、今日の世界のほとんどの国にある集中型電力供給の構造にはうまく適合しない。
問題の一部は経済的な性質のものである。太陽光および風力発電の燃料価格は無料（太陽と風）であるため、再生可能エネルギーの発電量が多い時間帯には、卸電力価格が大幅に下落することがあり（極端な場合にはマイナスになる）、従来型発電事業者の利益率が低下する。
すでに再生可能エネルギーの比率が高い、またはその計画がある多くの国は、再生可能エネルギーの発電時期の地理的な違いを相殺するため、高圧送電網を強化している（この問題の解決策は地域レベルにも存在する可能性がある）。
繰り返すが、これらの課題は克服可能である。特に、米国の太陽光発電の目標総容量は、総発電容量の約14%に達すると見込まれる（原子力、とりわけ太陽光の変動を補うために出力を任意に調整できる化石燃料を含む）。これは、現在のドイツの太陽光発電容量比率22%と比べたものである。
しかし電気料金は、間違いなく上昇せざるを得ないだろう。再生可能電力を補助するために消費者が支払っているドイツの電気料金は、現在、約 米国の3倍である。 米国民がどのように反応するかは、注目に値する。
新技術にとっての好機は？
大きな課題は、断続的な発電を平準化するために必要なエネルギー貯蔵を組み込むことである。現在、電気は必要な時に発電されるが、エネルギー貯蔵は新たな要素を導入するものである。システム面と、この需要を満たすために使える大規模技術の利用可能性の両方について、疑問と不確実性が残っている。
しかし、クリントン氏の取り組みが最も重大な影響をもたらすとすれば、それは米国で太陽光発電が受け入れられることが「パラダイムシフト」を引き起こし、現段階では推測することしかできないが、大きな技術開発につながる可能性があることかもしれない。これは、コンピュータ技術の幅広い普及を促したIBM PCの例に沿ったものである。
太陽光発電の導入が早まれば、研究者や投資家は、たとえば新型太陽電池の商業化に向けた取り組みを強化できるだろう。
これらの変化には、輸送や暖房を含め、エネルギーの生産と利用方法の全面的な革命が含まれるかもしれない。また、送電網に頼らずに、世界の最貧地域の電化を含む可能性もある。
クリントン目標は現在の技術でも達成可能であるが、それによってもたらされる推進力と資金は、エネルギー部門を見分けがつかないほど変革する、まだ知られていない種類の太陽電池やその他の発電機を生み出すかもしれない。
本記事は The Conversationとの協力により掲載されている。掲載は、世界経済フォーラムによる見解の支持を意味するものではない。
アジェンダの最新情報を入手するには、毎週のニュースレターに登録してください。
執筆者：Tom Markvart氏は、サウサンプトン大学のエネルギー変換教授である。
画像：2011年2月10日、カリフォルニア大学サンディエゴ校で、Concentrix Solarが製造した太陽追尾型ソーラーパネルが、設置場所でエネルギーを集めている。REUTERS/Mike Blake.
