多くの地域では、島の電力インフラは化石燃料を基盤としています。
しかし、再生可能エネルギーで島々に電力を供給する大きな可能性があります。
世界人口の10%超が島に暮らしています。島々は驚くほど豊かな生物多様性を擁し、国際貿易の拠点として独自の経済的価値を提供しています。世界で最も人口密度の高い場所の一部も島であり、マンハッタン、香港、シンガポールなどが挙げられます。人口が少なく規模も小さい島々でさえ、戦略的に重要で、今日も激しい争奪の対象となっています。中国による南シナ海の人工島をめぐる論争がその一例です。
島で電力を生み出す難しさ
しかし、島での暮らしには代償もあります。島の隔絶性は、資源や国際市場へのアクセスコストを高める障壁となり得ます。生態系は脆弱で、記録されている動物の絶滅の半数以上は、大航海時代以降、島で起きています。また、多くの島は海面上昇や自然災害の影響を特に受けやすい状況にあります。悲しい例として、ハリケーンで送電線が壊滅した後に起きたプエルトリコの最近の電力危機があります。ハリケーン・マリアから3カ月後も、人口340万人のこの島では3分の1の人々が依然として停電に見舞われています。
これは偶然ではありません。島の電化は通常より難しいのです。その理由は、島では次のような事情があるためです。
1. 土地が限られている。
2. 燃料を船で運び込む必要がある。
3. 隔絶性により、電力網が脆弱になる。
そのため、島ではエネルギー源の出力密度が極めて重要です。土地が限られているため、発電所の面積当たり出力密度（W/m2）、つまり土地1平方メートル当たりの発電量は高くなければなりません。同様に、電気エネルギーは一次燃料を変換して生み出されるため、その燃料を島まで輸送する必要があり、燃料のエネルギー密度が実用性と輸送コストに影響します。さらに、島の電力網は規模が小さく、ネットワークにつながる発電者が利用者に比べて少ないため、より不安定で、出力変動の影響を受けやすくなります。
こうした要因すべてが、島の経済に電力を供給する上で独自の課題をもたらします。
今日、島々はどのように電力を得ているのでしょうか？
最もクリーンな例、ニュージーランドから見てみましょう。ニュージーランドの南島の人口は100万人強で、電力のほぼすべてを再生可能エネルギーで賄っています。ただし、その功績は新しい再生可能エネルギー技術によるものではありません。南島では水力発電が圧倒的で、電力の98%を占めています。このため、ニュージーランドは模範的ではあるものの、現実的な手本とは言いにくい存在です。水力発電は、水力ダムに適した河川や渓谷があるなど、地質条件に恵まれていれば素晴らしい選択肢です。しかし残念ながら、ほとんどの島はそうした幸運に恵まれていません。
そのため、ニュージーランドとは対照的に、今日の島々の大半では化石燃料による発電が中心です。代表的な例をいくつか挙げます。
台湾：人口2,400万人－発電の70%がガス火力と石炭火力
スリランカ：人口2,100万人－発電の60%が石油と石炭
アイルランド：人口500万人－発電の70%が化石燃料
ジャマイカ：人口300万人－発電の90%が発電機での石油燃焼
ハワイ：人口100万人－発電の80%が石油と石炭
モーリシャス：人口100万人－発電の66%が化石燃料
バルバドス：人口30万人－発電の95%が化石燃料
注目すべきことに、多くの島では石油を使って発電しています。石油は最も高価な炭化水素であるため、これは非常に珍しいことです。通常、石油は発電に使うには価値が高すぎます。
従来、過去1世紀にわたって発電の中心を担ってきたのは石炭火力発電所でした。石炭に含まれるエネルギー当たりの価格が、歴史的に他の燃料より低かったためです。近年は、「シェール革命」による天然ガス価格の下落で、ガス火力発電所が石炭火力発電所より経済的に魅力を増しています。
しかし、島では事情が異なります。石炭の輸送には鉄道が最適です。石炭を海上輸送して国際市場に運ぶ場合、輸送費は最終的な価格の大きな割合を占めます。天然ガスはパイプラインで運ぶのが最適ですが、物理的な性質から大きな空間を必要とします。そのため、専用施設で液化して体積を大幅に縮小しない限り、船に天然ガスを貯蔵するのは現実的ではありません。化石燃料の中で、石油は最も船に積みやすい燃料です。したがって、島では貴重な石油を燃やして発電する割合がはるかに高くなります。これもまた、島への電力供給の難しさを示しています。
島の電力の未来
今後、島への電力供給には次のような有力な選択肢があります。
太陽光と風力
太陽光と風力は、島に燃料を輸送する必要性を直接回避できるため、島の電力源として非常に有望です。自然が太陽光パネルや風力タービンに光と風を無料で届けてくれます。
しかし、非常に大規模に導入するには、土地利用と電力網の脆弱性に関して、風力と太陽光が抱える課題の深刻さに対処する必要があります。
第一に、設備利用率などあらゆる特性を考慮すると、太陽光と風力の出力密度は10-30 W/m2です。これは従来型発電所の最大100分の1にとどまります。それでも、砂漠や乾燥した非生産的な地域がある島なら、土地需要の増加を受け入れられる可能性があります。しかし、生態系が重要な島では、自然の生息地や農業への配慮と両立する形で太陽光発電所や風力発電所を運用する必要があります。再生可能エネルギーによる発電用地をつくるために、広大な森林を自動的に伐採したり、食料や作物を育てる農地を取り上げたりするべきではありません。この点で、風力タービンが占める土地を農業にも使えるなら、島の大規模発電には太陽光より風力の方が魅力的かもしれません。
第二に、太陽光と風力の出力変動は島ではるかに大きな問題です。より広域の本土の電力網と接続されていないため、島では再生可能エネルギーによる変動する発電量の需給調整がより困難です。当然ながら、島で太陽光と風力を機能させる上で最も重要な技術革新は蓄電池です。特に、充放電を何度も繰り返せる長寿命で低価格の蓄電池が必要になります。そのため、島の経済における再生可能エネルギーの導入拡大を支持する政策立案者は、蓄電池の開発と普及を支援する必要性がより切迫しています。また、島は極端な気象への露出がより大きいことを踏まえると、低価格の蓄電池、再生可能エネルギーによる発電、そして分散型のオンデマンド発電機で構成される、堅牢なマイクログリッドシステムを導入することが最善の将来策かもしれません。
天然ガスをパイプラインで供給
天然ガスを使った島の発電は、非常に高効率になり得ます。ガスタービン単体の効率は約30%から40%で、蒸気タービンと同程度です。しかし、天然ガスを燃焼させる際にガスタービンと蒸気タービンを組み合わせて稼働させる複合サイクルを採用すれば、蒸気タービンがガスタービンの高温排熱を利用して追加の電力を生み出します。この複合サイクルにより、島の発電で総合効率50-60%という優れた水準を達成できます。
問題は、天然ガスを島までどう運ぶかです。現在、天然ガスを輸送する一般的な方法は液化天然ガス運搬船を使うことで、これには高価で特殊な港湾施設が必要です。将来的には、本土から1,000キロメートル以内にある島へガスを送る海底パイプラインを建設することが、興味深い代替案の一つです。ヨーロッパでは、ヨーロッパと北海にはすでに複数の沖合海底パイプラインがあり、その長さは500kmを大きく超えています。
電力を送電線で供給
島が大陸から数百キロメートル以内にある場合、現在では海底送電ケーブルを使って本土から島へ電力を送ることができます。陸上の交流送電システムとは異なり、海底送電線には高圧直流技術が使われる傾向にあります。例えば、マヨルカ島では最近、「コメタ」という高圧海底送電線が設置されました。
地熱による島の電力
かつて、地熱エネルギーは発電に占める割合がわずかでした。その理由の一つは、出力密度が約0.1 W/m2と低く分散しており、分散したエネルギー源を利用するには莫大な費用がかかることです。しかし、多くの島は火山活動や活発な地殻変動によって形成されているため、地熱エネルギーの賦存量が非常に豊富です。アイスランドは最も有名な例の一つです。
優れた地熱エネルギーに恵まれたこうした島々では、天然の地質学的優位性に加え、より深い場所にある高温熱源へアクセスする新たな掘削技術（例えば、GA DrillingやAltaRock Energyを参照）があれば、将来的に地熱発電を主要な選択肢として導入できるかもしれません。
原子力による島の電力
純粋に技術面から見れば、原子力発電は島の電力供給にうってつけです。核燃料の出力密度は非常に高く、例えばウラン235は化石燃料の100万倍の出力密度を持ちます。そのため、島に十分な量の核燃料を輸送するのは容易です。さらに、現在開発中の最新の第IV世代原子炉の多くは受動的に安全です。したがって、今後、原子力をゼロカーボンの発電源として真剣に検討すべきです。
この記事を締めくくる、最も未来的で遊び心のある選択肢として、島の電力向けに浮体式原子力発電所を建設することも考えられます。これは船舶上に建設された原子力発電所で、外洋に浮かび、電力が必要な場所まで曳航できます。想像するほど突飛な話ではありません。今日、何百隻もの軍艦や潜水艦がすでに原子炉で動いています。また、米国の原子力海軍では半世紀以上にわたり原子力事故がゼロです。ですから将来、沖合の船上に発電所があっても、驚かないでください。
この記事は、エネルギーに関するグローバル・フューチャー・カウンシルの継続的な活動の一環として執筆されました。同カウンシルは、エネルギーの未来を形作る最重要課題について知見を発信する、学界と産業界を代表する専門家のグループです。
