21世紀の幕開けを形作っているのは、インターネットの発展と、世界のエネルギーシステムを脱炭素化する動きという二つの技術革命です。後者は2015年、G7が2100年までに化石燃料を段階的に廃止することを約束したことで弾みがつきました。モノのインターネット（IoT）の登場により、この二つの革命は急速に収束し、最終的には「エネルギーのインターネット」へとつながるでしょう。
脱炭素化、分散化、デジタル化がエネルギー部門を変革しています。この三つの世界的な潮流は、電力の生産、供給、消費のあり方を変えています。その結果、少数の大規模発電所を中心とする従来のエネルギーの姿は消えつつあります。再生可能エネルギーへの移行が加速するなか、私たちには「エネルギーのインターネット」というまったく新しいシステム全体のアプローチが必要です。風力タービンや太陽光発電システムなど、何百万もの小規模な発電設備がエネルギーシステムに加わっています。最大限の効率を実現するには、それらを組織化し、管理しなければなりません。さらに、電力を生産・消費するだけでなく、売買も行う「プロシューマー」という新たな層も登場しています。
エネルギーのインターネットに向けた変革
この分散型システムでは、革新的なネットワーク技術の重要性がますます高まります。旧来の送電網をエネルギーのインターネットへと変革する必要がある理由を五つ紹介します。
1. 世界的に急増するクリーンエネルギー需要
国連のイニシアチブによる報告書によると、10億人以上が電気を利用できない状況にあります。すべての人に持続可能なエネルギーをこの問題は、人口が急増しているサハラ以南の国々で特に深刻です。誰もが電気を利用できることは、道義的に不可欠であり、経済的にも必要ですが、そこにはジレンマがあります。世界の他の地域が先進国と同じペースでエネルギーを消費したら、どうなるでしょうか。
国連の推計によれば、世界人口は2040年までに約20億人増加すると予測されています。国連の推計によればこの増加の大部分は発展途上国で起こるでしょう。増加する人口が消費する電力のおよそ半分を化石燃料で発電した場合、環境への影響はどうなるでしょうか。世界の気候目標、特に地球温暖化を最大2℃に抑えるという目標が危うくなるのは確実です。
運輸部門では、すでに同様の傾向が見られます。交通に起因する排出量は、主に発展途上国で車両数が劇的に増加したため、現在は1990年より約60%増えています。中国だけでも、車両数は過去10年間で4倍以上に増え、およそ2億台に達しました。
世界各地で電力需要も増加しています。専門家は、2040年までに世界の発電量が80%増加すると予測しています。これは発展途上国で抑えられていた需要が顕在化するだけの問題ではありません。先進国でコンピューターや携帯電話などの機器が普及していることも、電力需要を押し上げています。
このジレンマの解決策は、可能な限り気候への影響を抑えながら、再生可能エネルギー源から電力を生み出すことです。しかし、この急激な転換には大きな技術的課題が伴い、エネルギーシステムを管理する方法を根本から変える必要があります。「エネルギーのインターネット」は、その実現可能な解決策となり得ます。
2. 集中型の送電網ではもはや対応できない
エネルギーシステムが複雑になるにつれ、旧来の集中型送電網は対応に苦慮しています。太陽光パネルなどの分散型設備がさらに多くシステムに組み込まれるにつれ、この問題は深刻化するでしょう。
例えば、ドイツの電力網は、供給可能率がほぼ100%に達し、先進国の模範と見なされています。しかし、再生可能エネルギーへのエネルギー転換は、すでにこの電力網に大きな影響を及ぼしています。近年、送電網を安定させるために系統運用者が介入しなければならない回数が大幅に増加しました。
送電系統運用者TenneTは、2017年の暫定的な振り返りとして、緊急介入に約10億ユーロを費やし、その年に送電網を安定させたと述べました。こうした介入の費用は、いわゆる系統使用料を通じて、最終的に消費者に転嫁されます。
3. よりスマートなエネルギーのインターネットが、供給の信頼性を高める
より複雑なエネルギーシステムに対応するには、送電網をよりスマートにする必要があります。デジタル技術を活用した将来のスマートグリッドは、個々の生産者と消費者をつなぎ、信頼性と安定性の高い電力供給を実現するエネルギーのインターネットを形成します。
エネルギー供給の分散化に伴い、かつて固定されていたシステムや境界、例えば公益事業者と消費者を隔てる壁が崩れつつあります。その代わりに、生産者と消費者の新たなネットワークや、エネルギーを売買するまったく新しいビジネスモデルが生まれています。こうした変化を受け、産業、技術、バリューチェーン、商業プロセスの融合に向けた多くのアイデアが生まれました。
デジタル化は、再生可能エネルギーの競争力を高めることもできます。例えばドイツでは最近、公的資金を一切使わず、電力の市場価格だけで全額を賄う初の大規模洋上風力発電所の契約が締結されました。これは、デジタル化による効率向上があって初めて可能になりました。
デジタル化が効率を高めます。効率が競争力を高めます。そして、競争力のある再生可能エネルギーは気候変動対策に役立ちます。
4. エネルギーのインターネットは膨大なデータへの対処に役立つ
ますます複雑化し、分散化するエネルギーの姿は、膨大なデータを生み出しています。ネットワークに接続された機器の数が、その規模を示しています。2003年の世界人口は63億人で、インターネットに接続された機器は5億台でした。米国企業Ciscoの予測によれば、この数は2020年までに500億台に増加すると見込まれています。
データの総量も同じペースで増えています。市場調査会社IDCが発表した最近の調査によると、世界のデータ量は現在の16ゼタバイトから2025年には163ゼタバイトへと増加する見込みです。これは10倍の増加に当たります。業界が直面する大きな課題の一つは、このデータを活用してシステムを改善する方法です。
5. 人工知能と量子コンピューティングがエネルギー部門を変革する
従来の技術では、こうした膨大なデータを有効に活用できません。業界は代わりに、わずか数年前にはまだSFの世界のものだった人工知能などの技術に目を向ける必要があります。実際、人工知能はすでにエネルギー部門を変革し始めており、例えばSiemensはガスタービンの運用と保守に活用しています。
機械学習アルゴリズムという形の人工知能によって、これらのガスタービンの整備間隔を延ばせるようになりました。アルゴリズムは、運転データ、環境条件、部品の特性を、人間の専門家よりも優れた方法で自動分析します。
量子コンピューティングも、業界がすでに集中的に研究している画期的な技術です。量子コンピューターは、量子論の性質に基づく動作原理を利用します。量子コンピューターは素粒子を直接利用し、その量子的な性質をデータの保存と処理に活用します。最小の粒子でできたこの世界が、私たちを取り巻く大きな世界の問題を解決する助けとなるでしょう。
よりクリーンなエネルギーへの移行が進み、世界人口が増え、電力需要が急増するなか、エネルギーのインターネットのような新技術が必要です。
すべての人のためのエネルギーのインターネット
インターネットの歴史が示すように、ネットワークに新たな参加者が加わるたびに、システム全体の可能性や機会が広がります。エネルギーシステムも同じです。単純な電力網が包括的なエネルギーネットワークへと発展すれば、その価値は高まります。
このようなネットワークでは、ある電源の余剰電力を、別の部門で他の形態のエネルギーを生み出す基盤として利用できます。電力を熱に変換したり、熱を取り出すために使ったり、モビリティの提供に役立てたり、水素やメタンの製造に使ったりすることで、まったく新しい柔軟なエネルギー源が利用可能になります。
この変革の過程で、ネットワーク技術は新たな意味を持つようになります。電力を単に送電・配電するだけだった送電網は、世界を変える新たなネットワーク、すなわちエネルギーのインターネットへと発展するでしょう。
