本記事は The Conversationとの共同制作により掲載されています。
世界各国の政府は、まもなくトラウマを抱えたパリに集まり、世界的な気候変動の進行を遅らせるための約束を取りまとめる予定だ。あらゆる長期的な解決策には、世界のエネルギー経済を「脱炭素化」すること、すなわち化石燃料をほとんど、あるいはまったく使わない動力源への移行が必要となる。
この転換はどれほど速く進みうるのか、また、この移行を加速するために何ができるのか。
他のインフラの歴史を振り返ると、いくつかの手がかりが得られる。
エネルギーインフラ
脱炭素化はインフラの問題であり、人類がこれまでに直面した中で最大のものである。それはエネルギー生産だけでなく、輸送、照明、暖房、冷房、調理、その他の基本的なシステムやサービスにも関わる。世界の化石燃料インフラには、石油・ガスの井戸、石炭鉱山、巨大タンカー、パイプライン、製油所だけでなく、数百万台の自動車、ガソリンスタンド、タンクローリー、貯蔵施設、火力発電所、石炭輸送列車、暖房設備、コンロ、オーブンも含まれる。
これらのインフラ全体の総額は 約10兆米ドル、すなわち米国の国内総生産のほぼ3分の2に相当する。これほど巨大で高額なものが1年、あるいは数年で置き換えられることはない。数十年かかるだろう。
それでも、ある意味では朗報がある。すべてのインフラはいずれ老朽化するという事実だ。 2010年の研究は 、現在のエネルギーインフラを交換せず、耐用年数いっぱいまで単純に使い続けたらどうなるか、と問いかけた。
驚くべき答えはこうだ。老朽化した石炭火力発電所がすべて太陽光、風力、水力発電に置き換えられ、寿命を終えたガソリン車がすべて電気自動車に置き換えられるなど、同様の交換が進めば、私たちは 地球の限界の範囲内にとどまれるかもしれない。
同研究によれば、既存のインフラを使えなくなるまで使い続けても、多くの科学者が許容可能な気候変動の上限とみなす摂氏2度の地球温暖化を超えることはないという。
もちろん問題は、私たちがまだそれを実行していないことだ。代わりに、老朽化したシステムを同じ種類のもので置き換えつつ、さらに多くの掘削、採掘、建設を進めている。しかし、それは変わりうる。
離陸期から整備完了期まで：30～100年の時間軸
私のような インフラ の歴史家は、典型的なパターンを観察している。比較的緩やかな技術革新の段階の後に「離陸（テイクオフ）」の段階が続く。この段階では、新しい技術システムが地域全体で急速に建設・導入され、インフラが「整備完了（ビルドアウト）」に至って安定するまで続く。
この時間的パターンは、あらゆる種類のインフラで驚くほど似通っている。米国において、運河、鉄道、電信、石油パイプライン、舗装道路の離陸期は 30～100年続いた。ラジオ、電話、テレビ、インターネットの離陸期は、それぞれ 30～50年続いた。
歴史が示唆するのは、再生可能な電力生産における「離陸」はすでに始まっており、特に政府がその目標を支援する時と場所では、今後非常に速く進むだろうということだ。
太陽光発電と風力発電の設備は、現在どの電力源よりも速く拡大しており、世界の年間成長率は、 2009～2014年においてそれぞれ50%と18%に達している。これらの電源は既存のインフラを活用し、電力網に電力を送り込むことができる（ただし、発電量が断続的なため、管理者は 負荷調整技術を調整する必要がある）。しかし、風力と太陽光は、個々の住宅、農場、遠隔地に「オフグリッド」で電力を供給することもでき、これらの電源に独自の柔軟性を与えている。
一部の国、特にドイツと中国は、再生可能エネルギーに大規模な取り組みを表明している。
ドイツは現在、 電力の25%以上を再生可能エネルギーで賄っており、これにより総炭素排出量を 1990年比で25%以上 削減する一助となっている。中国はすでに太陽光発電量で他のどの国よりも多くを生産しており、設備容量は30ギガワット超で、 今年末までに43ギガワットに到達する計画である。オーストラリアでは、2010年から2015年にかけて太陽光発電の設備容量が 130メガワットから4.7ギガワットへ と増加した――年間成長率は96%であった。
電気自動車、効率的なLED照明、地熱による冷暖房といった補完的な技術と組み合わさることで、この移行は炭素中立の実現に近づけるかもしれない。
インフラ整備の30～100年というタイムラインは加速できるだろうか。いくつかの指標は、その答えが「はい」かもしれないことを示唆している。
まず、電力に関しては、交換が必要なのは電源だけである。電力網――電気を送る電柱、電線、その他の機器――は、別の方法で管理する必要があるが、ゼロから作り直す必要はない。第二に、開発途上国は再生可能エネルギー技術を活用し、古いインフラをほぼ完全に「飛び越える（リープフロッグ）」ことができるかもしれない。
最近にも似たことが起きている。例えば2000年以降、携帯電話網は開発途上国のほとんどに広がったが、同時に脆弱な固定電話線の敷設という遅く高コストな工程を回避した。こうした地域の多くは、今後、大都市以外で固定電話線を敷設することはないだろう。
エネルギーでの並行例は、携帯型太陽光パネルや小型風車で、建物、農場、インフォーマル居住区、その他の必要な場所に電力を供給することだ。これらは長距離送電線を必要とせず、ほぼどこにでも設置できる。これもまた、開発途上国全体で既に起きている。
しかし先進国では、再生可能エネルギーへの移行にはかなりの時間がかかる可能性が高い。
これらの地域では、機器だけでなく、専門知識、教育、金融、法制度、ライフスタイル、その他の社会文化的システムが、化石燃料ベースのエネルギーインフラを支えると同時に、それに依存している。これらもまた変化に適応しなければならない。
特に巨大な石炭、石油、天然ガス産業など、一部の産業はそうした移行で多くを失うことになる。こうした歴史的な結びつきは、今日の米国に見られるように、断固たる政治的抵抗を生み出している。
化石燃料との競争を含む難題
もちろん、エネルギーインフラだけが課題なのではない。実際、脱炭素化には膨大な技術的困難が伴う。
既存建物の断熱改修、燃費の向上、より効率的な電気機器の導入は、群を抜いて 炭素排出量を削減する最も費用対効果の高い方法である。しかし、これらは人々の関心を引かず、容易に誇示することもできない。
現在も、そして当面の間、完全に「ゼロ炭素」と言えるエネルギー源は存在しない。化石燃料で動く機器が、原材料の採掘や完成品の輸送に使われているためであり、それは太陽光パネルや風力タービンなどの再生可能エネルギーシステムも含む。
電気は非常に柔軟なエネルギー形態だが、その貯蔵は依然として難題である。現在の 最良の電池技術 はリチウムを必要とするが、リチウムは比較的希少な元素である。そして、集中的な研究にもかかわらず、電池は依然として高価で、重く、充電に時間がかかる。
レアアース（ごく少数の場所でしか見つからない極めて希少な元素）は、現在、風力タービンやその他の再生可能技術に不可欠であり、そのことは 将来の供給に関する正当な懸念を生んでいる。
最後に、多くの状況では、石油、石炭、天然ガスを燃やすことが、依然として電力を供給する最も容易で、最も安価な手段であり続けるだろう。
例えば、大陸間輸送、航空輸送、長距離トラック輸送などの主要な輸送手段は、再生可能電力源へ転換することが依然として非常に難しい。バイオ燃料は、これらの輸送システムの炭素排出量を削減する一つの可能性を提供するが、バイオ燃料の原料として栽培される多くの植物は、食料作物や原生地と競合している。
それでもなお、世界のエネルギー需要をすべて再生可能エネルギー源で賄うという究極の目標は、原理的には実現可能に見える。 最近の主要な研究 によると、それらの需要は、消費者価格が現在のエネルギーシステムより高くなることなく、風力、水力、太陽光だけで容易に満たせることがわかった。
社会的な約束としてのインフラ
パリ会議を目前にした現在、私たちはどこに立っているのだろうか。
技術革新だけでは、脱炭素化の加速は実現できない。インフラは単なる技術的システムではないからである。インフラは、それぞれが長い歴史と根強い擁護者を持つ、財政的、社会的、政治的なコミットメントが相互に補強し合う複雑な網の目を表している。このため、大きな変化には、実質的な文化的転換と政治的闘争が必要となるだろう。
文化面では、加速する変化を後押しできるスローガンの一つは、おそらく「エネルギー民主主義」だ。それは、人々が小規模に、家庭やその他の場所でも、自らエネルギーを生産できるし、そうすべきだという考え方である。
新たな建設技術と太陽光パネルの低コスト化により、「ネットゼロ」住宅（居住者が消費するのと同量のエネルギーを生産する住宅）は一般の人々にも手の届くものとなった。これらは、ドイツの野心的な Energiewende（エネルギーヴェンデ、すなわち同国の化石燃料からの脱却を目指す エネルギー転換 ）の一部をなしている。
インフラの歴史において、離陸期は、新技術が大企業や政府の枠組みを離れ、個人や中小企業によって採用されるようになったときに、しばしば加速してきた。20世紀初頭の電力と1990年代のインターネット利用は、その好例である。
オーストラリアのクイーンズランド州では、20%以上の住宅が現在、自ら電力を発電している。この事例は、一部の地域では、屋根置き太陽光という新たな社会規範への「転換点」が既に到達された可能性を示唆している。実際、 最近の研究 では、ある住宅所有者が家に太陽光パネルを設置するかどうかを最もよく示す指標は、近隣住民がすでにパネルを設置しているかどうかであることがわかった。
パズルのピース
消費の削減と、エネルギー構成における再生可能エネルギーの割合の増加の両方に役立ちうる、多くの異なる政策的アプローチがある。
建築基準は、すべての屋根が発電するよう段階的に改定され、かつ/または LEED「グリーンビルディング」基準まで段階的に引き上げられうる。段階的に増加する炭素税や排出量取引制度（すでに 一部の国で導入されている）は、化石燃料消費を減らしつつ、技術革新を促し、再生可能エネルギーの利用を促進するだろう。
米国では少なくとも、 化石燃料に現在流れている多くの補助金 を廃止する方が、炭素に課税するよりも政治的に容易であることが判明するかもしれず、同様の価格シグナルを送ることもできる。
オバマ政権の 「クリーンパワープラン（Clean Power Plan）」 は、石炭火力発電所からの炭素排出量を削減するためのもので、まさに正しい種類の政策転換だ。この計画は段階的に適用され、電力会社に調整の時間を与え、まだ発展途上の炭素回収・貯留システムにも発展の時間を与える。米国環境保護庁（EPA）は、この計画が200億ドルの気候変動便益と、140億～340億ドルの健康便益をもたらし、かつコストははるかに少なくなると試算している。
温室効果ガスは、農業、家畜の飼育、冷媒、森林伐採（ほんの一例にすぎないが）など多くの発生源から排出されるため、世界経済の脱炭素化には、再生可能エネルギー源への転換をはるかに超える課題がある。
本記事は、その非常に大きなパズルのうちの一つのピースだけを扱ってきたが、インフラの視点は、これらの問題を考えるうえでも役立つかもしれない。
インフラの歴史が示すのは、脱炭素化は私たちが望むほど速くは進まないだろうということだ。しかし同時に、変化を加速させる方法があること、そして、非常に速く多くのことが起こりうる転換点となる瞬間が存在することも示している。
私たちは、そうした瞬間の寸前にいるのかもしれない。パリ気候交渉が進むなか、このプロセスを前進させるための多くの国家的な取り組みに、インスピレーションを求めてほしい。
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。
「Agenda」の最新情報を追うには、 週刊ニュースレターを購読してください。
著者：ポール・N・エドワーズ（Paul N Edwards）は、ミシガン大学の情報学・歴史学教授である。
画像：レンガ工場で焼けたレンガを取り出すために、窯から汚れを取り除く男性。REUTERS/Faisal Mahmood.
