この記事は2024年11月に更新されました。
水の動きを利用する揚水発電の新規設備の導入では、欧州と中国が先行しています。
米国、オーストラリア、ドイツなどでは、送電網規模の蓄電池の建設が進んでいます。
熱エネルギー貯蔵の規模は、2030年までに3倍になると予測されています。
機械式エネルギー貯蔵は、運動や重力を利用して電力を貯蔵します。
太陽が照らず、風も吹かないとき、再生可能エネルギー源からの電力をどうすれば利用できるのでしょうか。
鍵となるのは、再生可能エネルギーの発電能力が高いときに生み出されたエネルギーを貯蔵し、必要なときに使えるようにすることです。
世界の再生可能エネルギー発電容量が過去最高に達するなか、化石燃料に頼らずに電力需要のピークと谷を平準化するうえで、4つの貯蔵技術が不可欠です。
1. 揚水発電
揚水発電では、電力需要が低い時間帯に水を高所へくみ上げます。水は貯水池に蓄えられ、需要が高い時間帯に放流されて、タービンを回し発電します。
水力発電は、揚水発電を含め、2030年代も世界最大の再生可能電力源であり続けると、国際エネルギー機関（IEA）は予測しています。水の動きを利用して発電し、IEAによると、電力システムの脱炭素化に「極めて重要」な役割を果たします。また、電力需要の不足を補ううえでも鍵となります。
水力発電は最終的に風力や太陽光に追い越されると見込まれていますが、調整可能な電力源として、今後もこの重要な役割を担い続けると同機関は述べています。
2. 蓄電池
蓄電池は1800年代から使われており、蓄えた化学エネルギーを電気エネルギーに変換します。
技術の進歩と価格の低下により、ますます多くのエネルギーを貯蔵できる送電網規模の蓄電池施設が、記録的なペースで拡大しています。世界最大級の蓄電池エネルギー貯蔵システムには、米国カリフォルニア州のモスランディング・エネルギー貯蔵施設があります。現在のエネルギー容量は3,000メガワット時（MWh）ですが、最終的には6ギガワット時（GWh）の蓄電容量を備える可能性があります。
英国最大の蓄電池エネルギー貯蔵システムが最近稼働を開始しました。容量は200MWhで、約3万世帯に1日分の電力を供給できます。
電力事業規模の蓄電池システムに投資している国には、オーストラリア、ドイツ、日本、リトアニア、チリなどがあります
3. 熱エネルギー貯蔵
熱エネルギー貯蔵は、特に建物や産業プロセスで利用されます。余剰エネルギー（通常は再生可能エネルギー源からの余剰電力や廃熱）を蓄え、後で暖房、冷房、発電に使います。
水などの液体や、砂や岩石などの固体材料に熱エネルギーを蓄えることができます。化学反応や材料の変化を利用して、熱エネルギーを蓄えたり放出したりすることも可能です。
建物に設置された水タンクは、熱エネルギー貯蔵システムの簡単な例です。より大規模なものとして、フィンランドのエネルギー企業ヴァンターは、自社の説明によると、世界最大の熱エネルギー貯蔵施設を建設中です。地下100メートルに3つの空洞を掘り、合わせてオリンピック規格のプール440個ほどの大きさになる空間に熱を蓄え、必要に応じて地域暖房網に供給します。ヴァンターによると、この施設は中規模都市を1年間暖房できる可能性があります。
このような地下熱エネルギー貯蔵プロジェクトによって、データセンター、冷却プロセス、廃棄物発電施設から出る廃熱を地下に貯蔵できるようになり、エネルギー転換が進むなかで大きな影響をもたらす可能性があります。
国際再生可能エネルギー機関によると、世界の熱エネルギー貯蔵市場は規模が3倍になる可能性があり、2030年までに、2019年の導入容量234GWhから800GWh超に拡大すると見込まれています。
4. 機械式エネルギー貯蔵
機械式エネルギー貯蔵は、運動や重力を利用して電力を貯蔵します。
例えば、フライホイールは回転エネルギーを蓄える回転式の機械装置で、必要なときに瞬時に取り出せます。
「フライホイール技術には、現在の電力網を改善できる有益な特性が数多くあります」と、エネルギー貯蔵協会（米国のエネルギー貯蔵に関する全国業界団体）は述べています。
その他の機械式システムには、圧縮空気エネルギー貯蔵があります。これは1870年代から、都市や産業に必要なときにエネルギーを供給するために使われてきました。加圧した空気やガスを貯蔵し、必要なときにタービンで加熱・膨張させて発電します。
今年の国連気候変動会議COP29では、エネルギー貯蔵が主要議題となりました。各国代表は、再生可能エネルギーを2030年までに3倍にするという前回のCOPの目標を支える方法について、合意を目指しました。
COP29「送電網とエネルギー貯蔵」に関する誓約には、2030年までに電力システムの貯蔵容量を6倍に増やし、移行を支援するという約束が含まれています。
