気候変動対策をめぐる議論では、再生可能エネルギーと炭素排出に焦点が当たりがちだが、水もエネルギー転換の重要な要素である。
水効率の高い技術は、世界全体で毎年膨大な量の水を節約し、揚水、加熱、処理、輸送に必要なエネルギーと炭素排出を削減できる。
水とエネルギーをより効率的かつ賢く利用できる技術を取り入れることで、脱炭素化を加速し、ネットゼロの実現に近づける。
気候変動対策をめぐる世界の議論では、再生可能エネルギーのギガワットや、回避された炭素排出のギガトンが頻繁に話題になる。しかし、もう一つの指標がある。ほとんど議論されないが、同じくらい重大な指標、すなわち水のギガリットルだ。
水はエネルギー転換を支える隠れた通貨であり、発電されるキロワット、製造される電池、そして冷却されるデータセンターのすべてに組み込まれている。
驚くべきことに、水効率の高い技術は世界全体で毎年数百億立方メートルの水を節約できるうえ、揚水、加熱、処理、輸送に必要なエネルギーと炭素排出も同時に削減できる。
節水は脱炭素化を加速する強力な手段
水不足が深刻化する世界、あるいは国連大学が「水の破産」と呼んだ状況において、節約されるこうしたギガリットル単位の水は、脱炭素化を加速する最も有力な道筋の一つとなる。
見過ごされがちだが、水システムはエネルギーシステムであり、エネルギーシステムは水に大きく依存している。
配管を通って移動する水は、すべて揚水、加熱、処理、または冷却されなければならない。発電所で生み出されるキロワット、製造される太陽光パネル、生産される電池や半導体のすべてが、ライフサイクルのどこかの段階で水に依存している。
ここには見過ごされがちな強い結びつきがある。節約された水の一単位一単位がエネルギーの節約に直接つながり、それによって炭素排出が削減される。
この関係は、水・エネルギー・食料のネクサスの中核にある。アクチュアリー会およびアクチュアリー学部の最近の報告書は、このネクサスにおける機能不全により、今世紀末までに世界経済が最大で半分に縮小する可能性があると警告した。
水不足は発電所の操業停止を招く。エネルギーの不安定化は食料生産に深刻な打撃を与え、農業での過剰利用は地域全体を干上がらせることがある。そして、水不足は一部の地域で深刻化している。こうした連鎖的なリスクは、水・エネルギー・食料のネクサスを理解することがなぜ不可欠なのかを示している。
水効率の高い技術が脱炭素化を加速する方法
しかし、こうした絡み合う課題の中には、エネルギー転換において最も見過ごされてきた機会の一つがある。水効率の高い技術が脱炭素化を加速する可能性だ。
農業を考えてみよう。農業は、他のどの部門よりも多くの水を使用する部門だ。農家は長年、蒸発、排水、流出によって膨大な水を失う従来型の灌漑システムに頼ってきた。しかし、点滴灌漑、精密な土壌水分センサー、太陽光発電ポンプなどの技術革新により、作物が必要とするときに必要な量だけ水を与えられるようになっている。
こうした技術は節水にとどまらず、水を汲み上げて届けるために必要なエネルギーも大幅に削減する。営農型太陽光発電システムは、農地の上に太陽光パネルを設置し、さらに一歩進める。作物に日陰をつくることで水の需要と蒸発による損失を減らしながら、クリーンな電力を生み出す。農地を気候変動対策に二重活用する仕組みだ。
産業でも同様の変化が起きている。工場や発電所は、特に冷却用として、歴史的に世界最大級の水利用者だった。干ばつが起きると、こうした施設は脆弱になり、サプライチェーンが停止しかねない。
しかし、閉ループ冷却システム、ハイブリッド冷却塔、廃水リサイクル技術によって、施設は水を繰り返し再利用できるようになり、取水量と気候リスクへの曝露をともに減らせる。
これらの技術の多くは、排出を削減しながら、処理や冷却に必要なエネルギーも減らす。さらに、デジタル最適化により、産業施設は水とエネルギーの利用における非効率をなくし、運用を細かく調整できる。
都市はこの問題に別の側面を加える。水処理技術のエネルギー消費量は、世界全体の電力需要の最大5.4％を占めると推定されている。漏水、非効率な機器、時代遅れのネットワーク制御によって、毎日気づかれないまま水とエネルギーが失われている。
しかし、スマートメーター、リアルタイムの漏水検知、高効率機器が、都市の資源利用に静かな変革をもたらしている。家庭での水使用量、とりわけ温水の使用量が減れば、水需要と加熱に必要なエネルギーの両方を削減できる。公益事業者が漏水を減らせば、失われる水を揚水・処理するための電力消費も減る。何百万人もの人々に広がれば、こうした効果はすぐに大きなものとなる。
各部門で水使用量を減らす拡張可能な解決策
これらの例を総合すると、水効率の高い特定の技術が、その効果と拡張性の点で際立つ理由がわかる。
農業では、点滴灌漑と精密灌漑システムにより、取水量を最大70～80％削減できるうえ、揚水に必要な電力も削減できる。また、営農型太陽光発電は、再生可能エネルギーの供給と作物の水需要の低減という二重の利点をもたらす。
例えば、稲作で間断灌漑を用いると水使用量を30～40％、揚水エネルギーも同じ割合で削減できる。さらに、他の持続可能な農法と組み合わせれば、水田からの温室効果ガス排出を最大70％削減できる。
産業分野では、閉ループ冷却、廃水リサイクル、膜処理システムにより、水使用量を最大50％削減できるほか、エネルギー性能を向上させ、熱管理による排出を削減できる。
都市では、スマートメーター、漏水検知システム、高効率機器が非常に費用対効果の高い手段として効果を示し、水の処理と配水に必要な水とエネルギーを減らしている。これらの技術を組み合わせることで、ネットゼロのエネルギーシステムへの移行を加速しながら、ギガリットル単位の水を節約できる。
同時に、水・エネルギー・食料システム全体に、新たな技術層としてAIが広がりつつある。
AI開発に必要な大量のエネルギーと水に注目が集まる一方、AIは水利用の最適化にも活用されている。農場での灌漑需要の予測、産業用冷却や廃水リサイクルシステムの微調整、都市での漏水検知や需要予測、水の損失と電力消費の削減など、人間による管理だけでは不可能な精度と速度を実現する。
こうしたインテリジェントなシステムは、何百万ものデータポイントをリアルタイムの判断に変え、無駄を減らし、エネルギー使用量を抑え、レジリエンスを高める。そのためAIは、より賢い運用と統合的な資源管理を通じて水効率と脱炭素化を結びつけ、両者を加速する重要な役割を担いつつある。
この視点から見ると、水効率化技術は単なる保全のための手段ではなく、脱炭素化を実現する仕組みである。相乗効果を生み、水を節約すればエネルギーを節約でき、その両方を節約すれば炭素排出も削減できる。
この「協調的な効率化」は、今日利用できる最も費用対効果が高く、拡張可能な気候戦略の一つだが、他の気候変動対策に比べて注目度はごくわずかにとどまっている。
このネクサスの可能性を最大限に引き出すには、政策を技術の進歩に追いつかせる必要がある。これまで水とエネルギーの計画は、異なる機関が監督し、異なる使命のもとで運営され、別々の資金経路を通じて賄われる、別個の官僚機構の中で進められてきた。
この分断によって、二つのシステムの相乗効果が見えにくくなっている。企業も水とエネルギーの指標を別々に追跡することが多く、両者を一体的に最適化する機会を逃している。
必要なのは、温暖化する世界では水とエネルギーを切り離せないと認識する統合的なアプローチだ。
水とエネルギーの使用削減を加速する
政府は、規制枠組みを整合させ、水とエネルギーを所管する機関間の共同計画を可能にし、水とエネルギーの同時削減を促すインセンティブを設けることで、取り組みを加速できる。
投資家や融資機関は、水とエネルギーの協調的な効率化を、グリーンボンドやサステナビリティ・リンク・ローンの基準に組み込める。技術提供企業は、水とエネルギーの両方の性能を監視する相互運用可能なシステムを設計できる。それにより、家庭、都市、産業は、自らの意思決定が資源全体に及ぼす影響をリアルタイムで把握できる。
水ストレスや紛争に関するニュースが増えるなか、一般市民や政治指導者の関心を引き、行動を促すメッセージを届ける機会が訪れている。
脱炭素化の未来は、緑だけでなく、青でもある
何よりも、課題の規模に見合うように人々の意識を高めなければならない。人々は電気料金の仕組みを理解しているが、消費する水の一リットル一リットルに隠れたエネルギーを理解している人は少ない。広報キャンペーン、学校のカリキュラム、公益事業者のプログラムを通じてこの認識の隔たりを埋めれば、水の安全保障と気候変動対策の両方を支える選択を人々ができるようになる。
エネルギー転換は、しばしば時間との競争と表現される。しかし、こうしたシステムを維持するために必要な水を確保する競争でもある。そういう意味で、脱炭素化の未来は緑だけでなく、青でもある。
水資源とのより持続可能な均衡を実現しなければ、世界はネットゼロに到達できない。水とエネルギーの深い相互依存を認識し、その両方をより賢く利用できる技術を取り入れることで、よりレジリエントで持続可能な、そして最終的にはより豊かな未来を築くことができる。
エネルギー・ネクサスに関するグローバル・フューチャー・カウンシルは、ブログ、記事、インフォグラフィックで構成される「Energy Nexus Insights」シリーズ、官民の意思決定者向けガイド、各部門の分析を通じて、アイデアや事例を共有している。
