ルワンダは、世界で 最も貧しい 地域であるサハラ以南アフリカに位置しています。それにもかかわらず、農村部向けのオフグリッド再生可能エネルギーソリューションで前進しており、同様の経済圏のモデルとなる可能性があります。
ルワンダは、未開発の膨大な再生可能エネルギー発電の 可能性 を活用し、国内の遠隔地にエネルギーを届けるという課題に取り組んでいます。
遠隔地まで電力網を延伸することには多くの 問題が伴うという認識に基づいたアプローチです。費用がかかり、輸送コストが高く、アクセスも困難です。サハラ以南アフリカでは、送電網の延伸 費用は 1キロメートル当たり23,000ドルに上ります。
ルワンダの遠隔地にある診療所へ信頼できる再生可能エネルギー源を供給するプロジェクトは、配電を安定させる技術の導入により、最近さらに 一段と強化され ました。
遠隔地向けの小規模発電
オフグリッド電力システムは、再生可能エネルギーから電力を得る仕組みであり、ルワンダでは複数の種類の小規模発電を活用できる可能性があります。
これらのシステムを高いレジリエンスと経済的持続可能性を備えたものにする可能性を一変させる新技術の開発により、実現性が高まりました。例として、無線通信機能を備えたスマートメーターや、きめ細かな監視・制御を可能にする高度な技術があります。
ルワンダはこうした進展を活用し、遠隔地の診療所に電力を届ける課題の解決に取り組んでいます。
医療施設のケアを向上させるには、電力を途切れなく利用できることが重要な要件です。しかし、この地域の農村部の保健センターにとって、電力網経由であれオフグリッドであれ、電力へのアクセスはいまなお大きな課題の一つです。医療施設の4分の1は、いかなる電源にも接続されていません。施設の平均で4分の3は、電力の 信頼できる供給源がありません 。その結果、医療サービスの提供が不十分になっています。
ルワンダの人口の83％は農村部に暮らしています。そのため、こうした地域の医療は一層重要です。そして、医療センターに電力を確保することは不可欠です。
この障害を克服するため、 太陽光発電（PV）システム などの分散型電源が、送電網を延伸する場合と比べて費用対効果が高いことから、農村部で普及しつつあります。PVシステムは基本的に、 半導体材料を用いて太陽エネルギーを直流電力に変換します。しかし、これらのシステムでは、次の理由から供給と需要を適切に一致させるには不十分でした。
保健センターは先着順で運営されています。適切な管理なしに接続された電子機器を使い続けると、停電の可能性が高まり、患者に影響が及びます。
予想より患者が少なく、使われないエネルギーが生じることも問題です。エネルギーを貯蔵するためのバッテリーを用意すれば、無駄を減らし、不足を防ぎ、過剰な需要に対応できます。しかし、この方法は高額です。
以下のグラフは、太陽光発電を利用する医療施設におけるエネルギーサービスの場当たり的なスケジュールを示しています。t0～t1の間は、電力需要が利用可能な太陽光発電量を上回ります。t1～t2の間は負荷がありません。その結果、一部のサービスが提供されず、バッテリーが不必要に使われ、寿命が短くなり、運用も整然と行われなくなります。
従来のスケジュール方法では、太陽光発電システムが生み出すエネルギーの過剰利用と利用不足が見られます。
スマートなスケジューリングが解決策に
スマートなスケジューリングでは、稼働中のサービスの消費量を、利用可能な太陽光発電量に合わせます。その結果、バッテリーやその他のエネルギー源の使用を最小限に抑えられます。
その基本的な考え方は次のとおりです。中央制御装置は、オンラインサーバーから日射量の情報を取得し、太陽光パネルの日ごとの発電プロファイルを推定します。次に、医師が電力を必要とする手術を行おうとする際、中央制御装置にリクエストを送信します。このリクエストには、消費電力と手術時間が含まれます。
私たちの試作システムでは、最終判断はシステムが行います。サービスごとに優先度が異なります。そのため、システムの計画時に手術室へ最高の優先度を割り当てることができます。緊急事態が発生し、手術室がシステムに入力された場合、最優先となります。
ただし、人が介入することも可能です。中央制御装置は、診療所内の太陽光発電（PV）システムです。つまり、診療所の管理者または最上位の医師がシステムにアクセスし、リストからサービスを削除したり、別のサービスを追加したりできます。
中央制御装置は、利用可能な太陽光発電量と、すでに供給を受けている負荷を確認します。十分な余剰エネルギーがあれば、リクエストが承認され、電力が供給されます。エネルギーが十分でない場合、制御装置は必要なエネルギーが確保できる時点にリクエストを割り当てます。日射量、ひいては発電量が増加した場合や、すでに電力負荷の供給を受けていたサービスが終了した場合などに実現します。
このようにして、施設の設備を賢く活用し、太陽光発電の電力を発電される都度利用します。
この記事は、 The Conversationとの協力により掲載されています。掲載は、世界経済フォーラムが見解を支持することを意味するものではありません。
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著者：Taha Selim Ustunは、カーネギーメロン大学の電気・コンピューター工学の助教です。
画像：太陽光パネル。REUTERS
