風力、水力、太陽光で世界に電力を供給するという最初の計画を発表してから10年後、研究者らは最新のビジョンを提示しています。143か国が2050年までに100%クリーンな再生可能エネルギーを達成するために取りうる段階を示したものです。
2050年までのクリーンエネルギーへの移行
新たなロードマップは12月20日に学術誌One Earthで発表されるもので、米国のグリーン・ニュー・ディールのエネルギー部分や、世界各地の州、都市、企業による100%クリーンな再生可能エネルギーへの取り組みの基礎となった従来の研究を引き継ぐものです。各国で入手可能な最新のエネルギーデータを活用し、これらの取り組みを達成するためのより精緻な指針を提示しています。
今回の更新では、スタンフォード大学のマーク・Z・ジェイコブソン教授らの研究チームが、143か国を含む24の世界地域において、低コストで安定した送電網のソリューションを見出しました。再生可能エネルギーとクリーンエネルギーへの移行により、世界全体のエネルギー需要を57%削減できると同時に、失われる雇用を上回る2,860万人の雇用を創出し、従来型の事業継続（business-as-usual）を想定した分析と比べ、エネルギー、健康、気候に関するコストを91%削減できると試算しています。新たな論文では、各国のエネルギー使用量の変化に関する最新データを活用し、再生可能エネルギーや蓄電技術のコスト低下と入手性の向上を考慮に入れ、新たな国を分析に加え、一部の国で近年整備されたクリーンで再生可能なインフラを反映しています。
クリーンエネルギーへの移行に向けた取り組み
「地球温暖化の影響の拡大に対処するため、何らかの行動を約束している国は数多くありますが、具体的に何をすべきかは依然として分かっていません」と、スタンフォード大学の土木・環境工学の教授であり、米国の非営利団体ソリューションズ・プロジェクトの共同創設者でもあるジェイコブソン氏は述べています。同団体は、100%再生可能でクリーンなエネルギーへの移行について、一般市民や政策立案者への啓発活動を行っています。「どのように機能するのか。どうやって電気を安定して供給し続けるのか。正直なところ、グリーン・ニュー・ディールを支持・推進している政策立案者や提唱者の多くは、実際のシステムがどのようなものか、またクリーンエネルギーへの移行が何をもたらすのかについて、詳細をよく理解していません。どちらかといえば抽象的な概念なのです。そこで私たちは、それを定量化し、考えられる一つのシステムの姿を明確にしようとしています。この研究は、その空白を埋め、各国に指針を示す一助となるはずです。」
クリーンエネルギーへの移行のロードマップは、すべてのエネルギー部門の電化、エネルギー効率の向上によるエネルギー使用量の削減、そして2030年までに電力の80%、2050年までに全電力を供給できる風力、水力、太陽光のインフラの整備を求めています。対象となるエネルギー部門は、電力、輸送、建物の冷暖房、産業、農林水産業、軍事です。研究者のモデルによれば、化石燃料車に対する電気自動車および水素燃料電池車の効率性、化石燃料による産業に対する電化産業の効率性、化石燃料による冷暖房に対する電気ヒートポンプの効率性に加え、化石燃料の採掘、輸送、精製に必要なエネルギーの削減により、全体のエネルギー使用量を大幅に減らせる可能性があります。風力、水力、太陽光へのクリーンエネルギーへの移行には、世界全体で73兆ドルの初期投資が必要ですが、この投資はエネルギー販売を通じて時間の経過とともに回収されるとしています。さらに、クリーンで再生可能なエネルギーは、長期的に見れば化石燃料よりも発電コストが低く、投資によって年間のエネルギーコストが大幅に削減されます。また、大気汚染とその健康影響も削減され、新たなインフラに必要な土地は143か国の国土面積の0.17%のみで、風力タービン同士の間隔など、間隔確保に必要な土地は国土面積の0.48%にとどまります。
「あらゆるものをクリーンで再生可能なエネルギーで電化することで、電力需要を約57%削減できることが分かりました」とジェイコブソン氏は述べています。「エネルギーの単位当たりのコストが同程度であったとしても、人々が全体として支払うエネルギーコストは61%少なくなります。さらに、健康被害や気候被害の緩和によって削減できるコストを含む社会的コストは、これに加えてさらに下がります。これこそがグリーン・ニュー・ディールが非常に優れた取引である理由です。このクリーンエネルギーへの移行により、エネルギーコストを60%、社会的コストを91%削減できるのです。」
米国では、このロードマップ（グリーン・ニュー・ディールのエネルギー部分に該当し、米国のエネルギー利用から化石燃料をすべて排除するもの）では、78億ドルの初期投資が必要です。新たに28万8,000基の大型（5メガワット）風力タービンと、1万6,000か所の大型（100メガワット）太陽光発電所を建設することが求められ、これらは米国の国土のわずか1.08%に設置されます。その土地の85%以上は風力タービン間の間隔確保に使用されることになります。その間隔の土地は、例えば農地としての利用と両立させることも可能です。この計画により、事業継続を想定したケースと比べて310万人の雇用が新たに創出され、大気汚染による年間6万3,000人の命が救われます。また、現在の化石燃料によるエネルギーインフラと比べて、エネルギー、健康、気候に関するコストを、それぞれ年間1.3兆ドル、0.7兆ドル、3.1兆ドル削減します。
そして、クリーンエネルギーへの移行はすでに進行中です。「11の州に加え、コロンビア特別区、プエルトリコ、そして多くの主要都市が、100%または実質的に100%再生可能な電力を目指すことを約束しています」とジェイコブソン氏は述べています。「つまり、石炭火力発電所やガス火力発電所が廃止されて新たな電力が必要になるたびに、代替として再生可能エネルギー源のみを選択することになるのです。」
同氏は、このクリーンエネルギーへの移行を実現するうえで、個人、企業、立法者がいずれも重要な役割を担うと考えています。「もし私がこの論文を書いて発表しただけで、この情報を利用したいと考える人々の支援ネットワークがなければ」と同氏は述べ、「ただ埋もれてしまうでしょう。法律を成立させたいのであれば、国民の支持が本当に必要なのです」と続けています。
どのモデルにも言えることですが、このモデルにも不確実性があります。エネルギーの供給と需要に関するデータセット間には不整合があり、また研究結果は将来のエネルギー消費をモデル化する能力に依存しています。さらにこのモデルは、エネルギーが豊富な地域から必要な地域へ完全に送電されると想定しており、ボトルネックも送電線でのエネルギー損失もないと仮定しています。現実にはこうしたことはありえませんが、多くの評価は送電網が十分に小さい国を対象に行われたため、その差は無視できるほどです。また、ジェイコブソン氏は、米国のような大規模な国は小規模な送電網に分割できるため、完全な送電は大きな懸念ではないと主張しています。研究者らは、エネルギーコスト、大気汚染による被害、気候被害について、高・中・低のシナリオをモデル化することで、追加の不確実性にも対処しました。
本研究は、風力、水力、太陽光発電のみに意図的に焦点を当てており、原子力発電、「クリーン石炭」、バイオ燃料は対象外としています。原子力発電は、計画から稼働までに10～19年を要し、コストが高く、炉心溶融、核兵器の拡散、採掘、廃棄物に関するリスクが認められているため除外されています。「クリーン石炭」とバイオ燃料は、いずれも深刻な大気汚染を引き起こし、エネルギー単位当たりの炭素排出量が風力、水力、太陽光発電の50倍以上であるため、含まれていません。
クリーンエネルギーへの移行：懸念点
風力発電や太陽光発電についてよく指摘される懸念の一つは、天候や季節に左右されるため、送電網の需要に対してエネルギー供給を確実に合わせられないかもしれない、という点です。本研究はこの問題を、24の世界地域において正面から取り上げています。研究では、世界中で断続的な供給と蓄電によって需要を満たせることが分かりました。ジェイコブソン氏と研究チームは、すべてのエネルギー部門を電化することで、むしろエネルギー需要の柔軟性が高まることを明らかにしました。柔軟な需要とは、すぐに満たす必要のない需要のことです。例えば、電気自動車のバッテリーは一日の時間帯や夜間を問わず充電でき、電気ヒートポンプ式給湯器も一日の時間帯や夜間を問わず湯を沸かすことができます。すべてのエネルギー部門を電化すると需要の柔軟性が高まるため、クリーンで再生可能なエネルギーの世界では、需要と供給・蓄電を一致させることがより容易になります。
ジェイコブソン氏はまた、本研究が示すクリーンエネルギーへの移行のロードマップが唯一の可能な道筋ではないと指摘し、100%クリーンで再生可能なエネルギーへの実現可能な道筋を示した他の11のグループの取り組みにも言及しています。「私たちは、143か国に向けた一つのシナリオを示そうとしているにすぎません。これにより、これらの国々やその他の国の人々に、そう、これは可能だという確信を持ってもらいたいのです。しかし、機能しうる解決策やシナリオは多数存在します。何が起こるかを正確に予測することはおそらくできないでしょうが、干し草の山から針を探すような必要があるわけではありません。この干し草の山には針がたくさんあるのです。」
