現代社会は、エネルギー、交通、通信、食料、水、医療といった不可欠なサービスが滞りなく提供されることに依存しています。しかし、これらの分野を支えるシステムはますます複雑化し、相互依存を深め、世界規模で連動しています。そのため、負荷がかかると、壊滅的な障害が発生する恐れがあります。
英国で最近発生した停電はその好例です。比較的短時間の停電でしたが、バーフォードのガス火力発電所とホーンシー洋上風力発電所の2基の発電設備が同時に故障したことで、イングランドとウェールズでは約100万人が停電の影響を受け、広範囲で交通が混乱しました。
南米では、6月に4,800万人が停電に見舞われました。激しい暴風雨により送電網が停止したためです。米国では、カリフォルニア州の電力会社が、山火事を防ぐため、リスクの高い時期に計画停電を実施しています。最近の死亡事故を受けた措置であり、老朽化した電力インフラが山火事の原因だったことを示唆しています。
将来のエネルギー供給
こうした出来事は、避けられないエネルギー供給の変化を背景に起きています。これに伴い、システムの監視や管理の方法も変える必要があります。今年初め、英国政府は洋上風力発電を大きく拡大し、発表した計画では、2030年までに英国の全電力の3分の1を供給することを目指しています。
新たな洋上風力発電所には、より沖合に設置する大型風力タービンと10～12MWの発電機が導入され、英国のエネルギーミックスに大きく貢献することになります。この合意を通じて、洋上風力産業は風力発電容量を現在の7.9ギガワットから2030年までに少なくとも30GWへと、ほぼ4倍に増やす計画です。
英国はすでに洋上風力発電の最前線にあり、設備容量はどの国よりも大きく、最大級の洋上風力発電所と最も強力なタービンを有しています。それでも最近の出来事が示すように、発電設備がわずか2基同時に停止するだけで、大きな混乱が起きる可能性があります。今回の開発には、洋上風力資産のライフサイクル管理、監視、制御に新たな手法が必要であることが浮き彫りになりました。また、新しい「需要側応答」技術の必要性も示しています。これは、需要が高い時期に電力を賢く利用する方法です。
さまざまな分野の研究者は、この構想を支えるうえで重要な役割を担っています。私たちは、英国最大の全システム・エネルギーシステム統合プロジェクト「Reflex（Responsive Flexibility）」の学術面を主導しています。
このプロジェクトでは、社会に不可欠なサービスを支える、レジリエントで持続可能な低炭素エネルギーインフラの構築方法を探ります。洋上の再生可能エネルギー発電を本土の送電網につなぐには、高額な海底送電ケーブル網が必要です。例えば、高圧直流送電（HVDC）のNorthConnectプロジェクトでは、1本の海底送電ケーブルの敷設に12億ポンドを超える投資が必要でした。こうした資産の費用が高いため、主要な送電線が故障した場合に備えた予備ケーブルの敷設など、電力網に一般的な要素を組み込む能力が制限されます。
洋上風力発電がこれほど重視されるなか、エネルギーインフラをどう守ればよいのでしょうか。私たちは、人間と人工知能、ロボティクスの連携が解決策になると考えています。資産の監視・保守能力を高めるためにロボティクスが必要であり、将来的には持続的な自律運用によってそれを実現できます。
海中での運用
これは、ロボットを現場に常駐させ、自らと洋上風力発電所を監視・保守できるようにすることを意味します。構造監視システム、監視制御・データ収集（SCADA）システム、環境モニタリングなど、さまざまな情報源から前例のない量のデータが得られるなか、重要な運用上の意思決定を支援する高度なAIが不可欠です。
このような状況では、人間は手元にある膨大なデータや情報に圧倒されてしまうでしょう。しかし、ロボットやAIアシスタントと連携して働く人々は、風力が主力となるエネルギー供給への移行期に、将来の洋上インフラを管理するうえで中核的な存在となります。
私たちの取り組みの一例は、イルカに着想を得た低周波ソナーに関する研究です。この技術は、自律型水中航走体（AUV）が海底電力ケーブルの健全性を評価するのを支援します。AUVを使うことで、危険な環境に人間の潜水士を派遣する必要がなくなります。また、低周波ソナーによる分析は、陸上のAIアシスタントを補完する重要な測定値を提供し、電力ケーブルの状態を正確に予測できるようにします。
将来は、海中ドッキングステーションに加え、浮体式の指令・制御センターが広く統合されると予想されます。そこでは、点検や修理が可能な巡回ロボットプラットフォームが、海中および海面上の風力タービン設備の安全を守ります。
近年、AIとロボティクスは大きく進歩しました。人間のオペレーターと連携すれば、対応力を高め、異常気象のようなまれな事象や、海底ケーブルへの破壊工作・妨害の脅威に適応できます。課題は、遠隔地にある資産をいかに賢く管理し、コストを抑えながら電力供給を維持するかです。
