「大化け」するか? 再エネ拡大のカギを握る太陽光発電
再エネのボトルネックを解消する日本発の技術

藤 和彦
コンサルティングフェロー

政府は10月22日、「再生可能エネルギーを最優先に最大限導入する」方針を掲げた新たなエネルギー基本計画を閣議決定した。

計画では2030年度の電源に占める再生可能エネルギーの比率を2019年度実績の18%から36~38%にまで引き上げる。これまでの計画では2030年度の再生可能エネルギーの比率は22~24%となっていた。36~38%の内訳は、太陽光発電が14~16%、風力5%、水力11%となっており、太陽光を中心に倍増させる野心的な内容だ。

2030年度の再生可能エネルギーの比率は当初、30%前後と見込まれていた。だが7月に「2030年度に温暖化ガスの排出量を2013年度に比べて46%減少させる」目標を取りまとめたことから、その比率を上げざるを得なかった経緯がある。

一方で、実現可能性について疑問の声が早くも上がっている。気になるのは、「世界人口の85%が既に気候変動の影響下にある」との研究結果があるなど、気候変動が世界で頻発する状況になっていることだ。再生可能エネルギーは気候変動の影響を受けやすい。気候変動が最近の天然ガス価格高騰の一因となったことからも、「再生可能エネルギーに偏った電源構成は安定供給の面で問題が大きい」との批判が出てきている(10月25日付日本経済新聞)。

風が吹かず欧州で風力発電量低下

欧州連合(EU)では今年(2021年)9月、電気料金の上昇が大きな話題となった。

料金上昇のそもそもの原因は、欧州で夏以降、風が減少する事態が広範囲で発生したことにある。

新型コロナウイルスのパンデミックからの回復を受け、電力消費量が拡大したにもかかわらず、北海での風量が過去20年間で最低になったことで今年夏の風力発電量がEU全体で昨年比7%減少し、火力発電への依存を余儀なくされた。

石炭火力発電所の廃止を進めているEU諸国の主要な燃料は天然ガスだ。欧州で天然ガス需要が急拡大したことにより、天然ガス価格が高騰、電力料金が急上昇してしまったのだ。

中でも「脱炭素先進国」のスペインが危機に見舞われている。スペインの電源構成の約2割を占める風力発電は主力電源の一翼を担っていたが、9月の発電量は前年比2割減少した。風力の発電量減少分を3割のシェアを持つ天然ガス火力で補おうとしたことが天然ガス価格の急騰を招き、エネルギー危機に拍車をかけた。9月時点のスペインの家庭向け電気料金は前年比で35%高くなり、欧州内でも特に深刻な影響が出ている。

スペインでは、国が出資する送電会社REEが2006年に「再生可能エネルギーコントロールセンター」を設置し、ITを駆使して気象予測と需給予測データを摺り合わせ、再生可能エネルギーによる電力需給の変動に対処しようとしてきた。

日本政府が掲げる2030年度の電源構成比率の目標はスペインの現状に近い。日本での風力発電の本格導入はこれからだが、想定外の気候変動に翻弄されるスペインの苦悩は日本にとって「他山の石」だ。

次に水力だが、今年の夏、世界各国で発電量が軒並み減少している。

米国西部やブラジルなどの水力発電所では、気候変動による干ばつにより、過去数十年で最大級の電力供給への支障が生じている。特にブラジルでの影響は深刻だ。水力の比率が全電力の6割を超えるブラジルでは、90年に一度の干ばつで水力発電ダムへの水の流入量が激しく落ち込んでおり、水不足は来年まで続く見込みだ。

石炭火力への依存を低下させたことで電力不足に陥っている中国では、干ばつによる水力発電量の減少が追い打ちをかける事態となっている。

太陽光発電を高効率化する日本発の技術

最後に再生可能エネルギーの主力を担う太陽光だが、太陽光も天候に大きく左右されることは言うまでもない。「冬に発電量が減る」とされ、昨冬(昨年12月~今年1月)の電力逼迫の際、「太陽光の発電量の減少が原因の1つだ」と言われた。

実際には、経済産業省のその後の検証によって、太陽光の影響はほとんどなかったことがわかっている(渇水による水力発電量の低下は確認された)。太陽光発電への気候変動の影響は予想外に少ないのかもしれないが、悩みはコストだ。国際再生可能エネルギー機関(IRENA)によれば、日本の太陽光の発電のコストは1キロワット時13.5円(1ドル=114円で換算)。5円の中国や6.5円の米国の2倍超、独仏に比べても8割高いと言われている。日照条件の悪さなどがネックとなっている。

今後、発電量を大幅に増加させるためには新たな土地の確保が不可欠だ。だが崩落事故などが相次いだことで太陽光発電設備に対する規制を強化する自治体が増加している。

幸いなことにこの2つの難問を解決する希望の光が見えてきている。太陽光発電の高効率化を実現する画期的な技術が日本から次々に誕生しているのだ。

たとえば東大・先端科学技術研究センターの岡田至崇教授が中心となって、量子ドットを使用して光から電気に変換する「量子ドット太陽電池」の研究開発が進められている。

また愛知県一宮市のベンチャー企業「MCC QUANTA」(エムシーシークアンタ)は、既に設置された太陽光パネルにインストールするだけで発電効率が2倍になるデバイスを開発し、10月下旬から量産の準備に入った。量子現象を活用することで、太陽光の照射でパネル内に発生した電子をより多く取り出すことに成功した。来年のゴールデンウイーク明けにデバイスを市場投入し、月産1万台から始めて順次生産能力を拡大していくという。このデバイスを日本中の太陽パネルに取り付ければ、「新たに土地を確保しなくても発電量は2倍になり、コストは2分の1になる」という夢のような効果が期待できる。

太陽光のコストが米国と同等になれば、立派な国産エネルギーだ。日本のエネルギー自給率は格段に向上し、安全保障の面でも大幅な改善となることは間違いない。

日本のものづくり企業はなんと頼もしいことか。太陽光発電の導入を拡大することが「災い転じて福となす」となる可能性が見えてきた。

2021年10月29日 JBpressに掲載

2021年11月5日掲載