成長スピードが課題。太陽光・風力発電の効果を最大化する「蓄電池」の現状とは
パリ協定で定められた「世界の気温上昇を産業革命前に比べ1.5度までに抑える」を達成するための指標として、先進国では「2050年までにCO2排出量をゼロにする」ことが目標になっています。これがいわゆるカーボンニュートラルですが、日本でも段階的な目標として2030年までにCO2排出量を46％削減することを目指しています。TOMORUBAの連載「カーボンニュートラル達成への道」では、各業界がどのように脱炭素に向けた取り組みをしているのか追いかけていきます。
今回取り上げるのは「蓄電池」についてです。私たちが日常的に利用しているスマートフォンやパソコンにも用いられている蓄電池は、身近な存在ですがカーボンニュートラルの文脈から語られることはまだまだ少ないのが現状です。
実際、蓄電池がカーボンニュートラルに貢献するには高いハードルがありますが、いくつかのイノベーションによって期待される技術が生まれてきています。
カーボンニュートラルの再エネ成長戦略の軸となる蓄電池
2050年にカーボンニュートラルを実現するには、電力部門と非電力部門の脱炭素化は大前提となります。そして電力部門が脱炭素化するにあたって、もっとも成長が必要になるカテゴリが再生エネルギーです。
経済産業省のまとめた2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略には、再エネについて「最大限導入。系統整備、コスト低減、周辺環境との調和、蓄電池活用。洋上風力・蓄電池産業を成長分野に」と書かれており、蓄電池は洋上風力と並んで注力する技術と位置付けられています。
参照：2050年カーボンニュートラルに伴う グリーン成長戦略
蓄電できれば太陽光発電や風力発電が活きる
再生可能エネルギーの中でも、太陽光発電や風力発電は（適した土地があれば）導入しやすく、コストも下がってきておりカーボンニュートラル達成の要となる技術です。しかし、太陽光発電や風力発電の弱点は発電量のコントロールがしにくいことです。
発電量は季節や天候に左右されるため、電力の需要に応じて供給することが難しいというデメリットがあります。そこで、余った電力を貯めておく蓄電池に期待が集まっています。
“3倍成長”するも、性能の成長スピードが課題
蓄電池は年々成長を遂げています。蓄電池の性能をはかる指標のひとつに堆積エネルギー密度がありますが、例えばスマートフォンやパソコン、電気自動車などに使われているリチウムイオン電池は、商品化されてから20年で約3倍に成長しています。
引用：リチウムイオン電池総論
それに対して、半導体の性能の成長スピードは「18ヶ月で2倍になる」と言われており（ムーアの法則）、実際はその通りとは言えないもののリチウムイオン電池とは比較にならない速さで成長しています。
蓄電池業界は成長しているものの、イノベーティブな推移ではないことが課題となっています。
電力の長期保存や短時間での蓄電が課題
現状の蓄電池のスペックだと、街ひとつの電力を蓄電池でまかなおうとした場合に足りない可能性があります。地域によっては、風も吹かず日照時間も短い季節がありますが、そのような街を蓄電池でまかなうならば、大量の電力を長期間保存する必要があります。
同様に、短時間で蓄電をしなければならないケースもあるため、実用化を進めて普及させるには今よりも蓄電池のスペックを上げておかねばなりません。
次世代型蓄電池として期待される「レドックスフロー電池」と「グリッドスケール蓄電池」
次世代の蓄電池として期待されるのが「レドックスフロー電池」と「グリッドスケール蓄電池」です。
レドックスフロー電池は、ふたつのタンクに異なる液体を蓄えておき、ポンプで循環させることで蓄電するものです。電極や電解液の劣化がほとんどなく長寿命であり、発火性の材料を用いていないことや常温運転が可能なことから安全性が高いといった特徴があります。レドックスフロー電池の市場規模は2026年に4億8,900万米ドルに到達すると見込まれています。
参照：フロー電池の市場規模、2026年に4億8900万米ドル到達予測
また、グリッドスケール電池は、スマートフォンやパソコンなどの小型バッテリーとはことなり、文字通り電力網の用に供する大規模容量の蓄電池です。グリッドスケール蓄電池の市場規模は、2025年には37億8,000万米ドルまで成長すると予測されています。
参照：グリッドスケールバッテリーの世界市場（2021年～2025年）
【編集後記】レジリエンス、EV、ドローンなど多数の用途
蓄電池には用途がたくさんあります。本文でも述べたように街の電源を蓄電池でまかなえるとしたら、災害時にも活用でき電力レジリエンスにも貢献できるはずです。さらに今後はEVやドローンが高性能化していくことは明白ですから、蓄電池のスペックがボトルネックになってしまうのはもったいないことです。次世代の蓄電池がイノベーションにつながることを期待しています。
（TOMORUBA編集部 久野太一）
■連載一覧
第1回：地球の持続可能性を占うカーボンニュートラル達成への道。各国の目標や関連分野などの基礎知識
第2回：カーボンニュートラルに「全力チャレンジ」する自動車業界のマイルストーンとイノベーションの種
第3回：もう改善余地がない？カーボンニュートラル達成のために産業部門に課された高いハードルとは
第4回：カーボンニュートラル実現のために、家庭や業務はどう変わる？キーワードは省エネ・エネルギー転換・データ駆動型社会
第5回：圧倒的なCO2排出量かつ電力構成比トップの火力発電。カーボンニュートラルに向けた戦略とは
第6回：カーボンニュートラルに向けた原子力をめぐる政策と、日本独自の事情を加味した落とし所とは
第7回：カーボンニュートラルに欠かせない再生可能エネルギー。国内で主軸になる二つの発電方法
