日本の電力供給システムは、地震や台風などの自然災害が増える中で、停電が長期間かつ広範囲で起こる課題が顕在化しています。
これまでの日本の電力供給は、巨大な発電所でまとめてつくられた電気を、遠くの家庭や施設に送る「集中型エネルギーシステム」が基本でした。しかし、ひとたびトラブルが起こると、暮らしや経済活動に大きな影響を与えてきました。
そこでいま注目されているのが、「分散型エネルギーシステム」と呼ばれる新しい考え方です。分散型エネルギーシステムは、比較的小規模で様々な地域に分散しているエネルギーシステムの総称であり、従来の大規模・集中型エネルギーシステムに対する相対的な概念です。例えば、地域ごとに太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーを活用し、必要な電気を地域内でまかなう仕組みが含まれます。
中でも「オフグリッド」や「マイクログリッド」といった仕組みは、一部実用化もされており検討が進んでいます。この記事では、オフグリッドやマイクログリッドの概要、メリットやデメリットについて分かりやすく解説します。
分散型エネルギーシステムとは
分散型エネルギーシステムとは、電力システム上流からの大規模な電力供給に頼らず、地域にある再生可能エネルギーや蓄電池などを使って、比較的小さな単位でエネルギーを供給する仕組みのことを指します。これまでの大規模で集中したエネルギー供給とは対照的な考え方です。
このような分散型の仕組みでは、エネルギーの種類や設備の数、エネルギーを使う場所との距離などに応じて、色々な形があります。例えば太陽光発電や風力発電といった再生可能エネルギーのほか、蓄電池や家庭にある電気自動車（EV）など、地域の太陽光や未利用の熱を一定のエリアの中で面として利用するような仕組みが、分散型エネルギーシステムです。
分散型エネルギーへのシフトが求められる理由
分散型エネルギーは、地域に合わせた様々なエネルギー（再生可能エネルギーやコージェネレーション※ など）を組み合わせて使うことで、災害時のエネルギー確保やリスクの分散に役立ちます。また、地域で作ったエネルギーをその地域で使う「地産地消」が進めば、省エネルギーにもつながります。
さらに、地域の再生可能エネルギーを使って分散型エネルギーシステムを作ることは、新しい産業を生み出すきっかけにもなり、地域の活性化につながるとされています。例えば第7次エネルギー基本計画1では、アグリゲーションビジネスの活性化に向けた市場環境整備など、分散型のエネルギーシステム構築を推進しています。
実際に、2018年の北海道胆振東部地震や2019年の台風15号による千葉県を中心とした大規模停電では、再生可能エネルギーが緊急時の電力供給に貢献しました。こうした経験からも、災害に強い地域づくりのために、分散型エネルギーの重要性がますます高まっています。
※ 1つのエネルギー源から電力と熱を同時に発生させ、供給するシステム。
オフグリッドとは
分散型エネルギーのなかでも、一部実用化もされており検討が進んでいるオフグリッドは、建物や地域が電気や水道、ガスといったライフラインを、公共のインフラに頼らずに自分たちでまかなっている状態を指します。特に電力の場合は、既存の大きな電力網とは切り離されて、自立している小さな電力系統のことを意味します。
この状態は、電力を自給自足しようとする意図があってつくられた場合だけでなく、島のように物理的に大きな電力網につながれない場合や、途上国などで電力インフラにアクセスできない事情がある場合も含まれます。
また、普段は大きな電力網とつながっていても、災害などの有事のときだけ切り離してオフグリッドの状態に切り替えるケースもあります。
オフグリッド化のメリットとデメリット
オフグリッド化を選ぶことで得られるメリットの1つは、大規模な電力網が停電しても、その影響を受けにくいことです。また、電気を自分でつくることで、電気料金を低減できる可能性もあります。
最近では自然災害が増えており、大規模な停電が起きることも少なくありません。家庭でも太陽光発電が使われていますが、これらの多くは大規模系統側が停電している時には動作が止まってしまうように設計されており、緊急時の電源にすることができません。一方で、オフグリッドの仕組みでは、自分たちの電源が動いていれば、停電の影響を受けずに電気を使い続けられる場合が多いです。
以前はオフグリッドにするための設備が高く、費用対効果が合わないことが多くありましたが、最近では設備の価格が下がり、実現しやすくなっています。
ただし、オフグリッドにはデメリットや課題もあります。外部システムを活用できないため電圧や周波数の瞬間的な変動など、すべての事象に自前の設備で対応しなければなりません。特に、太陽光発電と蓄電池を使う仕組みは、天気による変動に弱い部分もあります。晴れの日が続きすぎたり、逆に曇りや雨が長く続くと、エネルギーのバランスを保つのが難しくなります。
マイクログリッドとは
分散型エネルギーシステムの1つに、マイクログリッドがあります。オフグリッド発電システムが、外部の電力網とまったく接続されず、電力を自給自足する仕組みであるのに対し、マイクログリッドは必要に応じて外部の電力網とつながることもでき、自立運転が可能です。これにより、地域内での電力の自給自足を実現します。
また、地域の中で電力の供給と需要のバランスをとるために、エネルギーの貯蔵装置を組み込むこともあります。こうした仕組みによって、エネルギーの効率的な利用が進められます。
マイクログリッドのメリットとデメリット
マイクログリッドは、需要地の近くで発電することによって、長距離送電による送電損失を抑えることができるため、工業団地や大学キャンパスなど小さな地域に向いています。エリア内でエネルギーの管理と最適な運用ができ、電力の供給と使う量のバランスが取りやすく、電力の安定性や信頼性を高めることができます。
一方で、マイクログリッドは複数の電源や蓄電システム、さらに複雑な管理システムを組み合わせる必要があるため、仕組みが複雑でコストが高いという課題もあります。
地域マイクログリッドとは
地域マイクログリッドの広がりには、送電線以外の電力線を新たに引くための高い導入コストや大がかりな工事がハードルになっています。しかし、すでにある送配電設備をうまく活用できれば、導入コストを下げたり、工事を簡単にしたりすることができ、普及が進むと考えられています。この考え方の1つが「地域マイクログリッド」です。
地域マイクログリッドとは、平常時は下位系統の潮流を把握し、災害等による大規模停電時には自立して電力を供給できるエネルギーシステムです。つまり、普段は地域にある再生可能エネルギーを使いながら、電力会社の送配電ネットワークからも電気を受け取ります。そして災害などで停電が起こったときには、そのネットワークから切り離され、地域の再エネ電源やコージェネレーションシステムなどを使って、自立して電力を供給できる仕組みです。
地域マイクログリッドを実施している実例
地域マイクログリッドの実例として、ある工業団地内で導入されているエネルギー自立型の電力システムがあります。この取り組みは、太陽光発電、ガスエンジンを使ったコージェネレーションシステム、蓄電システム、エネルギー管理システムなどから構成されています。
普段は、工業団地内に自営線を通じて電力を供給しており、災害などで大きな停電が起きたときには、団地内に電力を供給しながら、一部の電線を使って近くの村役場にも電力を送る仕組みになっています。
ただし、この事例では、もともとの送電網の使用割合が少ないため、地域マイクログリッドの目的である「既存の送配電網の活用によるコスト削減や工事の簡略化」を十分に実現しているとは言いがたいとされています。現状の地域マイクログリッドでは、技術面や現行制度との調整に課題があり、既存の配電網を活用した構築コストの低減や、工事の簡易化を十分に満たせた運用事例はほぼありません。
まとめ
分散型エネルギーシステムは、災害時にも強く、地域でエネルギーをまかなうことができる、新しいエネルギーの形です。オフグリッドは完全に独立した仕組みで、マイクログリッドは必要に応じて電力網とつながれる柔軟なシステムです。どちらも蓄電池などを活用することで、自給自足や省エネの実現につながります。
導入にはコストや仕組みの複雑さといった課題もありますが、地域の特性に合わせてうまく活用すれば、将来のエネルギー問題に対する大きな解決策になります。分散型エネルギーシステムの考え方が広がることで、より持続可能でレジリエンスの高い社会に近づいていくでしょう。
【出典・参考文献一覧】
- 【1】資源エネルギー庁「エネルギー基本計画について（第7次エネルギー基本計画）」 ↩︎
