JSPMI-ERI 21-3-2

CASE 変革期に問われる異能チーム・異分野技術へのアプローチ調査
2021 年度（2）再エネを中心に

令和 4 年 3 月

一般財団法人 機械振興協会 経済研究所

裏面（左頁）：空白

CASE 変革期に問われる異能チーム・異分野技術へのアプローチ調査
2021 年度(2)再エネを中心に調査研究委員会・委員名簿（敬称略、順不同、委員会当時）

委 員
柴田 政明

株式会社エイワット 代表取締役

蜂須賀 讓二株式会社テクノバ 副社長（※）

丸田 昭輝

株式会社テクノバ エネルギー研究部 統括主査（※）

古田 昭宏

九州電力株式会社 テクニカルソリューション統括本部
総合研究所 系統高度化グループ 主幹研究員

藤井 学

公益財団法人 九州経済調査協会 調査研究部 次長※：年度途中、蜂須賀委員→丸田委員へ交替（蜂須賀委員 異動により）オブザーバー
師田 晃彦

経済産業省 地域経済産業グループ 地域経済産業政策統括調整官

経済研究所
太田 志乃

機械振興協会 経済研究所 特任研究員（名城大学）
（PL*）

井上 弘基

機械振興協会 経済研究所 首席研究員

井高 章子

機械振興協会 経済研究所 リサーチアシスタント＊プロジェクトリーダー

調査研究委員会開催実績一覧

第1回

2021 年 11 月 26 日（金）第2回

2022 年 1 月 31 日（月）第3回

2022 年 2 月 28 日（月）第4回

2022 年 3 月 14 日（月）※コロナ禍が激しく、感染防止のため、全てウェブ開催

目 次

はじめに ..................................................................... 1
１．再エネ大量導入を展望した地域アグリゲーション.............................. 3
２．再エネ時代の電力需給調整への BEV-to-Grid(V2G)貢献と限界 .................. 16
３．水素活用のミックスについて .............................................. 25
4．太陽光発電の持続性担保とＯ＆Ｍ(Operation & Maintenance) .................. 35
おわりに .................................................................... 45裏面（左頁）：空白

はじめに

本報告書は、機械振興協会経済研究所「CASE 変⾰期に問われる異能チーム・異分野技術へのアプローチ調査」（略称 CASE 調査。全体事業期間：2020 年度〜2022 年度）の第 2 年度目にあたる 2021 年度分の一部である。
全体調査計画として、“CASE”(Connected, Autonomous, Sharing, Electric)を 2 系統、すなわち IT 系とエネルギー系（電化）に区分し、初年度だった 2020 年度は、前者＝IT 系に絞って半導体からネットワークまで調査した。2021 年度は、後者＝エネルギー系（電化）を扱った。
そのエネルギー系について、2021 年度は、調査を、パート（1）＝EV 車そのものについて、パート（2）＝再エネなど車外電力環境、の 2 パートに分け、それぞれ有識者を集めた委員会を設置して調査・議論を行った。本報告書はそのうちパート（2）のみについてである（パート（1）は別途報告書 JSPMI-ERI 21-3-1 として刊行済）。

パート（2）車外電力環境の調査趣旨は、次のとおりである。クルマ〜モビリティの電化度合が、EV（BEV、PHV、HV）や燃料電池車（FCV）などのように高まるにつれ、ガソリンなど化石燃料からの（燃焼）エネルギーからまさに電力へ、主たる利用エネルギーの種類が変り、電力需要は増えることになる。クルマの電化（CASE の“E”）は元来、ニーズ側とサプライ側、つまり CO2 など温暖化ガス（CO2 で代表させる）排出抑制のために必要になった面と、リチウムなどの利用によって、従来ボトルネックだった蓄電池の性能が大きく改善されて実用化が見えてきた面の、両者があいまって、イシューとして想定より速いテンポで浮上した。繰返せば CO2 排出抑制というニーズ（必達）面が、促迫要因＝目標なわけで、その観点からすると、たとえば BEV が走行時に CO2 を排出しなくても、蓄電池に充電する際の電力が、たとえば石炭火力発電によるものなら、トータルで見ると、BEV といえども CO2 を相当排出することにつながる。つまり元々の電力が、CO2 を排出しないかたちで、いわば“グリーン”に生成されたかが、問われる。CO2 抑制という大きな目標のためには、クルマにおける CO2 抑制の点に限っても、クルマの電化を進めれば済むわけではなく、-1-

「車外＝社会 電力環境」が、いかにグリーン度を高めているかが、問われる。
パート（2）はその点を取上げるが、これは系統電力を含めた社会・一国全体での電力体系の問題であり、一つの報告書で全体を論ずることは到底できないし、また一般の再生エネルギー（再エネ）関係調査は山積している。
そこで視野を 2050 年カーボン・ニュートラル頃まで長期にとりながら、電力を軸にしたエネルギーのサプライチェインが、どう変容し得るかについて、次の点に関心を絞った。すなわち産業革命（含第 2 次）以来の集中・広域型系統電力の体系が、他方で家庭用太陽光発電（PV）等に極端に分散したあり方と、直結した現在というのは、むしろ変化の暫定型に過ぎず、今後はその中間に、中小地域単位の電力マネジメントとそこでの電源自立安定化が、展望できるのではなかろうか、という仮説的問題意識である＜＊＞。
＊資源エネルギー庁等は既にその意識を持っているようで、電力アグリゲータを支援したり、電力需給調整市場や容量市場の創設も検討しつつあり、本稿問題意識はそれと整合的である。

アプローチにあたり難しいのは、将来におけるあり様は、夢物語から暗澹たるものまで、誰でも任意に描くのは自由という点で、両極端を避けるべく、今現在、将来に向けた萌芽や課題を探ぐりつつある事例を吟味することとした。
そこで具体的には、委員として：
1．地域アグリゲーションによる調整力分散化と地域エネルギー自立傾向について：
柴田委員
2．電力需給調整への BEV-to-Grid(V2G)貢献検討とその課題： 古田委員
3．水素活用のミックスについて：

丸田委員

4．太陽光発電の持続性担保とＯ＆Ｍ(Operation & Management)： 藤井委員——以上、中小地域電力マネジメント中心；

以下、“潜”電力国際移動視点——から知見を伺うこととした。
本報告書は、コロナ禍ゆえに実地調査ができない中で、各専門家の知見を集め、相互議論した「活動の報告」である。

-2-

1．再エネ大量導入を展望した地域アグリゲーションについて

以下は主に柴田委員（エイワット社）発表を弊所にて編集したものである：

・まず、電力系統の構造と再エネ・EV の位置づけ：・再エネ導入拡大の観点：

具体イメージとしては、たとえば次のようになる。当り前だが上記で示した電圧区分のように、高圧ほど広域をカバーし、低圧ほど小域カバーであるから、階層構造＝包括地域の大小が、多少とも重層的にまとまり単位を成すことになろう。

-3-

・他方、再エネが普及するほど、電力網の管理が難しくなる：
基本として：-4-

再エネのうち、中心を成す太陽光や風力による発電は“自然変動電源”であり、一日の中でも昼と夜で、あるいは季節により、あるいは晴雨により、出力が異なるのが普通。
それらが単に自家消費されるなら問題はないが、一般には「売電」のかたちで再エネ電源から系統に向けて「逆潮流」も進んでいる。
この状態で、電力需要も刻々変化しており、都度、需給をバランスしていかね
ば、周波数の乱れなど、電力品質が劣化・不安定化することになる。
よって、次の絵のように、発電量と需要量をマッチさせることができる「調整力」が必要になる。

調整力は次のように売買対象になる：-5-

・多数分散した電源（逆潮流＝売電も）と消費端が分布した状態においては、面的〜数的に“括った”単位ごとに、単位内の電力バラツキをならしつつ、そこでバランスしきれない分をさらに上位（広域）の電力マネジメント単位とのやり取りで、需給一致を図るような階層性が展望される：「バーチャルパワープラント」(VPP)とは：需要家側エネルギーリソース、電力系統に直接接続されている発電設備、蓄電設備の保有者もしくは第三者が、そのエネルギーリソースを制御することで、発電所と同等の「機能を提供」すること。家庭・事業所等の太陽光発電から系統への売電（逆潮流）の制御なども含む→ここから商用サービスも展望できる（いわゆる電力アグリゲーションビジネス。
含デマンドレスポンス DR 活用）-6-

・もう一つの課題：「容量市場」
最広義には調整力の一環だが、一般の調整力と異なり、長期にわたって調整力を提供可能な「発電インフラ基盤」が“容量”の問題である。
下図のように、短時間（かつ電力量の振幅規模）で発電出力を上下調整しやすい発電方式と、原子力のようにそれが難しいもの（ベース電源には好適）がある。点線囲
み部分は調整力活用のコストパフォーマンスに優れる方式である（揚水発電はしかし一般にキャパシティが小さくて限界がある）。石油、天然ガスなどによる「火力発電」
は、電力需給の変動を吸収〜調整して、周波数等の電力品質・安定供給のため、不可欠な発電インフラになっている。

それらの稼働率は平均して、ならしてしまうと、必ずしも高いとは限らず、その視点からは、経済的に非効率なインフラとなる。稼働率を絶えず高めにもっていくよ
うに発電態勢を構築すると、コスト的に好ましいが、今度は「調整力」として電力を“追加”供給する能力幅が下がってしまうジレンマがある。非稼働時間における非稼働能力（W）を積分した部分にかかるコストは一般には「空費」であるが、系統電力網においては、安定供給が責務となっている電力供給業者として、「必須」コストでもある。ゆえに電気代金にのせることになるが、他方で電気代は下げたり、上昇抑制
せねばならない。
→これが「容量市場」の基礎。市場と呼ぶのは将来構想であり、従来は系統電力会社ごとに容量（潜在能力）を確保するのが原則だったが、発電能力への投資・所有も-7-

外部独立業者が担う例が出てきても良い。そこでは容量を売買する可能性が出てくる（狭義〔短時間での〕調整力の取引と似た発想）。

・容量市場での課題： 上掲のように容量確保に適する発電方式は「火力」が多い。それは CO2 排出抑制と矛盾しがち。
→どうするか？： 石油、天然ガスではなく、「水素」「水素由来の合成メタン、その他合成燃料」による火力ならば、水素自体がグリーン生成されたもの、あるいは CO2地下貯留（CCS）と組合わさって生成された水素（ブルー水素）ならば、問題解決になり得る。最後に残るのはコスト問題

以上、火力等による「容量」確保まで考えると、将来は水素等の活用が好ましいのではないか。
つまりは電力といっても、ガス（ガス由来液体含む）系も含めた、低炭素エネルギー・ミックスが問われることになろう。

仮説 1： バーチャルパワープラント(VPP)は、広域よりも中小地域単位のほうが制御能力構築が容易であり、「地域ごとの電力アグリゲータサービス」事業に向く。その単位でマネージしきれない変動分等は、さらに上位の、系統電力（広域）において吸収・調整することになる。
（クルマ、家庭、事業所、発電所等の各階層で蓄電池も活用）
しかし蓄電池容量に限界がある場合、
仮説 2： 将来的には、場所によっては、ガス（水素その他）系も含めた「総合エネルギーアグリゲータサービス」が展望できるのではないか。

抽象論には限界があるので、以下、仮説 1（地域単位電力アグリゲータサービ
ス）部分に限定されるが（＊）
、離島での ＜具体例＞を見たい：＊仮説 2 と関連する水素系については後述

-8-

-9-

- 10 -

- 11 -

- 12 -

2．再エネ時代の電力需給調整への BEV-to-Grid（V2G）貢献と限界「1」では地域アグリゲータ（地域電力網マネジメント）について見たが、マネジメント自体のほか、ここでは現実の調整力リソースそれ自体を観察したい。とくに、しばしば言及されるところの、クルマ蓄電池がクルマや家庭等自家消費を超えて系統電力の調整力たり得るかを観察しながら、そこに「限界」がありそうだという点を見たい。
以下、主に古田委員（九州電力）発表より。

V2G／VPP 実証事業の年度展開- 13 -

まず「ポテンシャル調査」- 14 -

- 15 -

- 16 -

- 17 -

参考：ユーザーアンケート調査より

次いで、V2G 実証システムの機能検証- 18 -

- 19 -

調整力（狭義）にも各種ある：

上げ下げデマンドレスポンス（DR）による調整検討：

これだ
けの調
整力
（井上）

- 20 -系
統
電力
から
みると、

検討の結果：以上、蓄電池電気自動車を活用した V2G(Vehicle-to-Grid)において、再エネ比率が日本最高に達している九州電力管内のケースで、調整力がどれほど得られそうかのシミュレーション検討の結果、上記のような諸課題（簡単に解決されない）が明示される中で、現実を考えれば、系統電力全体からみて、必ずしも大きいインパクトを持つとは見られそうにない（経済研究所見解）。
．．
こうした限界は「広域」系統電力にあって顕著だが、前項にも出たような「中小地域」アグリゲータ単位では、災害等への耐性〜復帰力（レジリエンス）を含め、有効な地域もあるはずである（地域により適否は異なる）。
＊＊＊＊＊＊＊＊

蓄電池は、上述の車載電池に限らず、大型のものを含め、広域における電力調整力としては一定の役割にとどまるのではないか。電池自体のコストパフォーマンスもさることながら、それがどれほど多数、あまねく設けられるか、資源制約からリサイクル〜リユースまで、問題山積である。
この状態で、蓄電池以外の、電力調整力にも期待したい（→次項）。

- 21 -

3．水素活用のミックスについて

再エネ大量導入時代に必須となる調整力について、電気系の中だけで解決するのではなく、さまざまな方法が考えられており、水素は大きな可能性を秘めている。また、水素を中心にみた場合は、単に電力需給の調整力としてでなく、再エネのかなり中心部分を占めていく可能性も秘めている（電力経由でない場合含む）。
以下、主に丸田委員（テクノバ）発表による：

世界の水素戦略——日本は早かったが・・・- 22 -

＜欧州＞- 23 -

- 24 -

- 25 -

EU としての動き：- 26 -

・EU はアフリカを見据えている

・ガスパイプライン再活用、ガス産業界、熱利用、産業用などを巻込む- 27 -

ドイツが持つイメージ- 28 -

・主要ガス企業のイメージ

・欧州は日本よりガス依存度が高いこともあり：- 29 -

・アフリカ：- 30 -

＜米国＞・「インフラ投資法」予算の中で：・エネルギー省によるパブコメ（RFI）の一例：- 31 -

・なお、水素製造は複数経路（技術）があるが：以下、塩路昌宏氏（京都大学名誉）発表資料より・たほう、貯蔵・輸送は：- 32 -

・我が国の水素戦略でのシナリオ：- 33 -以上、「水素」の可能性等を、各極の動きとも対比しながら見たが、上掲のように課題も多く、前述「仮説 2」のように、この点は「長期」の可能性と捉えるべきであろう（準備は進めねばならない）。
そのあかつきには、仮説 2 で示唆したように、単なる電力マネジメントを超えた地域総合エネルギーアグリゲーションサービス等の可能性もある。

- 34 -

4．太陽光発電の持続性担保とＯ＆Ｍ（Operation & Maintenance）

視点を変えて、再エネは単に導入・普及だけが問題ではない。国内外で最も普及している再エネは太陽光発電であるが、比較的に導入が早い時期から始ったこともあり、今やそのリユース〜スクラップからのリサイクル、あるいは運転中のシステムの維持・補修等も、現場実態としては問題が山積している。
以下、主に藤井委員（九州経済調査協会）発表より：

・2000 年代の主な制度、運用等：- 35 -

・O&M、さらにリユース、リサイクルの全体で考えねばならない

なかでも：- 36 -

そこで：以下、調査結果より抜粋：- 37 -- 38 -- 39 -

- 40 -

まとめると：以上、導入が早期に始った太陽光発電では、すでに廃棄、買替えなどが始っており、その途上でも維持・補修など、単に導入して放置では済まされない問題が噴出しつつある九州の実態をみた。

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おわりに

今回調査の「活動報告」は以上であるが、論点や現実課題が未解決なまま山積している。
「はじめに」で述べたとおり、今回調査のパート（2）は、クルマ〜モビリティが画期的に電化されていく原動力として、温暖化ガス対策があり（目標面）、同時に蓄電池その他各種テクノロジがそれを何とか実現できそうになっている事情（サプライサイド面）がある中で、目標達成のためには単にクルマの電化だけを考えるのではなく、蓄電池に充電される電力自体がどれほどグリーンになっているか、トータルで捉えねばならないという問題意識からであった。
一国全体の電力問題を一気に捉えるのは難しいので、とりわけ再エネ電源が一層増えて、系統電力網が不安定化しがちになる問題に重点を置いて、それに対して電力需給調整の中間段階という意味でも、また地域のエネルギー・レジリエンスのためにも、「地域電力アグリゲータ」に注目した。
しかしそれはマネジメント系の可能性であり、そもそも再エネが増えたときの調整力そのものは別問題である。そこで世上、かまびすしいところの、V2G、すなわち EV車が増える将来において、クルマの蓄電池が、どれほど調整直足り得るかの検討をみた。結果は、力不足ではないかという示唆が得られた。
そこでさらに、その他のエネルギー貯蔵をみることとし、代表例として「水素」をみた。結果は、水素の可能性は単に電力需給調整力にとどまらず、2 次エネルギーの生成〜貯蔵〜輸送〜消費というサイクル全体の中で、電力に限らず、広汎に、従来エネルギー体系を変えていく可能性を秘めることがみられた。ただし変革度合が高いほど、現実のありようから、大きな抵抗を受けるのであって、電力グリーン化＋水素（ガス）という総合的変革には長期を要するとみられた。
最後に再エネの深まりは、机上のＣＯ２計算で済むものではなく、現実には再エネ関連システムの維持・補修、さらにリユース、リサイクルまで、適切な循環系を実現していかねばならない点をみた。
弊所独自の実地調査等が難しかった環境の中で、調査そのものとしても、課題が残るところである。
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JSPMI-ERI 21-3-2

CASE 変革期に問われる異能チーム・異分野技術へのアプローチ調査
2021 年度（2）再エネを中心に
令和 4 年 3 月
一般財団法人 機械振興協会 経済研究所（禁無断転載）