2021あいち環境塾提言「20年後の未来社会へ向けての環境に関するビジネスモデルや政策」温暖化でも生活の質を守るエネルギーの地産地消－地域共助で笑顔あふれる未来へ！－チーム名：温暖化対策・適応策メンバー：伊藤裕介、宮浦尚也、吉田直樹、吉峯究アドバイザリー講師：今中政輝、薄井智貴、福澤和久
1.現状の把握(課題認識)
1.1.地球温暖化
我々は過去に例のない急速な自然環境の変化の中で生活している。IPCC第6次報告書によると、近年の温暖化については疑う余地がない事実であり（図1)、人為起源の気候変動は多くの気象および気候の極端現象に影響を及ぼしていることが言及されている。世界平均気温は、全ての排出シナリオにおいて、少なくとも今世紀半ばまでは上昇を続け、向こう数十年の間に二酸化炭素及びその他の温室効果ガスの排出が大幅に減少しない限り、21世紀中に、世界平均気温は1.5℃ ～ 2.0℃を上昇するとされている。地球温暖化は、世界全体の水循環を、その変動性、世界的なモンスーンに伴う降水量、降水及び乾燥現象の厳しさを含め、更に強めると予測されている。また、国連防災機関（UNDRR）においても、洪水や防風雨をはじめとする災害の規模が、過去20年において増大していることも指摘されている。 (図 2) 1980-1999 vs. 2000-2019 ( ² )
1.2.風水害の増加
温暖化による極端現象は、既に私たちの生活に影響を及ぼしはじめている。例えば、台風や豪雨の増加・激甚化による大規模停電の誘発である。 2018年9月の台風21号（主な被災地域：近畿地方（大阪）、2018年10月の台風24号（主な被災地域：中部地方（愛知・静岡）、2019年9月の台風15号（主な被災地域：関東地方（千葉)）などによる大規模停電の発生は記憶に新しい(図3)。温暖化による風水害の増加は、このような大規模な停電を頻発化させ、既存の電力供給システムの下で生活を行っている私たちの生活の質を低下させる原因になることが懸念される。 (約93万戸停電、12日後復旧) c.   2018年10月の台風24号(約119万戸停電、中部地方では平成で最大)図 3  大規模停電の発生状況(3)(4)(5)(6)
1.3.停電リスクの増加
温暖化による風水害の増大が避けられない未来において、既存の電力供給システムでは、大規模停電のリスクがより高まることが予想される。その理由は、風水害の影響で主送電線が損傷すると、下流の住宅地等への給電が不能になるためである。また、主送電線の短期修復技術が向上するとしても、発電部門のゼロ・エミッションが実現される未来において、主要電源になると考えられるメガソーラーや風力発電設備は、風雨や飛来物により損傷しやすく、風水害時における発電停止のリスクが懸念される(図4)。
2. 20年後に向けた提言の概要
地球温暖化に伴う将来的な電力需給の変動リスクを回避し、災害時でも生活の質を保証するために、私たちは、電力の分散と自給自足による既築住宅を対象とする共助コミュニティ（電力コミュニティ）の構築を提案する。 (図5)提案実現のために、本稿では既築住宅における自家発電の方法、コミュニティにおける共助の方法、コミュニティへの参加による各世帯の経済性などを課題としてとらえ検討を行った。 10の電力コミュニティ(子)程度10世帯程度での電力ココミュニティ間の需給調整ミュニティ(子)の形成図5 提言のイメージ3.提案の内容
3.1.提案の３本柱
提案内容は大きく３つの柱に分かれる。第一に、電力共助を推進するための組織となる共同事業体を設立する。第二に、10世帯程度で形成される電力コミュニティ（子）の既築住宅に対して、太陽光発電設備と蓄電設備を導入し、生活に必要な電力をコミュニティ内で100 ％賄える電力共助システムを構築する。第三に、10個程度の複数コミュニティ（子）で電力コミュニティ（親）を形成する。そして、電力コミュニティ（子）間で電力の需給調整が可能な電力共助システムを構築する。
3.2.電力コミュニティの概要
電力コミュニティ（子）は、2～10程度の世帯（既築住宅）で形成する。すでに太陽光発電設備が設置されている住宅を除き、全ての住宅に太陽光発電設備を設置する。また、電力コミュニティ（子）で共有する蓄電池を新たに設置する。電力コミュニティ（子）における各世帯の電力需給調整は、エネルギーマネージメントシステム（EMS）を用いて行う。EMS はリアルタイムで各世帯の発電量、電気使用量および蓄電池残量のモニタリングし、調整を行い、電力コミュニティ内(子)での電力の融通を実現する。(図6) PV：太陽光発電システム新設PV住宅：今回の提言でPVを新設する住宅EMS(子)：エネルギーマネージメントシステムそして、電力コミュニティ（子）を複数個（10程度）集め、電力コミュニティ（親）を形成すタ。電力コミュニティ（親）内の各電力コミュニティ（子）は共有EMSでつながっており、電力コミュニティ（子）間でもリアルタイムで各世帯の発電量、電気使用量および蓄電池残量の調整を行うことを可能にする。これにより、ある電力コミュニティ（子）の給電量が不足した場合でも、他の電力コミュニティ（子）の余剰電力を配給することで、電力コミュニティ（親）内の電力不足は生じず、電力コミュニティ内における完全自給自足による電力共助が実現できる。 (図 7)
3.3.提案内容の独自性
電力を自給するコミュニティに関しては、既に様々な形態が提案、実施されているが(表1)、私たちの提案する電力コミュニティの特徴は、 ①　太陽光発電システムの導入が低下している既築住宅0をコミュニティの対象とすること②宮利志向のアグリゲーター（電力需給調整事業者）を置かないこと③運用方法が通常のマイクログリッドと真逆であり、平常時・災害時にはコミュニティ内で電力を自立運用させ、非常時（コミュニティ内の電力供給システムの不具合等）には電力会社が運用する主要電力ネットワークに接続して電力の供給を受けること（表2) ④コミュニティを「子」から「親」へとシステマティックに増殖できること⑤コミュニティ間での電力共助が可能であること⑥コミュニティを構成する各世帯は、電力会社に電気料金を支払うのではなく、共益費を共同事業体に支払う形式であること①コミュニティの絆がより強化されることなどが挙げられる。

4.提案実現のための具体的な取り組み（アクションプラン）と実現可能性
4.1.具体的取組
(1)共同事業体の設立最初に、電力共助を推進するための組織となる共同事業体を設立する。共同事業体は、愛知県を中心とする大手電力会社（中部電力株式会社グループを想定）が参加する組織で、必要に応じて機械、電気、システム、工事、維持管理などの専門事業者で構成する。愛知県は当該提案事業の計画策定と推進役を担う。上げ、補助金の交付、市町村との連携によるコミュニティ作りのためのプロモーションを行う。 (図8)
(2)電力コミュニティ(子)の構築
次に、西尾市佐久島をモデル地域とした電力コミュニティ（子）の実証'を行う。愛知県と西尾市が連携し、佐久島を対象とした10世帯程度で形成される既築住宅による電力コミュニティ(子)を選抜する。共同事業体の構成員である専門事業者もしくは共同事業体が委託する専門事業者は、選抜された当該コミュニティの既築住宅に対して、太陽光発電設備の設置、蓄電設備の設置、EMSの導入（スマートメータ含む）および必要に応じて自営電線の敷設などを行う。そして、電力コミュニティ（子）内での電力需給調整により、生活に必要な電力を100%賄える電力共助システムを構築する。 (図8)その後、愛知県が県内市町村と連携し、電力コミュニティ（子）を県内に展開していく。
(3)電力コミュニティ(親)の構築
電力コミュニティ（子）の電力共助システムの成功を受け、佐久島に電力コミュニティ（子）を10個程度追加で形成し、電力コミュニティ（親）を形成する。つまり、佐久島のほぼ全世帯が電力コミュニティに参加することになる。その際、電力コミュニティ（子）間にも必要に応じて自営電線を敷設する。これで、電力コミュニティ（子）間の電力需給調整が可能となり、佐久島全域で生活に必要な電力を100%賄える電力共助システムが構築される。このシステムは、既に県内に展開している電力コミュニティ（子）に対しても適用していく。
(4)オール電化による世帯内全エネルギーの自給自足の実現
2040年までには、導入する太陽光発電容量および蓄電容量を増やすことで、熱供給を含めたオール電化を志向する。そのために、既築住宅をリフォームして、IHクッキングヒーター、エコキュート、床暖房を新たに設置する。各種設置工事は、共同事業体の構成員である専門事業者もしくは共同事業体が委託する専門事業者が行う。また、燃料電池を初めとする新技術の導入も将来的に検討していく。 4.2.実現可能性
(1)必要電力
太陽光パネルの必要容量および発電量は、東海地域における世帯当たりの年間使用電力量（図9）および電力以外（ガスや灯油）の使用エネルギーの電力換算値（表3）にもとづき、日照時間、季節変動係数、パワーコンディショナー、雑損失係数、設置方位の損失係数を考慮するとともに、余剰電力が生成される条件で試算した。
試算の結果を表４に示す。蓄電容量は、内閣府が定める72時間(3日間)  ⁰⁰を参考にした。なお、太陽光発電に必要な日照時間が６日間連続ゼロ(日照時間ゼロが５日連続する頻度は40年強に一度程度(11) の場合でも、使用電力を半分に節電することでコミュニティ内での給電は可能である。

(2)提案実施コスト
①　イニシャルコスト
イニシャルコストとして、太陽光発電設備費用、蓄電池費用、補填用自営電線の敷設費用、スマートメーター費用、EMSシステム費用を考慮した。オール電化の場合は、リフォーム費用を追加している。 (12)(13)(14)(15)(16)なお、自営電線の敷設費用は、佐久島のコミュニティ(親)を構成する世帯の半数が、 10 m の追加電線を補填する必要があると仮定して算出した。
②ランニングコスト
ランニングコストは、住宅用太陽光発電の運手維持管理（定期点検、パワーコンディショナー更新）を想定した。 (17)以上の費用を表5 にまとめる。

(3)世帯負担額比較
将来的に予測される電気料金の負担額と、本提案事業におけるコミュニティ構成世帯が負担する共益費について、2025年から2045年（ 20 年間）の平均月額で比較した。(図 10  )なお、月額の共益費は、表5の(イニシャルコスト÷20年÷12ヶ月) + (ランニングコスト)で算出している。電力のみを考慮した場合、オール電化とした場合ともに、本提案事業における共益費の方が世帯当たりの負担額が少ないことがわかる。つまり、私たちが提案するコミュニティに参加することで、愛知県民は安心・安全な地産地消による電力共助のみならず、電力利用にかかる費用負担の低減も享受できることになる。また、電気自動車が各世帯に普及した時点で、蓄電池の一部を電気自動車の蓄電機能で代替すれば、蓄電池負担を減らす、あるいは、仮想的に蓄電池容量を増やすことも可能である。なお、当該比較は現在の電気料金を24.5（円/ kWh）、2050 年の電気料金を134（円/ kWh） (18)と仮定し、直線回帰により各年の電気料金を設定している。参考までに、2050年の電気料金がより安価な場合について図 11 に示す。当該事業に対する補助金を考慮しなくとも、2050 年の電気料金が概ね60（円/ kWh）程度まで上昇すれば、費用負担が低減されることがわかる。図 11   2050年の想定電気料金と提案採用時の共益費との比較4.3.ロードマップ本提案事業のロードマップを図12に示す。 2024年に共同事業体を設立・稼働させ、佐久島において電力コミュニティ（子）の運用を開始する。そして、提案内容の不具合の洗い出し修正を行い、2026年より県内市町村に電力コミュニティ（子）を展開する。2028年前後から佐久島にて電力コミュニティ（親）の運用を開始する。この成功を受け、2031年から県内市町村での電力コミュニティ（親）の形成に着手する。さらに、 2033年前後から熱エネルギーを含めたオール電化に移行する。

5.波及効果
私たちの提案は、地球温暖化により将来的に影響を受けることが懸念される電力供給停止による生活の質の低下を、地産地消による電力共助の観点から回避することで温暖化に適応するものであり、市民生活の基盤を守る上で意義深いものと考える。また、環境、経済、防災、福祉への波及効果も期待でき、家庭部門におけるCO,削減にも寄与できることから、地球温暖化の緩和策にもつながるものである。 (図13)

5.1.最後に
私たちが提案する電力の自給自足と共助の概念にもとづき、本提案事業のコンソーシアム名をSEPAとした。SEPAとは、 Self-sufficiency of the Electric Power of Aichiの頭文字を合わせたもので[セパ]と読む。SEPAを成功させ、SEPJa (Self-sufficiency of the Electric Power of Japan）「セプジャ」へと発展させることが夢である。
6.最終報告会における議論
鈴置先生
災害に対するロバスト性についてQ.どこの冗長性を考えているのか？ A、平時、災害時、ともにグリッド内だけで処理できる想定である。ただし、非常時は外部（大規模集中電力システム）に依存もすることもあり得る。 R.内部で不具合が発生したときは、外部接続も難しいのではないか？内部でほぼ自立している、という理解で良いのか？ A.内部で自立している、という理解で良い。内部の不具合は、システム系統、機械系統および需給系統が考えられるが、システム系統と機械系統は維持管理により不具合を未然に防止する。需給系統である低圧電線については、必要箇所に自営線を敷設することで冗長性を担保する。なお、補填の自営線敷設費用は計画に加味している。また、台風等で太陽光パネルに飛来物が当たりパネルが損傷する可能性はあるが、コミュニティ全体に蓄電された電力により共助することができる。メガソーラーの様に1箇所でのダメージが全体に影響するのではなく、リスクの分散という側面も本提案には含まれている。
愛知県環境局
Q.全ての世帯に5kWの太陽光をつけて、3 日分の蓄電池を置く、という想定か？国の目標設定もあるため、考えていかないといけない。 A.全ての世帯に5kWの太陽光をつけて、3日分の蓄電池を置く、という想定である。ただし、蓄電池については、3日分の蓄電容量×世帯数の蓄電容量をコミュニティ共有の蓄電設備として、空き家、コミュニティ内の空き地、あるいは、公共の土地に設置することも想定している。 O. 35kWhの蓄電池は大きすぎるようではあるが、どうか？ A、確かに課題はあるが、国としても研究開発を進めているので、低コスト化が進むことを期待する。
中級コース山本氏
Q.冬の日射量でも足りるのか？ A.今回は年間平均日射量を基準に検討し、十分賄えると考えている。技術革新が現在も進んでおり、安価な大容量蓄電池の開発が期待される。日射量の多い夏に大量蓄電して長期間の日射量不足にも耐えうると考える。
今中先生
愛知県はマイクログリッドに縁深い地域である。万博でもかなりがんばったとはいえ、普及がなかなか進まない普通の家庭で通常の利用ができる、小規模なコミュニティで描く、このあたりが新しく興味深い。中経連でもガイドブックが出て、将来を想定している。チームメンバーは年齢の差があれど、バランスよくしっかりと議論ができていた。
【引用文献】
(1) IPCC：「第６次報告書」（2021） (2) UNDRR：「The human cost of disasters: an overview of the last 20 years (2000-2019)」 (3)しがとこ編集部(2018) (4)千葉日報(2019) (5)中部電力パワーグリッド：「停電情報」(2018) (6)中部電力株式会社：「台風24号による停電状況（第17報）」、プレスリリース(2018) (7)一般社団法人太陽光発電協会：「太陽光発電の状況一主力電源化に必要な新規案件開発継続ー」、調達価格等算定委員会資料、4(2020) (8)環境省：「2017年度の家庭でのエネルギー消費量について」 (9)環境省：「平成29年度家庭部門のCO4排出実態統計調査（確報値）」 (10)　内閣府：「大規模災害時における地方公共団体の業務継続の手引き」、58(2016) (11)　山岸玲：「東京都心で4日連続日照ゼロ　きょうも続けば42年ぶり」、朝日新聞デジタル(2020) (12)　資源エネルギー庁：「太陽光発電について」、70 (2020) (13)　株式会社三菱総合研究所： [定置用蓄電システムの目標価格および導入見通しの検討]、定置用蓄電システム普及拡大検討会、第３回、18(2021) (14) 村木美貴ほか：「持続可能な都市の実現に向けたZEH街区形成のあり方に関する研究-東京都大田区に着目して-」、日本都市計画学会都市計画論文集、Vol.54、No.3、498(2019) (15)  内閣府：「系統強化のコストについて」、資料4(3)、7(2011) (16) リショップナビ：「オール電化住宅にリフォーム(リノベーション)する費用は？」、 https://rehome-navi.com/articles/509 (17) 資源エネルギー庁：「太陽光発電について」、73 (2020) (18) 荻本和彦ほか: 「将来の再生可能エネルギー100%の可能性と課題」第34回エネルギーシステム・経済コンファレンス講演論文集、31-5 (2018)