スマートグリッドの役目とメリットとは?
スマートグリッドとは
スマートグリッドとは、通信に制御機能を付け加えた電力ネットワークです。 主なものには、HEMSやスマートメーターなどがあります。 分かりやすく言えば、供給元（発電所など）と供給先（一般家庭や事業所など）を、光ファイバーケーブルでつなぎ能率良く電気を管理するシステムです。
つまり、送電を需要と供給両面からコントロールして最適な状態で管理できるシステムなのです。 このシステムを利用することで電気が効率良く受送電されるので、停電などのリスクも回避できるようになります。
現在は、次世代の電力ネットワークとして再生可能エネルギーの促進と共に注目されています。
具体的な方法としては、大規模な蓄電池を設置して電力を蓄えて別の設備に余った電力を移動させるシステムなどがあります。
スマートグリッドの主な役目
スマートグリッドの意味を直訳すると、「賢い送電網」という意味になります。
電力を管理する中枢にあり、発電所と消費者をコントロールする管理システムのようなものです。
賢い送電網の具体的な内容は、大きく分けて3つになります。
ロスをなくし効率良く送電する
最新のＩＴ技術で太陽光や風力発電、太陽光熱など自然エネルギーで発電した電力をバランスよく供給するシステムがないと、せっかく発電したエネルギーは無駄になってしまいます。
たくさん発電しても不足している地域に送電できなければ意味がありません。
「電気を大きな電池に貯めて送電出来ないの？」と思われるかもしれません。
しかし、一般家庭やビル、工場などで消費される大規模な電力を蓄え充電できる蓄電池は今のところありません。
まだまだ開発の時間が必要とされています。
ですから電気は、リアルタイムで必要な時に通電するのが最善の方法なのです。
しかし、スマートグリッドはロスがないように効率良く発電と蓄電を融合してくれる能力があります。
スマートグリッドはこの性能を生かし、これからの電力自由化での電力事情がスムーズになるための役割を果たす大切な存在となります。
家庭や工場など細かな情報を管理する
スマートグリッドは、光ファイバーなどのネットワークとしてつながっています。
そのため、発電所から電力が供給される今までの常識とは違ってきます。
リアルタイムに家庭や工場、店舗などでどれだけの電力が不足しているのか、最新の電力技術で判断し効率良く遠隔地から電気を供給できます。
スマートメーターを設置すればスマートグリッドと連携できる
スマートグリッドは、発電所と家庭やオフィスをネットワークで結ぶ中枢にあるシステムです。
スマートメーターは、家庭やオフィスに取り付ける機器で消費電力を細かく診断できるシステムで言い換えれば賢い電力計のようなものです。
スマートメーターを取り付けることで電力会社に30分に一度、リアルタイムで消費電力が送信され、詳細な電力消費量を計測します。
計測したデータは監視制御装置に送信されて、そのデータを参考に監視制御装置は電力供給の管理を行います。 そのため、ピーク時の消費電力を各電力会社は把握できます。
多めに発電しておけば大丈夫というのではなく、無駄な電力を発電しないようにベース化することが可能です。
スマートグリッド最大の役目とは?
スマートグリッドの最大の役目は、無駄な電力の排除です。
エネルギーのムダがなくなれば、無駄なく発電し、効率的に供給することができます。
従来のエネルギーにプラスして、自然エネルギーを無駄なく活用できる利便性を維持するための重要な役割をスマートグリッドは果たしてくれるのです。
再生エネルギーにスマートグリッドが必要となる理由
再生エネルギーは、世界中で注目を浴びる発電方法です。
すでに、世界各地で積極的にスマートグリッドの取り組みは始まっていますが、国によって考え方は違うようです。
ヨーロッパでは、地球温暖化に対する意識レベルが高く、再生可能エネルギーの割合多い特徴があります。
そのためフランスやイギリスでは、スマートメーターの導入が義務化されています。
また、停電事情も国によってさまざまです。
日本の送電線網はアメリカなどの停電が多い、国と違い通信システムで管理されているため復旧が早い特徴があります。
停電対策でスマートグリッドが活躍することはあまりありませんが、再生エネルギーの導入に関しては必要性が高いといえます。
特に太陽光発電は、電力自由化をきっかけに注目されている自然エネルギー源です。
自然由来の素材で電気を発電でき、二酸化炭素の放出も無いため地球温暖化を予防するエコロジーな原料と注目されているのです。
太陽光発電は、2020年には2005年の20倍に拡大するとされています。
再生可能エネルギーは太陽光のほかに風力発電などもありますが、再生エネルギー自体が新電力で取り入れる参入会社が多いため数が増える見通しです。
しかし、太陽光発電や風力発電などでは、天候で発電量が左右されてしまい不安定です。
電力需要が安定しないと電力を安定的に届くることは不可能です。
自然エネルギーは不安定な発電量のため出力が常に変動してしまいます。
そうなれば、電力供給が不安定になる可能性もあります。
でも、スマートグリッドは需要と供給のバランスを上手に調整し、このような場合でも電力需要の効率を上げる役目をしてくれます。
スマートグリッドが国内にさらに導入できれば、化石燃料の消費を最小限に抑えることも可能です。
スマートグリッドのアメリカと日本の実証試験
石油資源を延命する目的で、日本以外のアメリカやヨーロッパでもスマートグリッドは注目を浴びています。
2010年から2013年度までにアメリカのニューメキシコ州では、スマートメーター、IT家電、太陽光発電、蓄電池、ヒートポンプ給湯器、スマートグリッドを使った住宅と商業エリアで実証も行われています。
国内では2011年4月～2017年3月までスマートグリッドの実証実験がおこなわれています。
佐賀県の玄海地区、鹿児島県の薩摩川内地区でも太陽光発電設備と蓄電池を導入している地域内の一般家庭で太陽光と蓄電池を使い電力を調整した実験内容です。
また、青森県で日本風力開発が風力発電の実証実験をスタート、太陽光発電も2020年には更に拡大していくなど再生可能エネルギーを活動していこうと積極的に活動がなされています。
原子力や火力などの電源と再生エネルギーと合わせて効率よく電力を供給するにはスマートグリッドの存在がかかせません。
今後、日本では風力や太陽光発電などの再生可能エネルギーを普及させていくためにスマートグリッドを組織化していく流れがあります。 スマートグリッドを実現するためには、予算も多額で10～20年かかるとされていますが今後普及される見通しです。
スマートグリッド用の新たな蓄電池開発
再生可能エネルギーには蓄電池が不可欠ですが、現在は装置が大掛かりな蓄電池しかなく、それですと住宅などには向かないので新しく小型蓄電池の開発が進められています。 実際に、小型蓄電池を一般家庭などの送電先に配置して円滑に機能するかどうか小型蓄電池の開発のため実験を行いデータを集めています。
2010年の予算案では蓄電池の開発予算は約43億円でした。なお新たな蓄電池の利用は、2020年以降に予定されています。
スマートグリッド分散型電源で必要な理由とは?
地球温暖化を防ぐには火力発電のように二酸化炭素を放出する発電方法よりも、各家庭や工場などに太陽光発電パネルを取り付けた再生可能エネルギーを発電し、エネルギーに変える分散化電源が注目を浴びています。
分散型電源には2つの特徴があります。
- 一般住宅、オフィスビルなどで発電できる。
- 消費地の近辺に発電できる小規模な発電設備がある。
分散型電源は、地産地消の電力です。
非常時にエネルギー供給が確保でき、近距離で発電するため送電の際のエネルギーロスも少なく効率性に優れています。
地域資源をエネルギーとして有効活用できるため地域経済の活性化にも役立ちます。
また、一般家庭で分散化電源を利用できる場合は、電気自動車や蓄電池に電気を蓄えることも可能です。
そうすれば、天候で左右されやすい再生エネルギーも電気を蓄えることで夜間などに溜めた電気を使うこともでき、有効活用ができます。
では、分散化電源にスマートグリッドが必要な理由はなんでしょう?
必要な理由は、4つあります。
電気の見える化
スマートメーターを各家庭やオフィスビルにつけることで電気の見える化が実現します。
電気の見える化とは30分ごとに計測できる詳細な電力使用を計測し、家庭内でどのくらい電気を使うのか情報をまとめることができます。
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その情報を元に発電と需要の供給バランスをとる役目がスマートグリッドです。
スマートグリッドは、消費者と発電を取りまとめる中枢でバランス供給を保つ役目を果たします。
複数の電源との融通
スマートグリッドがあれば、複数の電源確保が可能です。
集中型電源の場合は、発電設備が災害などで停止すると電力供給ができない場合がありました。
分散型電源の実現で、もし主要電力がストップしても複数ある分散された電源から電力を融通し、通電がストップすることを免れます。
電気を蓄える
電気を蓄えることで、電力使用が集中しやすい時間帯に電気が不足しないように蓄電池などに蓄えることが可能です。
電気を売電
メガソーラーや太陽光発電システムを設置すれば売電も可能です。
そうなると、電気を供給するだけでなく電力会社へ電気を流さないとなりません。
このように、一方方向だった電力を双方向に流すにはスマートグリッドが正確にコントロールし、安定を保たないとなりません。
分散型電源は電力さまざまなパターン化を実現できますが、複雑な電力の流れを維持できる機能が不可欠です。
分散型電源は小規模な発電設備でも実現できるため、これからは分散化電源が各地域に増え、太陽光発電システム住宅地など地域の建物に導入されていくパターンが増えるでしょう。
風力や太陽光など、自然エネルギーの場合は天候に影響が受けやすいですが、不安定な電力供給でも電力供給がストップしないようにするのは分散化電源の大切な部分です。
集中型電源ではできなかった複数の電源を自由に利用できるのは、スマートグリッドのおかげともいえるでしょう。
日本のスマートグリッドのこれから
アメリカは日本の3倍の電力市場で、停電が多いことで有名です。
日本では、以前から送配電線網は安定しており、年間停電時間は少なく、電力供給システムに問題がないため、スマートグリッドの導入は必要ないと考えられていました。
しかし、電力自由化になり再生エネルギーの導入が当たり前になりました。
アメリカは不安定な送配電系統を安定させるための意味でスマートグリッドが必要とされていますが、日本の場合は電力自由化での再生可能エネルギーの大量導入のために現在、スマートグリッドが注目を浴びています。
特に夏場の日中など電力需要がピークになる時期にスマートグリッドがなければ計画停電を頻繁にしないとならない事態になりかねません。
スマートグリッドが普及するには、スマートメーターの導入が不可欠です。
これからの時代は各家庭にスマートメーターが当たり前で、電力供給にはスマートグリッド、そしてエネルギーは主要電力と再生エネルギーをミックスした分散型電源というパターンが増える見通しです。
電気が見える化すれば節電意識も高まります。
また、分散型電源が増えることで二酸化炭素の排出も減ります。
各家庭がエネルギーを自給できるため、新エネルギーでも電気を売ることができるためその分コストを抑えることができます。
そして、電気を混合することで不安定性も解消できます。
分散型電源は、これからも世界的に普及し節電や二酸化炭素の削減などの地球エコロジーの共通課題への期待が高まっています。
スマートグリッドは、新電力の分散型電源に必要不可欠な存在ということがわかりましたね。
電力が双方向で情報をやりとりする便利な電力網が「スマートグリッド」なのです。
スマートグリットによるたくさんのメリット
スマートグリッドの導入が進むと、はるか離れた遠隔地でも送電が可能になります。
過疎化が進んだ地域に風力発電所を設置し、工場を建設すれば地域がにぎわいます。
そうなれば、地域活性が見込まれさまざまな可能性が広がりメリットが生まれます。
周辺産業が誕生、雇用も増え、町が活気付き私たちの生活が変わるかもしれません。
スマートグリッド化は、たくさんのメリットをもたらす可能性があります。
電気のネットワークは見えませんが、私たちの暮らしを便利にしてくれる存在です。
電気のことはあまり詳しくないけど、節電には興味があるのは主婦の皆さんをはじめ、誰でも思うことです。
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