キーワード解説

今のところ火力発電と比べて再生可能エネルギーのコストは高い。そのコストの差額を電気料金に上乗せして徴収するのが「賦課金」である。再生可能エネルギーの拡大に伴って賦課金の負担額は年々増えていく。今後どの程度まで上昇するかは、発電コストの低下と国の政策によるところが大きい。

電力会社が企業や家庭に請求する電気料金を計算する時に、毎月の単価を変動させるものが1つだけある。「燃料費調整単価」と呼ばれる上乗せ分で、化石燃料の輸入価格に連動して上下する。電力会社によって石油・LNG・石炭の構成比が違うため、燃料費調整単価の変動額も各社で差がある。

家庭用のエネファームから次世代のエコカーまで、「燃料電池」を搭載した製品が我々の身の回りに広がってきた。燃料電池は水素と酸素が化学反応を起こして電気を発生させることから電池の1つに位置づけられている。燃料を補充するだけで発電を続けられる点が従来の電池にない最大の特徴だ。

再生可能エネルギーが急速に拡大して、地域によっては電力が余ってしまう可能性が出てきた。そこで注目を集めるのが、余剰電力を使って水から水素ガスを作る「Power to Gas」だ。CO2フリーの水素を大量に製造することが可能で、燃料に利用すれば再び電力に転換することもできる。

固定価格買取制度の対象になる発電設備の接続を保留する問題が広がっている。再生可能エネルギーで発電した電力を買い取ってもらうためには、電力会社の送配電ネットワーク、いわゆる「系統」に接続する必要がある。接続の手続きを完了しなければ、発電設備の工事に入ることができない。

火力発電の依存度が高まる中で、燃料費の安い石炭火力の割合が増えている。石炭火力はCO2の排出量が問題になるが、発電設備の熱効率を引き上げればCO2と燃料の両方を削減できる。「石炭ガス化複合発電（IGCC）」を採用すると、従来の発電方法と比べて熱効率が1.3倍以上になる。

夏の昼間の電力供給で重要な役割を果たすのが「揚水発電」である。日本の電力会社が運営する大規模な水力発電所の半数以上は揚水式を採用している。純粋な水力発電と違って、火力や原子力と組み合わせて発電する。夜間の余剰電力を利用することからから「巨大な蓄電池」とも呼ばれる。

広くて日当たりの良い農地は太陽光発電に適している。同じ土地の中で農作物を栽培しながら太陽光発電に取り組む「ソーラーシェアリング」が全国各地に広がり始めた。農作物にも十分に光が当たるように、支柱を高くして太陽光パネルを設置する。農林水産省も指針を出して促進している。

太陽電池は素材や製造方法によってタイプが分かれる。現在のところ結晶タイプのシリコンを使ったものが主流だが、最近では各種の化合物を素材に利用した薄膜タイプの製品が増えてきた。薄くて軽く、日射熱に強い点が特徴で、建物の外壁やメガソーラーにも使われ始めた。

石油を燃料に使う火力発電は現在でも日本全体の発電量の1割以上を占める。ほぼ100％を輸入に頼る石油だが、北海道や東北、新潟県などには油田がある。これまで石油を産出してきた地層とは別の層に含まれているのが「シェールオイル」である。いよいよ商業生産が秋田県内で始まる。

電力システムの改革が着々と進む中で、すでに新しい制度がいくつか始まっている。その1つが「自己託送制度」である。企業が工場などで自家発電した電力を、電力会社の送配電ネットワークを利用して、離れた場所にある事業所へ供給できる制度だ。2014年4月1日から利用可能になった。

オフィスビルや住宅で電力と熱を作り、それと同じ量だけを消費する。まさに自給自足を実現するのが「ネット・ゼロ・エネルギー」の考え方だ。省エネ機器の導入や断熱対策に加えて、太陽光や地熱などの自然エネルギーを取り入れる。政府が補助金制度を設けて推進している。

再生可能エネルギーを利用した発電設備の中で、バリエーションが最も多いのは水力だ。水のエネルギーを効率よく電力に変換するためには「水車」の構造に工夫が必要で、代表的なタイプが10種類ある。特に小水力発電の場合には、少ない水量と低い落差でも発電量を増やせる水車を選ぶ。

エネルギー資源に乏しい日本にあって、「メタンハイドレート」に対する期待は極めて大きい。近海の広い範囲にわたって存在している可能性があり、エネルギー源の天然ガスを国内で調達できるようになるからだ。「燃える氷」とも呼ばれていて、低温・高圧の地下に分布するのが特徴である。

もちろん未来の話だが、20年後には建設が始まっているかもしれない。月面に太陽電池を並べて、発電した電力を地球へ伝送する。そんな大胆な構想を清水建設が打ち出した。月の赤道上に幅400キロメートルで太陽電池を設置すれば、2035年に全世界が必要とするエネルギーを供給できる――。

電気に関する重要な法律の1つ「電気用品安全法」が改正されて、2014年1月1日に施行する。家電製品をはじめ、コンセントや分電盤、小規模な発電・配電・蓄電設備を含めて、電気機器の安全性を確保するための法律である。改正によって技術基準が簡素化されて、最新技術に対応しやすくなる。

日本の電力は火力発電が中心になっていることから、燃料費とCO2排出量の削減が大きな課題だ。化石燃料から電力を作り出す効率を高める必要があり、最も有効な方法が「コンバインドサイクル」である。日本の技術は世界のトップレベルを誇り、最近では石炭火力でも実用化が始まった。

東日本大震災を契機に全国各地で電力不足の可能性が高まり、電力会社は毎日の需給状況を知らせる「でんき予報」を開始した。当日の電力需要の最大値と時間帯を予想して、供給可能な電力に対するピーク時間帯の需要の比率を計算する。その元になる数値が「最大電力」と「供給力」である。

通常の火力発電では1000度以上の燃焼熱を使う。地熱発電でも200度以上の高温の蒸気でタービンを回して発電する。もっと低温の熱や蒸気を使った簡便な方法が「バイナリー発電」だ。100度前後の温泉や工場の廃熱から電力を作ることができ、発電設備が小さくて運用の手間も少ない。

2012年7月に固定価格買取制度が始まって以降、再生可能エネルギーの拡大が続いている。従来の原子力を中心に据えた中央集権型のエネルギー供給から、国民や企業を主体にした自立分散型へ移行する意義は大きい。新たに法律によって定めた制度で、当然さまざまな要件や制約がある。

電力システムの新しい機能として欧米で導入が進む「デマンドレスポンス」が、日本でも実用段階に入ってきた。夏の昼間などに電力不足の可能性が生じた時に、利用者が協力して需要（デマンド）を抑制する仕組みだ。システムを使って実行機能を自動化する取り組みも始まっている。

燃料電池車は量産以前の段階にあり、水素を供給するインフラもない。電気自動車よりも効率が悪い。それにも関わらず開発が進むのはガソリン車が持つ本質的な課題を解決でき、将来のエネルギーインフラの姿に適合するからだ。

同じ1MW（メガワット）の発電設備でも、太陽光と風力では実際の発電量が違う。さらに火力や地熱になると、1MWの設備で発電できる電力の量はもっと多くなる。発電に使うエネルギーの種類によって「設備利用率」に差があるためで、事業者にとって重要な発電コストに大きな影響を与える。

東京スカイツリーも採用した地中熱。地中熱を利用すると空調の電気料金を抑えることが可能だ。どのような仕組みで動くのか、課題は何か。

火力発電は高効率で運用しやすいが、化石燃料を使うため、二酸化炭素を大量に排出するという欠点がある。二酸化炭素を大気中に放出しないようにする取り組みが必要だ。二酸化炭素の分離、回収、貯留（CCS：Carbon dioxide Capture and Storage）に関する制度や技術について紹介する。

将来の電力供給体制を強化するうえで、発電所の新設・更新が急務になっている。ただし発電設備が自然環境に大きな影響を与える可能性があり、事前に「環境影響評価」を実施することが法律で義務づけられている。現在は手続きが完了するまでに3年程度かかるため、政府が簡素化に動き始めた。

再生可能エネルギーの利用、発電、省エネ、需要の制御……これらは電力問題を解決し、より経済的な電力システムを作り上げるための重要な取り組みだ。今回はあまり顧みられることのない「送電」に注目し、超電導技術を使うとどこまで改善が可能なのかを紹介する。

水素はこれまで広く一般に利用されたことがないエネルギー源だ。このため、将来のインフラ整備を目指して、さまざまな方式の開発が進んでいる。

マンションで使う電力は一般のビルと変わらないほどの規模になる。本来はビルと同じように企業向けの安い電力を買うことができれば電気料金は安く済むが、現実には各家庭が電力会社と個別に契約して高い電力を購入している。この問題を解決する方法が「高圧一括受電」である。

国や自治体が補助金制度を設けて「コージェネレーションシステム」の普及に力を入れている。略称「コージェネ」は電力と熱を同時に作り出せる設備で、燃料を2倍の効率で使える点がメリットだ。熱は給湯と冷暖房に利用できる。企業や家庭の自家発電設備として利用価値が高まってきた。

太陽光からバイオマスまでさまざまな再生可能エネルギーがある中で、将来の事業の可能性が最も大きいのは「洋上風力発電」である。国土が狭くて海に囲まれた日本には、洋上風力発電に適した領域が近くに広がっている。一方で陸地までの送電コストなど解決すべき課題も多い。

燃料費が安い石炭火力発電に注目が集まっている。最大の課題はCO2排出量が多いことだが、よりクリーンな石炭火力発電を実現する方法が増えてきた。そのひとつが「バイオマス混焼発電」で、木質などのバイオマスを石炭に混ぜて燃料に利用することでCO2排出量を削減する。

電気料金の値上げが相次ぐなか、自治体を中心に「新電力」へ契約を切り替える動きが活発になってきた。現在のところ自治体や企業を対象に自由に電力を販売できるのは、電力会社と新電力だけである。新電力の正式名称は「特定規模電気事業者」で、現在79社が登録されている。

システムを使った節電対策は期待ほど進んでいない。ビル向けのBEMSや家庭向けのHEMSも導入が始まったばかりだ。そこに登場したのがマンション向けのMEMSで、各住戸の電気料金をまとめて安くできるメリットがある。4月から補助金制度も始まり、一気に普及する可能性が出てきた。

再生可能エネルギーの中で、太陽光発電と並んで導入しやすいのが「小水力発電」である。水が流れているところであれば、発電機を設置して発電することが可能だ。全国各地の農業用水路をはじめ、浄水場やダムの放水路など、すでにある水流を生かした小規模な発電設備が広がってきた。

電気料金を値上げする動きが相次ぐ一方で、料金を安くできるサービスが続々と登場してきた。これからは対策を実施した利用者と、そうでない利用者の間で、電気料金に大きな差がつく時代になる。そこで電力の使用量を一定時間ごとに測定できる「スマートメーター」の役割が高まってくる。

企業や家庭で太陽光発電システムを導入する場合に、電力会社のネットワークに「連系」することが欠かせない。発電した電力を電力会社に買い取ってもらうためである。さらに電力会社同士も「連系線」でつながっていて、相互に電力を融通することが可能になっている。

石炭は燃料として安価に入手できるので、多くの発電所で使っている。しかし、石炭火力発電には地球環境に悪影響を及ぼすガスを多く発生させるという欠点がある。その欠点を克服し、発電効率の大幅な向上を可能にする技術が「石炭ガス化技術」だ。

日本は石油、天然ガス、石炭など、エネルギー資源のほどんどを輸入に頼っている。そんな日本にも純国産の資源がある。しかもその資源量は世界でも第3位に入るほどの量だ。これから開発が進めば、化石燃料ばかり消費している日本の発電所の姿を大きく変える可能性を秘めている。それが「地熱発電」だ。

2012年はメガソーラーの建設ラッシュとも言うべき年だった。しかし、2013年度から太陽光発電による電力買取価格が下がる可能性が高くなってきた。そこで注目を集めているのが「風力発電」だ。

2013年に入ってからバイオマス、特に木質バイオマス発電設備の建設計画が出始めている。木を集めて直接燃やしたり、ガス化して燃やしたりと手法はさまざまだ、では「木質バイオマス」とは何を指すのだろうか？ そしてバイオマス燃焼が持っている「カーボンニュートラル」という性質はどのようなものなのか？

ほとんどの原子力発電所が停止している現在の日本では、大部分の電力を火力発電で作っている。再生可能エネルギーを利用して発電する例が急増しているが、まだまだ発電能力は低い。今後も日本の主電源として活躍する「火力発電」について解説する。

電気料金が値上がりして、節電は企業や商店にとって大きな課題になっている。ビル単位で消費エネルギー量を制御して節電を実現するのが「BEMS（ビル向けエネルギー管理システム）」だ。

エアコンや冷蔵庫といった機器が、どのようにして冷気を作り出すか疑問に思ったことはないだろうか。自然現象を応用して冷凍、冷房だけでなく加熱も実現する機器が「ヒートポンプ」だ。

「節電しましょう」という呼びかけだけでは、人間はなかなか行動に移せない。消費電力量の推移を目立つ場所に掲示するような取り組みも、ある程度の効果は期待できるが、もっと効果を期待できる方法がある。「ネガワット」を売買できるようにすることだ。

消費電力量に応じて自動的にエアコンの稼働率を制御したり、照明を消灯するといったことができれば、今以上に節電ができるかもしれない。それを可能にするのが「ECHONET Lite（エコーネット・ライト）」という家電向け通信規格だ。

再生可能エネルギーの固定価格買取制度を利用するときは、売電収入をある程度見積もっておくことが大切だ。売電収入、つまり発電量は発電施設の「設備利用率」を参考にすれば、大体見積もれる。

全国の電力会社が火力発電で大部分の電力を発生させているいま、燃料をいかに効率よく利用するかということが大きな課題となっている。燃料を効率良く使う発電方式の中で、特に実績を挙げているのが「コンバインド・サイクル」という方式だ。

日本で風力発電と言えば、地上に大きな発電用風車を建てるものというイメージが定着しているが、ヨーロッパでは海に発電用風車を建てる「洋上風力発電」が大きな実績を残している。日本でも少しずつ実験が始まっているが、ヨーロッパと同じように大きな実績を残せるのだろうか？

風力発電機はどこに設置しても良いというものではない。ある程度の風が吹くと期待できるところに設置しないと、ほとんど発電しない。年間平均風速など、発電量を左右する要素は色々ある。これらの要素をまとめて「風況」と呼ぶ。

照明機器が消費する電力量を節約するために、LED照明に入れ替える企業が増えているが、それだけでは十分な節電効果を得られないこともある。「タスク・アンビエント照明」という手法を使えば、さらに消費電力量を削減できる。

既存の蛍光灯で使用していた照明器具を流用できる直管形LED照明は、価格の安さで人気だが、照明器具を改造する必要がある。しかも改造方法はメーカーによって異なる。これを問題視した業界団体が作った直管形LEDランプと照明器具の統一規格が「JEL 801」だ。

都市ガスやプロパンガスを利用して発電する機器の中でも、水素などの物質の化学反応によって電気を得る機器が「燃料電池」だ。

太陽光発電パネルから最大限の電力を引き出し、電流を直流から交流に変換する機器が「パワーコンディショナー」だ。

地熱や工場の廃熱を活用して、電力を作ろうという活動が盛んになっている。地熱は高温の熱エネルギーを得られるので、大きな出力を期待できるが、地中深くまで穴を掘った上に、大規模な施設が必要になる。「バイナリー発電」はもっと小さな熱エネルギーでも活用できる発電方式だ。

固定価格買取制度が始まり、「再生可能エネルギー」という言葉が世間で話題になることがかなり多くなった。しかし、再生可能エネルギーという言葉がどんなものを定義しているのかを説明できる人は決して多くはないだろう。

「電気は貯めておけない」ということが「常識」だったころもあったが、最近は大型のリチウムイオン蓄電池の普及が始まり、住宅やビルなどで使用する電力を貯めておけるようになった。しかし、リチウムイオン蓄電池が普及するずっと前からかなり大きな電力を貯める方法はあった。それが「揚水発電」だ。

電車は人々の生活に欠かせないものになったが、走行時に大きな電力を消費するという側面も持っている。最近話題を集めている電気自動車やハイブリッド車も電気をエネルギーとして走行する。電車や電気自動車などの運動エネルギーを利用して発電し、有効活用するブレーキが「回生ブレーキ」だ。

夏の節電では、需要が最も集中する時間帯の電力消費量を抑えることが最も重要なポイントとなる。この時間帯の消費電力量が電力会社の供給可能な量を超えてしまうと大規模停電などの事故につながるからだ。また、この時間帯に節電して「デマンド値」を抑えると電力にかかるコストを大きく削減できる。

夏になると各電力会社は節電を呼びかける。特に国内のほとんどの原子力発電所が停止した今夏は、各地で消費者が厳しい節電を強いられている。「ゼロ・エネルギー・ビル/ゼロ・エネルギー・ハウス」は、年間に消費するエネルギー量がおおむねゼロになるという建物を指す。実現すれば、無理に節電する必要がなくなるかもしれない。

政府による節電要請期間に入り、空調機器の設定温度を28℃に設定する、会議室の照明をこまめに消す、エレベーターをなるべく使わないなどの節電策を打っている企業も多いはずだ。しかし、それぞれの対策にはどれほどの効果があるのだろうか？ 本当にそこまで苦しい思いをしなければならないのだろうか？ 「電力の見える化」を実行すればその答えが見える。

自動車の性能を示す重要な指標の1つに「燃費」がある。燃料であるガソリンをどれくらい効率良く利用して走行するかを示す指標だ。では、電気自動車の「燃費」はどのように示すのだろうか。電気自動車の効率の良さを示す指標が「電費」だ。

蛍光灯や白熱電球などの従来型の照明器具では、その消費電力からおおよその明るさを判断できた。しかし、技術革新が続くLED照明の場合は、消費電力から明るさを判断することが難しくなっている。そこで各メーカーはルーメン（lm）という単位で明るさを判断するように推奨している。

企業向け電気料金値上げにより、企業にとって電力コスト削減は重要な経営課題となった。課題解決に貢献する可能性を秘めているのが「特定規模電気事業者」である。

電力コスト低減、ピークシフトを狙った機器が続々登場しているが、使う場所や状況によっては期待した通りの効果を得られない機器もある。その中でも高い効果を期待できると注目を浴びているのが「コージェネレーションシステム」だ。

夏を前にして、ピーク時の需要逼迫を心配する声があちこちから聞こえるようになった。政府は供給量以上の需要が発生することを防ぐために、BEMSアグリゲータ制度などさまざまな策を打っている。同じように需要逼迫時の需要抑制に効果を発揮するのが「デマンドレスポンス」だ。

かつては「電気はためておけない」とよく言われたが、住宅用蓄電池や産業用蓄電池の普及が始まり、電気はためておいて必要なときに使えるものになった。経済産業省も蓄電池購入者に補助金を出すようになった。今回のキーワード解説では家庭用、産業用の蓄電池について解説する。

オフィスで消費する電力のうち、かなりの部分を照明器具が消費している。そこで、消費電力量を大きく下げることを狙って、照明器具を消費電力量が少ないものに入れ替える例が増えている。低消費電力の照明器具を代表する存在となったのが「LED照明」だ。

電力でモーターを回して走行する電気自動車（EV）など、電力をエネルギー源として利用する自動車が普及しつつある。EVなどが電力を蓄積するために搭載している蓄電池を、住宅でも利用しようとする動きを「Vehicle to Home（V2H）」と呼ぶ。

集合住宅において、各世帯が電力会社と個別に結んだ受電契約を解消し、集合住宅全体で高圧の電力を一括受電する例が増えている。高圧の電力を一括受電して各世帯に分配することで、電気料金を引き下げる手法だ。今回は、「高圧一括受電」について解説する。

東京電力や関西電力が、一般家庭向け電気料金値上げとともに、1日の時間帯に応じて電気料金の単価を変動させるプランを導入しようとしている。この「時間帯別料金」について解説する。