電気自動車が普及すると、電力網を「破壊」する? 問題解決のために、いまやるべきこと

 

 脱・化石燃料を牽引する存在として注目されることの多い電気自動車(EV)だが、もしEVが圧倒的に普及したら電力は足りるのだろうか--。この課題に電力会社はどう対処しようと考えているのか。EVの普及で考えられる「功罪」と、その解決策について考える。

 電気自動車(EV)は、現在構想されているさまざまな交通手段にとって欠かせない存在だ。それにはもっともな理由がある。個人が移動できる交通手段が欠かせない現在の社会で、EVは公害を減らし、モビリティ性を高めることを約束しているからだ。

 しかし、排気ガスを出さずに公道を走るという夢の前には、少なくとも1つの問題が立ちはだかっている。米国を走るすべてのクルマが、いまの電力網のままでEVに切り替われば、悲惨な状況に陥る可能性が高いのだ。

 膨大な数の自動車が同時に電気を使う状況を、「プラグニング(Pluggening)」と呼ぶことにしよう。「消費者の誰もがEVを買い求めるようになれば、電力設備に大きな影響が及ぶことになるのは明らかです」と、南カリフォルニア大学のヴィタビ・エンジニアリングスクールで電気工学を研究するモハメド・ベシール教授は語る。

 そう聞くと、あちこちの変圧器が、まるで中国の旧正月を祝っているかのように火花を上げる様子を思い浮かべるかもしれない。だが、そのような風景が現実になることはない。いまのところ、EVの増加ペースはそれほど速くはなく、むしろ遅い[PDFファイル]と言ってもよい。

 しかし、電力会社が注意を怠れば、かの有名なゆでガエルのような結末を迎えることになる可能性はある。水の中に入れられたカエルが、水の温度を徐々に上げられてもそのことに気がつかず逃げ遅れてしまうという、例の話だ。

EVが電力網にもたらすメリットとデメリット

 だが、よいニュースもある。すぐではないにせよ、EVの普及によって日々の電力需要の変動が抑えられ、電力網にメリットをもたらす可能性があるのだ。場合によっては、再生可能エネルギーをクルマのバッテリーに蓄えておき、必要なときにそのエネルギーを利用できるようになるかもしれない。

 電力会社が前もって計画を立てておく時間は、まだ十分に残されている。EVが電力網に与える影響を10年近くにわたって研究しているベシール教授によれば、道路を走るクルマのおよそ15パーセントがEVになるまで、影響が実際に現れることはないという。「Bloomberg New Energy Finance」が2017年夏に公開したレポートは、普及率がそのレヴェルに達する時期を「2035年以降」と予測している。

 とはいえ電力会社は、全国的な傾向に注意を払っているだけでは不十分だ。EVの普及ペースがほかの場所より速い一部の都市や地域で、プラグニングが発生する可能性に注意する必要がある。いわば、「イーロン・マスク症候群」とでも呼べる状況だ。「ある地区ですべての家がEVをもつようになれば、その地区で使用される電力の量は2倍になるでしょう」と、ベシール教授は指摘する。

 これが問題となる理由は、電力会社がハブ・アンド・スポーク方式で各家庭に電力を届けているからだ。つまり、発電所が生み出した電力を高圧線で送り出し、そこから周辺の家の電灯や冷蔵庫、それにテスラの新型EV「モデル3」などに電力を届ける。

 従って、EV好きの隣人が電力を多く使うようになれば、電灯が十分な電力を得られずに点滅するような事態が、下手をすると近隣の地区一帯で発生する可能性がある。政治の世界と同じく、電力網でも全国規模で起こったように思える問題が、実は地域で始まっていたということがあり得るのだ。

電力需要に対応する「簡単」な方法

 地域の電力網が限界に達した場合、その最初の兆候は電柱に取り付けられている変圧器で見られるだろう。夏の暑い時期には誰もがエアコンをフル稼働させるため、円柱型の金属変圧器からブーンという大きな音が聞こえてくる。この音は、電線で送られてきた高圧電力を、住居での利用に適した120~240Vという比較的低い電圧に下げるときに発生するものだ。

 手に負えないほど複雑な政治の世界とは異なり、電力需要の急増への対応は簡単だ。電力会社はまず変圧器の数を増やすことで、いまより多くの高圧電力を、住居での利用に適した電圧に下げられるようになる。しかしその後、エンジンで動く自動車からテスラ車や「シボレー ボルト」に乗り換える人が増え続ければ、より多くの電力を送る必要が出てくる。

 この問題を解決するには、より多くの電力を送電できる新しい電線を増やせばよい。もっとも、このような電線は言うまでもなくコストがかかる。そのコストはEVを買った人だけでなく、買っていない人も分担することになるだろう。

 だが、ベシール教授などの専門家は、米国人の労働習慣が根本的に変わらない限り、このような設備増強のコストについては、EVのもたらすメリットがある程度相殺すると考えている。そう言える理由は、あらゆる経済学者が昔から親しんでいる言葉にある。つまり、需要と供給の法則だ。

 「1日という時間で考えれば、電力需要は低いレヴェルで始まり、早朝になって人々が仕事の準備や家事を始めたりするにつれて高くなっていきます」と、アルゴンヌ国立研究所の交通研究センターで車両システムアナリストエンジニアを務めるジャロッド・ケリーは説明する。需要のピークは人々が職場から帰宅し、夕食を食べたりNetflixを見たりする午後6時ころだ。

 その後、電力需要は深夜に向けて下がっていく。夜間や深夜の時間帯は、EVを駐車場や路肩に駐車しておける時間帯であり、最も安いコストで充電ができる。そして、EVメーカーはこのことをよくわかっている。

 「ほとんどのEVでは、持ち主が『朝8時に出る予定だ』と指定しておけば、充電に必要な時間をコンピューターが計算し、持ち主が出かける時間までに充電を完了できるようになっています」とケリーは言う。つまり、EVの電力需要は夜の時間帯に高くなるのだ。

鍵を握るのは「昼夜の需要差」

 このような充電パターンは、電力会社にとって理想的だろう。昼間に最も上がり、夜間に最も下がるという電力需要の変動に対応するため、発電所はたいてい出力を引き上げたり停止したりしている。だが、このようなサイクルを繰り返すとコストがかかる。

 ここで、1台のEVは1軒の家と同じくらいか、場合によってはさらに多くの電力を使用するという事実を思い出してほしい。理想的な状況は、ある地域や都市で、夜間にクルマの充電ニーズが高まり、昼間の平均的な電力需要に匹敵するようになることだ。

 全体的な電力需要が高まり、かつ昼夜の差が小さくなれば、より安いコストで電力を生産できる。しかも、電力会社に課せられている規制のおかげで、こうしたコストの減少は、どのようなクルマに乗っている人の電気代にも反映されることになる。

 EVは電力会社にとって非常に魅力的な存在だ。このため、自宅に充電ステーションを設置するための補助金を提供している会社もある。ロサンゼルスの水道電気局は、最大で500ドルのリベートを提供。ほかの電気事業者も、電力需要の低い夜間に充電を行う人に特別割引を適用するなどのインセンティヴを提供している。

 さらに素晴らしいことに、EVが増えれば電力会社が再生可能エネルギーの利用をさらに進める可能性がある。米連邦政府は最近になって太陽光パネルに最大30パーセントの関税を課すことを発表したが、太陽光発電は増え続けている

 当たり前のことだが、太陽が出ているのは昼間であるため、太陽光発電は従来の発電所に対する電力需要を、ある程度肩代わりできる可能性がある。

 EVはバッテリーを搭載している。日中にソーラー充電装置を利用できる人は、太陽が出ている間にたっぷりと充電しておけば、電力需要がひっ迫したときにその電力を電力網に戻して、ちょっとしたリベートを得られるようになるかもしれない。

 また、「風はたいてい夜のほうが強く吹きます」とケリーが言うように、夜間に風力発電の電力で充電しておけば、クルマで出勤したあとに余った電力を戻すことで、午前中の電力需要に対応できるようになる。再生可能エネルギーに対するこうしたモジュール式アプローチは、風力発電や太陽光発電の業界が直面している最大の問題の1つを解決するのに役立つだろう。

 これまで述べたような動きがEVと再生可能エネルギーで起こっているなかで、全米の電力会社がスマートグリッド技術の導入を進め、センサーなどのフィードバック技術を使って電力需要をリアルタイムで確認できるようにしている。この取り組みが始まった理由の1つは、2013年に米北東部で起こった停電などの大災害に対応できるようにするためだった。

 EVと電力網がうまく連携できなかったとすれば、それは電力会社が現実で起こっていることから目を背けていたからだ--ということになるだろう。