揚水発電物語:夜に貯めて、昼間発電するは古いかも

R_Tee/iStock
先日3月22日の東京電力管内での「電力需給逼迫警報」で注目を浴びた「揚水発電」だが、ちょっと誤解している向きもあるので物語風に解説してみました。
【第一話】原子力発電と揚水発電
昔むかし、日本では原子力発電が盛んでした。原子力発電は出力の上げ下げが不得意なこと、設備費がコストの大半を占めるのでなるべく100%で動かすことが経済的なので、夜も昼もずっと100%出力で動かしていました。
しかし原子力発電の比率が大きくなると、原子力発電と最低限動かしていなければならない火力発電所を合わせると、需要が大きく下る「夜間に電気が余ってしまう」ことにもなるので電力会社は、①夜間の電気料金を下げて需要を喚起し、更に②揚水発電を活用しました。
揚水発電は、夜間電力を使って水をポンプで高い所にある池に上げて、昼間のピークの時に水を落として発電をするものです。

図1 揚水の原理図
出典:首相官邸ホームページ

図2 原子力時代の揚水発電の役割図
出典:東京電力HP
【第二話】突然原子力が全部無くなった!
ところが大きな災害が起こり、原子力発電所の運転がすごく難しくなりました。幾つかの電力会社では原子力の発電量が全く無くなる事態にまでなりました。
そうすると夜間には電気が余ることは無くなり、夜間でも昼間と同じように石炭や天然ガス、石油を燃やして発電しなければならなくなり、深夜電力を安くする意味もなくなるとともに揚水発電も経済的には苦しくなりました(もともと稼働率も低いですし)。ただ昼間のピーク時にはどうしても揚水発電も必要なのですが。
【第三話】太陽光がやってきた
さて地球温暖化などの環境問題で「日本でも自然エネルギーの大量導入!」が叫ばれましたが、なぜか太陽光が一番優遇されてとんでもないスピードで導入されました。
そうすると今度は夜間でなく、天気の良い昼間に太陽光によって「昼間に電気が余る」と言う逆の事象が起こってしまいました。こうなると揚水発電も全く逆に昼間の余った電気で水を上げて太陽光のなくなった夜に使うという場面も出てくることになります。
ただ太陽光はお天気次第なので、雨の時は発電量が酷く減り(ただしゼロにはならない)ますので昼間の電気が余るどころか足らなくなり、揚水発電も昼間の電気の需要にも対応する必要があります。
これが今回起こったことなのでした。
■
リチウムイオン充電池もやってくる?
さてさて、電気を貯める技術は揚水発電でなく、圧縮空気で貯めるとか水素で貯めるとかの技術も開発されていますが、今一番有力なのは電気自動車に使う「リチウム電池」に貯めることです。
ただ最初は、
- コストがべらぼうに高い
- 電池の劣化への不安
などで全然進まなかったのですが、電気バスへの大量導入などでコストも下がり、劣化に関するデーターもたくさん取れたので近年海外では大いに普及が始まりました。
揚水発電とリチウムイオン充電池はどちらが優秀?
今の所、後から出てきた技術のリチウムイオン電池が遥かに優秀です。
① コストが安い
これから作る場合はリチウムイオン電池の方が遥かに安いし、今後は更にコストは下るでしょう。
② 応答性能も遥かに優秀
応答速度も二桁ほどリチウムイオン充電池が高い。ただしリチウムイオン充電池は必要以上に性能が高いとも言われます。
③ 建設期間
これもリチウムイオン充電池が優秀、土地さえあれば数ヶ月で建設可能。もちろん既存の揚水発電所は長く使うべきですが、新たに建設するのはあまり現実的ではないでしょう。
家庭用充電池や電気自動車の充電池も使える?
ドイツでは家庭用の太陽光バネルの60%には充電池が併設されているようですし、普及が著しいEVの電池を積極的にグリッドに接続するV2Gも普及が始まっています。これらもグリッドの安定化や非常時対策に活用することが考えられます。

北海道・新千歳のバッテリー併設メガソーラー
出典:LS産電
今回の電力供給の危機は「揚水発電」の重要性を認識させるとともに、今後の充電池の活用への議論を活性化させるでしょう。もちろん「蓄電」には揚水やリチウム電池以外の技術開発動向にも注目すべきです。

関連記事
-
昨年9月1日に北海道電力と東北電力の電力料金値上げが実施された。これで、12年からの一連の電力値上げ申請に基づく料金値上げが全て出そろったことになる。下表にまとめて示すが、認可された値上げ率は各電力会社の原発比率等の差により、家庭等が対象の規制部門で6・23%から9・75%の範囲に、また、工場やオフィスビルを対象とする自由化部門で11・0%から17・26%である。
-
日本の電力料金は高い、とよく言われる。実際のところどの程度の差があるのか。昨年8月に経済産業省資源エネルギー庁がHPに掲載した資料によれば、為替レート換算、購買力平価換算とも2000年時点では、日本の電力料金は住宅用・産業用とも他国と比較して非常に高かった。
-
元静岡大学工学部化学バイオ工学科 松田 智 6月30日に掲載された宮本優氏の「失われつつある科学への信頼を取り戻すには・・」の主張に、筆者は幾つかの点では共感する。ただし全てにではない(例えばコロナの「2類→5類」論には
-
前回に続いてルパート・ダーウオールらによる国際エネルギー機関(IEA)の脱炭素シナリオ(Net Zero Scenario, NZE)批判の論文からの紹介。 A Critical Assessment of the IE
-
武田薬品、炭素クレジットでの相殺中止 直接削減を拡大 武田薬品工業は毎年の温暖化ガス(GHG)排出量をボランタリー(民間)カーボンクレジットで相殺するのを中止する。信頼性や透明性を高めるため、高品質クレジットの購入は続け
-
バイデン大統領は1.5℃を超える地球温暖化は「唯一最大の、人類の存亡に関わる、核戦争よりも重大な」危機であるという発言をしている。米誌ブライトバートが報じている。 同記事に出ている調査結果を見ると「人類存亡の危機」という
-
これはもう戦争なのか 中華人民共和国政府は、東電福島第一原発から海に放流されたALPS処理水を汚染水と称し、日本産の生鮮海産物のみならず水産加工品の禁輸に踏み切った。それに加えて、24日の放流開始後から福島県や東北圏内の
-
海南省が台風11号に襲われて風力発電所が倒壊した動画がアップされている。 支柱が根元からぐにゃりと折れ曲がっている。 いま世界の風力発電においては中国製のシェアが多い。 洋上風力は救世主に非ず 日本で建設されている風力発
動画
アクセスランキング
- 24時間
- 週間
- 月間