1. 長時間蓄電(LDES)の必要性

再エネ大量導入時代では4〜8時間定格のリチウムイオン電池では不十分な日次・週次変動への対応が必要。これを担う長時間蓄電(LDES: Long Duration Energy Storage)として、重力蓄電・圧縮空気蓄電(CAES)・揚水発電等が再注目されている。

2. 重力蓄電の原理

  • (A) 機械的重力蓄電:重量物の上下でエネルギー蓄積
  • (B) 連続式重力蓄電:エネルギーボールト方式
  • (C) 揚水発電:従来型重力蓄電(水の上下)
  • (D) 効率:80〜85%(揚水)、75〜85%(機械的)
  • (E) 寿命:30〜80年(長期)

3. 主要重力蓄電プロジェクト

(1)Energy Vault(スイス):商用化先行、20MW級プロジェクト多数、(2)Gravitricity(英国):旧坑道活用、(3)Heindl Energy(独):地中重量物、(4)日本動向:揚水発電(電源開発・関西電力等)が主流、(5)新規プロジェクト:技術検証段階、(6)商用化展望:2027〜2030年が本格化、(7)用途:日次変動・週次変動対応。

4. 圧縮空気蓄電(CAES)の原理

(1)仕組み:余剰電力で空気を地下洞窟・地上タンクに圧縮、放電時に膨張させて発電、(2)効率:50〜70%(断熱圧縮で改善)、(3)容量:数十MW〜数百MW、(4)放電時間:4〜24時間、(5)立地:地下空洞活用が経済的、(6)主要事業:Hydrostor(カナダ)・Highview Power(英国・LAES)、(7)商用化:2025〜2030年が本格化。

5. 経済性比較

(1)リチウムイオン(4時間):USD 200〜250/kWh、(2)重力蓄電(10時間):USD 100〜200/kWh(規模効果)、(3)CAES(8時間):USD 100〜150/kWh、(4)揚水発電(12時間):USD 80〜120/kWh、(5)長時間化での優位性:8時間以上で経済性逆転、(6)立地制約:揚水は地形要件、CAESは地下空洞、(7)20年運用:累積経済性は技術別大きく異なる。

6. 日本市場での適用機会

(1)長時間脱炭素電源オークション(LTDC):CCS・LDES・水素も対象、(2)容量市場:長時間放電の経済性向上、(3)系統全体最適化:日次変動対応、(4)主要事業者:電源開発・関西電力・電力中央研究所、(5)JST・NEDO支援:技術開発、(6)立地:揚水発電の既設活用・新設、(7)2030年シナリオ:LDES市場の本格化。

7. 業界への示唆

(1)LDES技術の継続的監視、(2)リチウムイオンとの使い分け戦略、(3)立地戦略(地形・地下空洞)、(4)LTDC等の制度的支援活用、(5)業界団体での技術評価、(6)国際技術連携、(7)2030年に向けた多様な蓄電ポートフォリオ。