第８回：最新エネルギーの未来 ― 電気は「作る」から「賢く使う」時代へ ―

電気は長いあいだ、「発電して使う」ものでした。しかし再生可能エネルギーの拡大により、電力は不安定さを抱えるようになります。

これから重要になるのは、 どれだけ作れるかではなく、どう貯め、どう調整し、どう使うかです。

揚水発電、洋上風力、SMR、AIによる需給予測、蓄電池。これらは未来の構想ではなく、すでに現実の技術として動き始めています。

この章では、電気がどのように姿を変えつつあるのか、その最前線を見ていきます。

電気の歴史シリーズ
　全体目次（第1回〜最終回）

揚水発電 ― 電気を貯める巨大バッテリー
洋上風力 ― 風を主力電源に変える技術
小型原子炉（SMR） ― 原子力の「再設計」
電気は「巨大な知能」によって動く
補足：燃料化（Power‑to‑X）の本質 ― 電気を「運べるエネルギー」に変えるという選択 ―
電気は「文明の設計」になった ― 意思が流れ、社会を形づくる ―

揚水発電 ― 電気を貯める巨大バッテリー

電気は「貯めにくい」エネルギー

電気は、発電した瞬間に使われることを前提としたエネルギーである。そのため、需要と供給が少しでもずれると、電力不足や停電が起こる。

再生可能エネルギーが増えるほど、電気は「余る時間」と「足りない時間」を繰り返すようになる。この不安定さを吸収するために欠かせないのが、揚水発電だ。

揚水発電の構造イメージ

揚水発電は、山の上と下にある二つのダムを使った発電方式である。

上部池：水を貯める場所
下部池：水を受け止める場所
両者を結ぶ巨大な水路・管

電力が余っているときには水を上部池へ汲み上げ、電力が必要なときにはその水を落として発電する。

水そのものが電気になるわけではない。 水の高さ、つまり位置エネルギーを電気として貯めているのである。

なぜ「巨大バッテリー」と呼ばれるのか

揚水発電が特別なのは、貯められる電力量と出力の大きさにある。

一般的な蓄電池が家庭や街を支える存在だとすれば、揚水発電所は原子力発電所や火力発電所に匹敵する出力を持つ。

出力：100万kW級
起動時間：数分以内

必要な瞬間に、一気に大量の電力を供給できる。この即応性は、他の蓄電方式にはない強みだ。

電力網を救う「ブラックスタート」

揚水発電は、非常時にも重要な役割を果たす。

大規模停電が起きると、多くの発電所は外部電源がなければ再起動できない。揚水発電は自力で発電を開始できるため、他の発電所を立ち上げる「種火」となる。

この機能は「ブラックスタート」と呼ばれ、電力網全体を復旧させるための最後の切り札でもある。

時代とともに変わる使われ方

揚水発電の仕組みは昔から変わっていない。しかし、使われ方は大きく変化している。

時代	汲み上げ（充電）	発電（放電）
以前	夜間（原発などの余剰電力）	昼間（需要ピーク）
現在	日中（太陽光が余る時間）	夕方〜夜（需要増加）

太陽光発電の普及により、「余る電気」は夜ではなく昼に発生するようになった。

その結果、揚水発電は 再生可能エネルギーの変動を吸収する調整役として、新たな価値を持つようになっている。

出力制御を防ぐ役割

太陽光発電が多すぎると、発電そのものを止める「出力制御」が行われる。

最近ではこれを避けるため、余剰電力を揚水発電で積極的に吸収し、電気を捨てずに貯める運用が増えている。

物理が支える揚水発電の強み

揚水発電で得られるエネルギーは、次の式で表される。

E=η⋅m⋅g⋅h

$η$ ：効率（約70〜80%）
$m$ ：水の質量
$g$ ：重力加速度
$h$ ：上下の高低差

この式が示す通り、 高さと水の量さえ確保できれば、 特別な材料に頼らず巨大なエネルギーを貯められる。

リチウムやレアメタルといった資源制約を受けにくく、設備も数十年にわたって使い続けられる。

揚水発電の本質

揚水発電は、最新技術ではない。しかし、再生可能エネルギーが主力となる時代において、その重要性はむしろ高まっている。

揚水発電とは、 地球の重力をそのまま利用した、最も確実なエネルギー貯蔵装置である。

目立たない存在だが、未来の電力網を静かに支え続ける基盤技術なのだ。

洋上風力 ― 風を主力電源に変える技術

風力発電は「場所」を変えて進化してきた

風力発電は、まず陸上で始まり、より強く安定した風を求めて海へと広がってきた。

海上では、

障害物が少ない
風が強く、乱れにくい

という条件がそろい、風力は「補助電源」から主力電源候補へと変わりつつある。

「固定式」から「浮体式」へ

洋上風力には、二つの方式がある。

固定式（着床式）

水深の浅い海域に設置
基礎を海底に直接固定
技術的に成熟している

浮体式

巨大な浮体構造で風車を海に浮かべる
鎖（係留索）で海底につなぎ留める
深い海でも設置可能

日本周辺の海域は、岸から離れるとすぐに深くなる。そのため、今後の主役として期待されているのが浮体式洋上風力である。

浮体式は、 より沖合の、より強い風を使えるという決定的な利点を持つ。

なぜ風車は巨大化するのか

洋上風力の進化を象徴するのが、風車の大型化だ。これは単なる技術競争ではなく、物理法則に基づいている。

風車の発電量 $P$ は、次の式で表される。

P=12⋅ρ⋅A⋅v3

$ρ$ ：空気の密度
$A$ ：受風面積（ブレードが描く円の面積）
$v$ ：風速

ここで重要なのは二点ある。

発電量は風速の3乗に比例する
面積はブレード長の2乗で増える

ブレードを長くし、高い位置で風を受けるほど、発電量は急激に増える。巨大化は、最も合理的な進化なのだ。

「回す」だけでは足りない

洋上風力は、ただ風車を回せばよいわけではない。制御を誤れば、設備を壊し、電力網を不安定にしてしまう。

そこで重要になるのが、風を読む制御技術である。

ピッチ制御

風が強すぎるときに羽根の角度を調整
出力を抑え、破損を防ぐ

ウェイク制御

風車が作る風の乱れを計算
風車群全体の発電効率を最大化

洋上風力は、 巨大な機械でありながら、高度な知能を持つシステムでもある。

揚水発電との理想的な連携

洋上風力は、夜間でも発電できる。この特性は、揚水発電と非常に相性が良い。

夜間：洋上風力で発電
余剰電力：揚水発電で水を汲み上げ
必要な時間帯：揚水発電で放電

この組み合わせにより、 再生可能エネルギーだけで安定した電力供給が可能になる。

洋上風力の本質

洋上風力の価値は、「風が強い」ことだけではない。

風を読み
出力を制御し
他の技術と組み合わせる

ことで、初めて主力電源となる。

洋上風力は、自然エネルギーを制御可能な電力へ変える技術であり、電力を「設計する時代」の象徴でもある。

小型原子炉（SMR） ― 原子力の「再設計」

自然を制御する技術から、技術を制御する発想へ

揚水発電や洋上風力は、 自然の力をどう制御するかという技術だった。

それに対し、SMR（小型モジュール炉）は、 巨大すぎる技術を、人間が扱えるサイズに縮めるという、逆転の発想に基づいている。

SMRは、原子力そのものを否定するのではなく、 原子力を再設計する試みである。

安全性の再定義 ― 受動的安全という考え方

従来の大型原子炉は、事故時にポンプで水を送り続けるなど、人の操作や外部電源に依存する設計だった。

SMRの多くは、 受動的安全（パッシブ・セーフティ）を中核に据えている。

電気が止まっても、自然対流で冷却が続く
重力や熱の流れといった物理法則に任せる
機械や操作に頼らず、自動的に停止・冷却状態を維持

「人が頑張って止める」のではなく、 自然に止まるように作る。これが、SMRにおける安全思想の転換点だ。

「建設」から「製造」へ

これまでの原子力発電所は、現地で巨大な構造物を造り上げる「建設プロジェクト」だった。

SMRはこれを、 「製造プロジェクト」へと変える。

原子炉の心臓部を工場でパッケージ化
品質管理された状態で製造
トレーラーや船で運搬し、現地で設置

さらに、SMRはモジュール方式を採用している。

最初は1基から導入
需要に応じて2号機、3号機と追加
横に並べて拡張できる

原子力を、 計画的に増やせる電源へと変える発想である。

SMRの物理的・経済的な特徴

項目	従来の大型炉	小型モジュール炉（SMR）
電気出力	100万kW以上	30万kW以下
冷却方式	強制循環（ポンプ必須）	自然循環（受動的）
建設期間	約10年	約3〜5年
主な役割	大都市の基幹電源	再エネ補完、分散用途

SMRは、「とにかく大きく作る」原子力ではなく、 役割を限定して使う原子力である。

再エネ時代の「調整力」としての原子力

原子力は、一度動かすと出力を変えにくい「ベースロード電源」と考えられてきた。

しかしSMRは、その小ささを活かし、 出力を柔軟に変える設計が進められている。

太陽光が余るときは出力を下げる
風が弱いときは即座に補う

これにより、洋上風力や揚水発電との高度な連携が可能になる。

SMRは、再生可能エネルギーと対立する存在ではなく、 それを支える調整役として位置づけられる。

原子力の「再設計」が意味するもの

SMRが示しているのは、「原子力を続けるか、やめるか」という二択ではない。

どのサイズで
どの役割を担わせ
どう制御するか

という問いである。

原子力は、 巨大で危険な存在から、制御可能な基盤技術へ 変わろうとしている。

次なるエネルギーのミッシングリンク

ここまでで、

貯める：揚水発電
作る：洋上風力
支える：SMR

という三つのピースがそろった。

これらを一つのシステムとして機能させるには、供給と需要をリアルタイムで結ぶ 次世代送電網（スマートグリッド）や、余剰電力を化学的に固定する 水素エネルギーが不可欠となる。

次章では、電気を「読む」技術―― AIによる電力需要予測へと進んでいく。

電気は「巨大な知能」によって動く

― ハードウェアからソフトウェアへ ―

電力網は、もはや巨大な機械ではない

かつての電力網は、発電所・送電線・変電所からなる巨大な機械だった。

しかし再生可能エネルギーが主役となった現在、電力網は別の姿へと進化しつつある。

それは、 巨大な知能（ソフトウェア）によって制御されるシステムである。

電気は、「起きてから対応するもの」ではなく、 起きる前に備えるものへと変わった。

VPP ― 発電所は「仮想化」される

AIが制御する世界では、物理的に一つの巨大な発電所がある必要はない。

各地に点在する設備をネットワークで束ね、あたかも一つの巨大な発電所のように振る舞わせる。これが、VPP（バーチャル・パワープラント）である。

家庭用蓄電池
商業施設の空調
工場の稼働タイミング

これらをAIが群として制御することで、電力の供給と需要を瞬時に調整する。

需要そのものを動かす ― デマンドレスポンス

電気が足りないとき、発電量を増やすだけが解決策ではない。

AIは、 需要そのものを一時的に下げるという選択を行う。

家電を数分間だけ省エネモードへ
EVの充電タイミングを後ろへずらす

利用者が気づかないレベルで需要を調整し、停電を未然に防ぐ。電力は、供給と需要の両側から制御されるようになった。

デジタルツインが「未来」を先に走る

AI制御を支えているのが、送電網全体を仮想空間に再現するデジタルツイン技術だ。

雲の動きを1分単位で追跡
太陽光パネルに影が落ちる直前に揚水発電を準備
電力ロスが最小になる送電ルートを瞬時に選択

現実の電力網は、 常に仮想空間で予行演習を行いながら動いている。

AIが統合する電力バランス

役割	技術	AIによる制御
変動の源	洋上風力・太陽光	発電量を秒単位で予測
巨大なクッション	揚水発電	余剰ピークで即座に充電
安定した土台	SMR	ベース出力を柔軟に調整
末端の調整役	EV・家庭用蓄電池	電圧変動をミリ秒で吸収

ここでは、 情報の流れが、電気の流れを決めている。

電気は「情報に従って流れる」

これまで電気は、抵抗の少ない方へ自然に流れるだけだった。

しかしこれからは、 どこへ流すべきかを情報が決める。

電力網は、物理法則だけでなく、 知能によって設計されるインフラへと変わった。

知能もまた、電気を必要とする

興味深いことに、この巨大な知能――AIそのものも、膨大な電気を消費する存在である。

将来的には、 AIが「自分が動くための電気」を確保するために、自ら電力網を最適化する。

電力網は、 自己完結的に進化するシステムへと向かっている。

電気の未来像

電気は、自然に振り回されるものでも、巨大技術に依存するものでもなくなる。

人間は、自然と技術のあいだに知能を置くことで、電気を使いこなそうとしている。

それが、現代のエネルギー革命の本質である。

補足：燃料化（Power‑to‑X）の本質 ― 電気を「運べるエネルギー」に変えるという選択 ―

変換効率のジレンマ ― 物理の壁

燃料化には、避けて通れない現実がある。それがエネルギー変換ロスだ。

代表的な往復効率を並べると、次のようになる。

蓄電池：約85〜90%
水素（燃料電池）：約30〜40%
合成燃料（e‑fuel）：約10〜20%

数字だけを見れば、燃料化は「非効率」に映る。しかし、ここで前提が変わる。

「余る電気」が主役になる世界

再生可能エネルギーが主力になると、問題は「足りない」よりも「余る」に移る。

出力制御で捨てる
送れずに止める

この電気は、効率0%だ。

であれば、効率が低くても「運べる形」に変え、社会の別の場所・別の時間で使えるようにする方が、圧倒的に合理的になる。

燃料化は、 余剰電力を価値に変える技術である。

水素は「燃料」ではなく「交差点」

水素の本質は、最終燃料というより変換のハブにある。

Power‑to‑Gas：電気 → 水素
Power‑to‑Liquid：水素 → 合成燃料
Power‑to‑Industry：水素 → 鉄鋼・化学原料

たとえば、

グリーンスチール：石炭の代わりに水素で鉄を還元
メタネーション：水素＋回収CO₂で都市ガスを合成
航空：電池では重すぎるため、水素やe‑fuelが必須

水素は、 電気をあらゆる物質世界へ接続する「変換プラグ」として機能する。

金属燃料という「最終形態」

ここで、金属燃料が意味を持つ。

鉄やアルミは、

電気で還元でき
酸化（燃焼）でエネルギーを取り出せ
再び電気で還元できる

という、完全な循環媒体になりうる。

常温・常圧で安定
非常に高い体積エネルギー密度
月〜年単位の超長期貯蔵が可能

金属燃料は、 電気を「固体」に封じ込める究極のPower‑to‑Xだ。

日本の特殊事情 ― 燃料化は「輸入形態の進化」

日本は島国であり、欧州のような地続きの送電網を持てない。

そのため、燃料化は エネルギー輸入のアップデートとして決定的な意味を持つ。

従来	未来
中東の石油	豪州・中東の再エネ水素・アンモニア
豪州の石炭	チリの合成燃料（風力由来）

燃料は、「地下資源」から 「世界の再エネ余剰を運ぶ媒体」へ変わる。

時間軸で見るエネルギーの棲み分け

ここまでの全体像を整理すると、エネルギーは時間軸で役割分担されている。

超短周期（ミリ秒〜分） 　AI制御・スマートグリッド・蓄電池
短周期（時間〜日） 　揚水発電
中長期（日〜月） 　SMR（安定出力）
超長周期・広域（月〜年・国境越え） 　水素・合成燃料・アンモニア・金属燃料

燃料化は、この最も外側を担う最後のピースである。

5章の結論

燃料化は、電気の敗北ではない。

それは、 電気が社会の外側へ拡張された結果だ。

電気は、作り、貯め、支え、読み、そして――運ばれる。

ここで、電気の物語は完全に閉じる。

電気は「文明の設計」になった ― 意思が流れ、社会を形づくる ―

未来のエネルギー・アーキテクチャ

ここまで見てきた技術は、個別に存在しているのではない。それぞれが役割を分担し、一つの文明を支える構造を形づくっている。

機能	担当技術	文明における役割
作る	洋上風力・再生可能エネルギー	自然界のエネルギーを社会へ取り込む「エンジン」
貯める	揚水発電・蓄電池	需要と供給をならす「巨大なクッション」
支える	SMR（小型原子炉）	揺らがない電力網の「土台（ベース）」
読む	AI・デジタルツイン	予測によって無駄を排除する「頭脳」
運ぶ	水素・合成燃料	電気の限界を超え、物理的に移動させる「血管」