より安全で、よりスマートで、よりクリーンな世界のためのエネルギーの持続可能性

Amentum社CEO、ジョン・ヘラー著

はじめに      

米国が主要な工業国としての地位を維持するためには、連邦政府のあらゆる部門が、気候変動およびそれが国家安全保障や経済安全保障にもたらすリスクに対処する必要性を認識している。

国として、私たちは気候変動の影響を緩和し、その進行を遅らせるだけでなく、より激しさを増す気象現象、人々の避難、交通・農業インフラにおける課題、そして防衛態勢への影響などを含む新たな世界秩序への適応において、主導的な役割を果たすべきです。わが国が未来の世界に備えるためには、エネルギー効率化戦略、エネルギーの持続可能性に向けた取り組み、そしてより安全で、スマートかつクリーンなエネルギー技術への移行を含む、より包括的なアプローチが必要です。

信頼できるエネルギー源は、より安全な世界をもたらす

今日の米国のエネルギーインフラを見ると、その多くは設計寿命をすでに過ぎている。2021年、米国土木学会は米国のインフラに関する調査を実施した^[1]調査を行い、その評価を「C-」としました。その要因の一つとして、送電線および配電線の大部分が、50年という想定耐用年数を超えていることが挙げられました。要するに、全盛期を遥かに過ぎたそのエネルギーインフラが、今や増加する需要に対応することが求められ、拡張を迫られる状況に常に置かれているのです。

エネルギーインフラにとって、もう一つの重大な脆弱性は、ITシステムの障害やサイバー攻撃です。米国防総省（DOD）は、スウェーデンやポルトガルといった国全体の消費量を上回る、世界最大級のエネルギー消費機関の一つであるため、米国のエネルギーグリッドが国内で最もサイバー攻撃を受けているインフラであることは驚くことではありません。信頼性を高めるためには、独立した強靭なグリッドへの移行が今後の潮流となるでしょう。

米国防総省（DOD）は、基地や施設の電力供給を公共の送電網から、基地内発電システムおよびマイクログリッドインフラへと移行する計画を立てている。これらの計画には、強靭性と自立性を兼ね備えた技術の導入が含まれており、防衛活動や最重要任務を支えるために、途切れることのない電力供給を確保することを目的としている。

同様に、米国防総省は、海外の前方作戦基地における世界のエネルギーシステムへの依存を解消しようとしている。国際的な戦域での作戦に伴うリスクや脆弱性が高まる中、米国防総省は小型モジュール型原子炉の活用を検討している。

エネルギーのレジリエンスの向上、マイクログリッドのインフラ整備、および技術のアップグレードは極めて重要です。わが国は、複数のエネルギー源からの電力負荷を制御・統合・管理し、その出力を調整するとともに、グリッドに関連する蓄電池の保管・充電を管理できるインフラを構築する必要があります。これは、自立型エネルギーシステムを支えるためにさらなる開発が求められる重要な技術的能力です。

エネルギーの持続可能性を実現する、よりスマートな技術

気候変動対策には、太陽光、風力、地熱、水力、水素、原子力といった再生可能エネルギー分野における新技術の開発と実用化の進展が必要となる。

水素クリーンエネルギーの分野では、水素を安全かつ効率的に生成、貯蔵、変換、輸送するための技術開発が、米国内の多くの産業界、大学、研究機関によってすでに進められている。

持続可能でクリーンなエネルギーのもう一つの有力な供給源は、原子力です。核分裂は、現在米国で稼働している原子力発電所で用いられている技術プロセスです。核分裂は、中性子がより大きな原子に衝突し、その原子を励起させて2つのより小さな原子に分割させることで起こり、その際に膨大なエネルギーが発生します。小型モジュール炉（SMR）も、この核分裂技術を利用しています。

エネルギー省（DOE）と国防総省（DOD）はともに、従来の大規模発電所よりも高い柔軟性と拡張性を備えた、クリーンで炭素排出のない代替エネルギー源として、小型モジュール炉（SMR）の活用を検討している。

米国エネルギー省（DOE）は、遠隔地に対し、個別の、あるいはグループ単位の独立したエネルギーグリッドを提供することを目的として、小型モジュール炉（SMR）の導入を推進している。SMRは米国防総省（DOD）にエネルギーの自立性と回復力の両方を提供するため、DODは各軍事基地へのSMR配備の価値を認識している。また、DODは、前方作戦基地や展開先における現地のエネルギーグリッドへの依存度を低減するための移動式エネルギー源として、SMRの活用も検討している。

実用化までにはまだ数十年を要するが、より強力なクリーンな原子力エネルギー源として期待されているのが核融合エネルギーである。昨年末、米国エネルギー省（DOE）は、核融合反応を開始させるために燃料が吸収したレーザーエネルギーを上回る核融合エネルギー出力を生成することに成功し、原子力エネルギー分野における科学的ブレークスルーを発表した。この画期的な科学的成果は、慣性核融合エネルギーの基礎となる科学的根拠を実証するものであり、ローレンス・リバモア国立研究所にある国立点火施設（NIF）で達成されたもので、その実現には数十年の歳月が費やされてきた。

核融合とは、2つの軽い原子核が結合して1つの重い原子核を形成する過程であり、その際、余剰の質量がエネルギーに変換され、大量のエネルギーが放出される。今後数十年にわたり、核融合エネルギーの可能性を活用し、その安全性に対する社会の信頼を築き、新たなクリーンエネルギー源として発展させるためには、さらなる取り組みが必要である。

エネルギーの持続可能性はクリーンエネルギーにかかっている

私たちが取り組まなければならない課題の一つは、米国の既存のエネルギーインフラが、新たな持続可能なクリーンエネルギー源から供給される追加の電力負荷に対応できるようには設計されていないという点である。最近可決された政府の優遇措置や関連法案により、そのエネルギーインフラの整備にかかる高額な初期費用を賄うために必要な資金の一部が確保されることとなった。この初期費用の高さは、従来、持続可能なエネルギーモデルへの移行を妨げる障壁となっていた。

超党派のインフラ法には、米国史上最大規模のクリーンエネルギー送電への投資が含まれています。この投資により、ゼロエミッションへの移行を加速させるため、クリーンエネルギー技術の開発、実証、導入を支援する新たなプログラムに資金が投入されます。エネルギー省（DOE）は、これらの資金を産業界への助成金の形で提供し、取り組みを本格化させるとともに、いくつかのクリーンエネルギー・イニシアチブに関連する技術の実証を行うことを任務としています。

こうした取り組みの一つは、地域密着型の水素ハブに焦点を当てたものです。クリーン水素ハブは、水素生産者、消費者、そして地域に根ざしたインフラのネットワークを構築し、膨大な量のエネルギーを供給・貯蔵できるクリーンエネルギー源としての水素の利用を加速させるものです。

水素技術自体は新しいものではありませんが、太陽光、風力、原子力といった持続可能で再生可能なエネルギー技術を用いて水素を生成するための研究開発が進められています。これにより、水素をエネルギーに変換するまで貯蔵することが可能になります。これらの技術による水素ガスの生成では、温室効果ガスの排出を排除または最小限に抑えることができます。

持続可能なエネルギー源をもたらす適切な技術があったとしても、スイッチをひとつ切り替えるだけで、フル稼働中の発電所やガス発電所を一夜にして停止させることはできません。また、100％クリーンエネルギーによるインフラへの移行には、数年、あるいは数十年を要する可能性があります。 また、既存のエネルギー施設から排出される温室効果ガスを回収・隔離するためのスクラバーやフィルター技術も必要となるでしょう。現在、二酸化炭素回収技術は改良が進められ、実証実験も行われており、完全に持続可能なエネルギーインフラへの移行が実現するまでの間、これらの技術が役立つことになるでしょう。

結論

経済および防衛上の目標にとって不可欠かつ基礎的な要素として、わが国のエネルギー戦略に戦略的に投資し、その開発を進める必要があることは明らかです。わが国のエネルギーの持続可能性に向けた取り組みには、現在の排出量の削減、クリーンエネルギーインフラの整備、そしてエネルギーのレジリエンスを高める技術の開発に重点を置くべきです。この包括的なアプローチは、現在および将来の国家安全保障の向上は言うまでもなく、より安全で、よりスマートで、よりクリーンな世界の実現と、環境へのより適切な管理につながります。

 

[1](2021年3月3日). 『アメリカのインフラ評価報告書』、米国土木学会。Web – 『アメリカのインフラ評価報告書』、https://infrastructurereportcard.org/