より安全で、よりスマートで、よりクリーンな世界の実現に向けたエネルギーの持続可能性

ジョン・ヘラー（John Heller）、アメンタムCEO著

はじめに      

米国が主要工業国としての役割を維持するため、連邦政府のあらゆる部門において、気候変動への対応およびそれが国家・経済安全保障にもたらすリスクに対処する必要性が認識されています。

国家として、私たちは気候変動の影響を緩和し遅らせるだけでなく、より激しい気象現象、人々の移動、交通・農業インフラストラクチャの課題、防衛体制への影響といった事象を伴う新しい世界秩序に適応する上で主導権を握るべきです。私たちの国が未来の世界に向けて確実に備えられるよう、エネルギー効率化戦略、エネルギー持続可能性イニシアチブ、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、C-という評価を下しました。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、今や増大する需要に対応することが求められ、拡張のプレッシャーに常にさらされているのです。

私たちのエネルギーインフラストラクチャに対するもう一つの重大な脆弱性は、IT障害とサイバー攻撃です。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を超える、世界最大のエネルギー消費機関の一つであるため、私たちの送電網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べきことではありません。信頼性を向上させるため、独立したレジリエントなグリッドへの移行が今後の潮流となっています。

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いて、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炉の活用を検討している。

エネルギーレジリエンス、マイクログリッドインフラ、および技術アップグレードの改善は極めて重要である。我が国には、複数のエネルギー源からの電力負荷を制御・統合・管理し、その電力出力を調整し、グリッドに関連するバッテリーの蓄電および充電を管理できるインフラを構築する必要がある。これは、独立したエネルギーシステムを支えるためにさらなる開発が必要な重要な技術的能力である。

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

気候変動への対処には、太陽光、風力、地熱、水力、水素、原子力などの分野における再生可能エネルギーセクターでの新技術の開発と高度化が不可欠です。

クリーンエネルギーとしての水素に関しては、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、すでに米国内の多くの産業界、大学、研究所において進行中です。

持続可能なクリーンエネルギーのもう一つの有望な供給源は、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使用さ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、それが励起されて2つのより小さな原子に分裂する際に、膨大な量のエネルギーを発生させることで起こります。小型モジュール炉（SMR）も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）の両者が、従来の大規模発電所よりも高い柔軟性と拡張性を提供するクリーンでカーボンフリーな代替エネルギー源として、SMR（小型モジュール炉）を検討しています。

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ため、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は各軍事基地にSMRを導入することの価値を認識している。また、DODは、前線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。

実用化にはまだ数十年かかるものの、さらに強力なクリーン核エネルギー源として核融合エネルギーが存在します。昨年末、米エネルギー省（DOE）は、核融合反応を引き起こす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達成し、科学的核融合エネルギーにおける画期的な成果を発表しました。慣性核融合エネルギーの基礎的な科学的根拠を実証したこの重大な科学的偉業は、ローレンス・リバモア国立研究所内にある国立点火施設（NIF）で達成されたものであり、数十年におわたる研究の成果です。

核融合とは、2つの軽い原子核が融合して1つの重い原子核を形成するプロセスであり、その際の質量欠損が膨大なエネルギーに変換されて放出されます。核融合エネルギーの潜在能力を活用し、その安全性に対する一般の信頼を築き、将来の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、今後さらなる取り組みが必要です。

クリーンエネルギーによって支えられるエネルギーの持続可能性

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を整備するための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阻む障壁となっていた。

「超党派インフラ法」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の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供給されます。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、取り組みを迅速に開始させるとともに、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使命としています。

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、原子力などの持続可能で再生可能なエネルギー技術を利用し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となります。こうした技術を通じた水素ガスの生成は、温室効果ガスの排出を排除、または最小限に抑えます。

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、スイッチひとつで従来の発電所やガスプラントを一夜にして停止させることはできません。100%クリーンなエネルギーインフラへの移行には、数年あるいは数十年かかる可能性があります。また、既存のエネルギー施設で発生する温室効果ガスの排出を捕捉または隔離できる、スクラバーやフィルター技術も必要となります。二酸化炭素回収技術は現在も洗練され、実証が進められており、完全に持続可能なエネルギーインフラへ移行するまでの間、大きな助けとなります。

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ことが含まれるべきです。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、より賢明で、よりクリーンな世界を実現し、環境のより良い管理につながるでしょう。

 

[1] （2021年3月3日）. アメリカインフラレポートカード、アメリカ土木学会（ASCE）. Web – Report Card for America’s Infrastructure, https://infrastructurereportcard.org/