2021年12月10日金曜日

再エネを100%にしたときに必要な蓄電容量

  2050年に、電力を再エネ100%にできると主張する方々がいらっしゃいますが、風力と太陽光は気象に左右されますので、現在は電力を安定的に供給するには火力発電が必要です。将来的に火力発電を蓄電に置き換えることで火力の割合を減らすことができますが、日本全体で電力を安定的に供給するためには、どのくらいの蓄電容量が必要になるか計算してみました。

 まず、再エネのなかでも蓄電のいらない比較的安定的に電力供給できる水力や地熱、海流発電の割合ですが、現在水力は電力全体の7~8%です。小水力などが普及したとしてもせいぜい10%程度でしょう。地熱や海流発電はポテンシャルはあるものの、まだどうなるかわかりません。バイオマスもたいして増えないでしょう。地熱、海流、バイオマス合わせて5%程度供給できるとして、水力も合わせて15%程度と想定すると、残りの85%を風力と太陽光で供給するとなると蓄電が必要になります。

 蓄電容量ですが太陽光なら雨や曇りだとほとんど発電できませんので、雨や曇りがどのくらい連続するか?風力なら風が弱い日がどれだけ続くか、地域によって差も多きいと思いますが、日本全体で電力を融通できるとしたら7日分くらいあれば安定的に供給できるのではないかと思います。(発電所の場所と地域別の気象データーで精密に計算する必要はあるでしょうけれど、ここではおおよその規模を計算したいので7日分と考えます。

 日本の総電力需要は現在1兆kWhで、30年後も同じ*として、その85%を太陽光と風力が必要だとすると年間8500億kWh、7日分蓄電するとなると163億kWh分の蓄電が必要になります。
雨天が続きかつ風が吹かない日が続くということは考えにくいので、実際はこの6~7割くらいあれば足りるのではないかと考えます。
 季節変動も考えないといけませんが、夏場など冷房で電力需要が多いのですが、暑くて電力需要が多いときは晴天率も高いので7日分の蓄電容量は不要になると考えられます。

 以上より、おおよそ100億kWh分の蓄電があれば全て再エネ100%にできるのではないでしょうか?その設備コストですが、1kWhあたり1万円とすると100兆円です。10年の寿命だとすると年間10兆円、国民一人当たりの負担は年間約10万円
 kWhあたり1000円になれば10兆円、10年の寿命だとすると毎年1兆円です。国民一人当たりの負担は年間約1万円、このくらいになると現実的かもしれません。

 もし、乗用車が100%EVになったとして、平均蓄電池容量が平均100kWhで5000万台とすると蓄電容量は合計で50億kWh分、多くの乗用車はあまり使われていないので、この半分くらいは再エネ電力の安定化に利用できる可能性もありますし、各家庭で蓄電すると有利な政策など考えれば電力会社が設置する蓄電容量は減らせる可能性もあります。

 ここでは、素人の思いつきでの概算ですが、再エネを拡大を叫んでいる方々にはもっと精密な計算や見通しなどから再エネ100%のミックス、蓄電容量、そのコストなどを示してほしいと思います。

 *2050年の年間電力需要ですが、さらなる省エネ、高断熱住宅やオフィスの普及、産業構造の変化、人口の減少などで20%の2000億kWh削減、EVが2000億kWhで現在と同じ約1兆kWhとしました。