気候変動・エネルギー

一部の明かりを灯し続ける | エネルギー安全保障の再定義
Keeping Some of the Lights On: Redefining Energy Security

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www.lowtechmagazine.com/2018/12/keeping-some-of-the-lights-on-redefining-energy-security.html

社会が日常生活を送る上でエネルギー源への依存度が高くなればなるほど、エネルギー供給が途絶えた場合の脆弱性は大きくなる。この明白な事実が、現在のエネルギー安全保障のための戦略では無視されており、逆効果になっている。

エネルギー安全保障とは何か?

社会が「エネルギー安全保障」を持つとはどういうことだろうか。この概念には40以上の異なる定義があるが、いずれも「エネルギー供給は常にエネルギー需要を満たすべきである」という基本的な考え方に変わりはない。これはまた、エネルギー供給が一定であること、つまりサービスの中断があってはならないことを意味する[1-4]。例えば、国際エネルギー機関(IEA)はエネルギー安全保障を「手頃な価格でエネルギー源が途切れることなく利用できること」、米国エネルギー気候変動省(DECC)は「エネルギー供給が中断するリスクが低いこと」、EUは「エネルギーの安定かつ豊富な供給」と定義している[1-4] 。[5-7]

歴史的には、エネルギー安全保障は、熱エネルギーについては森林や泥炭地、機械エネルギーについては人間、動物、風力、水力などの電源へのアクセスを確保することで達成されてきた。産業革命の到来により、エネルギー安全保障は化石燃料の供給に依存するようになった。理論的な概念として、エネルギー安全保障は、禁輸と価格操作によって西側諸国への石油供給が制限された1970年代の石油危機と最も密接に関連している。その結果、ほとんどの先進国では、今でも消費量の数カ月分に相当する石油を備蓄している。

しかし、現代社会におけるエネルギーの安全保障は、ガス、電力、データなど他のインフラにも依存していることが認識されている。さらに、これらのインフラは相互に接続され、依存し合うようになってきている。例えば、ガスは発電のための重要な燃料であり、ガスパイプラインを運用するために電力網が必要になっている。電力網はデータネットワークを動かすために必要であり、データネットワークは電力網を動かすために必要になっている。

電力網はデータ網を動かすために必要であり、データ網は電力網を動かすために必要である。

本稿では、石油と同様に産業社会にとって不可欠な存在となった電力網に着目し、エネルギー安全保障の概念を検討する。また、化石燃料への依存度を下げるために、電気自動車、ヒートポンプ、風力発電など、電化が進められている。電力網の「安全性」や「信頼性」は、「負荷喪失確率(LOLP)」や「系統平均停電時間指数(SAIDI)」といった継続性を示す指標で正確に測ることができる。これらの指標を用いると、工業社会の電力網は非常に安全であると結論付けることができる。

例えば、ドイツでは、電力は99.996%の時間で利用可能であり、これは顧客一人当たり年間30分未満のサービス中断に相当する[8]。ヨーロッパで最も成績の悪い国(ラトビア、ポーランド、リトアニア)でも、供給不足は顧客あたり年間8時間だけで、これは99.90%の信頼性に相当する。[8] 米国の電力網はこれらの値の中間にあり、供給停止は顧客あたり年間4時間未満だ(信頼性99.96%)。[9]

再生可能エネルギーによる電力網の安全性は?

現在のインフラ運用では、消費者は電気、ガス、石油、データ、水などを好きなだけ、いつでも、好きなだけ利用することができ、またそうあるべきというパラダイムがある。唯一の要件は、彼らが請求書を支払うことだ。電力部門に目を向けると、このようなエネルギー安全保障のビジョンは、いくつかの理由でかなり問題がある。まず、電力の原料となるエネルギー源の多くは有限であり、有限なものを安定的に供給し続けることは当然ながら不可能である。長期的に見れば、エネルギー安全保障を維持する戦略は確実に失敗する運命にある。短期的には、気候を破壊し、武力紛争を誘発する可能性がある。

1970年代初頭の第一次オイルショック後に設立された国際エネルギー機関(IEA)は、エネルギー供給の多様化と長期的なエネルギー安全保障の向上のために、再生可能エネルギーの利用を推奨している。再生可能エネルギーは、化石燃料を中心としたエネルギーインフラで懸念される外国からのエネルギー輸入に依存せず、燃料価格の変動にも影響されない。もちろん、ソーラーパネルや風力発電機の寿命は限られており、製造に必要な資源も海外から調達したり、枯渇したりする可能性がある。しかし、一度設置すれば、化石燃料(および原子力)にはない「安全性」が、再生可能エネルギーにはある。

再生可能エネルギーは、現在のエネルギー安全保障の考え方に根本的な問題を提起している。

さらに、太陽光発電や風力発電は、物理的な故障や妨害行為に対する安全性が高く、再生可能エネルギーによる発電が分散化されている場合にはなおさらである。また、再生可能エネルギーはCO2排出量も少なく、気候変動による異常気象もエネルギー安全保障上のリスクとなる。

しかし、このような利点があるにもかかわらず、再生可能エネルギー源は、現在のエネルギー安全保障の理解に対して根本的な課題を投げかけている。最も重要なことは、最も大きな潜在能力を持つ再生可能エネルギー源である太陽と風は、天候や季節によって断続的にしか利用できないということだ。つまり、太陽光発電と風力発電は、エネルギー安全保障のすべての定義で必須とされている基準、すなわち、中断のない無制限の電力供給の必要性には合致しないのである。

太陽光発電や風力発電の割合が高い電力網の信頼性は、サービスの継続性に関する今日の基準を大幅に下回るだろう[10-14]。このような再生可能エネルギー電力網では、エネルギー貯蔵、送電、余剰発電能力のための大規模なインフラを必要とするため、非常に高いコストでしか24時間365日の電力供給を維持することができない[10-14]。なぜなら、ある閾値を超えると、太陽光パネルや風力発電機によって節約される化石燃料エネルギーよりも、このインフラの建設、設置、維持に使われる化石燃料エネルギーの方が高くなるからである。

風力や太陽光などの再生可能エネルギーには、現在のエネルギー安全保障の定義では捉えきれない利点がある。

再生可能エネルギーの欠点は、断続性だけではない。多くのメディアや環境団体は、太陽光発電や風力発電が豊富なエネルギー源であるかのように描いているが(「太陽は1時間で世界が1年間に消費する以上のエネルギーを地球に届けている」)現実はもっと複雑である。太陽エネルギー(と風力エネルギー)の「生」の供給量は実に膨大である。しかし、出力密度が非常に低いため、このエネルギー供給を有用な形に変換するために、ソーラーパネルと風力タービンは、燃料の採掘と流通を含めても、火力発電所に比べて何桁も多くのスペースと材料を必要とする[15]。したがって、再生可能エネルギーによる電力網は、たとえ天候が最適であっても、消費者が望むだけの電力を利用できることを保証することはできない[15]。

オフ・ザ・グリッド電力システムの安全性は?

今日の電力に関するエネルギー政策は、「電力の無停止・無制限供給」「電力料金の妥当性」「環境の持続可能性」という3つの目的を調和させようとするものである。化石燃料や原子力を中心とした電力網では、環境の持続可能性という目的を達成することはできないし、他の目的も、海外の供給者が供給を停止したりエネルギー価格を引き上げたりしない限り(あるいは国内外の埋蔵量が枯渇しない限り)において達成することが可能である。

しかし、再生可能エネルギーによる送電網では、この3つの目標を両立させることもできない。24時間365日無制限に電力を供給するためには、インフラを大型化する必要があり、その分コストがかかり、持続不可能なものとなってしまう。インフラがなければ、再生可能エネルギーによる電力網は安価で持続可能ではあるが、24時間365日無制限に電力を供給することはできない。したがって、安価で持続可能な電力インフラを求めるのであれば、エネルギー安全保障の概念を再定義し、無制限で中断のない電力供給という基準に疑問を投げかける必要がある。

産業社会における典型的な大規模中央インフラを越えてみれば、すべての供給システムが無限の資源供給を提供するわけではないことが明らかになる。オフ・ザ・グリッドのマイクロジェネレーション(電池や太陽光パネル、風力タービンを使った電力の地産地消)は、その一例である。原理的には、オフ・ザ・グリッド・システムは「常時稼働」するようなサイズにすることができる。これは「最悪月法」と呼ばれるもので、1年のうち最も短く暗い日でも需要を満たせるよう、発電・蓄電能力をオーバーサイズにすることで実現できる。

需要と供給を常に一致させると、オフ・ザ・グリッド・システムは非常にコストが高くなり、特に季節性の高い気候では持続不可能になる

しかし、大規模な再生可能エネルギー電力網を想定した場合と同様に、需要と供給を常に一致させることは、特に季節性の高い気候では、オフグリッドシステムを非常に高価で持続不可能なものにしてしまう[16-18]。そのため、多くのオフザグリッド・システムは、信頼性、経済コスト、持続可能性の間の妥協点を目指した方法に従ってサイジングされている[16-18]。「負荷損失確率サイジング法」は、供給が需要に見合わない日数を年間何日分とするかを規定するものである[19-21]。つまり、エネルギー需要予測だけでなく、予算やスペースも考慮したサイジングを行うのである [19-21] .

雪中ソーラーパネル

オフ・ザ・グリッドの様子。Image:Stephen Yang / The Solutions Project.

このようにオフ・ザ・グリッドのサイズを決めると、たとえ「信頼性」が少し低下したとしても、大幅なコスト削減が可能になる。例えば、スペインのオフグリッド住宅で計算すると、信頼性を99.75%から99.00%に下げると、60%のコスト削減となり、サステナビリティにも同様の効果があることがわかる。年間87.6時間供給が停止するのに対して、信頼性の高いシステムでは22時間だ[16]。[16]

エネルギー安全保障に関する現在の理解によれば、このような規模のオフグリッド電力システムは、エネルギー供給が常にエネルギー需要を満たすわけではないことから、失敗となる。しかし、オフグリッド利用者は、逆にエネルギー安全保障の欠如に不満を抱いていないようだ。その理由は簡単で、限られた断続的な電力供給に対して、エネルギー需要を適応させているからである。

2015年に出版された『Off-the-Grid: フィリップ・ヴァニーニとジョナサン・タガートは 2015年に出版した『オフ・ザ・グリッド:家庭生活の再構築』の中で、カナダを横断して約100世帯のオフ・ザ・グリッドをインタビューした記録を掲載している[22]。[22] 彼らの最も重要な観察は、自発的なオフグリッドの人々は、全体的に電気をあまり使わず、日常的にエネルギー需要を天候や季節に適応させるということだ。

自主的な非電化住宅では、全体的に電力使用量が少なく、日常的にエネルギー需要を天候や季節に適応させている。

例えば、洗濯機、掃除機、電動工具、トースター、ゲーム機などは全く使用しないか、電池の充電が追いつかないエネルギーが豊富な時期だけ使用する。もし空が曇っていたら、オフグリッダーは電力をあまり使わず、翌日のために余力を残しておくように行動する。また、VanniniとTaggartは、自発的なオフグリッダーは、欧米の人々が期待する水準とは異なる照明や暖房のレベルでも全く問題ないと感じているようだとも述べている。このことは、より局所的な熱源や光源を中心に活動を集中させるという形で現れることが多い。[22]

同様の観察は、人々が-不本意ながら-常時稼働していないインフラに依存している場所でも可能である。中央集権的な水道、電気、データネットワークが低工業国に存在する場合、それらはしばしば定期的あるいは不規則的な供給停止によって特徴づけられている[23-25]。 しかし、一般的な継続性の指標によると、これらのインフラの信頼性は非常に低いにもかかわらず、生活は続いている。毎日の家庭生活は、供給システムの途絶を中心に形作られ、それは正常なことであり、生活の一部としてほぼ受け入れられているとみなされる。例えば、電気、水、インターネットが特定の時間帯にしか利用できない場合、家事やその他の活動はそれに合わせて計画される。インフラが資源を大量に消費するライフスタイルを許さないだけで、人々のエネルギー消費量も全体的に少なくなる[23]

信頼性は高く、安全性は低い?

産業社会における電力網の非常に高い「信頼性」は、電力不足による金銭的損失とそれを回避するための追加投資コストを比較する「負荷喪失価値」(VOLL)を計算することで正当化される[1][10][26]。[しかし、負荷損失の価値は、社会がどのように組織化されているかに大きく依存する。電力への依存度が高ければ高いほど、電力不足による経済的損失は大きくなる。

現在のエネルギー安全保障の定義では、供給と需要は無関係であると考え、ほぼ全面的にエネルギー供給の確保に焦点を当てている。しかし、上記のような電力インフラの代替形態は、限られた電力供給や常時点灯しない電力供給に対して、人々が適応し、期待を一致させることを示している。つまり、エネルギーセキュリティは、信頼性を高めるだけでなく、エネルギーへの依存度を下げることによっても向上させることができるのである。

エネルギー貯蔵

天然ガスの貯蔵ターミナル。Image:Jason Woodhead.

24時間365日稼働の電力システムでは、需要と供給も連動しており、相互に影響を及ぼし合っている–ただし、逆効果である。「信頼性の低い」オフグリッド電力インフラが電気にあまり依存しないライフスタイルを促進するように、「信頼性の高い」電力インフラは電気にますます依存するライフスタイルを促進する。

「信頼できる」電力網を持つ産業社会は、実は供給途絶に最も弱く、最も脆弱である

オリヴィエ・クタールとエリザベス・シャヴは 2018年に出版した『インフラと実践:ネットワーク化社会における需要の力学』の中で、無制限で中断のない電力供給によって、工業社会の人々は、洗濯機、エアコン、冷蔵庫、自動ドア、あるいは24時間365日のモバイルインターネット接続など、多数の電力依存技術を採用し、日常生活の「普通」「中心」となっていると論じている。その一方で、洗濯物を手で洗う、電気を使わずに食料を保存する、エアコンを使わずに涼しさを保つ、携帯電話なしで移動や通信を行うといった代替的な方法は、枯れてしまったか、枯れつつある[30]。[30]

その結果、エネルギー安全保障は、オフ・ザ・グリッドの電力システムや「信頼できない」中央電力インフラにおいて実際に高くなり、工業社会は供給中断に直面して最も弱く、最ももろいものとなっている。一般に、エネルギー安全保障の証とされる無制限で中断のない電力供給は、実際には産業社会を供給中断に対してこれまで以上に脆弱にしている。人々は継続的な電力供給なしに機能するスキルや技術をますます欠いているのだ。

エネルギー安全保障の再定義

エネルギー安全保障をより正確に定義するためには、この概念を電力量(kWh)のような商品としてではなく、エネルギーサービス、社会慣習、あるいは基本的ニーズという観点から定義する必要がある。[1] 人々は、電気そのものを必要としているわけではない。必要なのは、食料を保存すること、洗濯をすること、ドアを開閉すること、互いにコミュニケーションをとること、ある場所から別の場所に移動すること、暗闇で物を見ること、などである。これらのことは、電気がある場合とない場合、そして前者の場合は、電気が多い場合と少ない場合で実現できる。

このように定義すると、エネルギー安全保障とは、単に電力供給を確保するだけでなく、社会のレジリエンスを高め、継続的な電力供給への依存度を低下させることでもある。これには、人々のレジリエンス(電気がなくてもやっていけるスキルがあるか)機器や技術システムのレジリエンス(断続的な電力供給に対応できるか)制度のレジリエンス(常時接続でない電力網を運用することが法的に可能か)などが含まれる。社会のレジリエンスによって、電力供給の途絶がエネルギーサービスや社会慣習の途絶につながる場合もあれば、そうでない場合もある。

例えば、私たちの食品流通システムは、継続的な電力供給を必要とするコールドチェーンに依存しているが、多くの代替案がある。冷蔵庫の断熱性を高めて不規則な電力供給に対応させたり、電気を使わずに食品の鮮度を保つ低温貯蔵庫を再導入したり、発酵などの古い食品保存の方法を学び直したりすることも可能だろう。また、新鮮な料理を作る技術を向上させ、冷蔵保存を必要としない食材を中心とした食生活に切り替え、毎週大型スーパーマーケットに行くのではなく、地元で毎日買い物をすることを奨励することも可能だ。

エネルギー安全保障を向上させるためには、インフラの信頼性を低下させる必要がある。

エネルギー安全保障を需給両面から総合的に考えると、産業社会のエネルギー安全保障は悪化の一途をたどっていることが一目瞭然である。機械やコンピューター、大規模なインフラに仕事をどんどん委ね、電力への依存度を高めている。さらに、インターネットも電力網と同様に不可欠なものとなりつつあり、クラウドコンピューティング、モノのインターネット、自動運s転車などのトレンドは、すべて相互に接続された何層もの継続的なインフラストラクチャを基盤としているのである。

放置された送電線。Image:Miura Paulison.

需要と供給は互いに影響し合うため、エネルギー安全保障を向上させるには、電力網の信頼性を低くする必要があるという、直感に反する結論に至る。そうすれば、レジリエンスと代替が促進され、産業社会が供給途絶に対して脆弱でなくなる。CoutardとShoveは、「大規模なネットワークシステムが弱体化して放棄されたとき、あるいは信頼性が低下したときに開かれるイノベーションの機会にもっと注目することが理にかなっている」と主張している。彼らは、自発的なオフグリッダーの経験が「危機に瀕している構成のタイプについていくつかの洞察を与えてくれる」と付け加えている[30]。[30]

より信頼性の低い電力供給を主張することは、確実に論議を呼ぶ。実際、「電気をつけ続ける」という言葉は、原子力発電所をさらに建設したり、計画された耐用年数を超えて稼働させたりするようなエネルギー改革を正当化するためによく使われる言葉である。真のエネルギー安全保障を達成するためには、「明かりをつけ続ける」ことは、「いくつかの明かりをつけ続ける」、「次にどの明かりを消すべきか」、「もう少し暗くして何が悪いのか」といったフレーズに置き換えられるべきである[31]。言うまでもなく、エネルギー供給の信頼性が低下すれば、家庭、工場、交通システム、通信ネットワークなど、日常生活や技術に根本的な変化をもたらすだろうが、それこそが重要なのである。工業社会における現在の生活様式は、単に持続可能ではないのだ。

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