エネルギー
浮体式太陽光パネルは脱炭素化への実行可能な道なのか？
脱炭素化 – その名が示す通り – 大気中への二酸化炭素排出の除去または削減を指します。広義の目標は、低炭素エネルギー源への転換です。
今や、私たちは大気中の二酸化炭素を削減または除去しなければならない理由を皆知っています。約10年前、世界はパリ協定に到達しました。この協定は、産業革命前のレベルから2度未満の地球温暖化を抑えること、そして2050年までに実質的に炭素中立を目指すなど、1.5度に抑えるための真摯な取り組みを推進することを提唱しました。
脱炭素化は世界の未来にとって必要かつ緊急の課題であり、政府、企業、社会全体がそれを加速させる方法を模索しています。しかし、これはグリーン電力とグリーン分子に基づく代替エネルギー源を支える根本的に異なるエネルギーシステムを必要とします。ある新しい研究は、浮体式太陽光パネルを脱炭素化への道として活用する可能性を提示しました。しかし、これらのパネルは実用的でしょうか？見てみましょう。
低炭素浮体式太陽光アレイ展開の世界的潜在性
バンガー大学とランカスター大学、そして英国生態水文学センターの研究者チームは、浮体式太陽光アレイを展開することで生成・供給可能な電力量を算出する取り組みを行いました。具体的には、世界約68,000の湖沼と貯水池における浮体式光伏の1日あたりの電力出力を計算しました。
太陽光技術設置に最も適するとみなすには、地点は人口中心部から10km以内で、保護地域に位置していてはなりません。また、湖沼や貯水池は年間6か月以上乾燥または凍結していてはなりません。計算にはこれらの湖沼・貯水池の表面積の10％のみが考慮されました。
これらすべての条件を考慮し、標高、緯度、季節の要因に依存すると、これらの湖におけるFPVからの年間電力生成潜在量は1302テラワット時（TWh）で、英国の年間総電力需要の約4倍に相当します。
結果を受け、研究者はさらに掘り下げてこの手法の世界的可能性を検証しました。国別に見ると、5か国はFPVだけで全電力需要を賄えると算出されました。これらの国にはパプアニューギニア、エチオピア、ルワンダが含まれます。一方、ボリビアとトンガはそれぞれ需要の87％、92％を満たすことが可能です。
アフリカ、カリブ海、南米、中央アジアの多数の国々は、FPVを導入することで年間電力需要の40〜70％を満たすことができます。フィンランドやデンマークといった先進国でも、それぞれ年間需要の17％、7％をこの方法で賄うことが可能です。
FPVは脱炭素化された電力を生成することで水不足の緩和にも寄与できます。方法は？次のセクションで簡単に検討します。
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FPVが水不足を削減できる方法
率直に言えば、FPVは蒸発による水損失を抑制することで水不足を削減できます。多数の科学的研究が、FPVシステムが全球の貯水池や湖の蒸発性水損失を減らす最も効率的な戦略の一つであることを裏付けています。FPVが蒸発性水損失を減らす方法は二本柱です。
まず第一に、FPVは日陰を提供し、水面温度を下げます。この遮光効果により、空気と水の界面での蒸気圧勾配が抑制され、潜熱フラックスと蒸発の主要な駆動要因の一つが低減されます。
遮光効果に加えて、FPVは風障壁としても機能します。風速は蒸発率と直接相関しており、風が抑制されることで蒸発が緩和されます。FPVの利点について語る際、バンガー大学の論文の主要著者であるラスティン・ウールウェイ博士は、次のように述べました：以下の通りです：
「FPVの展開に現実的なシナリオを設定するための基準を設けたにもかかわらず、低所得国で日照量が多い地域だけでなく、北欧諸国でも、全体的に利益があります。我々が選んだ基準は、保護地域の湖など明らかな除外項目に基づいていましたが、同時に導入コストとリスクを低減できる要素にも基づいています。」
これは脱炭素化への実行可能な道であり、追加的な利点も伴います。しかし、化石燃料の使用や炭素排出に関連する多くの産業分野を実質的に脱炭素化するための他の戦略も多数存在します。今後のセクションでは、いくつかの産業を取り上げ、その可能な脱炭素化経路を検討します。
化学産業
予測分析、先進的な可視化、AI搭載エネルギー管理ツールを活用することで、化学産業は資源とエネルギー効率を向上させることができます。持続可能な廃棄物やバイオベースの原料（植物や動物性脂肪、糖、リグニン、ヘミセルロース、デンプン、トウモロコシ、砂糖など）をますます使用する可能性があります。この産業が脱炭素化目標に貢献する別のルートとして、ポリマー、ゴム、バッテリー、包装材料、溶剤、熱伝達流体、潤滑剤といったバージン素材の生産を回避することが挙げられます。
石油・ガス
石油・ガス企業は脱炭素化を成功させるために抜本的な行動を取らねばなりません。一部の企業はすでに再生可能エネルギー能力を構築しており、他の企業は太陽光設置業者や電気自動車（EV）充電ステーションなどの関連セクターの企業を買収し、低排出から無排出への製品ポートフォリオを拡大しています。
さらに、二酸化炭素を原料に転換する選択肢もあります。二酸化炭素を原料として使用すれば、数十億ドル規模の市場が創出される可能性があります。例えば、C2CNT のような企業は、溶融電解を用いて二酸化炭素を直接炭素ナノチューブに変換しており、これらは鋼よりも強く、導電性が高いです。
電力ユーティリティと再生可能エネルギー
このセクターは長年にわたり脱炭素化に積極的に取り組んできました。しかし、改善の余地はあります。業界関係者は、より適切で、効率的かつ効果的な規制環境を推進する必要があります。
業務をシームレスで、よく調整され、最適化するためには、企業はデジタルツールへの適時な移行が必要です。これにより、リーンな組織構造が実現します。また、新たな成長戦略の発見も求められます。
鉱業・金属
鉱業分野では、企業が排出量相殺のために再生可能エネルギーへの投資を進めています。例えば、BHPはオーストラリア・クイーンズランド州で新たな太陽光・風力発電所を開発する契約を締結し、同地域の石炭事業を太陽光で稼働させ、国内の間接排出量を5年間で20％削減することを目指しています。現在、鉱業企業は運用排出量の管理に比較的成功していますが、バリューチェーン全体の排出量に対しては、より積極的な取り組みが必要です。
産業セグメントや政府は環境への影響、特に炭素フットプリントの削減を常に評価していますが、個別企業は革新的なソリューションを生み出しています。次のいくつかのセグメントでは、そうした企業を取り上げます。
#1. Ciel & Terre International
2006年に設立された、光伏システム統合の専門企業であるCiel & Terre Internationalは、2011年から大規模浮体式太陽光プラントの開発を行っています。同社は日本のオンダニ・イケ、台湾の長浜3・4、インドのタタ・スチール・ジャムシェドゥル、フランスのモンペザ、米国のカヌー・ブルックなど、世界中に浮体式太陽光を設置しています。
同社は10年以上の試験・現場経験と、30年以上にわたる浮体式太陽光エネルギー生産実績を有し、世界で280件の浮体式太陽光プロジェクトに携わっています。
ここでは、同社の旗艦製品であるHydrelio Air Optimを詳しく見ていきます。柔軟な浮体式太陽光システムであるこの製品は、同社の初代システムHydrelio Classicの進化版で、2010年に世界で初めて特許取得・産業化された浮体式太陽光ソリューションです。このソリューションは、時速210km（時速130マイル）までの強風に耐え、動的圧力1625パスカルに相当します。UV安定化技術により耐用年数は最大30年です。波長に応じて最大1メートルの浅海・沿岸条件に効率的に適応できます。製品は最高品質の素材で製造され、耐食性と飲料水適合性を確保しています。
Ciel & Terreは子会社としてFloating Solar UKを持ち、英国でHydrelioシステムの供給を行っています。同社の公表データによれば、Ciel & Terreはこれまでに約740,000トンの二酸化炭素排出回避に貢献しています。
#2. Kyocera Global
脱炭素社会の構築に向けて卓越した取り組みを行っているもう一つの企業がKyocera Globalです。その革新的で画期的なソリューションの一つに、Kyocera従業員が自宅の屋根に設置したFIT太陽光パネルがあります。これらのパネルで生成された余剰電力は、Kyoceraが所有する非FITおよびJEPX+太陽光プラントで生成された電力とともに、デジタルグリッドP2Pプラットフォームに供給され、結果としてKyocera横浜中山施設へ非化石電力として供給されます。
Kyoceraは浮体式太陽光パネルソリューションの実績あるプレーヤーです。2018年に、日本最大規模の13.7MW浮体式太陽光発電所を開始しました。このプラントは千葉県水道局が管理する工業用貯水池の上に建設され、敷地面積は180,000m2（44エーカー超）です。
50,904枚のKyocera太陽光モジュールが設置され、年間推定発電量は16,170メガワット時（MWh）で、約5,000世帯の典型的な家庭に電力を供給できる規模です。この電力はTEPCOエナジーパートナー株式会社に販売されました。このプロジェクトは千葉県公共企業庁が主導し、環境負荷軽減のために企業の協力を求めました。
この発電所が稼働した時点で、Kyocera Solar TCL施設は日本国内で60以上の太陽光発電所を建設し、農地ではなく日本の淡水ダムや貯水池を利用した7つの浮体式太陽光発電所を開発していました。
最新の利用可能データによれば、Kyocera Globalの2023年12月31日で終了した9か月間の売上高は1,492,672百万円でした。
浮体式太陽光パネルと脱炭素化の未来
世界銀行が発表したインドにおける浮体式太陽光発電所建設の実現可能性に関する報告書によると、 大規模導入にはいくつかの障壁が存在します。これらの障壁は世界的にも当てはまります。浮体式パネルからの太陽光発電は地上設置よりコストが高くなる可能性があります。浮体式太陽光サイトの適格基準が不明確です。これらの施設を構築する装置の製造能力が多くの場合限られています。
世界銀行は、導入を加速・最大化する方法も指摘しています。浮体式太陽光容量に対する明確な目標を設定し、国全体の太陽エネルギー目標を確立することを推奨しています。
我々が議論を始めた実験と同様に、浮体式太陽光プロジェクトの潜在的なサイトのリポジトリを作成し、市場に対して前向きなシグナルを送り、プロジェクト開発プロセスを効率化することが勧められています。
近い将来、FPV主導の太陽光発電の成長には、標準化された手順と認証に基づく浮体式太陽光装置の製造促進と奨励が必要です。まだ新興分野であるため、信頼できる実現可能性調査を実施できる機関への投資が求められます。
