スマートグリッド本格始動。必要な技術と人材像とは？

スマートグリッドに関するプロジェクトが世界各国で本格化してきた。本格展開に向けた施策、そのために必要な技術や人材はどうあるべきか。東京工業大学大学院・柏木孝夫教授と、デンソー金森淳一郎氏に、語り合ってもらった。

（取材・文／広重隆樹　総研スタッフ／宮みゆき　撮影／佐藤聡）作成日：11.03.22

株式会社デンソー　研究開発1部
DPマイクログリッド開発室長
金森淳一郎氏

金森

住宅やビル、工場、店舗など建物単位で再生可能エネルギーを最大限に取り込み、小規模の電力を発電・蓄電・融通し合いながら、エネルギーをより効率的に利用するシステムとして、今「スマートグリッド」が構想されています。エネルギーの需給最適化や有効利用をICT（情報通信技術）によって実現する新しいエネルギーインフラですね。これを基盤にしながら、地域の交通システムや市民のライフスタイル変革を促す、低炭素社会の新しい社会インフラとして「スマートコミュニティ」という構想も、実現に向けて一歩踏み出しています。

デンソーは、マイクログリッドとPHV（プラグインハイブリッド車）、EV（電気自動車）など次世代自動車が連携するシステムを開発することで、スマートコミュニティの世界をより早く実現することに貢献したいと考えています。次世代車、住宅、街が連携したシステムを総称して「マイクログリッド」と呼びたいのですが、その意義について、あらためて柏木先生にお話を伺えればと思います。

柏木

2005年の愛知万博で私は企画運営委員会のエネルギー部門チーフデザイナーを担当していました。30年後の世界を想定し、「万博全体でCO2を75%削減する」という目標を掲げ、壁面に太陽電池を使い、政府館の電力は再生可能エネルギーでまかなったりと、随所に日本の最先端技術を盛りこみました。これこそがマイクログリッドを実証する世界で初めてのプロジェクト。日本のマイクログリッド技術は世界に先駆けたものだったのです。

スマートグリッドという言葉は米国でオバマ政権になってから急速に世界に広まりましたが、この背景には、電力供給の安定化という狙いと同時に、米国の自動車戦略をどうするかという思惑もあったと思います。

スマートグリッドは、電力と情報の双方向ネットワークを整備し、リアルタイムにエネルギーの需給調整を行う「賢い電力網」です。もともと電力供給のシステム（電力業界では「電力系統」と呼ばれる）は、発電所などの上流から、電力を消費する家庭や企業などの需要（デマンド）側へ一方向に流れるものでした。

東京工業大学大学院　教授
柏木孝夫氏

一方、スマートグリッドの場合、太陽光発電や風力発電など、需要側で発電された自然エネルギー系の余剰電源を、既存のエネルギーシステムに最大限取り込むことによって、大幅なエネルギーコストの削減を実現できます。

ただ、太陽光などの自然エネルギー系電力は、必ずしも質がよいわけではなく、電圧変動や周波数が不安定になるというリスクがあります。今後、固定価格による電力買い取りが進むと、この「ふらふらした」電力が大量に系統に流れることになる。それに対応するためには、電信柱に制御計を設置するなど、実は社会コストが大幅に増えてしまうのです。

そこで、系統との連携を図りながら、デマンド側で余剰電力が発生すれば、これをコミュニティ内で融通しあうインフラが必要になります。そこに、PHVやEVといった次世代自動車の役割が登場してくるわけです。米国はHVではトヨタに先を越されてしまったけれど、PHVならまだ巻き返せる。PHVを従来の電力系統にぶらさげて、そこでデマンドを調整する。こうした構想を米国は全体としてスマートグリッドと称したわけです。

もちろん、日本も負けてはおらず、トヨタやデンソーなどのメーカーはクルマの「e-モビリティ化」という個別の技術で頑張るだけでなく、今日お話をいただけるように、スマートコミュニティの構想でも共同のプロジェクトを始めているわけです。

社会インフラとしてのスマートグリッドやスマートコミュニティを実現するためには、1社だけでは到底無理です。電力、ガス、石油、自動車、流通、通信、ITなどあらゆる分野の企業を巻き込まなければなりません。そのための実証実験が始まっています。私なども選定の際に審査員として参加し、国内の4地域をモデル都市として、2010年度から5年計画でスタートした「スマートシティ」プロジェクトもその一つですね。

金森

デンソーは愛知県豊田市の実証プロジェクトに参加していますが、ここでは「家庭と自動車」という視点から、低炭素社会システムのあり方を探ります。（※図2）太陽光電池、燃料電池、各種蓄エネ機器を組み合わせ、HEMS（ホーム・エネルギー・マネジメント・システム）を構築した「スマートハウス」70戸を分譲。対象住宅には、PHVやEVをレンタルし、公共施設やコンビニに充電インフラを整備するというもの。

ここでデンソーが特に力を入れているのが、車と住宅をつなぐ電力と熱のマネジメントです。先生がおっしゃったように、デマンドサイドで電力を安定的に利用するためには、PHVやEVといった、e-モビリティ化された次世代自動車が重要な役割を担うことになります。

実際に住宅のエネルギー使用量をシミュレーションしてみると、PHVやEVがあることで安定化するということがあるんです。4人家族だと平均的には月に約300kWｈの電力使用量があります。1日当たり平均10ｋWhです。PHVやEVには10kWh～20ｋWh程度の蓄電容量がありますから、これをもし家庭の電源として使えれば、1日の使用量を賄えることになります。

ただ、どういう電池をどのように組み合わせれば最も効率的になるかなど、実際に居住者に使ってもらわなければ実証できないテーマがいくつもあります。あわせて、コミュニティ全体でのエネルギー利用を最適化するソリューションも実証する予定ですが、時間帯別の料金設定を変えることでどういう変化が起こるか、あるいはCO2が少ない電力に誘導するためにはスマートメーターの表示をどうしたらいいのかなども、細かく検討していきたいと思います。

柏木	スマートシティ・プロジェクトでは各社とアライアンスを組んでやらなければならないから、大変でしょう。

金森	まず業界の用語が合わない。それに開発期間のペースが違う。自動車業界は2～3年単位でものを考えますが、家電メーカーは半年。携帯電話会社に至っては3カ月で作り変えましょうなどという（笑）。まさに異業種交流しながら、社会システムをつくるというわけで、大変だけれども、これは大いにチャレンジしがいのあるプロジェクトだと思っています。

柏木	ところで、デンソーは車だけでなく「エコキュート」もやっているんですよね。

金森	はい。エコキュートをエネルギーという観点でみると、400リットルの給湯機が、実は12kWhの電池を積んでいるのと同じエネルギーなります。EVと同じぐらいですね。太陽電池の余った電気を昼間お湯にしてもらえれば、逆潮を減らすことができます。

柏木

エコキュートの普及が進んだことで、オール電化住宅が、エネルギー政策的にも意味のあるものになったと私は考えているんです。今、自然エネルギーにより発電された電力について全量全種の固定価格買取制度（FIT）導入の検討が進んでいます。今度の国会審議がうまくいけば、来年4月からは導入される見込み。これによって家庭における太陽光発電が加速され、2020年には現状の20倍（2800万kW）になると予測されます。先ほども言ったように、そうした場合、電力系統の安定化というのが重要になる。

ふらふらした電気を、系統に流さず、デマンドサイドで取り込めるように大きくしていかないといけない。それができないと、社会コストばかり増えてしまって、自然エネルギーの最大取り込みは進まない。

それを取り込む鍵になるのが、e-モビリティとエコキュートなんですね。車に充電しておく、お湯をためる、という電力の新しい使い道ができるわけです。デンソーの技術を使えば、それを両方やれるわけですね。

金森

余剰電力を車に充電するだけでなく、エコキュートで作った熱は、お出かけ前の車の暖房やエンジン暖機にも使えると思います。従来の車はエンジンの熱が余っていたので、それで暖房ができましたが、EVになるとエンジンがないので熱があまりません。車にヒートポンプを搭載することも考えられますし、同時に住宅の熱を車に移動するという考え方も重要になります。住宅など周りの設備がいかに車を助けるか、かつ車があることを活かして、いかに効率的に住宅と車をつないで、熱・電気のマネジメントをしていくか。これが大切なポイントです。

柏木	先日、とある自動車サプライヤーの幹部と話をしたとき、e-モビリティ化が進むことで今後、エンジン部品の需要が少なくなることを相当心配されていました。金森さんは、e-モビリティ化の将来はかなり見込みがあると見ていますか。まずはリチウムイオン電池のPHVでしょうが、燃料電池はずいぶん先になるのでしょうか。

金森	リチウムイオン電池と燃料電池の値段の競争があると思いますが、長距離を走るときはエンジンもしくは燃料電池のようなものが求められていくでしょう。熱は車の居住空間を設計する上で不可欠なものですから、熱源にもなる燃料電池と車の相性はよいと思います。リチウムイオン電池の性能向上は、どこかに限界があるのではとも思いますし……。当面はPHVのように、エンジンと併用というモデルが伸びていくと思います。その開発が進むうちに、電池のコストも下がってくるので、小型車から徐々にEVに切り替わる。その時期が2020～2025年ごろだろうと見ています。

柏木	リチウムイオンは今の3倍にまで蓄電密度を上げることができるというのだけれど、3倍に上げると、万一事故で爆発したときのことなど考えると怖いですね。私など、この薄い携帯電話だって怖いもの（笑）。日本では今はリチウムイオン電池を弁当箱のような形で積んでいますが、アメリカは筒型ですね。ぶつかったときにどちらが安全かを考えないといけない。どちらかが国際標準になったときに、これまでの技術はどうなるのか、そういうこともこれからは考えていかなければなりません。

柏木

個々の技術開発も重要ですが、やはり今強く求められているのは、スマートグリッド戦略のためのグランドデザインと、それを貫くコンセプトだろうと私は考えています。私もこの課題に数十年かけて取り組んでおり、今はこんなふうにグランドデザインを構想するようになりました。

これからの低炭素社会を日本が世界に先駆けて実現していくためには、まずは従来の電力系統と太陽光・風力などの自然エネルギー、さらに次世代自動車やオール電化住宅などをネットワークで結ぶことが不可欠です。「スマートメーター」などICTを導入することでこのネットワークの「見える化」を進め、これによってデマンド側をコントロールしていく。そうすることで初めて電力需要の本格的な負荷平準化が可能になります。デマンド側の負荷標準化を進めながら、原子力発電の稼働率を高め、これを安定的なエネルギーとして利用していく。これが日本版スマートグリッドです。

このシステムは決して日本国内に止まるものではありません。これらをセットしてパッケージとして輸出することが重要です。スマートグリッド戦略を、日本のこれからの経済成長を担う重要な柱にすえていくという考え方が欠かせないのです。

輸出商品として優位なポジションに立つためには、個々の技術を効果的に組み合わせたシステム、さらにはインフラとしてのトータルな提案が欠かせません。日本独自の技術とノウハウを結集させた付加価値部分は内製してブラックボックス化する。そしてシステムを構成する部品は、高性能で安価な新興国のものを採用し、全体最適化を図る。さらに知的所有権を確保した上で、国際標準化へ結び付けていくことが重要になります。

金森

国際標準化はとても重要ですね。私たちも、これまで自動車メーカーのシステムパートナーとして、国内外を問わずどのメーカーとも対等にやってきたという実績があります。国際標準化をたえず考えながら、システムの開発に取り組んできました。これまでの自動車電装品で扱う電圧は乗用車では12V、商用車では24Vが一般的ですが、例えばHVのECU（エレクトロニック・コントロール・ユニット）では、288Vの電池の電圧監視や制御もやらなければならない。そうした高電圧制御に関するノウハウも先駆けて身につけてきたと自負しています。これらの取り組みを、スマートグリッドにも活かしていきたいですね。

柏木	ところで、金森さんの名刺にある、「DP」というのはどういう意味ですか。

金森	デンソープロジェクト。全社プロジェクトということです。スマートグリッドの開発を進めるには、事業部をまたがないとできません。私たちには社内の各部署、例えばスマートグリッドのシステム開発には不可欠な技術を持つ部署から人を引き抜いてもいいという権限が与えられています。キーマンを引き抜かれることについて、その部署の上司に拒否権はないんです（笑）。そうやって専門家を集めて、より総合的な見地からプロジェクトを進めていく。

柏木	社会インフラに関する仕事だから、いろんな人が総合的に関わってくるわけですよね。そうしたエキスパートを束ねて、全体をコンダクト（指揮）する人が不可欠です。コンダクターの資質は、一言でいえば「リベラル・アーツ」。リベラル・アーツは自由な雰囲気の中でものを考えて、自分で決断する能力を養うための科目群と説明されるけれど、要はゼネラル・エンジニアです。科学技術だけでなく、倫理学や心理学、哲学に至るまで人間に関わる全体について素養をもつ人。そうでないと、社会システムは構想できません。それこそ、ユーザーが何を一番重視しながら電力を消費しているかといった行動分析や、時間単位できめ細かく価格を変えて電力を供給する「リアルタイム・プライシング」なんて、人間の心理がわからないと開発できないものですからね。

金森

まさにスマートグリッドは、人間と社会を含んだ壮大な制御系といえますね。人間を含むという意味では車も同じで、ドライバーがどんなタイミングでブレーキやアクセルを踏むか、車のメーターや景色の見せ方によって安全感覚がどう変わってくるかといったことについては、研究の蓄積があります。そうした研究手法は、スマートグリッドでも活かせると思います。

私自身、大学の専攻は核融合でしたけれど、デンソーには当然そんな部署はなくて、ロボット開発、通信基地局システムの熱マネジメント、エコキュートのインバータ開発などさまざまな部署を経験してきました。だから、これからスマートグリッドを進めるうえでも、多種多様な経験を持つ人材が欲しいんですね。

自動車関連業界だけから人を採ろうとは考えていません。例えばゼネコンで電力マネジメントをやっていたとか、ハウスメーカーで居住者心理を研究してきたとか、そういうとろころにまで幅を広げて採用を進めたいと思います。こうした人々の総力で、スマートグリッドのコンセプトをより豊かにすることができれば、日本の成長戦略に貢献できると思っています。

柏木

それを通して、デンソーという会社にはどんな将来像が見えてくるんでしょうか。

金森

これからは、自動車サプライヤーならではの立場や知見をベースに、さらに技術を磨いていく。私たちの技術は、車から住宅へ進み、そしてさらに「街」全体の電気や熱をマメジメントするところまで進むと思います。

自動車という厳しい環境の中でもまれてきた、安全技術やコスト開発力が私たちにはあります。それを車のなかだけに止めておくのは実にもったいないんです。例えば、エアバッグ。これを住宅の中の階段に装着すれば、万が一の転落事故を防げるかもしれません。階段を使うときに「手すり」を使うように音声ガイドしてくれれば、安全にも貢献できます。車で培ったいろいろな技術を住宅や街に開放していく。低炭素化・省エネルギーに加えて生活中の安心・安全や利便を加えていきたいと考えています。私たちのスマートグリッドへの挑戦は、そのための足がかりをつくるものでもあります。

東京工業大学工学部卒業。79年博士号取得。1980～81年米国商務省NBS（現NIST）招聘研究員などを経て、88年東京農工大教授に就任。2007年から現職。経産省総合資源エネルギー調査会新エネルギー部会長、日本エネルギー学会会長などを歴任。2008年文部科学大臣表彰科学技術賞（研究部門）受賞。2009年からは経産省「次世代エネルギー・社会システム協議会」のメンバーを務め、国のエネルギー政策づくりに深く関与。近著に『スマート革命』（日BP社）がある。

大阪大学大学院工学研究科電磁エネルギー工学専攻修了（工学修士）、神戸大学大学院経営学研究科現代経営学専攻修了（MBA）。専門はパワーエレクトロニクス技術で、産業用ロボット、携帯基地局冷却システム、給湯機インバータ開発など、自動車関連以外の事業経験も豊富。技術開発だけでなく事業企画の経験も積み重ねる。前部署の熱機器エレクトロニクス開発部室長時代には、ハイブリッド車用の電動コンプレッサー開発を指揮。「クルマをいかに外の世界につないでいくか」が目下のところ最大の関心。