次世代エネルギーシステムにおけるエネルギー効率：再定義される役割と政策的アプローチ
はじめに
世界のエネルギーシステムは、地球温暖化対策としての脱炭素化、再生可能エネルギーの大量導入、そしてデジタル化・分散化といった大きな構造変化の渦中にあります。この変革期において、エネルギーの安定供給確保と経済性の両立は喫緊の課題です。従来より、エネルギー効率の改善は、エネルギー消費の抑制を通じて供給能力への依存度を低減し、エネルギー安全保障の強化に寄与する重要な政策柱の一つでした。しかし、システム全体の複雑性が増す中で、エネルギー効率の概念と、それを高めるための政策的アプローチもまた進化・再定義される必要があります。
本稿では、デジタル化と分散化が進む次世代エネルギーシステムにおいて、エネルギー効率の役割がどのように変化しているのか、そしてそれに対応するためにどのような政策的アプローチが有効であるかについて考察を進めます。
デジタル化とエネルギー効率の進化
エネルギーシステムにおけるデジタル技術の導入は、従来のエネルギー効率改善の手法に新たな次元をもたらしています。センサー、IoT（Internet of Things）デバイス、AI（人工知能）、そして高速通信ネットワークは、エネルギーの生成、送配電、貯蔵、消費の各段階における詳細かつリアルタイムなデータの収集と分析を可能にしました。
これにより、単に設備を高効率なものに置き換えるという従来の「省エネルギー」に加えて、以下のような高度なエネルギー効率改善が実現しつつあります。
- 最適運用・制御: AIを活用した高度な需要予測に基づき、発電設備や産業プラント、ビル、家庭などのエネルギー消費設備をリアルタイムかつ最適に制御することで、無駄を徹底的に排除し、運用効率を最大化することが可能になります。例えば、ビルエネルギー管理システム（BEMS）や工場エネルギー管理システム（FEMS）が、天候や稼働状況に応じたきめ細かな空調・照明制御を行う事例が増加しています。
- 情報の非対称性の解消: エネルギー使用に関する詳細なデータが供給者と需要家の間で共有されることで、需要家は自身のエネルギー利用パターンを正確に把握し、効率改善のための具体的なアクションを取りやすくなります。スマートメーターの普及やエネルギー情報プラットフォームの構築がこれを後押ししています。
- 新たなサービスの創出: データ分析に基づいたエネルギーコンサルティングや、効率改善に向けた設備のレンタル・リースといったサービスが生まれ、需要家が初期投資を抑えながら効率改善に取り組める環境が整備されつつあります。
分散化がエネルギー効率に与える影響
再生可能エネルギーの大量導入は、エネルギーシステムの分散化を加速させています。太陽光発電や蓄電池といった分散型エネルギーリソース（DER）が電力系統に大量に接続され、需要家は単なる消費者に留まらず、発電者や調整力提供者としての側面も持つようになりました。
この分散化は、エネルギー効率に対して二重の影響を持ちます。
- 地域・システムレベルの効率向上:
- エネルギーの地産地消が進むことで、長距離送電に伴うロスを削減できます。地域マイクログリッド内でのエネルギー最適化はその代表例です。
- 熱電併給システム（コジェネレーション）や、未利用熱の活用といった、地域におけるエネルギーのカスケード利用（段階的利用）を促進することで、システム全体のエネルギー利用効率を高めることができます。
- 需要家側リソース（DER）を統合的に制御するバーチャル・パワー・プラント（VPP）は、分散したリソースをあたかも一つの発電所のように機能させ、系統全体の効率的な運用に貢献します。
- 効率評価の複雑化:
- 分散型システムにおいては、特定の設備単体の効率だけでなく、地域やシステム全体のエネルギーフローを俯瞰し、トータルとしての効率を評価することが重要になります。
- セクターカップリング、すなわち電力、熱、ガス、運輸といった異なるエネルギーキャリア間での連携が進むと、システム境界の定義や、エネルギー変換効率の評価がより複雑になります。例えば、電力で水を電解して水素を製造し、それを燃料電池で再び電力に変換する際のシステム全体の効率評価などが挙げられます。
セクターカップリングによるシステム全体の効率向上
脱炭素化目標の達成には、電力部門だけでなく、産業、運輸、民生といった非電化部門のエネルギー転換も不可欠です。ここで鍵となるのが、異なるエネルギーセクター間を連携させるセクターカップリングの推進です。
セクターカップリングは、システム全体のエネルギー効率を飛躍的に向上させる可能性を秘めています。例えば、電力系統の余剰電力を活用して熱や水素を製造し、それを産業プロセスや運輸部門で利用することで、再生可能エネルギーの利用率を高めるだけでなく、従来は個別に最適化されていた各セクター間でエネルギーを融通し、システム全体として無駄のないエネルギー利用を実現できます。
政策的には、このセクター間連携を促すためのインセンティブ設計や、異なるエネルギーインフラ間の相互運用性を確保するための標準化などが重要な論点となります。
政策的課題と今後の展望
次世代エネルギーシステムにおけるエネルギー効率改善を効果的に推進するためには、従来の省エネルギー政策を再構築し、デジタル化、分散化、セクターカップリングといった変化に対応した新たな政策ツールを開発する必要があります。
主要な政策的課題と機会としては以下が挙げられます。
- 制度・規制改革: デジタル技術の導入や分散型リソースの活用を阻害する既存の制度・規制の見直し。新たなサービスやビジネスモデルの展開を後押しする柔軟な規制環境の整備が求められます。
- データ活用推進とルール整備: エネルギーデータの収集、蓄積、共有、活用を促進するためのプラットフォーム構築や、データの利用に関するルール（プライバシー保護、サイバーセキュリティ含む）の明確化。信頼性の高いデータに基づいた政策立案や効果測定が可能となります。
- 投資促進: デジタル技術や高効率設備、セクターカップリング関連インフラへの投資を促進するための金融・財政支援や税制上の優遇措置。リスクの高い新規技術導入に対する支援も重要です。
- 人材育成と社会受容性: 新しい技術やシステムを理解し運用できる人材の育成。また、需要家行動変容を促すための情報提供や啓発活動、新しいエネルギーシステムに対する社会的な理解と受容性の醸成も不可欠です。
- 国際連携: エネルギー効率技術や制度設計に関する国際的な情報共有、標準化協力、サプライチェーンの連携強化。特にデジタル技術やセクターカップリング関連技術においては、国際的な連携が競争力強化や普及加速につながります。
エネルギー効率改善は、単なるコスト削減策から、エネルギーシステムの安定化、脱炭素化、そして新たな経済機会の創出を支える、より戦略的な役割へと変化しています。この変化を捉え、政策を不断に見直していくことが、将来の複雑化するエネルギーシステムの課題を克服し、持続可能な社会を構築するための鍵となります。
結論
デジタル化と分散化が加速する次世代エネルギーシステムにおいて、エネルギー効率の概念は拡大し、その重要性は一層高まっています。設備単体の効率だけでなく、データ活用による運用最適化、地域・システム全体の効率向上、そしてセクター間の連携を通じた総合的な効率最大化が求められています。
政策担当者としては、これらの変化を深く理解し、技術開発支援、制度・規制改革、データ基盤整備、投資促進、そして国際連携といった多角的なアプローチを組み合わせることが不可欠です。エネルギー効率改善をシステム全体の課題として捉え直し、柔軟かつ戦略的な政策を展開していくことが、エネルギー安定供給と脱炭素社会実現の両立に向けた重要な一歩となります。継続的なデータ分析と評価に基づき、政策の実効性を高めていく努力が求められています。