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1.輪番でくる専攻長の任務を1999-‐2000年度から、1998、2000年度に変えて
もらう。
2.1998年に提案された不人気学科の再編を中心的にマネジすることになる。
・Program
for
Social
Innova9on
(PSI)
を企画する。
・4学科の合併によるシステム創成学科の創設を1998年12月に合意。
・1998年12月国会通過。
・2000年4月発足。
3.システム創成学の実践
・道路、電力会社、製造業、書籍、通信販売などの経営システムをシステム
工学的に取り扱い、科学的論理的な経営モデルを構築・提案。
4.日経ビジネスオンライン「経営の設計学」執筆
2006-2011年 毎週
8. 2011(63歳) 東北未来都市研究会
シンクタンクとして東北復興支援
1.4つの方程式を解く
復興・資源エネルギー問題・環境・産業振興を同時に実現
する。
自然エネルギー利用技術と蓄電技術がポジティブ
スパイラルを作る
連立方程式を解くのは設計と経営の基本
2.気仙広域連合の復興支援
大船渡市、陸前高田市、住田町の広域連合を
環境未来都市に
二つの研究会の会員企業の熱心な協力
植村さん、木川田さん、川合さんなどとの出会い
野本さん、矢野さん、山村さん、田中助教のスカンクワークス
3、蓄電議員連盟の活動
13. デジタルグリッド TMの提案
従来の電源系統
スマートグリッド
デジタルグリッド
発電設備 制御可能 制御不可能 制御不可能
送配電設備 受動的制御 受動的制御 能動的制御
電気料金で制御
負荷の直接制御
需要 制御不可能 制御不可能 制御不可能
14. デジタルグリッドのイメージ
1.基幹系統は、安価で安定な電力を基幹産業に供給
2.民生用は、自然エネルギーを取り込み電力貯蔵で平滑化
3.お互いに補完し合う
自立可能な電力系統(CELL)
貯蔵が重要な役割を
アクティブな電力制御ルーター
基幹系統
(デジタルグリッドルーター)
#1
#5
#2
太い幹と豊かな葉
基幹 #4
産業
#3
電力会社の新しい事業分野
⇒ 顧客ごとのサービス提供
#6
#7
サービス
プロバイダー
All rights reserved, Rikiya ABE, the University of Tokyo
15. 電気の同期識別
• アドレスによるルーティングで電気識別が可能になる。
IP0004
既存の送・配電線
IP0003
IP0005
IP0001
IP0002
CELL
電力のインターネット
CELL
#2
#1
CPU
CPU
Battery1
電力と情報の融合
セルの自立を乱さない
IP0006
IP
Footer
PWM
Power
IP
Header
電力制御
CPU
CPU
CELL
#3
Battery2
DC/AC
CELL
#4
IP0007
Inverter
CPU
Ex.
CELLs:
125kV,
600MWor
larger
Battery IP0008
Smaller
CELLs:66kV,
30MW
Micro
CELL:
6.6kV,
6MW
⇒電気に色を付ける
Smaller
CELL
House:
240V/110V,
10kW
17. 活動プログラム案
2011 2012 2013 2014 2015
第1期:EPRIデモプログラム
【概要】】独立した4つのグリッドにデ
ジタルグリッドルーター(DGR)を設置
し、各グリッド間で識別した電力の送
受を行う。実施場所をEPRIノックス
ビル研究所とし、米国電力会社、電
力産業、エネルギー省などに公開し、
DGRの標準化を米国にて実現する。
【実施期間】2013年度~2014年度
第2期:パワーハウス
【概要】家庭サイズの需要家を対象に、電
力貯蔵装置を組み合わせて、需要家に
は無停電・瞬間高出力を提供し、グリッド
側に電力系統アンシラリーサービスを提
供する。常用-停電-常用復帰のシーム
レスな切り替えを実現する
【実施期間】2013年度~2014年度
第3期:パワーコミュニティ
プログラムの企画は、大学等からの提案に基 【概要】 未定
づいてコンペティションを実施し、会員投票の 【実施期間】2014年度以降
結果を考慮して決定することも計画中。この
場合、選定されたテーマを提案した大学等と 第4期:理事会にて決定
コンソーシアムと共同でプログラムの運営を
行うことがある。 【概要】
【実施期間】2015年度以降
25. 今後の電力需要について考える前提条件
1990〜2010年の国内電力消費の実績
国内人口の実績と予測(千人)
1,000
250
130,000
125,000
900
200
120,000
800
115,000
700
150
110,000
105,000
600
100
100,000
総電力供給量(TWh
左軸)
500
ピーク電力(GW
左軸)
95,000
発電能力(GW
左軸)
400
50
90,000
1990
1995
2000
2005
2010
1990
2000
2010
2020
2030
2040
2050
2010年実績
2010年 1億2805万人
総電力供給 906TWh
2020年 1億2725万人
ピーク電力需要 178GW
2030年 1億1522万人
最大発電能力 207GW
2050年 9515万人
※:電力実績は電気事業連合会統計から。2010年までの人口は総務省人口統計、2011年以降の人口予測は国立社会保障・人口問題研究所人口予測(出生中位/死亡中位)から作成,。
26. 家庭用電力とその他の電力消費の推移
1990〜2010年の国内電力消費 家庭用とその他の推移 (単位:TWh)
700
600
500
1990年
2010年
変化
家庭(電灯)
177TWh
304TWh
71%増
400
家庭以外
482TWh
602TWh
25%増
300
全体
659TWh
906TWh
37%増
200
100
家庭(電灯供給)
家庭以外
0
1990
1995
2000
2005
2010
27. 石油依存の低下を石炭と天然ガスでカバーしている
1990〜2008年の国内一次エネルギー源の推移 (単位:ペタジュール)
13,000
12,000
11,000
10,000
9,000
8,000
石油関連
7,000
石炭関連
6,000
天然ガス
5,000
原子力
4,000
水力
3,000
2,000
1,000
0
28. 総電力消費とピーク電力消費のトレンド ① (1人あたり使用量変化無し)
年間総電力供給の実績/予測
総電力需要
1人あたり
1,000
10.0
900
9.0
2010年 906TWh 7.1MWh
800
8.0
2020年 856TWh 7.0MWh
△ 5.6%
700
7.0
2030年 803TWh 7.0MWh
600
6.0
△ 11.4%
500
総電力供給量(TWh
左軸)
5.0
人口1人あたり年間消費(MWh
右軸)
2050年 663TWh 7.0MWh
400
4.0
△ 26.8%
1990
1995
2000
2005
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
発電能力とピーク需要の実績/予測
250
2.50
ピーク需要
1人あたり
2010年 178GW 1.39W
200
2.00
2020年 167GW 1.36W
△ 6.1%
150
1.50
2030年 157GW 1.36W
△ 11.9%
100
1.00
ピーク電力(GW
左軸)
発電能力(GW
左軸)
2050年 129GW 1.36W
50
人口1人あたりピーク消費(W
右軸)
0.50
△ 27.2%
1990
1995
2000
2005
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
※:電気事業連合会統計、総務省人口統計、国立社会保障・人口問題研究所人口予測(出生中位/死亡中位)から作成,、未来の1人あたり電力消費は2006から2010年の平均値を使用
29. 総電力消費とピーク電力消費のトレンド ② (1人あたり使用量毎年0.5%ダウ
ン)
年間総電力供給の実績/予測
総電力需要
1人あたり
1,000
10.0
900
9.0
2010年 906TWh 7.1MWh
2020年 818TWh 6.7MWh
800
8.0
△ 9.8% △ 5.8%
700
7.0
2030年 730TWh 7.0MWh
600
6.0
△ 19.4% △ 10.4%
500
5.0
2050年 546TWh 5.7MWh
総電力供給量(TWh
左軸)
△ 39.8% △ 19.0%
400
4.0
1990
1995
2000
2005
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
発電能力とピーク需要の実績/予測
250
2.50
ピーク需要
1人あたり
2010年 178GW 1.39W
200
2.00
2020年 159GW 1.36W
△ 10.3% △ 6.4%
150
1.50
2030年 141GW 1.24W
△ 11.9% △ 11.0%
100
1.00
2050年 106GW 1.12W
ピーク電力(GW
左軸)
発電能力(GW
左軸)
50
0.50
△ 40.2% △ 19.5%
1990
1995
2000
2005
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
※:電気事業連合会統計、総務省人口統計、国立社会保障・人口問題研究所人口予測(出生中位/死亡中位)から作成,、未来の1人あたり電力消費は2006から2010年の平均値を使用
30. 総電力消費とピーク電力消費のトレンド ③ (1人あたり使用量毎年1%ダウン)
年間総電力供給の実績/予測
総電力需要
1人あたり
1,000
10.0
900
総電力供給量(TWh
左軸)
9.0
2010年 906TWh 7.1MWh
800
8.0
2020年 782TWh 6.4MWh
△ 13.8% △10.0%
700
7.0
2030年 664TWh 5.8MWh
600
6.0
△ 26.8% △ 18.6%
500
5.0
2050年 448TWh 4.7MWh
400
4.0
△ 50.5% △ 33.4%
1990
1995
2000
2005
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
発電能力とピーク需要の実績/予測
250
2.50
ピーク需要
1人あたり
2010年 178GW 1.39W
200
2.00
2020年 152GW 1.24W
△ 14.3% △ 10.5%
150
1.50
2030年 129GW 1.12W
△ 27.2% △ 19.1%
100
1.00
2050年 87GW 0.92W
ピーク電力(GW
左軸)
発電能力(GW
左軸)
△ 50.8% △ 33.8%
50
0.50
1990
1995
2000
2005
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
※:電気事業連合会統計、総務省人口統計、国立社会保障・人口問題研究所人口予測(出生中位/死亡中位)から作成,、未来の1人あたり電力消費は2006から2010年の平均値を使用
32. パネラーの自己紹介
名前:田中 謙司(たなか けんじ)
エネルギーに関する現在の仕事:
二次電池を利用したエネルギー効率の高い社会システムの設計
エネルギー関係の仕事に関わった動機:
電気は「貯められない」から「貯められる」というパラダイムシフト
二次電池関連の市場可能性に魅了
エネルギー関係での自身のコミットメント:
2020年までに10GWh以上の蓄電システムの社会導入
再生可能エネルギーを30%まで導入可能な電力システムの構築
エネルギー関係での自身にとっての社会的課題:
エネルギー効率の高い(燃費の良い)電力網の実現
33. <現状グリッドの限界>
20世紀型のピーク対応電力システムでは変動対応が限
界
21世紀はピークを平準化した効率的なシステムが必要
2割の発電能力が、5%しか稼働していない現状
電力需要の時間別分布
5%のピーク時間のため
20%設備能力を維持(米国)
→需要対応のために、稼働率の低い発電設備を多く保有することに
→1300万キロワットまでなら吸収可能といわれている
Source : NIST, Eric Simmon ,An Introduction to The Smart Grid (2010)
34. <再生可能エネルギー導入への課題>
太陽が陰る、積乱雲が来るなどで、出力が乱高下するため、
ベース電源にするには相応のバックアップ設備が必要
80
出力が20分間に7割近く
都内事業所の太陽光発電日中推移(晴れ)
乱高下
70
80
60
70
最大出力に対する割合(%)
50
60
50 40
40 30
導入してもコントロール可
30 20
能な形にする必要有
70%減
20 10
10 0
9時
11時
13時
0
0時 2時 4時 6時 8時 10時 12時 14時 16時 18時 20時 22時
*天候晴れ
晴れていても発電しない時間帯あり、安定供給には同出力のバックアップ給電能力が必要。一方、
出力変動も激しく、規模が大きくなれば火力発電で追従することが困難に。現状は1300万kWが限界
といわれる。調整に失敗すればシステムダウンや過剰供給による火災発生の可能性も。
35. 90年代以降のリチウムイオン電池の技術的進歩
二次電池は、90年代以降、大幅な性能向上(容量密度)を開始した
250
Appearance of nickel-hydrogen batteries and lithium-ion
200
batteries in the 1990s dramatically improved energy
density.
Ni systems
Specfic Energy (Wh/kg)
150
Lithium-ion
Co systems
Mn
100
systems
(1991)
Nickel-Metal hydride
50
(1990)
Nickel-cadmium
Lead-acid
(Junger, 1899)
0
(Plante, 1859)
1850
1900
1950
1990
2000
Shimamura et al, WEVA journal vol.1 pp.
251-257 (2007)
Improvement in specific energy of secondary batteries
36. 二次電池の価格は急速に低下
パワー用途の普及価格帯の実現も視野に
リチウムイオン電池(小型民生用)
600
18650ベアセル価格(/Wh)
400
200
22.5/Wh
0
92
94
96
98
2000
02
04
06
08
吉野 彰 先生 『Liイオン2次電池の課題と将来展望』
主催 :
電子ジャーナル Electronic
Journal
228th
Technical
Symposium
2009冬 Liイオン2次電池徹底検証 講演予稿集(2009.
12.17)
39. パネラーの自己紹介
名前:三木 浩(みき ひろし)
エネルギーに関する現在の仕事:
地域でファンドを活用した環境エネルギーのゼロ円導入事業
エネルギー関係の仕事に関わった動機:
人口減少という日本が抱えるほぼ確定した未来の問題を知り、その
解決には地産地消の自然エネルギーを増やす必要があると思った
ため
エネルギー関係での自身のコミットメント:
2020年までに累積でGWクラスの自然エネルギー電源をゼロ円モデ
ルで敷設、投資回収後は、そこから生み出される電力を無償で提供
エネルギー関係での自身にとっての社会的課題:
環境制約によって海外からエネルギーが買えなくなりそうなこと
41. 事業スキーム 盛岡市・環境エネルギー普及(2010年
6月〜)
信金の融資を核に、ユーザーの建物にユーザーの初期
投資ゼロで設備投資を行う。長期のサービス料金にて投
資を回収する。
資本金、融資、信金推薦役員
盛岡信金
返済
与信
機器設置・電気・熱供給
事業所
電気・熱サービス料
補助金
国など
環境
エネルギー
• 新エネルギー事業者等支援
普及(株)
• 地域新エネルギー等導入促進
• 家庭向け太陽光発電の補助(国、自治体)
機器設置・保守サービス
家庭
サービス料
個人
匿名組合出資
個人
個人 配当
業務委託
業務委託
エネルギーシステムを
地元企業
統合するインテグレーター
アトム 熱エネルギーの専門家
サステナジー
環境工学
42. 本スキームのメリット
地域の金融、地域の企業と組んだ事業を立ち上げること
により、直接的に地域活性化に貢献する。
1. 地域JVを設立し、地産地消のエネルギー創出で経済活性化
• 地域のJVを作り、地元での雇用を創出する
• 徐々にノウハウを移転し、地域で自立的に運営可能な企業にしていく
• 外部から買っている石油などの量を減らすことで、地域内で循環するお金を増やす
• 将来的な原油など化石燃料の値上がり、人口減少による国力低下に対応への布石
2. 新たな融資先確保と資金使途の限定
• 保有する資産はあるが貸付先に困っているという地域金融の課題を逆に活用
• ただし、エネルギー設備更新に限定した資金活用
• 設備導入先も金融機関の与信情報により安全性の高いところを選定
• 実行はエネルギーのプロフェッショナルに任せられる
3. ユーザーサイドの資金負担を軽減
• これまでのエネルギーコストと変わらない支払いで自然エネルギーへの設備更新が可
能(重油ボイラーなどの化石燃料ボイラーからバイオマスボイラーなど)
• 10~15年後には設備を取得、以降はコスト負担なし(メンテナンス費別)に使いたい放
題
4. 自治体との連携
• 自治体主体で、市民への自然エネルギー普及の呼びかけを行うことで、
財政的な負担なく行政の貢献をアピール
44. パネラーの自己紹介
名前:中山 高史(株)Sigmaxyz,inc Partner (自然エネルギーで行こう!管理者)
エネルギーに関する現在の仕事:
・FB自然エネルギーで行こう!によるエネルギーシフト啓蒙活動
・実業ではスマートグリッド、デマンドレスポンス等コンサルティング
エネルギー関係の仕事に関わった動機:
・3.11以降代替エネルギー戦略の急速なシフトの必要性を感じたため
・大手商社の国内外スマートグリッド実証実験の支援
エネルギー関係での自身のコミットメント:
・2030年までにエネルギー地産地消社会実現(ローカルグリッド社会)
エネルギー関係での自身にとっての社会的課題:
・地産地消型分散型エネルギー=地方分権自治:国のあり方の定義
45. 自己紹介 中山 高史
本業:三菱商事株式会社ITビジネス部門に所属
子会社のコンサルティング会社 (Sigmaxyz.Inc)に出向中
企業領域:新規ビジネス開発、環境、スマートグリッド etc
ここ数年の個人的な関心:持続性社会
①環境、②食糧、③水資源、④エネルギー
3.11における原子力発電所の見えない恐怖
代替エネルギ普及に向けて何かできないか?
企業人の多い「Facebook」にページを立ち上げ
「自然エネルギーで行こう!」管理者
大学教授なども参加(現1,800人弱→10.000人目標)
45
46. 地産地消-分散型エネルギーへのシフト(1)
太陽光発電:原発一基分
→山手線内側に敷き詰める必要あり?
太陽光、風力、小水力、バイオマス、潮流…自然エネルギー
は原発や火力発電に比べると1つ1つの発電規模は明らか
に小さい
現在の局所集中大規模発電から小規模分散型への発電所
配備におけるエネルギーマネージメントの根本的変革が必要
地産地消のエネルギーマネージメントが望ましい
46
47. 地産地消-分散型エネルギーへのシフト(2)
エコタウンや町村単位でローカルグリッドを構成
基本はグリッド内で需給を調整
グリッド内で調整できない場合は、隣のグリッドと調整しあう
それでも調整できない場合のみ系統から電力を買う
自律分散型ローカルグリッド
47
48. 電力自由化-発送電分離について(1)
1990年から電力自由化の動きあり:目的は電力価格低減
第1次:1995年IPP参入 第2次:2000年PPS参入
2001年~2003年:第3次:発送電分離議論→結果見送られ
たそのかわりに小売り自由化が50KWまで拡大
自由化は実現できたか?:まったくできていない状況
→PPS取扱高は1.75% 日本卸電力取引所取扱高は0.53%
自由化ができなかった理由
値下げを電力会社が年々実施(諸外国より高いが…)
安定供給不可。利益追求でサービスが低下する…
カルフォルニア州電力危機の引き合い
48
49. 電力自由化-発送電分離について(2)
自然エネルギーは多極分散型
分散自然エネルギーを送電網に繋ぎこむには優先接続等が必要
そのためには送電網の中立的な運用が不可欠
欧米は発電・送電・配電・小売が分離・運用する国が存在
日本では発送電分離には着手する気配なし(再エネ法のみ可決)
→接続拒否や高い託送料などで事実上自由化できていない
欧州は国を跨いだ大規模な電力ネットワークが存在
→不安定な自然エネルギーの受入れキャパ大
米国は州ごとに自由化してる/していない
送電網は電力会社とは独立したシステム運用
会社(ISO、RTO)が運用しているケースがある
(必ずしも発送電分離が必須ではない)
49
51. 電力自由化-発送電分離について(4)
送電網を管轄する会社があれば問題は解決するのか?
自然エネルギーが分散かつ大量に送電してきた場合、現在の
送電網の容量を増加しないと対応できない
そのための新たな設備投資が必要
→誰が負担?エネルギー事業者/送電会社/政府?
総括原価方式のままだと電力料金に付加される
現状風力発電は東電、関電など一部を除いて、接続量を制限
北海道東北など風の強い地域での風力接続は困難
①地産地消で東北で自然エネルギーを利用
②北の電力を全国に運ぶ:周波数の壁
→日本列島横断する「超電導直流網」の構築
51
52. 2030年の日本の電力像
地産池消のローカルグリッドの普及
全家庭にPV+コージェネ設置:家庭の最低50%を自給自足
グリッド内に地域に応じた自然エネルギーの導入
(風力、バイオマス、メガPV、地熱 etc)
グリッドの中心に共用蓄電池を設置
グリッド内でデマンドレスポンスを実施(省エネ)
全過程にスマートメータ導入:エネルギー責任者としての認識
グリッド間で電力需給のやり取りを実施
足りない分のみ電力市場より購入(自由化:数百社から選択)
全国どこからでも買えるようにスーパーグリッド構想を実現
52
55. 30年後に70%削減を実現させよう
アイデアを実現させるビジネスを次々に創出すれば
電力会社の発電量は現在の30%に出来る
省省エネ、脱原発は、世界の⼈人たちが求めている。= 儲かるビジネス
• マイクロ自然エネルギー発電の普及
・・・街灯はすべて太陽光蓄電+LED
・・・ネットワーク機器の自然エネルギー運転
• 働き方の変革・・・通勤電車半減
• 超省エネ住宅・・・暖房不要、冷房不要
• コジェネ暖房+給湯・・・暖房で電力売って儲かる
• 超軽量ビークル・・・自然エネルギーだけで通勤可能
• 家電の更なる省エネ・・・冬の冷蔵庫は電力不要
57. パネラーの自己紹介
名前: 漆原 隆浩
エネルギーに関する現在の仕事:
・公共におけるエネルギー ・省エネルギーマネジメント
・サスティノベーションを起こすこと。
エネルギー関係の仕事に関わった動機:
もともとエネルギーの技術者です。その根源は、
エネルギーの無駄遣いは国の損と親から教わってきたからか?
エネルギー関係での自身のコミットメント:
2020年電力消費50%減=イノベーション創出+パラダイムシフト
エネルギー関係での自身にとっての社会的課題:
でっかいもの、派手なものが注目されているのが問題である。