再生可能エネルギー | 甘粛コンクリート株式会社

マシュー・ハトソン著

ドイツ語のDunkelflauteは「暗い無風」を意味します。この言葉は、太陽電池パネルや風力タービンが雲や夜、あるいは静寂な空気によって妨げられたときの、小康状態を指すためにこの言葉を使う再生可能エネルギー技術者の心を冷やします。雲ひとつない明るい日には、太陽光発電所は膨大な量の電力を生成できます。突風が吹くと、風力タービンが音を立てて近隣を活気づけます。しかし、夜になると太陽電池はほとんど機能せず、空気が穏やかな環境ではタービンは役に立たなくなります。これらの再生可能エネルギー源は、天候または地球が変わるまで更新を停止します。

暗い無風状態により、電力網が再生可能エネルギーに完全に依存することが困難になっています。電力会社は、個々の嵐や風のない夜だけでなく、数日以上続くダンケルフロートにも備えて計画を立てる必要があります。昨年、ヨーロッパは数週間にわたる「風による干ばつ」に見舞われ、2006年にはハワイが6週間連続の雨の日に耐えた。小規模では、工場、データセンター、およびすべて再生可能エネルギーへの移行を希望する遠隔地コミュニティでは、ギャップを埋める必要があります。ドイツは原子力発電所を廃止し、再生可能エネルギーの導入に懸命に取り組んでいるが、再生可能電力供給の「断続性」の問題により、ロシアからの輸入ガスを含む化石燃料に依然として依存している。

明らかな解決策はバッテリーです。最も普及している種類は、それを機能させる化学プロセスにちなんで、リチウムイオンまたはリチウムイオンと呼ばれます。このようなバッテリーは、携帯電話から電気自動車に至るまであらゆるものに電力を供給します。比較的安価に製造でき、さらに安くなりつつあります。しかし、一般的なモデルは最大出力をわずか 3 ～ 4 時間使用しただけで蓄えられたエネルギーを使い果たしてしまい、iPhone 所有者なら誰でもご存知のとおり、充電するたびに容量が少しずつ減っていきます。長時間の放電に対応するのに十分な量のバッテリーを収集するには費用がかかります。また、バッテリーは発火する可能性があり、韓国では過去数年間に数十回の火災が発生しています。

イリノイ州のアルゴンヌ国立研究所でエネルギー貯蔵科学アルゴンヌ共同センター（ACCESS）を所長する科学者ヴェンカット・スリニバサン氏は、リチウムイオン電池の最大の問題の一つはサプライチェーンだと私に語った。バッテリーはリチウムとコバルトに依存しています。 2020年には、世界のコバルトの約70パーセントがコンゴ民主共和国から産出された。「多様性がなければ、私たちは問題を抱えることになるでしょう」とスリニバサン氏は語った。サプライチェーンに混乱が生じると、価格や在庫状況に大きな影響を与える可能性があります。さらに、金属の採掘には大量の水とエネルギーが必要であり、環境破壊を引き起こす可能性があり、コバルトの採掘作業には児童労働が含まれる場合もあります。専門家らは、大幅な技術進歩がなければ、リチウムイオン価格が現在の水準より30％以上下落するのではないかと疑っているが、エネルギー省によると、その下落幅はまだ小さすぎるという。私たちは能力を拡大する必要があります。ある試算によると、再生可能エネルギーへの大幅な移行を図り、気候変動を回避するには、2040 年までに少なくとも 100 倍の貯蔵が必要になるでしょう。私たちは、リチウムイオン電池の原料を採掘、流通、リサイクルするクリーンで信頼性の高い方法を何らかの方法で見つけられるかもしれません。それでも、それは可能性が低いように思えます。私たちは通常、再生可能エネルギーについて風力タービンやソーラーパネルなどの電源の観点から考えますが、それは全体像の半分にすぎません。理想的には、再生可能エネルギーと再生可能貯蔵を組み合わせます。

私たちはすでに一種の再生可能エネルギー貯蔵を行っています。世界のエネルギー貯蔵容量の 90 パーセント以上が貯水池にあり、揚水発電と呼ばれる注目に値するが知られていない技術の一部です。とりわけ、「揚水水力」は電力需要の急増を平準化するために使用されます。モーターは水を川や貯水池からより高い貯水池まで汲み上げます。水が下り坂に放出されると、タービンが回転して再び発電されます。揚水発電設備は巨大な常設バッテリーのようなもので、水が上に汲み上げられるときに充電され、下に流れるにつれて消耗します。この施設は畏敬の念を抱かせるものです。バージニア州のバース郡揚水発電所は、樹木に覆われた斜面に囲まれた標高約 400 m 離れた 2 つの広大な湖で構成されています。需要が多い時には、毎分 1,300 万ガロンの水がこのシステムを流れ、数十万の家庭に電力を供給します。一部の国では揚水水力発電の利用を拡大しているが、米国における新たな施設の建設は数十年前にピークに達していた。適切な地理を見つけるのは難しく、許可を取得するのは難しく、建設には時間がかかり、費用がかかります。エネルギー貯蔵への新しいアプローチの模索が続いています。

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Quidnet はヒューストンに本拠を置く新興企業で、可能性を模索している多くの企業のうちの 1 つです。先月、私はサンアントニオ西の農場にある試験場の一つに向かう途中、運用担当副社長のスコット・ライト氏と最高執行責任者（COO）のジェイソン・クレイグ氏とともにキングランチのF-150ピックアップトラックに同乗した。クレイグ氏が後部座席から、クイドネット社が新しい種類の揚水水力発電の特許を取得したと説明している間、野原や看板が目まぐるしく通り過ぎた。同社のシステムは、水を上に汲み上げるのではなく、少なくとも1,000フィート下まで届くパイプを通して地下に送ります。その後、このシステムは地球に圧力をかけて水を絞り戻し、その水を発電機の駆動に使用します。ライト氏とクレイグ氏は石油・ガス業界のベテランであり、Quidnet のテクノロジーは水圧破砕法における緑のリフのようなものです。この技術では、流体が地下に注入され、そこで圧力が高まり、岩石が砕け、天然ガスが放出されます。 Quidnet は同じ機器と専門知識の一部を使用していますが、目的は異なります。水を岩層の間に挟み込み、必要に応じて放出できる地下貯留層を形成することです。

車を運転しながら、私は2021年2月にテキサス州が経験した停電について尋ねた。このときは冬の嵐でガス工場が数日間停止し、数百万人が停電した。 200人以上が死亡した。この危機には多くの原因があり、その中にはテキサス州が送電網が他の州の送電網に接続されていない唯一の州であるという事実も含まれる。「私たちはトイレを流すために近所のプールからバケツの水を汲み上げていました」とライトさんは語った。「そのような時に電力網の負担を軽減するために何らかの方法で電力を蓄える方法が必要であることは間違いありません。」

Quidnet などの企業が作成した人工地下貯留層は、その形状からエンジニアの間では「レンズ」として知られています。（「私がウーピークッションと言ったら、みんなそれが気に入らないんです」とクレイグ氏は語った。）当初、Quidnet は適切なサイズと形状のレンズを形成する能力について懐疑的だった。しかし、私が訪問した時点では、テキサス、オハイオ、アルバータで複数のポンプサイクルを正常に完了していました。同社は、ビル・ゲイツが設立したブレークスルー・エナジー・ベンチャーズからの寄付を含む、民間および政府から3,800万ドルの資金を受けている。

クイドネットはエネルギー貯蔵のゴールドラッシュの恩恵を受けてきた。 2018年、エネルギー省は、電力貯蔵期間追加（DAYS）と呼ばれるプログラムを通じて、Quidnetを含む10のグループに3,000万ドルの資金を与えた。ドナルド・トランプ大統領は退任前に、超党派のより良いエネルギー貯蔵技術（BEST）法を含む2020年エネルギー法に署名し、エネルギー貯蔵技術の「研究、開発、実証」に5年間で10億ドルを費やすことを承認した。新しいエネルギー貯蔵技術。現在、多くの州が貯蔵容量の目標を設定しており、2018年に連邦エネルギー規制委員会は、貯蔵エネルギーを卸電力市場に統合する命令841を発行した。米国クリーンパワー協会のジェイソン・バーウェン氏は、「これは時代が来た技術だという認識が広まっている」と語った。しかし、エンジニアのホワイトボードと現実との間には大きな距離があります。資金提供を受けている再生可能蓄電技術の多くは、広く普及するには非現実的、高価、または非効率すぎることが判明するでしょう。

私たちが農場に近づくにつれて、クレイグは多くの企業のアプローチの生々しい物理的性質について思索しました。基本原理は高校の物理で習ったものです。物体を持ち上げようとすると、物体には位置エネルギーが蓄えられます。その物体を落下させると、その位置エネルギーが運動エネルギーになり、発電機に電力を供給して電気を生み出すことができます。同じことが多くの身体的動作にも当てはまります。エネルギー貯蔵会社は、重量物を持ち上げるだけでなく、空気や水を圧縮したり、物体を回転させたり、加熱したりしています。初期作業にクリーンエネルギーを使用し、それを保存および放出する環境に優しい方法を見つければ、環境に配慮したバッテリーの代替品が作成されたことになります。

「長期エネルギー貯蔵問題の解決策が穴居人のものである可能性があることに、私はある意味驚き、勇気づけられました」とクレイグ氏は語った。バッテリーは「非常に洗練された電気化学に依存しており、すぐに私の理解の範囲を超えてしまいます。それでも解決策は、クレーンで重いものを持ち上げたり、油圧ジャッキで土を持ち上げたりすることかもしれません。ネバダ州には石を入れている人たちがいると思います」」

私たちは農場の長いドライブに車を停めました。ハゲワシのやかんが頭上で旋回していました。

「それが何を意味するか知っていますか？」クレイグは尋ねた。

「最後にここに出てきた記者は？」私は言いました。

彼らは笑った。「そうです。悪い質問が多すぎます。」

私はすでに頭の中に1つありました。私はグリーンエネルギーの未来の一部を見ようとしていたのでしょうか、それともテキサスの田舎で行われた好奇心旺盛で短命な実験でしょうか?

最近まで、私たちはエネルギーを貯蔵するための新しい方法についてあまり考える必要がありませんでした。化石燃料は先史時代のエネルギーの宝庫であり、それを燃やして発電機を駆動することで、そのエネルギーを解き放つことができます。燃やす燃料は常にもっとありました。「世界中のほぼすべての電気は、作られるままに使われています」と長年太陽光発電に投資しており、最も資本力の高い新エネルギー貯蔵会社の一つであるエナジー・ヴォルトの共同創設者であるビル・グロス氏は私に語った。すぐに消費されない電力のほとんどは失われます。問題は、多くの技術では「実際には、電気を作るよりも貯蔵する方がコストがかかる」ことだ、と同氏は言う。多くの場合、太陽光と風力は石炭やガスよりも安価になっています。しかし、貯蔵コストを追加すると、再生可能エネルギーは化石燃料に負ける可能性があります。

エネルギーは私たちの周りにあらゆる方法で蓄えられています。冷蔵庫にある炭酸水のボトルには、圧力がかかっている状態でエネルギーが蓄えられています。本の塔にはエネルギーが含まれており、落下するとエネルギーが放出されます。より大きな規模では、火山の噴火や雪崩によって蓄えられたエネルギーが放出されます。しかし、エネルギー貯蔵は、予測可能で便利で高密度で、小さなスペースに大量の電力を詰め込める場合に最も役立ちます。気候変動にもかかわらず、化石燃料はこれらの要件をすべて満たしています。簡単に輸送できるガソリンをわずか 1 ガロン燃焼させるだけで、揚水発電所の底部から数千ガロンの水を上部まで移動させるのに十分なエネルギーを放出できます。

今日のリチウムイオン電池はそれに比べて密度が低く、再生可能蓄電システムも密度、利便性、規模を達成するのに苦労しています。圧縮空気エネルギー貯蔵の背後にある基本技術は数十年前に遡り、自然または人工の地下洞窟に空気を送り込み、再び放出することが含まれます。最初の地下圧縮空気施設は 1978 年にドイツで完成しました。このようなシステムは、膨大な量のエネルギーを貯蔵したり放出したりすることができます。しかし、揚水水力と同様、圧縮空気施設には適切な地理的条件が必要であり、建設には多額の費用がかかります。また、効率も悪く、通常、ガスの加圧に投入されたエネルギーの半分しか回収できません。

エンジニアは密度と効率の向上に努めています。トロントに本拠を置くハイドロスターという企業は3億ドル以上の資金を受けており、カリフォルニアやオーストラリアなどでプロジェクトを開発しており、今後5年間でオンライン化する予定だ。圧縮空気をタンクに貯蔵し、空気圧縮プロセス中に放出される熱を保持し、膨張時にその熱を空気に再適用して、タービンを駆動して発電する能力を過給します。英国の企業ハイビュー・パワーは、空気を氷点下 300 度以上まで冷却し、その時点で液体になるという、より極端な取り組みを行っています。液体の空気は密度が高く、Highview で温めると急速にガス化し、タービンブレードを回転させます。ハイビュー社の執行会長コリン・ロイ氏は、同社がタンクを開けると空気が「激しい力で爆発する」と語った。同社はプロトタイプの液体空気システムを構築し、英国とスペインで商用プラントを開発しています。

Quidnet も、圧力ベースのテクノロジーの改良を進めています。同社の試験場では、農場のオーナーであるジェイコブ・シュビアスさんとセイディ・シュビアスさんが出迎えてくれた。約 1 年前、クイドネットは掘削装置 (トラックに取り付けられた 70 フィートのマスト) を自社の敷地に派遣していました。現在、青い坑口は高さ約10フィートで、輸送用コンテナほどの大きさのポンプ室、いくつかの黄色いタンク、そしてたくさんのホースの近くに立っていた。水はタンクから井戸にポンプで汲み上げられ、そこで圧力下で保管される可能性があります。その後、タンクに戻される可能性があります。先月、Quidnet はサンアントニオの電力会社に貯蔵エネルギー技術を提供するパイロットプログラムを発表しました。

私たちはポンプ室の中に足を踏み入れ、ピストン、フライホイール、脈動減衰装置と呼ばれるものを鑑賞しました。黄色の500馬力ディーゼルエンジンが後部に静かに鎮座し、ポンプを稼働させる準備ができていた。「私は大きな機械と騒音と石油の匂いが大好きです」とライトさんは語った。このシステムの商用バージョンでは、理想的にはクリーンエネルギーを動力源とする電気モーターが水を汲み上げ、水が戻ると発電機として機能します。

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私たちが暑い日差しの中、外へ歩いて戻ると、ライトは地面から突き出ている10本の別々のPVCパイプを指さした。彼らは、岩の変位を追跡することによってレンズのサイズと特性を評価するための機器である傾斜計が地下に存在することを示しました。彼らは月の潮の満ち引きを感じることさえできるのです。私たちは立ったままおしゃべりをしましたが、クレイグは、最終的にはタンクは魅力的な池に置き換えられるだろうと言いました。セイディ・シュウィアーズさんは、ソーラーパネルとクイドネット井戸で農場全体が稼働している様子を想像するのが好きだと語った。

エネルギー関連の仕事に携わる人々は、送電網について、あたかも独自の飢えや癖があるかのように話します。「送電網は資産の多様性を望んでいます」と、「鉄空気」電池を製造するフォーム・エナジー社の最高経営責任者（CEO）マテオ・ハラミロ氏は私に語った。（この技術は、金属を錆びさせたり錆びさせたりするサイクルを繰り返すことでエネルギーを蓄えるもので、理論的にはリチウムイオンに代わる数あるものの 1 つです。）クリーンなグリッドには、さまざまな種類の解決策が生まれる余地があります。同時に、この環境は非常に競争が激しいです。「誰もが揚水発電やリチウムイオンと競争している」とエネルギー省プログラムDAYSのディレクター、スコット・リッツェルマン氏は私に語った。「これほど重要なサプライチェーンと製造拠点があることを考えると、リチウムイオンはまさに支配的です。」同氏は、電池以外の新興企業について、「他にも初期段階にある技術があり、規模を拡大できれば競争力が高まる可能性がある。それが業界全体の課題だ。誰もが、まずその点に到達して、それを証明しようとしている」と語った。技術的な実現可能性とコストの可能性を検討し、それを実験室ではなく大規模な現場で証明してください。」

シカゴ大学の材料科学者兼エンジニアであるシャーリー・メン氏は、世界は「一連の保管方法」を必要としていると語った。すべての方法がニッチな分野を見つけるわけではありませんが、「私たちはかなり投資が不足していると思います。私たちは送電網システム全体を再構築しようとしていると本気で想像しているからです。」と彼女は言いました。スタンフォード大学のクリーンエネルギー研究者ネイサン・ラトリッジ氏は、電力網がまだ建設中の場所ではエネルギー貯蔵が特に重要な役割を果たす可能性があると語った。発展途上国の多くの国には、化石燃料を完全に飛び越えて、より安価で汚染の少ない再生可能電力に直行するチャンスがあります。しかし、風力と太陽光の割合が大きい送電網では、断続性を克服するためにより多くの蓄電容量が必要になります。再生可能エネルギー貯蔵は「グローバル・サウスにとって双方にとって有利な関係にある」とラトリッジ氏は語った。「これにより、人々は基本的に、70年代、80年代、90年代に私たちが作った時代遅れのガラクタに対処することなく、21世紀に素早く飛び込むことができるのです。」

ライトのトラックに戻りながら、私はクイドネットの井戸の建設が進んだ場合に状況がどうなるかを考えました。今日の揚水発電所は地表に絵のように美しい湖を形成していますが、クイドネットのようなアプローチではその下に加圧エネルギーの貯蔵庫が形成されるでしょう。同社は、約800メートル間隔で坑口が点在し、4つごとに池がある地形を想定している。風力タービンが空に向かって上昇するかもしれません。地球自体は一種の巨大な電池になるでしょう。

Energy Vault の共同創設者である Bill Gross 氏は、西海岸の技術分野での長いキャリアを経て、エネルギー貯蔵の検討を開始し、その間に一連のドットコム会社や太陽光発電会社を立ち上げ、成功を収めました。彼は、揚水水力と同じ原理に基づいて、液体ではなく固体を使用したシステムを構築できないかと考えました。水を上流に汲み上げて下流に放出するのではなく、クリーンエネルギーを使用して重りを積み上げ、滑車を使用して下降させて発電することはできないでしょうか? 「仮想の山のようなものを作りたかったんです」と彼は私に語った。

グロス氏と土木技師のアンドレア・ペドレッティ氏は選択肢を検討し始めた。彼らは「安価に身長を高くしたい」とグロス氏は語った。鋼材は高価でした。コンクリートも同様で、その製造には炭素が排出されました。彼らはセメックスと呼ばれる会社と協力して、「減水剤」の使用に取り組み始めました。これは、低所得国の道路建設によく使用される、泥をくっつけることができるポリマーです。減水剤と地元の土、水、少量のセメントを混ぜれば、その場で安価なブロックを作ることができます。「つまり、基本的には土から山を作ることができるのです」とグロス氏は言う。「そして、私たちは毎日その山を作り、毎日その山を解体することができます。」揚水水力に規模を合わせるのは野心的だろう。しかし、中規模の山でも、同じ場所にある太陽光発電所や原子力発電所で作られたエネルギーを隠したり、データセンターでサーバーを稼働し続けたりできるかもしれない。グロス氏とペドレッティ氏は、CEO のロバート・ピコーニ氏とともに Energy Vault を 2017 年に設立しました。同社はロサンゼルスとスイスにオフィスを構えています。

Energy Vault によるシステムへの最初の試みは、6 本のアームを備えた、迫りくるトランスフォーマーのようなタワークレーンである EV1 でした。そのアイデアは、このようなクレーンが周囲の壁にブロックを積み上げ、その後それらを積み外すというものでした。インターネット上の観察者たちは、システムの非実用性について彼らが認識していることを指摘するフィールドデーを開催しました。（「The Energy Vault Is a Dumb Idea, Here's Why」というタイトルの YouTube ビデオは 200 万回視聴されています。）いずれにせよ、同社は EVx と呼ばれる新しい密閉型デザインに移行しました。レンダリングでは、40 階建ての箱型の自動倉庫に似ています。エレベーターはクリーンパワーを利用して30トンもの重さのブロックを持ち上げて台車に乗せ、構造物の中央に向かって移動させます。エネルギーが必要になると、ブロックはエレベーターに戻されます。エレベーターが降下すると、発電機に電力が供給され、新たな電力が生成されます。 Energy Vault は、このシステムは往復効率が高く、消費する電力の多くを回生できると主張しています。それでも、EVx は大量のエネルギーを貯蔵したり放出したりするために、何千もの重いブロックを移動させる必要があります。通常、私たちのエネルギー使用は抽象化されたものです。 Energy Vault のアプローチは、それをありのままの物理的な言葉で明らかにします。

EVx のデモは、EV1 の影にある牧歌的なスイスの山間の渓谷で開発されています。 3月にピコーニから売り込みを受けました。ヘルメット、ベスト、目の保護具を着用した後、私たちは大きな青い鋼鉄の箱であるブロック製造機に立ち寄りました。 7,000 トンの力を使ってブロックの成分を圧縮し、それからそれらを垂直に反転させ、15 分ごとに新しいものを作ります。「これをウォルマートに買いに行ってはいけません」とピコーニ氏は言う。

近くでは、ブロックを EVx のエレベーターに往復する 2 台のトロリーが見えました。私は硬いプラスチックの車輪の一つに手を置きました。ピコーニ氏は、同社は依然として台車の材料の実験を行っており、「我々が行っていることの多くは材料科学だ」と語った。私たちは制御室に向かったが、そこはコンピューターを搭載したトレーラーであり、Energy Vault のエンジニアリング担当副社長であるフランク・タイバー氏がオーストラリアン・シェパードのシドニーと一緒に座っていた。タイバー氏は以前、SpaceX社の発射台と着陸台の主任エンジニアを務めていた。（シドニーさんは「10からゼロまで逆算しても何も起こらないと腹を立てるほどロケット制御室にいた」とタイバーさんは語った。）エナジー・ボールトはスペースXに似ている、と彼は私に語った。しかし、秘密のソースは、すべてを確実に機能させる方法です。」大画面では、センサーが磨耗に関するデータを収集している間、車ほどの大きさのブロックが台車の上で前後に動き回るのが見えました。

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外に出て、ピコーニと私は、画面に映っていたトロッコを探しに行きました。私たちはまるでピラミッドの建設現場にいるかのように、さまざまな構成の高いブロックを通り過ぎてから、トロリーを制御していたテストエンジニアのヴァヘ・ガブチアンに会いました。彼はカリフォルニア工科大学で破壊力学を学んでいたため、何千マイルも転がったり振動したりしたときにコンポーネントに亀裂が生じるかどうかを知りたいと考えていました。近くにある I 型鋼で作られた 4 階建ての建物では、最終的な EVx がどのようなものになるかを小さなプレビューとして見せてくれました。倉庫が機能すれば、動くパズルになるでしょう。ソフトウェアは、ブロックの加速、減速、昇降時に電力を一定に保つために、エレベーターやトロリーの動きを調整する必要があります。

Energy Vault の主任機械エンジニアである Al Sokhanvari 氏がやって来ました。彼は 30 年間を NASA と国防高等研究計画局の航空宇宙プロジェクトの完了に費やし、ラスベガスのベラージオの噴水の建設にも協力しました。（「でも、これが一番クールだ、とピコーニ氏は言う。）ある意味、EVx の建物は噴水のようなものだが、水の代わりに土のブロックが循環している。大量の電力を貯蔵していたとき、倉庫は上層階に何トンものブロックが積まれ、最上部が重くなりました。電力が遮断されると、ブロックは底に流れます。「ですから、重りを入れたり出したりして実際に呼吸しているようなものにしなければなりません」とソカンヴァリ氏は言う。そんな建物はまるで「生き物」のようです。

エネルギー貯蔵の開発にはリスクが伴います。 Quidnet とは異なり、Energy Vault は上場されています。時価総額は10億ドルを超えるが、将来は不透明だ。このテクノロジーはまだ初期段階にあり、会社に対する興奮が実行可能なエンジニアリングではなく、セールスマンシップをどれだけ反映しているかを判断するのは難しいかもしれません。これまで EVx のような施設を構築した人は誰もおらず、システムには予想以上に故障する可能性のある可動部品が含まれています。 ACCESS ディレクターの Venkat Srinivasan 氏は、リチウムイオン電池は持ち運び可能であり、極めて信頼性が高いと述べました。「グリッド上で運用するなら、信頼性が1番、2番、3番ですよね？」彼は言った。電力会社は、10 年分のデータを裏付けている製品や企業を望んでいます。投資家は新エネルギー企業に多額の資金をつぎ込んでいるが、「こうした賭けの中にはわれわれの考え通りにいかないものもある」と同氏は語った。「それには複数の理由があるでしょう。テクノロジー的なものもあるかもしれませんが、実行上の理由もあります。」

リチウムイオン電池は、欠陥はあるものの、既知の量です。 Energy Vault が開発している方法はそうではありません。それでも、いわゆる「重力ストレージ」を追求しているのは同社だけではない。スコットランドに本拠を置くグラビトリシティは最近、50トンのブロックを一度に2階建ての塔に積み上げるというデモンストレーションを終了した。現在、使われなくなった坑道内で、1,000トンのブロックを上げ下げする計画だ。他の 2 社、カリフォルニアの Gravity Power とハンブルクの Gravity Storage GmbH は、シャフトの底に巨大な重りを置き、その下に水を汲み上げて持ち上げることを目指しています。エネルギーを取り出すには、水を重りでパイプに押し込み、タービンを通過させます。モントリオールに拠点を置く RheEnergise は、同社が発明した R-19 と呼ばれる水の 2.5 倍の密度を持つ流体を中心とした、揚水水力発電のさらに別の解釈を考案しました。そのシステムは、斜面の上部と下部にあるタンク間で液体を移動させます。この作品はまだクラウドファンディングの段階です。

ブロックを空中に持ち上げることで位置エネルギーを蓄えるのと同じように、物を加熱することで熱的に蓄えることができます。企業は溶融塩、火山岩、その他の物質に熱を蓄えています。再生可能な化学プロセスに基づいた巨大バッテリーも実用可能です。いわゆるフロー電池では、電荷を保持する電解液を管理するためにタンクを使用できます。水素貯蔵では、水中の酸素から水素を分離するために電気分解が使用されます。水素はその後、気体、液体、またはアンモニアの一部として地下または地上のタンクに貯蔵されます。燃料電池内で酸素と再結合すると、再び水が形成され、電気が放出されます。

Srinivasan 氏は、新しい提案を見て、「これは解決策の一部かもしれない」と考えることが多いと語った。エネルギー省のリッツェルマン氏は、追求されているアイデアの範囲は「非常に低コスト、大規模生産、高性能といった要件をすべて満たす組み合わせを誰も見つけていないことを示唆している」と述べた。考えられるシナリオとしては、多くのテクノロジーが普及し、それぞれが異なる問題を解決することになります。ダンケルフルートを改善する人もいます。他のものは、送電網の混雑を回避したり、売買できるようにエネルギーを保持したりするのに役立ちます。さらに、秒ごとの電気変動を平滑化して「電力品質」を保証するものもあります。現在使用されている平滑化技術の 1 つはフライホイールです。高度なバージョンでは、1 トン以上の重さの金属の塊が電気モーターで毎分数万回回転するため、磁石によって真空中で浮遊します。次に、発電機が速度を落とし、エネルギーを回収します。（「グリッドは金属を回転させるのが大好きです」と、あるエンジニアは私に言いました。）

リッツェルマン氏は、エネルギー貯蔵システムは最終的には脱炭素化の全体的なコストを引き下げると信じているが、それが簡単に売れるものではない可能性があることも認めている。「引用符で囲まれたグリッドは顧客ではありません」と彼の同僚の一人はよく言います。実際の顧客は、独立系の発電事業者、公益事業者、工場やデータセンターを運営する企業です。課題の 1 つは、誰が何に対して支払うのかを把握することです。また、ソリューションがグリッドとどの程度うまく噛み合っているかも重要であり、それは多くの要因によって決まります。空気鉄電池会社フォーム社のハラミロ氏は、「ある仕様書を見て、別の仕様書と比較して、『ああ、往復効率が良い、こっちの方が優れている』とは言えない」と語った。「彼の会社は、自社のテクノロジーがどのように適合するかを把握するために、気象と市場に関するデータを利用するコンピューターモデルを使用しました。ハラミーロはたまたま神学の修士号を取得しており、この学問はエネルギー貯蔵システムを理解するのに驚くほど役立つと彼は言いました。「すべてのストレージシステムにはトレードオフがあります」と彼は言いました。「人間とそれほど変わりません。私は完璧からはほど遠いです。私がとても幸せに結婚できているのは、ただ妻が他の人ほど私の欠点を気にしない傾向があるからです。」重要なのは、すべてが調和していることです。

ストレージが幅広い政治的支持を得ているのは、ストレージが送電網全体を強化しているからでもある。カリフォルニア大学サンタバーバラ校の政治学者リア・ストークス氏は、エネルギー貯蔵技術は「燃料源に関しては中立だ」と語った。彼らは「クリーンでもダーティでも、あらゆる種類の電力を蓄えることができる」。明らかに再生可能エネルギーが化石燃料を脅かすのに貢献し始めれば、貯蔵は党派的な問題になる可能性がある。「気候とエネルギー政策の政治化は、共和党に巨額の資金を提供している化石燃料会社から来ている」とストークス氏は語った。「これはある種のイデオロギー的な亀裂ではありません。基本的に重要な問題です。」当面、ストレージポリシーは、ストークス氏が「制定の霧」と呼ぶところに存在します。そこではテクノロジーが非常に新しいため、その最大の受益者をまだ特定できません。たとえ社会として、そして地球として、私たちが優位に立っていたとしても、必ず敗者が出るでしょう。

グリッド全体が完璧になることはありません。私たちは、望ましくない副産物を伴うテクノロジーから決して逃れることはできないかもしれません。私たちは常に化石燃料と原子力に部分的に依存しており、需要が高いときに使用されるリチウムイオン電池や天然ガスの「ピーク」プラントによってバックアップされています。しかし、テクノロジーの一部がうまく機能し、再生可能エネルギーと再生可能蓄電の組み合わせによって地球が再形成される未来を思い描くことも同様に可能です。そのような世界では、風力タービンと太陽光発電所が田畑や海岸線に広がり、地熱発電所は地下から電力を引き出すことになります。一方、洞窟やタンクの中では、水素と圧縮空気が行き来します。工業地域では、エネルギー倉庫が質量の移動に伴ってガタガタ音を立てます。田舎では水は地下に汲み上げられ、その後湧き出てきます。太陽が出て風が吹くと送電網が吸い込み、電力が節約されます。無風時には送電網からエネルギーが供給され、工場、家庭、オフィス、デバイスにエネルギーが供給されます。化石燃料の形で死んだものを燃やすのではなく、生きているシステム内でエネルギーを動的に生成し、貯蔵します。

スイスから帰った後、散歩をしました。太陽が私の顔を温め、風に吹かれて瞬きした。 20 年前、太陽光と風力が私たちのニーズを満たすのに十分なエネルギーを提供できるなど、多くの人には想像もできなかったように思えました。ゆっくりと、私たちの直感は再生可能エネルギーを受け入れる方向に変わりました。再生可能ストレージについても同様の改訂が行われる可能性がある。見上げると、雨が降り出しそうな雲が空に垂れ込めていた。それらは位置エネルギーの銀行でした。足の下で、地面が都市の重みでわずかに沈み、今にも跳ね返ろうとしているのを想像しました。自然は私たちが発電するのに役立ちます。もしかしたら、それは私たちもそれを維持するのに役立つかもしれません。 ♦