次世代電力ネットワーク：IoTとV2Gが導くスマートグリッドの新時代
画像出典:Bantita/stock.adobe.com; AIで生成
米国エネルギー省のChris Irwin氏へのインタビューに基づき、マウザーテクニカルコンテンツスタッフによる寄稿
2025年10月17日公開
数十年にわたり、電力網は現代文明の陰の立役者として、家庭や企業、そして私たちの生活に電力を供給する、静かで常に稼働し続ける存在であり続けてまいりました。その信頼性は私たちの日常生活に深く根ざしているため、故障した時だけ気づくことが多いのです。しかし、この受動的で単一的なシステムは、脱炭素化と電化という二つの巨大かつ相互に関連する力によって、これまでで最も重要な変革の局面を迎えています。多くの国々が化石燃料から離れ、電気自動車やヒートポンプ、その他の環境に優しい技術を採用するにつれ、電力需要は急激に増加しており、私たちの生活は電力の継続的な供給にますます依存するようになっています。解決策はスマートグリッドかもしれません。これはデータと接続性を活用し、より強靭で持続可能な電力供給システムを構築する仕組みです。基盤の転換：アナログからデジタルへ
従来の送電網は、大規模な集中型発電所から受動的な消費者への一方通行の電力供給を前提に設計されました。この構造は、分散型再生可能エネルギーを統合し電力需要の急増をもたらす現代社会の要求には、根本的に不向きです。デジタル双方向ネットワークへの移行は、既存のインフラにデジタルセンサ、コントローラ、高度な通信機能を統合する根本的なアーキテクチャの転換を意味します。このスマートグリッドは、インターネットの分散型構造に着想を得た、動的で知的なネットワークへとシステムを変革します。新たなアーキテクチャにより、エネルギーフローのリアルタイム監視ならびに大規模データセットへの人工知能（AI）および機械学習（ML）の適用を通じて、制御機能の強化と予測精度の向上が実現されます。AIとMLの統合により、従来のシステムでは管理が困難であった分散型資産のシームレスな統合が可能となります。この変革により、事業者様は電力系統の健全性、特に信頼性と回復力に関する定義を再評価することが可能となります。信頼性とは通常時における停電を回避する能力を指すのに対し、回復力とは悪天候やその他の災害時における停電に耐え、迅速に復旧するシステムの能力を指します。2021年のテキサス州電力危機は、深刻なレジリエンス（回復力）の欠如を示す決定的な事例研究となります。この失敗により450万世帯以上が停電に見舞われ、推定1950億ドルの損害が発生しましたが、その主な原因は冬季対策の不備と、長期的な安定性よりも短期的なコスト削減を優先した規制枠組みにありました。[1] この深刻な出来事は、強靭な電力網が贅沢品ではなく必要不可欠なものであることを浮き彫りにしました。
グリッドを全国規模のIoTシステムとして
現代の電力系統は、かつてない量のデータを含み、全国規模の巨大なモノのインターネット（IoT）システムへと進化しています。予測によれば、系統が生成するデータは2040年までに1000倍に増加する可能性があり、その増加分の半分は、インバーターや電気自動車などの顧客所有資産に起因するとされています。[2] この根本的な戦略転換こそが、電力供給システムの民主化の核心であります。電力会社が自社のインフラ設備の全てにセンサを設置する必要はなくなり、顧客が所有するデバイスから直接、貴重なデータやサービスを取得できるようになりました。
現代の無線周波数帯や光ファイバから従来の電話システムに至るまで、複雑に絡み合った接続網が、この新たなデジタルシステムを支えております。スマートメータや電気自動車といった機器には、購入価格に接続機能が組み込まれているため、電力網は既存の消費者向け通信インフラを活用することが可能となります。この戦略的転換により、電力網のビジネスモデルは公益事業体所有型からプラットフォームベースのエコシステムへと移行します。エネルギーの「ウーバー化」：新たな市場パラダイム
従来型の指令統制モデル、すなわち電力会社が大型発電機の運転を指示する方式は、顧客所有の資産がエネルギー構成の重要な部分を占めるようになるにつれ、もはや持続可能ではありません。公益事業者は、顧客に特定の行動を強制することはできません。これにより、力関係が根本的に逆転します。解決策は、単独の提供者から市場の調整役へと、根本的な転換を図ることにあるのです。この新たなパラダイムは、公益事業者をエネルギー資源、市場参加者、サービスからなるエコシステムを管理するプラットフォームへと変革します。これは、Uberのような配車サービスが自ら車両を所有することなく、何百万もの独立したドライバの行動を調整する仕組みとよく似ています。公益事業者はこの同じモデルを電力系統に適用し、技術と経済的インセンティブを用いて独立した資産所有者の行動を調整することが可能となります。この新たな経済モデルは、顧客所有の資産が電力網における「ギグワーカーセンサ」となりつつあるという考え方に基づいています。この概念は電力システム民主化の本質を体現しており、電力会社は住宅所有者の太陽光発電インバーターや電気自動車からデータと機能を取得し、個人の投資を重要な情報源および電力源へと転換することが可能となります。電力会社が顧客の行動を強制することはできませんが、規制当局は顧客参加を促進する新たな枠組みを構築することで、このモデルの形成と実現を積極的に推進しています。
車両から電力網への技術（V2G）の技術的・商業的実現可能性車両から電力網への電力供給技術（V2G）は、新たな市場モデルの重要な構成要素です。これにより、プラグイン電気自動車の所有者は、電力網に対して需要応答サービスを販売することが可能となります。具体的には、電力の逆送電を行うか、あるいは一日の異なる時間帯において充電速度を低下させることで実現されます。[3] V2Gは将来の電力網にとって重要な青写真ではありますが、この技術は現在もなお完全な開発と普及に向けた準備段階にあります。主要な技術的課題は、車両と充電インフラ間の安全な双方向通信を実現するために不可欠な通信方式の最終決定と標準化です。消費者にとって重要な懸念事項は、バッテリの寿命が短縮される可能性がある点です。繰り返される充放電サイクルはバッテリの寿命を縮める恐れがあり、保証上の問題を引き起こす可能性があります。
課題はあるものの、V2G技術は一連の重点的なパイロットプログラムを通じて進展しており、商業導入は主に稼働率の高い車両群を中心に進められています。大型バッテリを搭載し運行スケジュールが予測可能な電気スクールバスは、駐車中に電力網へ柔軟かつ調整可能な電力を供給できる理想的な「車輪付きのバッテリ」として実証されつつあります。[4] これらの実例は、V2G導入が現在まだ初期段階にあることを示しています。政策および規制環境
送電網の近代化における最大の課題は、技術ではなく政策と経済性にあります。規制当局は根本的なジレンマに直面しています。すなわち、送電網近代化への巨額投資の必要性と、消費者にとって高騰する電気料金とのバランスを取らねばならないのです。このジレンマは、新たな負荷、特にデータセンターからの電力需要の急増によってさらに深刻化しています。従来のサービス原価計算モデルでは、必要な近代化投資を適切に評価したり、その投資を促したりできない可能性があり、支出を承認することは顧客の資金を賭け事にしているのではないかという規制当局の懸念が高まっています。これらの課題を克服するため、新たな指標の活用や、投資を具体的かつ測定可能な成果と結びつける多目的優先順位付けなど、新たなアプローチが登場しています。公益事業者が投資情報を提示するための指針は、革新的で付加価値のある投資の必要性をより強く訴えるために設計されています。米国連邦政府機関は、超党派インフラ法などの取り組みを通じて、送電網の近代化が複数機関による取り組みであることを認識し、この移行を加速させるための資金提供と技術支援において重要な役割を果たしております。
まとめ米国電力網の変革は、アナログで一方向のシステムから、デジタルで双方向かつデータ豊富なネットワークへの移行という、複雑ながらも必要な旅路です。新たな経済モデルの概念、エネルギーの「ウーバー化」、そしてV2G（車両からグリッドへの電力供給）の重要な役割は、いずれも現在の研究によって裏付けられています。しかしながら、この未来への道程は複雑であり、政策、経済、ガバナンスに深く根ざした重大な障壁を乗り越えなければなりません。2021年のテキサス州電力危機は、レジリエンスの欠如が壊滅的な人的・経済的結果を招きうるという厳しい教訓となりました。新たな米国電力網は、単一の主体ではなく、官民の多様なステークホルダーからなる複雑なエコシステムによって構築されつつあります。
本記事は、Copilot for Microsoft 365を用いて作成されました。
出典
[1]https://energy.utexas.edu/research/ercot-blackout-2021
[2]https://resources.mouser.com/eit-smart-grid-en/eit2024-sg-podcast-2-en
[3]https://resources.mouser.com/eit-smart-grid-en/vehicle-to-grid-technology-engineered-to-enable-the-smart-grid
[4]https://www.wri.org/update/electric-school-bus-v2g-lessons-examples