グリーンエネルギーのムラを補い世界で稼働？ 電力を位置エネルギーに変換する「重力バッテリー」実用化へ

グリーンエネルギーの普及で蓄電手段の開発が急がれる

重力バッテリーなど大容量エネルギーの保存技術は、近年急速に普及が進むグリーンエネルギーを受け、開発が急がれるようになってきた。

太陽光発電や風力発電などに代表されるグリーンエネルギーは、環境に優しいサステイナブルな電力として注目される一方、供給の安定性に課題が指摘されている。余剰電力を蓄積しておける重力バッテリーは、こうした不安定な発電方法と非常に相性が良い。

大量の電力を蓄電する手法としては重力バッテリーのほか、リチウムイオン電池や空気鉄電池による手法も検討されている。空気鉄電池とは、鉄を酸化させたり、その逆に酸素を除去して還元することで、繰り返し使用できるバッテリーの機能を持たせたものだ。リチウムイオン電池よりも安価に大量の電力を保持できるとして研究が進んでいる。

重力バッテリーには、自己放電しない利点がある。高い位置に引き上げた重量体を保管しておくだけで、位置エネルギーが確実に保存される。IIASAは、数週間から数年という単位でエネルギーを保存可能だと述べている。

また、化学電池は使用に伴って劣化が進み、蓄電可能な最大容量が低下してゆく。ある時点でバッテリー全体の交換が必要だ。これに対して重力バッテリーは劣化のおそれがなく、仮にメンテナンスが必要だとしても、故障した機械部品を交換する程度だ。グラビトリシティ社はBBCに対し、長期的なランニングコストを抑えることができると説明している。

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広く普及する揚水発電も、おなじく位置エネルギーを利用

位置エネルギーを利用した蓄電手法には、すでに広く実用化されているものもある。その代表例が揚水発電だ。高低差のある2箇所にダムを築き、水を両者のあいだで移動させる。夜間などに上部ダムへ汲み上げることで位置エネルギーを蓄積し、日中の電力消費のピーク時にタービンを通じて下部ダムへと放水して発電する。

BBCによると、現時点で世界の大容量エネルギー保存施設の容量うち、90％以上を揚水発電が占めている。ただし同記事によると、急峻な斜面かつ水量の豊富な地点に建設する必要があり地形条件が厳しいことや、莫大な資本を投じても完成に至らない例があるなど課題も多い。

重力バッテリーも位置エネルギーを活用する視点は同じだが、新たにダムなど巨大なインフラを建設しなくてよいメリットがある。蓄電設備の主要部分を地下に設けることができるため、景観への影響も最小限に抑えることができるとされている。

一方で課題として、安全面で入念な確認が求められる。重量物の保管に廃坑が耐えるか、そして浸水がないかなど、使用停止後の坑道を再開するには一定のハードルがあるようだ。

今後の研究しだいでは、グリーンエネルギーを安定化させる相棒として、重力バッテリーが世界で稼働するようになるかもしれない。