電力のインターネットはなぜできない?

地震による北海道のブラックアウトのように、他の発電所や自然エネルギーなどが発電できる状態であるに、一部の発電設備が停止すると、全体の系統(発電所から需要家までの電力の配線網のこと)を止めざる得ない状況が発生します。これは、系統全体の電力が常に一定の周波数と位相を保っていないといけないという理由があるからです。

このような大規模な系統に対して、地域の中で独自の電力配線を行い、電力をやりとりしていくという「マイクログリッド」の研究が行われています。マイクログリッドという言葉が生まれて10年以上経つと思われます。しかし、一部の地域を除いて、なかなか普及していない状況です。

近年は住宅にも太陽光発電が普及しています。一般に住宅用の太陽光発電は、昼間の電力が余る場合が多く、現在は、固定価格買取制度により電力会社がかなり高い単価で買い取ってくれています。しかし高く買い取るための財源は、一般の(電力の)消費者に負担してもらっており、この制度を永久に続けることは難しいと考えられます。いずれは、家庭のような小口電力においても、電力取引市場のような場所での自由取引になっていくと考えられます。

しかし、もっと単純に考えると、電力が余ったら、隣近所に電力を安く融通するということがもっとできたらよいのではないかと思われます。例えば、太陽光発電で余った電力を、隣家の太陽光発電の無い家庭に譲ってあげることができれば都合がよいです。しかし、現状では隣に電力を売る場合にも、太陽光から出た直流電流を系統電力の電圧と周波数に合わせた交流電力に変換して電力を送り出すことが必要で、さらに電力を他の人に送るためには、電力を輸送するための託送料を電力会社に支払う必要があります。この託送料が高く設定されているため、現状では、隣近所に電力を融通することは不可能な状況になっています(電力契約上もできないことになっていると思われます)。

コンピュータのインターネットは、全体を制御する中心のコンピュータが無いものの、ネットワークにつながった個々のコンピュータが相互に情報をやり取りすることで成り立っています。同様に、太陽光発電などの小型の電力源が、相互につながって電力のインターネットのようなものができないのでしょうか。

東大の阿部力也先生の書籍『デジタルグリッド』では、「デジタルグリッドルーター」という双方向のインバータ技術により、隣接地同士の需要家を結んで、セルという構成単位をつくり、配電網を電力のインターネットに変えていくことが提案されています。セルは、住宅から地域、自治体レベルまでさまざまな段階が考えられ、既存の電力系統からの自立を可能とします。このような「デジタルグリッドルーター」が安価になり、様々な規模で利用できるようになれば、家庭内でも電力のインターネットが可能になり、自宅の太陽光発電の電力の一部を直接、家電の電力やスマートフォンの充電用に利用できるような時代がくるのかもしれません。この分野がいずれは大きな市場に育っていくような予感がします。

阿部力也『デジタルグリッド』エネルギーフォーラム(2016)ISBN:978-4885554728

分散型電源(自然エネルギー)がつくる新しい生命体

微生物の中には,水と二酸化炭素だけで生きていける独立栄養微生物がいます。これと同じ発想で,地域の中で,「太陽光発電」とその太陽光発電の余剰電力から水素を製造する「水素製造装置」,そして水素から電力を発電する「燃料電池」を地域の中でネットワーク化し,マネジメントすることで,エネルギーをほぼ自給できるクラスター(群れ)を作ることができると考えられます。イメージを下図に示します。これは、外部からは,太陽光と水が与えられれば,持続可能な経済単位となります。

また、近年はあらゆるものにコンピュータが内蔵され、これらがネットワーク化されるというIoT(インターネット・オブ・シングス;もののインターネット)技術への流れが盛んですが、各分散電源にもIoTでインターネットに接続されて、相互に情報通信が可能となれば、「群知能」を構成することも可能だと思われます。

蟻の群れによる群知能は有名です。アリは、個々の個体は高度な知能を持たないが、役割分担がなされた社会システムを構築することができます。

このような群知能を模して、「分散電源のネットワークによる知的制御システム」のようなものはつくれるのではないかと思います。ひとつひとつは高度な知能をもたず、高度な知的処理、言語処理はできないが、これらが群れやネットワークを構成することにより、知的な組織体を構成し、社会の活動を支えていく、そして循環型社会へと移行していくこともできるのではないでしょうか。

分散電源が自己組織的に群れとなり、有機的に結合することにより、生命のような恒常性、頑強性、柔軟性を持った知的なシステムが生まれます。これは「人間の頭脳に近い」人工知能ではなく、もう一つ別の人工知能の進むべき方向ではないかと考えます。

 

この点については、下記の書籍でも詳しく記述しています。

石田武志人工知能ロボットがつくる「無人自動企業」の可能性: もう一つの人工知能 人工「低」能による群知能がつくる未来』電子書籍Kindle版、2016年3月

「経済熱力学」という分野がつくれるのでは?

熱力学は宇宙の全ての現象に適用できるはずです、このため、経済や社会の動き、歴史の解釈にも熱力学の視点をとり入れることが可能だと考えられます。これは、熱力学の知識を比喩的に使うというのではなく、原理的に適用できるということです。

特に経済学に関して考えてみると、イメージとしては、「マクロ経済学」が「熱力学」に相当し、「ミクロ経済学」が「統計力学」に相当するのではないでしょうか。

経済活動は、エネルギーと物質が相互に反応・変換する活動だととらえることができ、またお金は反応を促進する「触媒」と考えることができます。またまとまったお金は新しい反応・変換を起こすためのエネルギーポテンシャルともとらえることができそうです。

少し調べた範囲では、以下のような文献があるようです。さらに詳しくし調べるとともに、私自身でも経済学理論の勉強と並行しながら考えていきたいと思います。

Octavian S. Ksenzhek, “Money: Virtual Energy: Economy Through the Prism of Thermodynamics”, Upublish.Com (2007/6/30)

Matthias Ruth, “Integrating Economics, Ecology and Thermodynamics (Ecology, Economy & Environment)”, Springer; Softcover reprint of the original 1st ed. 1993版 (2010/10/28)