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電気に付加価値を〜ブロックチェーンとエネルギープラットフォーム 東京大学 田中謙司准教授に聞く(2)

電気に付加価値を〜ブロックチェーンとエネルギープラットフォーム 東京大学 田中謙司准教授に聞く(2)

2019/11/20

東京大学 田中謙司准教授に聞く(2) 前編はこちら

前回の蓄電池がつくる再エネ拡大の可能性に続き、今回は、Peer to Peer(P2P)の電力取引の実現を目ざすブロックチェーンなどを活用するデジタル化するエネルギープラットフォームの実例について語っていただいた。さらに、日本のエネルギー系スタートアップについての課題にも話は及んだ。

前編はこちら

デジタル化するエネルギープラットフォームの実例

――実験中のプロジェクトについて、その内容を教えてください。

田中謙司氏:大きく3つの実証実験をすすめています。
1つは、環境省補助事業として進めている浦和美園プロジェクトです。新分譲地の家庭5軒とコンビニ、ショッピングセンター間でP2Pの電力融通実験を実施しています。それぞれのユーザーの融通ニーズをもとに、研究室で設計したエージェントプログラムが自動で好みの電力を調達してくれます。ブロックチェーン技術を用いて開発したP2P電力取引基盤(電力取引プラットフォーム)上の電力市場で売買をマッチングして記録します。太陽光発電をとにかく高く販売したいとか、逆に安価な電力を調達したいと設定すれば、エージェントプログラムが自動的に市場から調達してくれ支払決済までも完了する仕組みです。その結果は、情報だけではなく、新たに開発したデジタルインバータによって実際に電力制御して実現します。この実験では2019年秋から実際に電力取引を始めています。世界的にも注目をいただいて、昨年のTE2018という国際会議で最優秀産業論文賞をいただきました。

2つ目は、この仕組みをマッチングの方法と価格形成のアルゴリズムをさらに発展させて、かつ金融機関のブロックチェーンとの連携を実証実験しているものが、関西電力巽実験センターの実証実験になります。こちらは研究室条件での実証になりますが、2018年秋以降実験を進めておりデータも蓄積しつつあります。

3つ目は、これらの仕組みをEV(電気自動車)へ応用した実験になります。トヨタ自動車さんとTRENDE*1さんらと共同でPHEV*2(10台程度)や家庭(20軒程度)を使って、世界初のEVを用いたV2G*3のP2P実験を7月から行っています。余剰電力を吸収する蓄電池として期待されるEVが、実際に事業所の太陽光発電の電気が余る時間帯に自動で充電を開始し、実際に余剰電力を吸収するといった実験を行っています。それぞれ、自動車、家庭のエージェントプログラムが電力調達を行います。特に自動車エージェントは、走行履歴からドライバーの使用パターンを自動で解析し、停車時間や必要電力量を予測、そのうえで価格が低い時間帯に充電を自動予約するというものです。

体験した方の感想をきくと、未来を感じることができると、期待を込めた良い反応をお聞きしています。そのマッチングや決済もブロックチェーン上の電力取引基盤で行っています。事業所などで充電した電気は、V2H(Vehicle to Home)で家庭に供給することもできます。

――蓄電池から系統への逆潮流は可能なのでしょうか。

田中氏:法的には制約は一切ありません。むしろ、系統上の蓄電池を用いた託送料金については、揚水発電と同じ位置づけで明記されていますので、逆潮流を前提とした法制になっています。そこでは、はじめに最終消費地がわかっていれば、充電と放電の2回分の託送料金を支払う必要はなく、全体で1回分を支払えばよいということが規定されています。この制度はドイツのエネルギー政策関係者も大変興味を持っていて、むしろ日本が進んでいるといえます。

ただし、これは自分で販売先を見つける託送の話で、電力会社へ逆潮流分を買取り依頼するということならば、話は別で、電力会社との話し合いになります。また、電力会社の約款等で逆潮流の条件が定められており、事実上難しいことになっているとも聞いています。

ブロックチェーン、AIと電力取引プラットフォーム

――電気のP2P取引においては、ブロックチェーンはどのように使うのでしょうか。

田中氏:P2Pの電力の融通は、メルカリのようなC2Cでの個人間マッチングをイメージするとわかりやすいと思います。そこでは、不特定多数の方が参加できるシステムとするには、個人間マッチングやその後の電力制御だけではなく、決済やセキュリティ等の個人間取引に関連した問題をクリアしなければなりませんでした。そこにおいてブロックチェーンは、暗号通貨用に開発されたこともあり、そもそも決済機能を有していることや、暗号技術に基づいて開発されたことから、セキュリティも一定のレベルをクリアしていることなど、個人間取引のための機能がオープンソースで充実しているため利用させてもらっています。

まず、ブロックチェーンには参加している需要家と発電家から24時間先までの電力売買の入札をしてもらいます。それは、エージェントと呼んでいる各ユーザーの調達・販売方針に基づいて自動入札を行う計算プログラムが算定し自動入札をしてくれます。ブロックチェーンでは、入札を受けて株式市場と同様の価格に基づくマッチングを行っています。これは、スマートコントラクトというブロックチェーン上で動くプログラムのようなもので実現しています。

その結果を約定としてブロックチェーンの台帳へ記録して、すべてのノードへ展開します。ユーザー側はその台帳上の約定結果を確認して、予定の時間になったら電力制御をします。実行後には、スマートメーターの値をブロックチェーンへ報告して、入札時点でデポジットとして事前に支払っていた金額を実際の需供結果に基づき過不足分を精算決済して終了となります。ブロックチェーン上のトークンを介して金額決済します。

ブロックチェーン基盤は3年前にイーサリアムを用いて構築しました。スマートコントラクトや開発のための情報の豊富さなどが主な理由でした。その後、ブロックチェーン基盤もずいぶん進化してきて、もちろんイーサリアムも進化しているのですが、現在もし選ぶとすると、どのブロックチェーンのプラットフォームを使うかはいい意味で迷いそうです。

――P2P取引プラットフォームそのものはどのようなイメージでしょうか。

田中氏:ブロックチェーンを活用したプラットフォームそのものは、シンプルで軽いものがよいと思っています。株式市場がその理想形です。誰もが参加しやすい形にするのがよいのではないかと考えていて、電気取引を扱うためのスマートメーター実績値の報告などもいれていますが、基本的には複雑なことを考えなくても取引できるようにしています。特定の電気に価値を感じる方に電気を買ってもらうことができる仕組みになります。

これを通じてエネルギーに付加価値をつけていきたい。例えば水は、産地を明確化させることでミネラルウォーターとして高価格を付けられます。電気でも高いものはありまして、例えば乾電池はkWh単価が数千円と極めて高いものになりますがよく売れています。電気市場は確実にシュリンクしますが、誰もが使っているものなので、形を変えて広げることができます。

――付加価値を持たせるための電気の制御にはAIの活用も必要になるのではないですか。

田中氏:先ほどエージェントといいましたが、そこではAIも活用しています。エージェントは定性的なユーザーの条件を意思決定のアルゴリズムとして明確にしていくことで、プログラム化したものです。例えば、EVが駐車している時間に安く調達できる時間帯を探して充電するといったことですね。配達車両をEV化し、配達先地域で発電する電気をもらうといったアイデアもあります。条件定義をしてプログラムを実行するものは、最新の研究を反映させることもできる部分になります。ここではAIの活用が期待されます。例えば、需要予測、駐車時間予測、価格予測ではAIを利用したアルゴリズムを活用し始めています。

――最近は、エネルギー業界が他業界とも連携して課題に向き合うなど「ユーティリティ3.0」ということも言われています。

田中氏:電力会社の将来は、限界コストゼロの再生可能エネルギーが最も安価なエネルギーとして普及することは間違いないので、不確実性と変動性を中心に考えることになります。そこでは変動を吸収する蓄電池が重要な要素となります。

電気事業の成長市場の中心が、徐々に発電からビハインド・ザ・メーターと呼ばれる系統の先のユーザー側の設備へと移っていきます。このユーザー側設備へサービスを行うのが、電力会社であればユーティリティ3.0ですが、そこはもしかしたら、ハウスメーカーや自動車メーカーなのか、それはわかりません。いずれにせよ、いいサービスを提案した事業者が担うべきです。 例えば、コネクテッドホームといって消費者の家や設備機器をインターネットと接続して運用することで、デマンドレスポンスや、補修サービスを始めとした生活サービスを提供することが言われています。アプライアンス(家電)や自動車を使ったサービスの場合、家電・自動車メーカーが提供することも考えられます。

P2P取引への課題を、いかに乗り越えるか

――電気のP2P取引を行うにあたっては、さまざまな課題があります。送配電網はどうあるべきでしょうか。

田中氏:現状の送配電網の基本設計は、効率の良い集中型発電所から末端ユーザーまで効率よく安定的に電力を輸送することを前提に設計されたものです。したがって、末端側から逆方向に変動する電力を送電することは想定されておらず、分散型再生可能エネルギーを取扱うのは当然ながら得意ではありません。当面は現状の送配電網を利用することになりますが、将来の電力はこの分散型再生可能エネルギー主体になるのに、送配電網が旧来のままでは相性が悪く、日本だけ時代遅れになってしまいます。

私は、将来の電力システムは何百万ものユーザーや機器が双方向に電力融通するインターネットのようなものになると考えています。そこで将来の送配電網に求められるのは、基本設計レベルから分散双方向を前提とした技術方式へ移行することでしょう。そこでは末端の配電網の重要性がますます高まりますが、それらを実現する技術は続々と出てきていますので活用が期待されます。

また、制度面の問題では、いくつか課題が残っています。資源エネルギー庁が政府の検討会で場合分けをして現行制度で実施可能か整理してくれていて、P2P取引は一定の条件を満たせば現行制度でも実施可能なことが示さています。ただ、事業面でも実行可能な制度となるといくつか課題があります。

まず、計量制度です。P2P取引ではユーザー間やIoT機器間の小規模な取引も想定されますが、末端のユーザーや機器に検定付きの電力メーターが必要とされるとその設置コストだけで事業性はなくなります。EVの蓄電池を用いた変動吸収VPPなどが期待されていますが、EV1台ごとに電力メーターがついていないと、EVで電力融通ができないというのはどうでしょうか。消費者が困らないレベルで既に機器に内蔵されているセンサーの数値で対応できれば、新しいサービスが導入されやすくなるでしょう。

蓄電池からの逆潮流の問題も、逆潮流を簡易に行えるルール作りが必要です。日本は、蓄電池に充放電しても託送料金が1回で済む先進的な制度を持っていますが、これを実際に利用している例は見たことがありません。それはその他のルールで事実上事業性のない状況に追いやられているのだと認識しています。可能かどうかを事業性を含めて制度を検証して必要あれば柔軟に対応していくというのが今後期待されます。

――自家用の発電設備が増えると、送配電会社に支払われる託送料金が減少し、送配電網への投資が不足する、いわゆる「デススパイラル」に陥ります。

田中氏:将来いつか起こることを憂いて阻止しようというのではなく、企業経営の前提条件として認識してどうするかを考えることが重要です。系統維持のためには、関係者は知恵を絞っているところだと思います。足りないので取れるところから取ってしまおうという安易な方向はよろしくありません。ユーザーが利用したいものを提供できなければ将来的には存在価値そのものが問われるでしょう。

送配電線の整備にあたって、電力会社でも将来のニーズを考えて判断するように変わりつつあります。送配電網の維持や整備にあたっては、自分で経営責任をとれるように、インセンティブの設計を入れ、中長期的な利益の検討ができる形にしていかないといけません。また、余力があるときに少しずつ償却していくことになるでしょう。それでも、ハードランディングが必要になることもあると思います。変化をゆるくすると、日本は取り残されてしまいますし、基本設計が古いままの過剰な系統を維持するためのお金は誰も取られたくない。北本連系のような大型投資についても、現時点での判断では私も賛成ですが、この検討方法は工夫の余地が大きいと認識しています。民間では将来の不確定性を踏まえて何百通りの将来シナリオを準備してどのような状況になっても対応できるように準備してから投資します。しかし政府の審議会では公式には1通りしか想定されていませんでした。この想定外シナリオになる可能性の方が大きいですが、費用対便益が十分に享受できませんのでユーザーから見放されるデススパイラルになる遠因になります。

通信業界ではかつて、NTTはデジタル化にあたって、まだ十分利用できる減価償却中のアナログ電話交換設備があるにもかかわらずインターネット網への移行投資を前倒しで実施したと聞いています。その結果、日本も通信のデジタル化が進みました。今の電力会社にそれだけの財務体力があるのかはよく分かりませんが、問題はそこではなく、どうやって日本がそこへ移行できるか。将来の日本が、限界コストゼロの再生可能エネルギーを享受できる送配電網なのかということが厳しく問われることになるのは間違いありません。

期待できる、日本のエネルギースタートアップ企業の動向

――新しいサービスや技術をもたらすスタートアップが、日本ではまだ少ないと思います。

田中氏:日本もがんばっています。優れた技術系のスタートアップは多いと思います。しかし、その技術を実証しようとする度量が日本にはありません。失敗してもいいという度量があってもいい。それは、ベンチャーキャピタルの仕事かもしれません。実証フェーズでうまくいったら、旧一電など巨大なプレーヤが出ていく。ドイツの蓄電池メーカーのゾネンはロイヤルダッチシェルがスポンサーになってから、大手企業と話ができるようになりました。これにより、さまざまな企業と商談できるようになり、送電会社のテネットとのビジネスにも繋がったと理解しています。

ほぼ同じ時期に日本でもONEエネルギーという会社が立ち上がりました。技術的にもゾネンと遜色なかったのですが、大手がさまざまなリスクを考えた上で、技術の実証を行いませんでした。その後の成長には、大きな差があります。 エネルギー分野のスタートアップへの投資は、FITによる事業と比べると、IRRは見劣りしますが、都市全体のデジタル化の入り口は電力なので、社会的意義はあると思います。

――エネルギーのスタートアップは、ITのスタートアップとは条件が違うのでしょうか。

田中氏:エネルギーの技術は10年が1周期です。しかしITは3か月が1周期です。そのため、投資・資金の扱い方が違ってきます。こうした背景から、日本のエネルギー分野のスタートアップでは、多くの人が技術を認める頃には資金がショートしてしまう。
そうした意味でも、エネルギープラットフォームができれば、その上でアイデアでの勝負がすぐにできるため、周期を早くすることができます。

例えばデジタルグリッド株式会社には株主として50社以上が入っており、その中にはサービスレイヤーまでやる会社も数社あります。
また、東京大学のIoE(インターネット・オブ・エネルギー)社会連携講座では、デジタルグリッド社の浦和美園での実証に技術協力しましたが、引き続き関西電力やTRENDEにもブロックチェーンなどで技術協力しています。

日本には技術的には優れたアイデアがたくさんあると思いますし、海外も注目しています。シンガポールにも日本に影響を受けた会社があります。しかし、その後、日本とシンガポールでは投資の仕方が違うため、結果に差が出てしまいます。そうした意味でも、日本のスタートアップへの支援は大切だと思います。

前編はこちら

(取材:本橋恵一 撮影:Energy Shift編集部)

参照
  • *1 TRENDE株式会社:東京電力ホールディングスが立ち上げた電力小売ベンチャー。
  • *2 PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle):ハイブリッドカー(HV)にバッテリーへの外部充電機能を持たせ電力供給が可能になり、さらに多くの場合バッテリーの容量もアップし、EV走行距離を伸ばした自動車。
  • *3 V2G(Vehicle to Grid):電気自動車を電力系統に連系し、車と系統との間で電力融通を行うこと。
田中謙司
田中謙司

東京大学大学院工学系研究科准教授 博士(工学)1998年東京大学工学部船舶海洋工学科卒業。2000年東京大学大学院工学系研究科情報工学専攻修士課程修了。マッキンゼー・アンド・カンパニー・インク、日本産業パートナーズを経て、2007年東京大学大学院工学系研究科助教、12年特任准教授、19年准教授。国土交通省政策参与、資源エネルギー庁電力のデジタル化委員、経済産業省物流のデジタル化委員などを歴任。『電力流通とP2P・ブロックチェーン ポストFIT時代の電力ビジネス』(監修・オーム社刊)。

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