2016年3月、パワーアカデミー事務局は「柏の葉スマートシティ」を訪問しました。柏の葉スマートシティは、内閣府の地域活性化総合特区に指定されており、国家的事業として取り組んでいる、スマートシティのモデル都市です。2005年より、つくばエクスプレス「柏の葉キャンパス」駅周辺で、着々と開発が進められています。その数々の先進的な取り組みと技術は、訪れた私たちを驚かせてくれました。

スマートシティとは?スマートシティが生まれた背景とは?

「スマートシティ」と聞いて、皆さんは何を連想されますか。名前はなんとなく聞くけど、よく分からない。それが実感ではないでしょうか。スマートシティ(※1)とは、スマートグリッド(次世代配電網)のような新しい電力制御技術などを用いて、社会インフラを高度化・効率化する都市のことを指します。もっと具体的に言えば、電力や熱供給、水道、交通、通信などさまざまな公共インフラ、さらには住民のライフスタイルまで、「スマート=賢く」変えてしまおうという街づくりのことです。

なぜスマートシティが必要なのでしょうか。大きな背景として地球環境問題が挙げられます。二酸化炭素の排出量を減らし、限りある化石燃料を有効に使うためには、太陽光や風力発電等の再生可能エネルギー電源の利用拡大・有効活用が求められます。それを可能にするためには、最新の情報通信技術や蓄電技術を活用し、ローカルエリアでのエネルギー需給の最適化を目指す技術の開発・検証が必要となります。またこれらの技術開発により、東日本大震災以降、大きな課題となっている、災害に強い都市づくりにも寄与することができます。さらに、少子高齢化社会の対応や新産業の創出といった、現代の街づくりの重要課題解決にも貢献します。

何か未来の話のようですが、実際にこうしたスマートシティを実現しようとしている街があります。それが「柏の葉スマートシティ」です。

(※1)スマートコミュニティとも言う。詳細は、社会人インタビューvol.19 国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)をご覧ください。図を用いて、スマートグリッドも含め、分かりやすく説明されています。

世界の未来象をつくるスマートシティへ、日本屈指のビッグプロジェクト

東京都「秋葉原」駅と、茨城県「つくば」駅をむすんでいる路線が、つくばエクスプレスです。「柏の葉キャンパス」駅は、都心から約25km、秋葉原駅とつくば駅のちょうど中間に位置します。

2005年のつくばエクスプレス開業以来、駅周辺を中心に街づくりが進み、2014年7月には住宅、商業、オフィス、ホテル、ホールなどの都市機能が集積した「ゲートスクエア」がオープン。これにより、柏の葉スマートシティが本格稼働しました。街づくりのテーマは、①環境共生都市、②新産業創造都市、③健康長寿都市。産・官・学の連携により進められており、「世界の未来像」をつくる街という目標を掲げて、安心・安全なスマートシティの実現を目指しています。

  1. 環境共生都市・・・人と地球にやさしく災害にも強い街を目指して、「省エネ・創エネ・蓄エネ」を推進しています。また、地域でエネルギーを一元管理します。
  2. 新産業創造都市・・・日本の新しい活力となる成長分野を育む街を目指して、ベンチャー企業を支援。専門家によるサポートや国内外の起業家などのネットワークがつながるオフィスを設置しています。また、東京大学柏キャンパスや千葉大学柏の葉キャンパスが立地するなど、 学問、研究施設が充実しています。
  3. 健康長寿都市・・・すべての世代が健やかに安心して暮らせる街を目指して、地域連携による疾病・介護予防や高齢者の積極的な社会参画、ICTを活かした多世代間交流を行っています。

このように柏の葉スマートシティは、世界最先端の都市づくりを開拓する、ビッグプロジェクトです。今回は、これら3つのテーマのうち電気が大きく関わる、環境共生都市の取り組みを紹介していきます。中でも、スマートセンターや電力融通装置、蓄電池といった、先進の電力設備を中心にお伝えします。

スマートセンターで、エネルギーをかしこく使うエコな暮らしへ

ここがスマートセンターで、24時間体制の防災センターも兼ねています。電力の融通もここで管理されます。

スマートセンターは、 柏の葉スマートシティの中核となるエネルギー管理システムです。スマートセンターで地域のエネルギー情報を集め、街全体でエネルギーをかしこく使うエコな暮らしを推進します。具体的には、街やオフィスで使用する毎日の電気や水、ガスなどの使用量を見える化し、それぞれのエネルギー利用におけるCO2削減量を表して、分かりやすくモニタリングすることができます(※2)。さらに、スマートセンターは街で暮らす人と情報ネットワークでつながり、専用タブレットやPC、スマートフォンなどへより効果的な省エネを実現するための具体的なアドバイスを配信しています。一方、街で暮らす人や働く人は、省エネによるCO2排出量の削減分に応じて、地域での買い物などに使える「柏の葉ポイント」を獲得することができ、生活や業務に役立てることができます。スマートセンターによって、柏の葉スマートシティに関わる人すべてが、無理なくエコ活動に参加できる意識を持てるようになるのです。

ネットワーク端末には、各世帯のCO2排出量を表示するほか、エネルギーの使用状況に応じたアドバイスや省エネ達成のランキングなども伝えます。また、電力逼迫時などの節電要請に協力すれば、ポイントがさらに貯まる仕組みになっています(※3)。

(※2)HEMSおよびBEMSと呼ばれるエネルギー管理システム。詳細は、身近な電気工学「バレーも電力もIT管理」をご覧ください。

(※3)デマンド・レスポンスの一種。電気料金価格の設定や何らかのインセンティブに応じて、需要家側が電力の使用を抑制するよう電力消費パターンを変化させることをデマンド・レスポンスという。

分散電源を導入して街区間で電力融通を行う、スマートグリッド

スマートセンターは、エネルギーの見える化だけでなく、街区間で電力融通装置による“スマートグリッド”を運用しています。柏の葉スマートシティでは、電力会社からの電力供給だけでなく、この街でつくられた自然エネルギーや蓄えたエネルギーを、電力融通装置を利用して、街全体で共有しています。すなわち、電力会社の電力と、太陽光発電や蓄電池などの分散電源を併用しつつ、電力を街区間で融通しあうことで街全体の電力ピークカットを行っているのです(※4)。例えば、平日の朝や夕方はオフィスでの電力需要が高まるため、商業施設の「ららぽーと柏の葉」から、オフィス街がある「ゲートスクエア」に電気を供給。一方、商業施設での電力需要が高まる土日休日は、「ゲートスクエア」から「ららぽーと柏の葉」へ電気を供給します。こうした電力の最適化を、スマートセンターが自動的に制御しているわけです。街区間での電力融通は、非常に画期的でまさしく先進的な取り組みと言ってよいでしょう。尚、このスマートグリッドの運用によって、地域レベルで約26%の電力ピークカットを達成しています。また災害により、電力会社からの電力が遮断された場合にも、通常の2割程度の電気で暮らせるように融通を行っています。

(※4)ピークカットとは、ピーク時間帯の電力使用を減少させる方法。一方、ピークシフトとは、ピーク時間帯の電力使用を他の時間帯に移動させる方法。

電気を交流⇔直流⇔交流と変換する、画期的な電力融通装置

この電力融通設備は低炭素化のための取り組みと認められ、一般社団法人低炭素社会創出促進協会により公布された、二酸化炭素排出抑制対策事業費等補助金により整備されました。

右記写真が、「ららぽーと柏の葉」と「ゲートスクエア」の間で、電気をやりとりする電力融通設備です。両施設とも電力会社からの電力供給以外に、それぞれが持つ分散電源が同じ敷地内へ電力を供給しています。しかしこのように電力を混合すると、周波数が乱れるといった電力品質の低下を招く恐れがあります。そこで、別系統電力の混合を解決するために、電力融通装置は、電力を融通する際に交流をいったん制御可能な直流に変えて、再び交流に変換しています(下記図参照)。これは、電気の施設訪問レポートvol.17中部電力「南福光連系所」で紹介した、日本で唯一のBtoB交直変換装置と同じ仕組みとなっており、大変めずらしい電力設備です。街区間で電力融通を行うという画期的な取り組みの裏には、このような工夫があったのです。

国内最大級のリチウムイオン電池とNAS電池による、蓄電システム

柏の葉スマートシティの蓄電池は、ピークカットを目的とした電力貯蔵システムです。さきほどもご紹介した、「ららぽーと柏の葉」と「ゲートスクエア」の間の電力融通によるエネルギーの最適利用や、災害が起きた時や停電時の非常用電源としても活用されます。また、太陽光発電が発電しすぎた場合は、その電力を充電する役割も担っています。

蓄電池は、「ららぽーと柏の葉」側はNAS電池を、「ゲートスクエア」はリチウムイオン電池を採用しています。「ゲートスクエア」側のリチウムイオン電池は、蓄電池盤96面(1面に24モジュール収納)で2,304モジュール(1モジュールは6セル/合計セル数13,824セル)で構成されており、蓄電容量は3836kWhです。これは国内最大クラスで、ハイブリット自動車(例 プリウス(PHV/プラグインハイブリット))約900台分の蓄電容量に相当するそうです。

「ゲートスクエア」側のリチウムイオン電池です。尚、「CrystEna (Crystal+Energy)」は、日立グループの蓄電ソリューション・システムのブランドです。

「ららぽーと柏の葉」側のNAS電池です。

その他のエネルギー設備

これまで紹介してきた設備以外にも、様々な環境に配慮したエネルギー設備が柏の葉スマートシティにはあります。ごく一部ですが、取材当日に訪れた施設をご紹介します。

再生可能エネルギーの利用/小型発電設備

ららぽーと柏の葉周囲の小型電力・太陽光発電付き街路灯です。昼間に備え付けの蓄電池に充電し、夜間に街路灯を稼働させる、自給自足型のエコ設備です。この他にも、ららぽーと柏の葉屋上など、随所に太陽光や風力発電が設置されています。

未利用エネルギーの利用/生ゴミバイオガス

生ゴミを微生物分解してメタンガスを発生させ、ガス発電用の燃料として有効利用しています。またバイオガス以外にも、コージェネレーションなど未利用エネルギーの徹底活用でCO2排出量の大幅な削減を目指しています。

EVカーシェアリング

エリア内には電気自動車を含むカーシェアリングが整備されており、CO2排出量削減につなげます。また、災害発生時にはシェアリングの電気自動車を、街の非常用電源として活用できるようになっています。

編集後記

取材中で印象的だったのは、「都市開発事業ではじめてエネルギーやインフラといった言葉が、付加価値となっている街」という言葉でした。2016年4月1日にはじまった電力の全面自由化もふくめて、供給側だけでなく、需要家側もエネルギーやインフラが身近な存在になってきたことを実感しました。

柏の葉スマートシティは、2030年に2万6000人規模の街となることを目標に開発が進んでいます。美しい地球環境と共存共栄するための、世界のモデルケースとなるスマートシティ。5年後、10年後はさらに新しい世界を見せてくれると思います。今後も進化を続ける「柏の葉スマートシティ」に注目してまいります。

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