「柏の葉スマートシティ」を訪問しました

2016年7月14日掲載

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？
• 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
• 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
• 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
• 電気を交流⇔直流⇔交流と変換する、画期的な電力融通装置
• 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
• その他のエネルギー設備
• 編集後記

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

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。

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。

電気を交流⇔直流⇔交流と変換する、画期的な電力融通装置

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。

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