電気の施設訪問レポート vol.31
「来間島マイクログリッド実証設備」を訪問しました
2023年9月、パワーアカデミー事務局は、沖縄県の「来間島マイクログリッド実証設備」を訪問しました。来間島マイクログリッド実証設備は、沖縄電力株式会社（以下沖縄電力）、株式会社ネクステムズ（以下ネクステムズ）、株式会社宮古島未来エネルギー（以下宮古島未来エネルギー）および宮古島市が共同事業体（コンソーシアム）を構成して取り組んでいるプロジェクトです。経済産業省の「（令和2年度、令和3年度）地域マイクログリッド構築事業」の交付を受け、2022 年 1 月 25 日に運用を開始。同年5月25日には日本で初めて、一般の配電線を介して、太陽光発電と蓄電池の組み合わせによるマイクログリッドシステムで100％の電力供給を達成しました。再生可能エネルギーの地産地消に加え、非常時のエネルギー源確保による停電時間の短縮などを実現する、画期的な取り組みをレポートします。
再生可能エネルギーの「地産地消」を実現するマイクログリッドとは？
マイクログリッド（以下MG）とは、一定の地域に再生可能エネルギーによる小規模な発電施設を作り、大規模発電所に頼らないエネルギーの「地産地消」を行う仕組みのことです。2000年代前半より分散型電源として注目され、2000年代後半を迎えるとCO2（二酸化炭素）などによる地球温暖化が国際問題となり、その実現が望まれるようになりました。さらに現在では、日本政府が提唱する2050年のカーボンニュートラル達成のために、その重要性がさらに高まっています。しかし一方で、地域住民や自治体との連携や仕組みづくり、収益モデルの確立、そして何より再生可能エネルギーの不安定な電力供給の解消といった、実現へ向けての多くの課題がありました。
非都市部型地域（離島）の地域マイクログリッドの典型的モデル。
出典：資源エネルギー庁「地域マイクログリッド構築のてびき」
来間島が地域マイクログリッドの対象となった背景
来間島（くりまじま）は、沖縄県宮古島市に属する宮古列島の島です。宮古島の南西部に位置する周囲9㎞ほどの小さな島で、宮古島からは来間大橋を渡って気軽にアクセスできます。この来間大橋に添架されている電力ケーブル（橋梁添架ケーブル）によって、宮古島よりディーゼル発電由来の電力が送られています。
しかし、宮古島の電力系統の末端に位置する来間島は、台風停電時の復電が他地域よりも遅れる傾向にありました。一方で、来間島は太陽光発電（以下PV）の普及が進んでいる地域でもあります。そこで、来間島に設置されているPVを使って、台風停電などの非常時にも自立できる電源を構築しようと進められたのが、来間島マイクログリッド実証設備です。
来間大橋。橋梁添架ケーブルにて、宮古島より電力が送られています。
事業共同体（コンソーシアム）のそれぞれの役割とは？
来間島マイクログリッド実証設備は、沖縄電力、ネクステムズ、宮古島未来エネルギー、宮古島市が事業共同体（コンソーシアム）を構築して取り組んだプロジェクトです。主な役割として、沖縄電力はMGを実証すると共に電力系統の操作を担当します。ネクステムズはMGを制御する沖縄電力と連携して、需要側のEMS（エネルギーマネジメントシステム（※1）を運営。そして宮古島未来エネルギーは、MG対象地域の住民へ、屋根の上に設置するPVと蓄電池、エコキュート（※2）を無償で提供。一方で、住民から電気料金を支払ってもらうと共に、沖縄電力へ余剰電力を売買することで事業化しました。宮古島市は、地域住民への周知や非常時のMG発動要請を担当します。コンソーシアムの確立は、地域住民や自治体との連携や、関わる企業の収益化といった課題解決に貢献しています。
（※1）地域全体の太陽光などの発電所や、電気を使用する家庭や企業などのエネルギーを管理するシステム。 （※2）環境を考え開発されたヒートポンプ式の家庭用給湯システムのこと。
「来間島マイクログリッド実証設備」が構築されるまで
具体的にどのように、来間島マイクログリッド実証設備が構築されたかをご紹介します。まずは、実際に電力を使用する住民や店舗などの需要家側です。宮古島未来エネルギーが中心となって、既設のPV（380kW）に加えて、新たに 242kW 分と325kWh 分の蓄電池およびエコキュートを設置し、PVの導入を促進すると同時に、ネクステムズが運営する需要側のEMSで制御を行うことを可能にしました。
一方で、供給側である沖縄電力は、島内にMGの主電源となる大型の蓄電池 800kWh（以下MG蓄電池）と、電気が足りなくなった場合の補充電用ディーゼル発電機を設置しました。加えて、それらを制御する電力系統側のEMS（以下MG－EMS）も構築。この沖縄電力のMG－EMSと、ネクステムズの需要側のEMSが連携して統合制御することにより、台風による停電などの非常時にも自立的な電源活用が可能となりました。2019年より対象地域の検討がはじまり、2020年に地方公共団体や関係者等との調整、MGの構築がはじまり、2022年1月より運用が開始されました。
来間島マイクログリッド実証設備の対象エリア。
2022年1月運用開始時のMGの対象は、供給エリア約2.74km2、世帯数96世帯、人口165人です。
平常時の運用と非常時の運用
それでは、来間島マイクログリッド実証設備の運用方法についてご紹介します。
まずは平常時ですが、PVと蓄電池を活用して効率的に来間島の需要家へ電気を供給しています。一例を挙げると、日照量や日照時間が長い日中は「需要＜PV」となり、つくった電気が余る時間帯が出てきます。その場合、MG蓄電池に充電して、夜間にその貯めていた電気を放電して消費するといった取り組みを行っています。宮古島系統とは連系していますが、基本的には地域で生み出したエネルギーを地域で使い切る、再生可能エネルギーの「地産地消」で運用しています。
一方、災害等による大規模停電などの非常時においては、大元の宮古島系統の送配電ネットワークから切り離し、自立的に来間島の需要家へ電気を供給することを可能にしました。具体的には、一旦、宮古島側との連系を開閉器というスイッチで切り離します。続いて、来間島のMG蓄電池を自立運転させて稼働。周波数と電圧が確立した電力になると、需要側のＰＶや蓄電池を連系し、MGによる電力供給を実現するという仕組みになっています。
日本初！PVと蓄電池のみの組み合わせによる100％の電力供給に成功
そして実際に宮古島の電力系統から切り離すことで、「災害時にMGが作動するのか」を検証したのが、2022 年5 月 25 日12：00～14：00に開催された実動訓練です。2時間、宮古島系統から電力系統を切り離し、PVとMG蓄電池のみの組み合わせで電力供給を行いました。当日は雨模様で太陽光発電量が少ない状態で、ほとんどがMG蓄電池の放電による電力供給でしたが無事に成功。MGにおいて、一般の配電線を介して、PVと蓄電池のみの組み合わせによる100％の電力供給を、日本ではじめて達成しました。
来間島マイクログリッド実証設備は今後、2026年まで効果検証を続けていきます。今後も効果検証を続けることでMGの実現可能性を高め、海外展開も視野に入れて取り組んでいきます。「再生可能エネルギーを最大源活用、主力化するためには、蓄電池を主電源化する必要があります。今回の実証試験の成功でその実現性が確認できたと思います」（沖縄電力 中村覚マネージャー／塩浜智洋係長）。カーボンニュートラルや電力インフラのレジリエンス（強靭化）に貢献するMG。来間島マイクログリッド実証設備は、その実現へ向けて大きな一歩を刻みました。
「来間島マイクログリッド実証設備」をご案内いただきました
当日、ご案内いただいた、主な来間島マイクログリッド実証設備の関連設備をご紹介します。
マイクログリッド実証設備
こちらに主要なMGの設備である、MG-EMSや各種受電設備、MG蓄電池、補充電用ディーゼル発電機が収められています。
MG－EMS
沖縄電力で自社開発された、電力供給側のMG―EMSです。この装置を操作することで、来間島マイクログリッドの電力制御や宮古島との潮流監視・制御などを行います。
補充電用ディーゼル発電機
MG運用時にPVや蓄電池だけでは電力が足りなくなった場合に備えて設置された補充電用ディーゼル発電機です。
MG蓄電池
PVと共にMGの大きな柱となっている蓄電池は、アメリカのテスラ社製です。手前のロゴがある筐体がパワーコンディショナー（直流を交流に変換する機器）で、それ以外の筐体がバッテリーです。
開閉器
電柱の上部にあるのが、宮古島側との連系を行っている開閉器です。非常時には、瞬時に宮古島の電力系統から切り離します。その下にあるのがVCT（計器用変圧変流器）と呼ばれる電圧や電流の測定器です。
需要側の蓄電池／PV
需要側（住民や店舗など）の蓄電池（左）と、屋根の上に設置されたPVパネル（右）です。
編集後記
来間島の家々は、築年数が長いと思われる家も含めて、至るところにPVと蓄電池が設置されており、改めて再生可能エネルギーの島であることを実感しました。日本のみならず世界のMGのモデルケースにもなると考えられる来間島マイクログリッド実証設備の今後がますます楽しみです。
ご案内いただいたのは、沖縄電力 カーボンニュートラル推進本部 研究開発部 技術開発グループの中村覚マネージャー（写真左）と、塩浜智洋係長（右)です。電気工学出身者でもある中村マネージャーよりパワーアカデミーWEBサイトをご覧の学生の皆様にメッセージをいただきました。「電気は私たちの暮らし、産業などに欠かせないものです。また、電気工学は奥が深く、機械や化学、材料、電子、情報など関連する分野も幅広く、社会に必要不可欠な学問なので、たくさんのやりがいがあります。ぜひ学生の皆さんは、電気に関わる仕事について、学校の先生や先輩の方々に伺ってほしいと思います。パワーアカデミーWEBサイトの記事も参考にして、情報の感度を高く持っていただき、一緒に将来の明るい社会を築いていきましょう。」