もっと知りたいメガトレンド
浮体式風力タービン
海に浮かぶ風力発電とは
海上に風力発電設備を「浮かべる」アイディアが、再生可能エネルギーの流れを一変するといわれる理由に迫ります。
1. 洋上風力発電は「埋める」から「浮かべる」へ
スコットランドからノルウェーにかけての北海では、巨大な風力タービンが連なり、ヨーロッパ北西部の地域にクリーンな電力を豊富に供給しています。しかし、ほとんどの海は深すぎて、海底を掘ってタービンを固定することができないため、洋上風力発電は世界ではまだ希少な存在です。グローバルに事業を展開するには、浮体式、つまり海面に浮かぶ風力タービンを設置する必要があります。イタリア沖で洋上風力発電の実証実験が始まってから15年、エネルギー関連企業の投資によって、この浮体式の洋上風力発電がようやく主流になりつつあります。
1991年にデンマークが最初の洋上風力発電所を建設して以来、この再生可能エネルギー産業の一角は、北海の水深が浅い場所を想定して発展してきました。タービンは陸上で建設された後、専用の船で運ばれ、最長60mの支柱を海底に埋め込んで設置されます。
しかし、欧州の風力発電産業団体であるWind Europeによれば、ほとんどの海は60mよりはるかに深く、洋上風力発電で使える海洋資源の80％は、これらのいわゆる着床式タービンでは利用できないといいます1。洋上風力タービンはヨーロッパ以外にはほとんど普及しておらず、2017年末時点で、世界の洋上風力発電量の82％は北海に隣接する国々のみで占められています2。
2. 洋上風力発電の普及を阻むもの
産業の中心地である欧州においても、洋上風力発電は高コストです。着床式風力タービンは、設置する海底の状況に合わせて作る必要があります。そのような特注仕様の開発には詳細かつ高額な調査が必要であり、さらに設置作業に用いる船舶の費用は1日あたり35万〜50万英ポンドにもなります。
洋上風力発電会社Celtic Sea Power社のCEOであるスティーブ・ジャーミー氏は、「沖に出て3日間も悪天候が続けば、100万ポンドは損をする」と話します。
市場が限られた地域のみで小さいうえ、コストが高く、大量生産できない特注品であること、こうした要素すべてが洋上風力発電の魅力を半減させていました。
3. 浮体式風力発電の未来
世界風力会議（GWEC）の予想では、現在のままだと、各国が掲げる2030年までに「産業革命前からの気温上昇を1.5℃に抑制する」という主要目標の達成に必要な風力発電容量の3分の2も確保することができないといいます3。風力タービンの追加の設置は不可欠なのです。
GWECによると、現在、世界の風力発電総量のうち洋上風力の占める割合はわずか7％にとどまります。これは陸上風力タービンが比較的容易に設置できるためともいえますが、世界中の海に浮体式タービンを設置できれば、世界の風力発電容量を大幅に拡大できる可能性があります。
遡ること2007年、イタリア沖に世界初の浮体式風力発電機が設置されました。タービンを海底に埋めるのではなく、アンカーで固定する方法を採用したことで、海底の性質に合わせて特注で生産していた着床式と異なり、一気に大量生産が可能になりました。
浮体式タービンの開発に取り組んでいるCeltic Sea Power社のジャーミー氏はこう話します。「海面は常に同じです。つまり、タービンが浮体式ならば大量生産が可能なのです。どこに浮かべたって同じですから」。
浮体式タービンは、1970年代にマサチューセッツ大学アマースト校で提唱されて以来、その再現性の高さから、理論上は魅力的な技術となっていました。しかし、海に浮かんだタービンが長期間にわたって大波に耐え、投資額を回収できることを示さなければならず、なかなか進展できずにいました。
当初、世界初となるイタリア沖のタービンは、6ヵ月間の実証実験後には廃棄される前提でした。しかし、これに目を付けたのがノルウェーの国営石油会社Equinor社で、2009年に北海で世界初の商業用浮体式風力発電施設「Hywind（ハイウインド）」の開発に踏み切りました。 Equinor社はこの施設を10年間運営し、浮体式タービンの耐久性を証明したことに加え、2019年に施設を売却したことで、投資家にとっても出口戦略があることが示されました。
それ以来、欧州ではいくつかの浮体式タービンのプロジェクトが民間投資を受け、そのうちの1つは、この産業では初めて北海を越え、ポルトガル沖に進出しました。 世界の製造業やエネルギー関連企業もこの技術に投資を始め、さらなる技術革新を後押ししています。昨年、米国最大の建設会社Bechtel社は英国で洋上風力発電の試験的なプロジェクトを開始し、General Motors社はノルウェーの新興企業Wind Catching Systems社の投資ラウンド・シリーズAの資金調達を主導しました。
このWind Catching Systems社の革新的な技術というのが、巨大なタービンを1基設置するのではなく、小型のタービンを大量に積み重ねるというものです。この設計により、1つの浮体の受風面積が従来のタービンの2倍になり、さらにローター（風車の回転部分）の数が多いので発電量も倍増します。また、小型のローターは、陸上まで牽引しなくても、メンテナンスの際にその場で修理することができるため、コストの削減が可能です。
電力会社や石油メジャーの再生可能エネルギー部門もこの競争に参入しています。英国では、最近行われた スコットランドの洋上風力発電事業における海域リース権益の入札（通称：ScotWind ）で、BP社 とShell社 が開発の権利を落札しました。「健全なバランスシートと技術の両方を兼ね備えた企業がこの業界に参入してくるのは、非常に心強い」とWind Catching Systems社のCEO、オーレ・ヘッグハイム氏は言います。
4. 欧州以外にも浮体式風力発電を
商業的な浮体式風力発電所は、今のところ欧州にしか存在しておらず、この技術を他の市場に輸出することが大きな課題です。2013年には、米国エネルギー省がメイン州沖で、欧州以外では初となる浮体式タービンの実証実験を行いました。Equinor社は韓国沖での浮体式風力発電所の建設を検討しており、Celtic Sea Energy社は米西海岸と日本周辺の深海が浮体式タービンに適しているとみています。
Wind Catching Systems社は、欧州以外の市場にも関心を持っています。同社のヘッグハイム氏は、「浮体式基礎があれば、水深の制約なくタービンを設置できるので、新しいプロジェクトの建設は容易だ」と述べています。
大規模な電力市場の開放に伴い、洋上風力発電産業がいかに早く成長できるかを示す例として、中国が挙げられます。GWECによれば、中国は2021年に世界で追加された風力発電量の80%を占め3、また、世界洋上風力フォーラム（World Offshore Wind Forum）によると、中国は洋上風力発電量で世界をリードしています4。現状では、東海岸の浅瀬に着床式タービンを建設するにとどまっていますが、浮体式タービンを導入すれば、より多くの海岸線に設置が可能となります。
しかし、浮体式洋上風力発電の導入拡大には、課題が残ります。浮体式タービンは海中に設置されるため、魚や大型の海洋哺乳類をケーブルに巻き込むなど、これまで手つかずだった海洋生物の生息環境を破壊してしまう可能性があります。また、深海でのメンテナンスには安全上のリスクがあり、何度も作業船を出動させることになるとコストがかかります。また、気候変動により異常気象の頻度や激しさが増すと、はるか沖合での浮体式タービンの設置やメンテナンスが困難になる可能性もあります。最近では、中国広東省沖で洋上風力発電用の作業船が台風で沈没する事故がありました。
こうした課題は残されていますが、克服に向けた研究開発への投資が行われています。かつて何十年もの間、欧州だけの産業だった洋上浮体式風力発電がついにグローバル化し、再生可能エネルギー分野に大きな利益をもたらす日が来るのもそう遠くないかもしれません。
本ページは2022年10月にピクテ・アセット・マネジメントが作成した記事をピクテ・ジャパン株式会社が翻訳・編集したものです。
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