太陽エネルギーはあなたが思っているよりもずっと早く世界に電力を供給するでしょう

太陽光発電は世界を征服するのでしょうか？ここ数年、その導入速度は率直に言って驚くべき加速を見せており、総発電容量は2022年から2024年の間に倍増し、世界の電力の7パーセントを完全に供給できるようになりました。その数字は一体どこまで上がるのでしょうか？

2025 年の最初の 6 か月間で、風力発電と太陽光発電の両方が歴史的なマイルストーンを通過し、初めて石炭を上回る電力を生成し、再生可能エネルギーが世界の主要な電力源になりました。英国に拠点を置くシンクタンク、エンバーが述べたように、エネルギー転換におけるこの「重大な転換点」の原動力は太陽光発電の成長でした。エンバーの分析によれば、2025年の世界の電力需要の総増加量の83％を占め、3年連続で世界最大の新電力供給源となっている。

ソーラーの秘密兵器？なんて安いんだろう。太陽光発電システムの設置コストは過去 15 年間で 90% 下落しており、世界で最も低コストの電力です。 「現時点では、シリコンパネル自体のコストは合板と同じです」とケンブリッジ大学のサム・ストランクス氏は言う。

言い換えれば、私たちは、世界中のほぼどこでも、すぐに建設できる安価な電力源を豊富に持っているということです。いつか太陽光発電があらゆるものに電力を供給できるようになるというのは空想的でしょうか?

最も基本的なレベルでは、地球への太陽エネルギーの供給はほぼ無限です。英国のシンクタンク、カーボン・トラッカーの2021年の報告書によると、最新のソーラーパネルの効率を考慮したとしても、世界のエネルギー需要のすべてを太陽の電力で供給するには、約45万平方キロメートルの土地が必要になると試算されている。これは世界の陸地面積のわずか 0.3 パーセントにすぎません。

報告書の著者の一人で現在エンバー社に勤務するキングスミル・ボンド氏は、土地利用に関しては「トレードオフ」が存在するが、例えば太陽光発電は農業と競合する可能性があるが、「ほとんどの国にとって、これらの技術を導入する余地は十分にある」と述べている。

新世代のパネル

それでは、問題は、太陽光発電が世界の電力供給を完全に引き継ぐことを妨げているのは何でしょうか? 1つ目は効率の問題です。世界の太陽光発電市場の大部分を占めるシリコン太陽光発電パネルは、現在、太陽エネルギーの約 20 パーセントを電気に変換しています。比較すると、水力発電所は位置エネルギーの 90% を電気に変換し、風力タービンは約 50%、化石燃料工場は 30 ～ 40% を電気に変換します。

実際には、これは、他の電源から得られるのと同じ量の電力を供給するには、さらに多くのソーラーパネルが必要であることを意味します。そのため、太陽光発電会社や科学者は、効率の向上によって太陽光発電にとってシステムコストのさらなる削減と土地の需要の減少という二重の利益がもたらされることを期待して、太陽光パネルからさらに効率を向上させようと懸命に取り組んでいます。

しかし、結晶シリコンパネルは達成できる効率の限界に近づいており、現在クラス最高のセルの効率は約25パーセントとなっている。インペリアル・カレッジ・ロンドンのジェニー・ネルソン氏は、「結晶シリコンの実際的な限界はおそらく約28パーセントだ」と語る。

効率をこれ以上に高めるには、いわゆるタンデム型太陽電池への移行が必要になります。タンデム型太陽電池では、2番目の半導体を導入して、セルが太陽スペクトルから抽出できるエネルギー量を増加させます。タンデム型シリコンペロブスカイトセルは、理論上の効率限界が約 50% であるため、最も有望な選択肢とみなされています。現実世界のタンデムパネルではそのようなレベルの効率は達成できませんが、35 ～ 37% の効率に達する可能性があるとストランクス氏は言います。

長年の研究を経て、初のタンデム型シリコンペロブスカイト太陽電池パネルが商業生産に入り始めたばかりで、実際の条件下でどれだけ性能を維持できるかを業界でテストする必要がある。しかし、ストランクス氏は彼らの可能性について楽観的だ。同氏は、10 年後にはそれらが市場で支配的なテクノロジーになるだろうと予測しています。 「一見すると、実際には屋根や路上とそれほど変わらないように見えますが、現在のパネルよりも 50% 多くの電力を生成します」とストランクス氏は言います。 「それは大きな変化だ。」

効率性が向上するとコストがさらに削減されるだけでなく、新たな導入の機会も生まれる可能性があるとストランクス氏は言います。たとえば、高効率パネルにより電気自動車のソーラールーフが可能になり、日中にバッテリーを充電できるようになります。蓄えられた電力は輸送に使用したり、夜間に家庭で使用するために放電したりすることができると同氏は示唆する。

ストレージの解決

このようなイノベーションは、太陽光発電に関する他の大きな問題の 1 つである気まぐれさを解決するのに役立つ可能性があります。もちろん、太陽は常に輝いているわけではありません。インド、メキシコ、多くのアフリカ諸国を含む「サンベルト」にある国々では、ほぼ一年中太陽が照りつけ、日中の余剰エネルギーを蓄電池に蓄えて暗くなってからも使えるため、これはそれほど問題ではない。ブルームバーグNEFによると、この太陽光発電と蓄電設備のコスト効率はますます高まっており、リチウムイオン電池のコストは過去2年間だけで40％下落したという。

「結局のところ、電力源として化石燃料が太陽光に勝る唯一の利点は、その貯蔵性です」とボンド氏は言う。 「そして突然、その保存性の問題は、バッテリーという単一のテクノロジーによって 90% 解決されるようになりました。」

しかし、冬の日が短く灰色であるさらに北の国々では、話は別です。 「[Solar] 「これは、信じられないほど優れたエネルギー源であり、汚染ゼロで、エネルギー投資の迅速な回収が可能です。これはすべての条件を満たしているだけです。」と、オーストラリアのキャンベラにあるオーストラリア国立大学のアンドリュー・ブレイカーズ氏は言います。 [solar] ただただ最高です。」

長く暗い冬に苦しむ国々にとって、風力発電はそのギャップの多くを埋めることができる、とブレイカーズ氏は言う。しかし、一度に数週間または数か月にわたって電力を蓄えるエネルギー貯蔵ソリューションも必要になるだろう。このような「季節間の貯蔵」はまだ初期段階にあり、商業規模で運用されているソリューションはほとんどありません。しかし、汲み上げ水力、水素、圧縮空気の貯蔵はすべて、この難題に対する答えを提供する可能性があります。ブレイカーズの予想は？ 「短期的にはバッテリーが対応し、長期的には揚水式水力発電が対応します。」

政治的な頭痛

どちらかといえば、効率とストレージは簡単に解決できる問題です。 「ボトルネックはおそらく政治、政策の一貫性、規制、他業界の既得権益にあると思います」とネルソン氏は言う。

気候変動に懐疑的な米国のトランプ政権がその好例だ。今月初め、連邦当局はネバダ州で計画されていた世界最大規模の計画となるはずだった大規模な太陽光発電プロジェクトを中止したが、これは太陽光発電資金プログラムを削減し、プロジェクトを阻止する一連の措置の最新のものに過ぎない。

しかしボンド氏は、従来の発電源に比べて経済的優位性があることを考えると、再生可能電力への移行は今やほぼ止めることができないと考えている。 「既存企業は、個々の国、個々のプロジェクト、個々の年における太陽光発電の潮流を抑えることができる」と彼は言う。 「現在のトランプ政権は、現在の再生可能エネルギー導入を遅らせるために全力を尽くしている。しかし、それが本当に意味するのは、優れた技術を導入する世界的な競争で後れを取ってしまうということだ。」

ブレイカーズ氏もこれに同意し、AI データセンターからの急速に増大する電力需要を満たす唯一の方法は太陽エネルギーかもしれないと付け加えた。 「米国ですら、たとえ決意の強い連邦政府であっても、太陽光発電が停止されるのを見るのは難しい。なぜなら、多くの州が太陽光発電を好んでおり、太陽光発電は大量のエネルギーを得るのに断然最も手っ取り早い方法だからだ」と彼は言う。

クリーン エネルギーのもう 1 つの大きなボトルネックは物流です。新しい地域からの大量の変動する電力供給に対応するには、既存の電力網を再配線する必要があります。発電量の急増に対処し、それに応じて電力需要を微調整することもできる、より柔軟な送電網は、グリーン電力の利用を最大限に高めるのに役立ちます。しかし、こうした未来の送電網を実現するには費用がかかります。英国だけでも、エネルギー会社は風力や太陽光への移行に対応する送電網の改修に今後5年間で770億ポンドを費やす計画だ。

送電網がまだそれほど包括的ではない低所得国では、各国は最初から再生可能エネルギーに優しいインフラの構築にもっと迅速に取り組むことができ、再生可能エネルギーを送電網の供給にさらに浸透させることができます。エンバー氏によると、ブラジル、中国、エジプト、エチオピア、インド、インドネシア、イラン、ロシア、南アフリカ、アラブ首長国連邦のいわゆるBRICS10カ国は現在、合計で世界の太陽光発電量の半分以上を占めている。

各国にとってのより広範な課題は、暖房から輸送に至るまで、エネルギー需要のより多くの部分を電化することです。このような進歩は、世界経済の他の部分で化石燃料の使用を削減するために不可欠です。ネルソン氏は次のように述べています。「地球を脱炭素化したいなら、まず電化する必要があります。」ここでも、低所得国が高所得国を先んじて競い合っています。エンバー氏によると、最終エネルギー消費に占める中国の電力の割合は２０２３年に３２％に達し、米国や裕福な欧州諸国の電化率２４％をはるかに上回っている。

太陽の未来？

今年の成功にもかかわらず、上で概説した技術的、物流的、政治的課題により、一部の国では短期的に太陽光発電の展開が遅れる可能性があります。今月初め、国際エネルギー機関は、再生可能電力が10年末までに2倍以上になると予測したが、同日までに発電量を3倍にするという国際目標には届かない見込みだ。同庁は、米国の政策変更と太陽光発電を送電網システムに統合するという課題が再生可能エネルギーの容量拡大への逆風となっていると述べた。

しかし、エネルギー市場の専門家は、今世紀半ば以降には太陽光発電が世界のエネルギー供給を支配すると確信している。ボンド氏は、「今世紀末までに、すべての電力が再生可能資源から得られることは明らかで、その大部分は太陽光発電になるだろう」と述べ、2100年までに世界の電力供給の最大80パーセントが太陽光発電によって生成されると予測している。これに加えて、世界の総エネルギー需要の少なくとも80パーセントが電化されるだろうと同氏は予想している。

政治、エネルギー貯蔵、インフラによる障害はすべて取り除かれ、グリーン電力革命が到来します。 「人間の条件は、エネルギーを物に変えることです」とボンドは言います。 「私たちはあらゆるものにエネルギーを使用します。そして今、突然、この安価で普遍的なエネルギー源を発見しました。もちろん、私たちはそれを解明するつもりです。」