未来のエネルギーの担いとして、再生可能エネルギーへの期待が高まっています。環境への負担が少なく資源が枯渇する心配がないといったメリットがある反面、主力電源化に向けたさまざまな課題も指摘されています。
本稿では、再生可能エネルギーの普及拡大で重要なカギを握る技術の一つとして期待されている「溶融塩（ようゆうえん）エネルギー貯蔵」と、欧米スタートアップの取り組みについてレポートします。
※本記事は2023年4月16日時点の情報です。最新の情報についてはご自身でもよくお調べください。
※本記事は投資家への情報提供を目的としており、特定商品・ファンドへの投資を勧誘するものではございません。投資に関する決定は、利用者ご自身のご判断において行われますようお願い致します。
目次
- 再生可能エネルギーの課題
- エネルギー貯蔵技術とは？
- 溶融塩エネルギー貯蔵技術とは？
- 溶融塩エネルギー貯蔵技術スタートアップ
4-1．Seaborg
4-2．Cratus - 2030年までに224 億ドル市場に成長？
- まとめ
1．再生可能エネルギーの課題
世界の再生可能エネルギーの容量は記録的な水準に達しているものの、私たちの生活は今も尚、化石燃料に依存しています。
大規模な再生可能エネルギーの供給に向けての大きな課題の1つは、発電量と供給量の安定化です。太陽光発電や風力発電は自然条件（天候や日照時間）により発電量が大きく変動するため、安定した電力供給が難しいという難点があります。
また、火力発電や原子力発電と比べると設備投資や発電コストが高いこと、施設の建設候補地やエネルギー資源の調査に時間と労力を要することなども、より広範囲な普及を促す足かせとなっています。
2．エネルギー貯蔵技術とは？
このような課題の対策として活用されているのが、余剰電力を大量に貯蔵し、必要に応じて放出するエネルギー（電力）貯蔵技術です。再生可能エネルギーを貯蔵するための技術には、「揚水発電」「蓄電池」「熱エネルギー貯蔵」「機械エネルギー貯蔵」の4種類があります。
参考：World Economic Forum「再生可能エネルギーを貯蔵するための4つの技術」
現在、大規模な発電プラント用の再生可能エネルギー貯蔵技術として最も普及してるのは、携帯電話や電気自動車にも使用されているリチウムイオン電池です。リチウムイオン電池は小型でありながらエネルギー密度が高く、充電して繰り返し使用できるほか、リチウムやニッケル、コバルトなどの環境負担が低い資源から作られているといったメリットがあります。
参考：National Grid「What is battery storage?」
しかしその一方で、発熱や発火といった安全面のリスクやコストが高いといった課題が残ります。膨大な量のエネルギーをより効率的に、かつ安全に、安価で貯蔵できる送電網向けのエネルギー貯蔵の必要性が高まっています。
3．溶融塩エネルギー貯蔵技術とは？
「溶融塩（Molten Salt）」を利用したエネルギー貯蔵は、次世代送電網向けエネルギー貯蔵のカギを握ると期待されている技術の1つです。
溶融塩は相変化材料（温度により液体と固体に変化する性質を有する材料）である塩や酸化物のイオン結晶の個体を高温に熱して溶融状態にしたものです。相変化材料には状態が変化する際に大きなエネルギーを放出又は吸収するという性質があります。
このような性質から、溶融塩は非常に効果的かつ経済的に熱エネルギーを維持するための蓄熱媒体として、或いはエネルギー交換用機能材料として、原子力や燃料電池、蓄電池、太陽光発電などの多様なエネルギー領域で活用されています。また、不燃焼で無毒性であるなど、環境にも優しいエネルギー貯蔵法でもあります。
参考：ScienceDirect「Molten Salts」
4．欧米の溶融塩エネルギー貯蔵技術スタートアップ
どちらかというと電力より熱の貯蔵に向いているなど、溶融塩エネルギー貯蔵技術を向上させる上で取り組むべき課題も指摘されています。以下で紹介する欧米スタートアップ2社は、システムの効率性を向上させ、電気と熱の両方を低コストで蓄えることができる溶融塩エネルギー貯蔵技術の開発に挑んでいます。
4-1．Seaborg
「原子力発電用の技術を再生可能エネルギーの大容量貯蔵ソリューションに転用する」という大胆な試みに挑戦しているのは、デンマークの次世代原子炉開発スタートアップ、Seaborg Technologies（シーボーグ・テクノロジーズ）と傘下Hyme Energy（ハイム・エナジー）です。
革新的技術のカギを握る水酸化ナトリウムは、溶融塩貯蔵媒体として使用される従来の塩と比べると約90％安価です。反面、腐食性が高く、貯蔵タンクなどに使用されている金属を腐食させるため、貯蔵媒体としては不向きとされていました。
参考：Shifted「Salt breakthrough could halve the cost of storing solar energy」
しかし、Seaborg Technologiesは小型溶融塩炉のために考案された技術に、独自の水酸化ナトリウムの腐食を抑制する技術を組み合わせることにより、効率的に大量の熱と電気を貯蔵できる低コストな貯蔵法の開発に成功しました。また、水酸化合物は塩単位あたりの熱量をより多く含むことができるため、システムの効率性が向上し、塩の使用量を削減できるというメリットもあります。同社の試算によると、熱エネルギーの貯蔵コストを半分に抑えることが期待されます。
Seaborg Technologiesは現在、デンマークの電力会社Bornholms Energi & Forsyning（ボーンホルム・エネルギー＆ユーティリティ）と提携し、2024年の稼働開始 を目標に、ボーンホルム島（バルト海のデンマーク領）に実証実験用の溶融塩蓄熱基と貯蔵施設を建設中です。
参考：pv magazine「Danish consortium builds 1 MW/20 MWh molten salt thermal storage facility」
4-2． Cratus
エネルギー貯蔵能力と効率性が高く、再生可能エネルギーや化石燃料を含むあらゆる電力及び熱源と組み合わせることが可能な溶融塩熱エネルギー貯蔵・変換システムの商用化に取り組んでいるのは、米オハイオ州を拠点とするCratus（クラタス）です。
参考：Cratus「Worth its salt: Ohio startup aims to lower energy storage costs with molten salt system」
同社はリチウムイオン電池より遥かに小型で安全な溶融塩蓄電池「ThermaBlox（サーマボックス）」をベースとする、溶融塩熱エネルギー貯蔵・変換システムを開発しています。同社の目標は、塩と合金シリコンを通常の貯蔵システムより30％高い温度で加熱することにより、エネルギー貯蔵能力と効率性、生産性を3倍に高めることです。
また、一般的な溶融塩システムが2つのタンクを使用して高温と低温の材料を分離するのに対し、Cratusのシステムは断熱装置で分離された単一のタンクを使用しているため、システムのサイズとコストを約半分に削減できると同社は試算しています。現在までに米国エネルギー省やウィスコンシン大学マディソン校と提携し、製品プロトタイプの構成要素の実証実験を行っており、今後数年以内の商用化が期待されています。
5．2030年までに224 億ドル市場に成長？
溶融塩エネルギー貯蔵技術は、投資対象としても長期的な成長が期待されている分野です。国際市場調査企業Precedence Research（プレセデンス・リサーチ）のデータによると、2022 年の世界の溶融塩熱エネルギー貯蔵市場の規模は 35 億 3,000 万ドル（約4,809億819万円）に達しており、2030 年までに 224 億 3,000 万ドル（約3兆557億円）前後に成長することが予想されます。
脱炭素社会実現に向けて溶融塩エネルギー貯蔵技術にいち早く取り組んで来た欧米に続き、2021年はアジア太平洋（APAC）地域においても溶融塩蓄熱市場が急成長を遂げました。今後数年間にわたり、高い成長率を継続すると予想されます。
参考：Precedence Research「Molten Salt Thermal Energy Storage Market」
6．まとめ
米国エネルギー情報局（EIA）によると、世界のエネルギー消費量は2018～50年までに50％増加すると見込まれています。生可能エネルギーの主力電源化の重要性が今後益々高まることは疑う余地がありません。
参考：米国エネルギー情報局「EIA projects nearly 50% increase in world energy usage by 2050, led by growth in Asia」
需要の拡大とともに、溶融塩エネルギー貯蔵技術のような次世代送電網向けエネルギー貯蔵法の研究・開発がさらに活発化すると予想されます。
アレン琴子
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