マイクロ・グリッドとは

米国エネルギー省は、マイクログリッドを、明確に定義された電気的境界内にある、ひとまとまりの相互接続された電気機器と分散エネルギー資源であり、グリッドの観点では単一の制御可能なエンティティとして機能するものと定義しています¹。マイクログリッドは、主要な発電所に支えられている従来の大規模電力網（マクログリッドと呼ばれる）と連携して機能します。

ただし、マイクログリッドは自己完結型であるため、「アイランド・モード」で動作する場合もあります。つまり、自律的に機能し、自ら電力を供給するということです。通常、ソーラー・パネルや風力タービン、燃料電池、エネルギー貯蔵システムなど、何種類かの分散型エネルギー資源（DER）で構成されています。発電資源には、ディーゼル発電機と天然ガスを動力源とする熱電併給（CHP）システムなど、従来型のエネルギー源も含まれます。

発電において、マイクログリッドは従来の電力網に関連したいくつかの課題に対する潜在的な解決策となります。マイクログリッドにより、以下を実現させることができます。

• レジリエンスの向上：マイクログリッドは、主要電力網にかかる圧力を軽減し、異常気象やその他の途絶による停電時にバックアップ電力を供給することで、重要な電気機器に対する信頼性の高い電力供給を確保できます。この機能は、メイン・グリッドへのアクセスが制限されている遠隔地や、停電や自然災害が発生しやすい地域では助けになります。
• 効率の向上：地域のエネルギー資源と電気機器を管理することで、マイクログリッドは効率的に需要と供給のバランスを取り、送電損失を削減し、デマンド・レスポンスを可能にします。これはつまり、価格シグナルに応じてエネルギー使用量を調整できるということです。その結果として、エネルギー・コストを下げることができます。例えば、ピッツバーグ国際空港は太陽光発電と天然ガスのマイクログリッドに切り替えたことで、初年度に100万米ドルの節約ができたと報告されています²。また、カリフォルニア州のあるワイナリーでは、太陽光発電（PV）エネルギーを中心としたマイクログリッドを建設し、毎月の光熱費を15,000米ドルから1,000米ドルに削減しました³。
• モダナイゼーションとサステナビリティーの促進：マイクログリッドにより、再生可能エネルギー源を電力システムに統合することが可能になり、全体的な温室効果ガスの排出を削減し、クリーン・エネルギーの目標達成に貢献できます。

マイクログリッドは、さまざまなエネルギー技術が組み合わせされて形成されており、それぞれにはいくつかの主要な構成要素があります。

マイクログリッドの実装には、実現可能性の評価、設計、試運転、運用など、いくつかのステップが含まれます。考慮事項には、発電源の選択、エネルギー貯蔵システムのサイジング、制御システムの設計、および相互接続規格への準拠が含まれます。

このプロセスでは、テクノロジーが重要な役割を果たします。高度なマイクログリッド制御システムは、アルゴリズムを使用して、さまざまなパワー・ソースの動作をリアルタイムで最適化します。一方、モノのインターネット（IoT）デバイスやブロックチェーンなどのデジタル・テクノロジーにより、マイクログリッド内でのピアツーピアのエネルギー取引が可能になります。

マイクログリッド・プロジェクトの設置と運用には課題が伴う場合があります。高度な制御システムやエネルギー貯蔵などのマイクログリッド・テクノロジーの初期費用が高額であることが、導入を妨げている可能性があります。マイクログリッドをメイン・グリッドに接続するには、電力の品質と安全性を確保するために慎重な調整が必要です。

マイクログリッド・システムの重要なコンポーネントであるマイクログリッド・コントローラーは、多様なパワー・ソースの運用をリアルタイムで管理したり最適化したりする必要があり、それは複雑な作業になる可能性があります。また、電力会社のフランチャイズの権利、送電網へのアクセス、料金に関連する規制の障壁も、導入を妨げる可能性があります。

しかし、柔軟性、レジリエンス、効率性などの潜在的なメリットにより、マイクログリッドは新しいエネルギー管理システムを求める多くの企業や地域社会にとって魅力的なものとなっています。実際、マイクログリッドへの投資は拡大しており、ある報告書によると、2032年までにマイクログリッドの世界市場は550億米ドルにまで成長する可能性があるとされています⁴。

スマート・グリッドは、デジタル通信と制御システムを従来の電力インフラストラクチャーと統合し、エネルギー・フローのリアルタイムの監視と管理を可能にする高度な電力システムです。スマート・グリッドは再生可能エネルギー源の使用を最適化し、炭素排出量を削減し、エネルギー効率を高めます。また、スマート・メーターやホーム・オートメーション・システムの使用により、消費者はエネルギー消費とコストをより細かく管理できるようになります。

スマート・グリッドをサポートするテクノロジーは、マイクログリッドの効率化を推進するためにも使用できます。スマート・マイクログリッドは、センサー、オートメーション、制御システムを活用して、エネルギーの生産、貯蔵、分配を最適化します。スマート・マイクログリッドは、レジリエントで信頼性が高く、需要の変化や供給の途絶に素早く対応できるように設計されています。

マイクログリッドは、より高いサステナビリティーを求める企業やコミュニティーにエネルギー・ソリューションを提供します。太陽光、風力、水力発電などの再生可能エネルギー源をシームレスに統合できます。また、電気自動車向けの充電インフラストラクチャーを備えるなど、輸送の電化も支援します。これにより化石燃料への依存を減らし、温室効果ガスの排出削減と気候変動の抑制に貢献します。

マイクログリッドは、消費源の近くで電力を生成することにより、一般的に長距離の送電中に発生するエネルギー損失を削減します。また、ピーク時の負荷を軽減したり、オフピーク時へとシフトしたりすることで、需要への対応をより適切に管理できます。これらの属性を組み合わせることで、生成された電力のより効率的な使用が可能になります。

再生可能で効率的なエネルギー供給がもたらす環境上の利点に加えて、マイクログリッドは地域経済を活性化できます。建設、運用、保守の分野で雇用を創出し、地域社会の繁栄に貢献できる可能性もあります。