Ⅳ
脱炭素化エネルギーシステム
”First Demonstration Experiment for Energy-Trading System EDISON-X Using the XRP Ledger”
Yuichi Ikeda, Yu Ohki, Zelda Marquardt,
Yu Kimura, Sena Omura, Emi Yoshikawa
JPS Conf. Proc. 40, 011008 (2023)
"XRP台帳を用いたエネルギー取引システム「EDISON-X」の実証実験を開始 "
私たちはEDISON-Xというブロックチェーンベースのエネルギー取引システムを開発し、電力使用権（＝トークン）の売買を管理する。生徒は電力会社の配電線から供給される電力と、校舎の屋上に設置された太陽光発電パネルから供給される電力を利用するために、それぞれUPXトークンとSPXトークンを購入する。2022年7月、本校の寮生17名がEDISON-Xシステムの動作検証実験に参加した。この実験結果をもとに、再生可能エネルギーの有効利用を目的としたブロックチェーン技術を用いたエネルギー取引システムについて述べる。エネルギー取引の特徴を理解するために、トポロジーとネットワーク科学の方法論を開発した。本研究では、トポロジー・データ分析を用いて、「空洞」が出現すると市場取引が活発でなくなるという仮説を検証した。予備的な結果は、この仮説が妥当であることを示唆している。
”Economical Evaluation of Hydrogen Cogeneration by Renewable Energies and Nuclear Energies”
Hitomi Tanaka, Yuichi Ikeda
Transactions of the Japan Society of Energy and Resources 2022 Volume 43 Issue 2 Pages 33-44, 2022/02
"再生可能エネルギーと原子力を用いた水素コジェネレーションの経済性評価 "
国際エネルギー機関（IEA）は、2050年にCO2排出量をゼロにすることを推奨している。近年、エネルギー分野では脱炭素化が不可欠なため、再生可能エネルギーが増加している。しかし、太陽光発電や風力発電は出力が変動するため、需給バランスを取るには他の電源やエネルギー貯蔵が必要となる。そこで、実現可能なエネルギー貯蔵として、水素に着目。水素製造のための電源として、再生可能エネルギーと次世代原子力発電所を再考する。本研究では、水素の利用を考慮し、CO2削減と経済性から実現可能な将来のエネルギー生成を線形数理モデルにより解析した。その結果、2050年には水素が揚水発電でピーク需要のバランスを取る役割を果たすことがわかった。火力発電は将来的に需要調整役として水素に置き換わるだろう。
”Power grid with 100% renewable energy for small island developing states”
Y. Ikeda
Evolutionary and Institutional Economics Review, 17, 183–195, 2020/01
"小島嶼開発途上国のための再生可能エネルギー100％の送電網 "
本研究では、グリッド最適化モデルを用いて、再生可能エネルギーを高レベルで導入した送電網のシステムワイズ電力コスト（LCOE）を推定した。システム単位での LCOE 推計結果を、小島嶼国経済のエネルギー・環境・経済成長のネクサスの観点から論じた。蓄電を利用すれば 100%再生可能エネルギーの利用は技術的に可能であるが、LCOE の推定値は 397 ドル/MWh と高く、米国や日本の家庭用電力料金を大幅に上回る。感受性分析では、100%再生可能エネルギー送電網を導入した場合の LCOE の推定値が 223%増加することは、経済成長の 11%もの低下に相当することを示唆している。この経済成長率の低下は、SIDS 経済に大きなマイナスの影響を与える。しかし、太陽光発電の余剰エネルギーを利用して水を電気分解して水素を製造すれば、LCOE を削減できるため、CO2 排出量を抑えて高い経済成長を実現することができる。
”Determinants of foreign direct investment in wind energy in developing countries”
R. Keeley, Y. Ikeda
Journal of Cleaner Production, 161, 1451-1458, 2017/09
"開発途上国における風力エネルギーへの海外直接投資の決定要因 "
再生可能エネルギー産業は、外国直接投資を大量に誘致している産業の一つで、2015年の投資配分額では上位5産業の一つとなっている。しかし、この分野への外国直接投資の配分は途上国によって大きく異なる。先行研究では、主に制度的要因やマクロ経済的要因の影響を見ることで、外国直接投資の立地決定要因を説明しようとしてきた。再生可能エネルギー分野は、様々な経済的、規制的、政治的支援政策によって支えられてきた。本論文では、これらの支援政策の重要性に着目し、途上国の風力エネルギーに焦点を当て、立地決定要因として広く受け入れられている決定要因（制度的決定要因、マクロ経済的決定要因）と比較して、海外直接投資への影響を分析した。
その結果、再生可能エネルギー支援政策は、腐敗レベル、価格安定性、金融アクセス、GDP成長率など、広く受け入れられている決定要因と比較して、同等以上の効果があることが示された。本論文は、外国直接投資全体を見るのではなく、特定のセクターに焦点を当てて外国直接投資の決定要因を分析することの重要性を示している。また、本論文は、再生可能エネルギー分野への外国直接投資を誘致するためには、グリッドインフラへのアクセスなど、再生可能エネルギー分野の規制面を改善する必要があることなど、重要な政策的意味合いも提供している。
”Simulation Study on Energy Mix for Power Generation in Temburong Eco Town”
Y. Ikeda, edited by S. Kimura
ERIA Research Project Report 2017, No.02, 2018/10
"テンブロンエコタウンにおける発電用エネルギーミックスのシミュレーション研究 "
ブルネイ・ダルサラーム州テンブロン地区のエコタウン開発計画では、エネルギー効率の高い技術を適用して、建物で使用する電力を中心としたエネルギー需要の低減と、太陽光発電（PV）などの再生可能エネルギーの導入を目指している。本研究では、コンピュータシミュレーションモデルを用いて、ブルネイの日射量データとテンブロン地区のエコタウンの商業ビルの電力需要の推定値を基に、太陽光発電と蓄電の両方の適切な容量を決定しようとしている。テンブロン地区には既にディーゼル発電所があり、4 台×3 メガワット（MW）の発電システムを設置し、地域の契約者に電力を供給している。また、約6MWの太陽光発電システムも近日中に設置される予定である。システム導入後は、ディーゼルステーションの発電量が削減される。しかし、テンブロン地区開発計画に沿って新しい建物が建設されれば、より多くの太陽光発電が必要になるだろう。ERIAは2015年と2016年にブルネイ・ダルサラーム州の気候データ（日射量と降雨量のデータ）を収集し、太陽光発電システムの設置による断続性を確認した。ERIAは、ディーゼル発電、太陽光発電システム、蓄電を組み合わせた場合の断続性を確認するために、ダイナミックシミュレーションを適用した。シミュレーションの結果、ERIAはディーゼル発電、太陽光発電、蓄電の最適な組み合わせを抽出した。
”Development of the Eco Town Model in the ASEAN Region through Adoption of Energy-Efficient Building Technologies, Sustainable Transport, and Smart Grids”
Y. Ikeda, edited by S. Kimura
ERIA Research Project Report 2015, No. 20, 2015/03
" エネルギー効率の高い建築技術、持続可能な交通、スマートグリッドの導入によるASEAN地域におけるエコタウンモデルの開発"
近年の東南アジア諸国連合（ASEAN）地域の経済成長により、同地域のエネルギー需要が急速に増加している。ASEANのエネルギー需要は1990年以来約2.5倍に伸びており、2035年には3倍になると予想されている。したがってASEANは、エネルギー需要の増加を抑制し、温室効果ガスの排出を緩和するために、低炭素都市やエコタウンのコンセプトを適用する必要がある。というのも、エネルギー需要の増加と二酸化炭素排出量の増加は、将来のエネルギー供給の持続可能性を脅かし、環境、健康、観光、つまり生活の質に影響を与える可能性があるからだ。そのため、このエコタウン・プロジェクト研究では、建物や道路交通における現在および将来のエネルギー効率化技術や、スマートグリッド技術の導入に焦点を当てている。このような技術は、ブルネイ・ダルサラームのテンブロン地区など、ASEAN諸国のどの町にも適用できる。
”Cross-correlation of output fluctuation and system-balancing cost in photovoltaic integration”
Y. Ikeda, K. Ogimoto
The Journal of Engineering, 10.1049/joe.2014.0235, 1-9, 2014/10
"太陽光発電統合における出力変動とシステムバランシングコストの相互相関 "
本稿では、日本全国および首都圏の太陽光発電出力時系列データについて、主成分分析とランダム行列理論 を用いて、太陽光発電出力変動の相互相関を分析した。得られた相互相関係数に基づき、相互相関を考慮した場合と考慮しない場合の太陽光発電出力の予測誤差を推定した。そして、予測誤差を考慮したユニットコミットメントモデルを提案し、PV出力を統合した火力発電所の運転スケジュールを算出した。また、デマンドレスポンスの有無に関わらず、PVシステムのシステムバランシングコストも試算した。最後に、「再生可能エネルギーの地産地消」の概念の妥当性と代替政策への影響について議論した。
”A unit commitment model with demand response and electric storage device for the integration of variable renewable energies”
Y. Ikeda, K. Ogimoto
IEEJ Transactions on Power and Energy, 133, 7, 598-605+3, 2013
"変動する再生可能エネルギー統合のための需要応答と蓄電装置を用いたユニットコミットメントモデル"
本論文では、太陽光発電と風力発電の予測出力と誤差を考慮した、需要応答と蓄電装置を含む変動再生可能エネルギー統合のためのユニットコミットメントモデルの開発について述べる。2030年に大量の変動再生可能エネルギーが導入される首都圏と東北圏の電力系統の運用計画を分析する。東北地方の電力系統は2030年に導入が予定されている風力発電を統合できないため、2030年における東北地方の風力発電の抑制を推定する。その上で、2030年に導入が予定されている太陽光発電と風力発電の両方を統合的に運用することが可能であることを示す。最後に、2つの電力系統を統合した場合の経済性を評価する。
”Impact of Smart Grid Technologies on Peak Load to 2050”
Steve Heinen, David Elzinga, Seul-Ki Kim, Yuichi Ikeda
IEA Energy Papers from OECD Publishing, 2011
"スマートグリッド技術が2050年までのピーク負荷に及ぼす影響"
2011年4月4日に発表されたIEAのスマートグリッド技術ロードマップでは、スマートグリッドを導入することで効果的に対処できる5つの世界的なトレンドが挙げられている。すなわち、ピーク負荷の増加（ピーク時に送電網が供給する最大電力）、電力消費の増加、輸送の電化、可変発電技術（風力発電や太陽光発電など）の導入、インフラの老朽化である。このロードマップに沿って、新しいワーキングペーパー「スマートグリッド技術が2050年までのピーク負荷に与える影響」では、2050年までのピーク負荷の推移を推定する手法を開発している。また、OECD北米、OECD欧州、OECD太平洋、中国の4つの主要地域について、ピーク負荷削減におけるスマートグリッド技術の影響を分析している。このワーキングペーパーは、スマートグリッドの進化するモデル化プロセスにおけるIEAの最初の取り組みであり、家庭部門と商業部門における需要応答と電気自動車の統合を考慮している。