2025年エネルギー貯蔵革命：革新的バッテリー、重力システム、そして未来を支える水素

• IEAは、世界の蓄電容量が2030年までに1,500GWに達する必要があると予測しており、これは現在の15倍であり、その拡大の90％をバッテリーが占めるとしています。
• 2024年、エネルギー貯蔵は記録的な成長を遂げ、2025年にはグリッド規模、住宅用、産業用、モバイル、実験的用途のすべてでさらなる拡大が見込まれています。
• リチウムイオン電池の価格は2024年に約20％下落し、平均で$115/kWh、EVパックは$100/kWhを下回りました。
• 世界のバッテリー製造能力は3.1TWhに達し、需要を大きく上回り、メーカー間で激しい価格競争を引き起こしています。
• Rongke Powerは中国ウランチャブで175MW/700MWhのバナジウムレドックスフロー電池を設置し、世界最大のフロー電池となりました。
• Energy Vaultは中国如東で25MW/100MWhの重力蓄電システムを導入し、初の大規模非揚水型重力蓄電の展開となりました。
• Highview Powerはスコットランド・ハンターストンで50MW/50時間（2.5GWh）の液体空気エネルギー貯蔵プロジェクトを発表し、より広範なLAES展開の一環としています。
• Hydrostorのカリフォルニア・ウィローロックCAESプロジェクトは500MW/4,000MWhを計画しており、2億ドルの投資と17.6億ドルの米国エネルギー省ローン保証を受けています。
• ユタ州のACES Deltaプロジェクトは、風力と太陽光で生成した水素を地下の岩塩空洞に最大300GWhまで貯蔵することを目指しています。
• CATLは2025年に200Wh/kg超を目標とした第2世代ナトリウムイオン電池の発売を計画しており、BYDは1ユニットあたり2.3MWhを蓄えるCube SIBコンテナなどナトリウムイオン製品をリリースしています。

エネルギー貯蔵の新時代

エネルギー貯蔵はクリーンエネルギー転換の中心にあり、太陽光や風力発電が必要なときに電力を供給できるようにします。2024年の記録的な成長は、各国が気候目標達成のためにバッテリーや他の蓄電技術を強化する中、2025年のさらなる拡大の土台となりました^[1]。国際エネルギー機関は、世界の蓄電容量が2030年までに1,500GWに達する必要があると予測しており、現在の15倍で、その拡大の90％をバッテリーが占めるとしています^[2]。この急増は、再生可能エネルギーの拡大によるグリッドのバランス調整、異常気象時のバックアップ、新しい電気自動車や工場の24時間稼働など、緊急のニーズによって推進されています。家庭用のTesla Powerwallsから巨大な揚水発電ダムまで、蓄電技術は急速に進化しています。サウジアラビアや中南米などの新興市場も、米国・中国・欧州などの先進国に続き、大規模な蓄電導入に乗り出しています^[3]。要するに、2025年はエネルギー貯蔵のイノベーションと導入にとって画期的な年となり、グリッド規模、住宅用、産業用、モバイル、実験的用途のすべてで進展が期待されます。

リチウムイオン電池：不動の主力選手

リチウムイオン電池は2025年もエネルギー貯蔵の主力であり、スマートフォンのバッテリーから大規模なグリッド用貯蔵施設まであらゆる分野を席巻しています。リチウムイオン（Li-ion）技術は高いエネルギー密度と効率性を持ち、数時間程度の貯蔵用途に理想的です。近年、コストが急落し、リチウムイオンが市場を制覇する要因となっています。世界平均のバッテリーパック価格は2024年に約20%下落し、$115/kWh（電気自動車用パックは$100/kWhを下回るものも）となりました^[4]。この大幅な値下がり ― 2017年以来最大 ― は、製造規模の拡大、市場競争、LFP（リン酸鉄リチウム）など安価な化学系へのシフト^[5]によってもたらされています。コバルトやニッケルを含まないリン酸鉄リチウム電池は、コストの低さと安全性の向上から特に電気自動車や家庭用蓄電池で人気が高まっていますが、高ニッケルNMCセルよりややエネルギー密度は低いです。

リチウムイオンの2024～2025年の主なトレンド:

• より大きく、より安く: スウェーデンのNorthvolt^[6]などのギガファクトリーや中国のバッテリー大手による巨額投資で供給が急増。世界のバッテリー製造能力（3.1TWh）は今や需要を大きく上回っており、価格を押し下げています^[7]。業界アナリストは激しい価格競争を指摘し、「小規模メーカーは市場シェアを争うためにセル価格を下げる圧力に直面している」とBloombergNEFのEvelina Stoikou氏は述べています^[8]。
• 安全性と規制: 注目を集めたバッテリー火災により安全性に焦点が当たっています。EUバッテリー規則（2025年施行予定）のような新たな規制は、より安全で持続可能なバッテリーを義務付けています^[9]。これにより、バッテリーマネジメントシステムや耐火設計のイノベーションが促進されています。ある業界専門家は、「バッテリー火災の安全性が重要な焦点となり、許認可プロセスが大幅に複雑化しています…業界はより安全なバッテリー技術へとシフトしています」^[10]と述べています。
• リサイクルとサプライチェーン: 持続可能性と供給の安全性に対応するため、企業はバッテリーリサイクル（例：Redwood Materials、Li-Cycle）を拡大し、倫理的に調達された材料を使用しています。EUの新しい規則もバッテリーへのリサイクル材の使用を推進しています^[11]。リチウムやニッケルなどを再利用し、希少なコバルトを避ける代替化学も開発することで、業界はコストと環境負荷の削減を目指しています。
• ユースケース: リチウムイオンはあらゆる場所で使われています。家庭用バッテリー（Tesla PowerwallやLG RESUなど）は、家庭で太陽光エネルギーの時間移動やバックアップ電源を可能にします。商業・産業用システムはピーク需要料金の削減のために設置されています。グリッド規模のバッテリーファームは、しばしば太陽光や風力と併設され、出力の平準化や夕方のピーク供給に役立っています。特に、カリフォルニア州とテキサス州は、それぞれ数ギガワット規模のリチウムイオン蓄電を導入し、電力網の信頼性を高めています。これらの1～4時間システムは、迅速な応答と日々のサイクルに優れ、周波数調整やピークカットなどのサービスを提供します。しかし、より長時間（8時間以上）では、リチウムイオンはコスト面で不利となり、他の技術の導入余地が生まれます^[12]。

利点: 高効率（約90%）、高速応答、急速なコスト低下、実証済みの性能（数千サイクル）、小型セルから大型コンテナまでの多用途性^[13]。

制限事項: 原材料（リチウムなど）の有限性とサプライチェーンリスク、火災・熱暴走リスク（LFP化学や安全システムで軽減）、および約4～8時間を超える経済的制約（その場合は代替蓄電の方が安価になることも）^[14]。また、リチウムイオンの性能は極寒環境で劣化することがあるが、新しい化学的改良（シリコン添加やリチウムチタネートアノードの使用など）やハイブリッドパックによって改善が図られている。

「リチウムイオン電池は短時間用途（1～4時間）には理想的だが、長時間蓄電ではコスト効率が低下し、代替技術が台頭する余地がある」と、最近の業界分析は指摘している^[15]。言い換えれば、2025年もリチウムイオンの優位は続くが、次世代電池がその弱点を克服するために控えている。

リチウムを超えて: 次世代電池のブレークスルー

現在はリチウムイオンが主流だが、次世代電池技術の波が成熟しつつあり、より高いエネルギー密度、長時間化、安価な材料、または安全性向上を約束している。2024～2025年には、これらの代替化学系で大きな進展が見られた:

全固体電池（リチウム金属電池）

全固体電池は、リチウムイオン電池の液体電解質を固体材料に置き換え、リチウム金属アノードの使用を可能にする。これにより、エネルギー密度が劇的に向上（EVの航続距離延長）し、火災リスクが低減（固体電解質は不燃性）する可能性がある。複数の企業が話題となった:

• トヨタは「技術的ブレークスルー」を発表し、全固体電池の開発を加速、2027～2028年までに全固体EVバッテリーの展開を目指している^[16][17]。トヨタは、初の全固体電池車が10分で充電でき、750マイル（1,200km）の航続距離を実現し、約10分で80%充電できると主張している^[18]。「数年以内に全固体電池搭載EVを展開します…10分で充電でき、1,200kmの航続距離を持つ車両です」とトヨタ幹部のVikram Gulati氏は述べた^[19]。しかし、大量生産は製造上の課題から2030年まで見込まれていない^[20]。
• QuantumScape、Solid Power、Samsung、その他も全固体セルを開発中。プロトタイプは有望なエネルギー密度（現行リチウムイオン比で20～50%向上の可能性）やサイクル寿命を示しているが、大規模化は困難。専門家の見通し: 全固体電池は「潜在的なゲームチェンジャー」だが、消費者市場に影響を与えるのは2020年代後半以降の見込み^[21]。

利点: 高いエネルギー密度（より軽量で長距離のEV）、安全性向上（火災リスク低減）、充電速度の向上も期待。
制限事項: 大規模製造は高コストかつ複雑。デンドライト耐性の固体電解質など材料の最適化も進行中。商業化のタイムラインは3～5年先とされ、2025年は量産よりもプロトタイプやパイロットラインの年となる見込み。

リチウム-硫黄電池

リチウム-硫黄（Li-S）電池は、カソードに重い金属酸化物の代わりに超軽量の硫黄を使用することで、エネルギー貯蔵の飛躍を実現する。硫黄は豊富で安価、理論的には重量あたりはるかに多くのエネルギーを蓄えられるため、リチウムイオンの2倍のエネルギー密度のセルも可能^[22]。課題はサイクル寿命の短さ（分解を引き起こす「ポリスルフィドシャトル」問題）。2024年、Li-Sは商業化に向けて大きく前進:

• 米国のスタートアップLytenは、Stellantisを含む自動車メーカー向けに6.5Ahリチウム-硫黄プロトタイプセルの出荷を開始し、テストが行われている^[23]。これらの「Aサンプル」Li-Sバッテリーは、EV、ドローン、航空宇宙、軍事用途向けに評価されている^[24]。LytenのLi-S技術は、独自の3Dグラフェンを用いて硫黄を安定化させている。同社は、自社セルが400Wh/kg（一般的なEVバッテリーの約2倍）に達し、既存のリチウムイオン製造ラインで生産可能だと主張している^[25]。
• Lytenのチーフバッテリー技術責任者、セリナ・ミコワイチャク氏はその魅力を次のように説明している：「マスマーケットの電動化とネットゼロ目標の達成には、より高いエネルギー密度、軽量、低コストで、大規模に地元で豊富に入手可能な材料を使って完全に調達・製造できるバッテリーが必要です。それがLytenのリチウム-硫黄バッテリーです。」^[26]。つまり、Li-Sは高価な金属を排除できる可能性があり—硫黄は安価で広く入手可能、さらにLytenの設計ではニッケル、コバルト、グラファイトは不要となっている^[27]。その結果、リチウムイオン比で65%のカーボンフットプリント削減が見込まれ、サプライチェーンの懸念も緩和される^[28]。
• 他方、研究者たち（例：オーストラリアのモナシュ大学）は改良型Li-Sプロトタイプを報告しており、超高速充電Li-Sセルを長距離電動トラック向けに実証している^[29]。OXIS Energy（現在は事業終了）などの企業が道を切り開き、現在は複数の取り組みが2020年代半ば～後半の商用Li-Sを目指している。

利点: 極めて高いエネルギー密度（車両や航空機向けの軽量バッテリー）、低コスト材料（硫黄）、希少金属に依存しない点。
制限事項: 歴史的にサイクル寿命が短い（ただし新しい設計では進歩が主張されている）、および効率が低い。Li-S電池は体積エネルギー密度も低く（より多くのスペースを必要とする）、まずは高密度が求められるニッチな用途（ドローン、航空分野）で使われ、その後EV用バッテリーの代替となる可能性が高い。予想されるタイムライン: 初期のLi-S電池は2025～2026年に航空宇宙や防衛分野で限定的に使用される可能性がある^[30]。耐久性の問題が完全に解決されれば、その後より広範な商用EVへの採用が期待される。

ナトリウムイオン電池

ナトリウムイオン（Na-ion）電池は、特定の用途において有望な代替品として登場しており、リチウムの代わりに低コストで豊富なナトリウム供給（一般的な塩から得られる）を活用している。ナトリウムイオン電池はリチウムイオン電池より重量あたりのエネルギー密度はやや低いものの、大きなコストと安全性の利点があり、特に中国で集中的な開発が進められている。最近のブレークスルーには以下が含まれる:

• CATL（Contemporary Amperex Technology Co.）は、世界最大のバッテリーメーカーであり、第2世代ナトリウムイオン電池を2024年末に発表、200 Wh/kgのエネルギー密度を超える見込み（第1世代は約160 Wh/kg）^[31]。CATLの主任科学者であるDr. Wu Kaiは、新しいNa-ion電池が2025年に発売されると述べているが、大量生産はその後（2027年までに本格化する見込み）^[32]。注目すべきは、CATLがナトリウムイオンとリチウムイオンセルを組み合わせたハイブリッドバッテリーパック（「Freevoy」と呼ばれる）も開発しており、それぞれの強みを活かしている点である^[33]。この設計では、ナトリウムイオンが極寒条件（-30°Cまで充電維持）と急速充電を担い、リチウムイオンがより高い基本エネルギー密度を提供する^[34]。このハイブリッドパックはEVやプラグインハイブリッド向けで、400km超の航続距離と4C急速充電を実現し、ナトリウムイオンセルによって-40°C環境での動作も可能にしている^[35]。
• 中国のもう一つのバッテリー／EV大手であるBYDは、2024年にナトリウムイオン技術によってコストを十分に削減し、2025年までにリン酸鉄リチウム（LFP）と同等のコストを実現できると発表しました。さらに長期的にはLFPよりも70％安価になる可能性がある^[36]とも述べています。BYDは30GWh規模のナトリウムバッテリー工場の建設を開始し、2024年末には世界初とされる高性能ナトリウムイオンバッテリー蓄電システム（ESS）製品を発表しました^[37]。BYDの「Cube SIB」コンテナは1ユニットあたり2.3MWhを蓄えます（エネルギー密度が低いため、同等のリチウムイオンコンテナの約半分のエネルギー量）^[38]。2025年第3四半期までに中国で納入予定で、1kWhあたりの価格はLFPバッテリーと同等^[39]とされています。BYDはナトリウムイオンの優れた低温性能、長いサイクル寿命、安全性（リチウム不使用のため火災リスクが低い）を強調しています^[40]。
• 業界の見解: CATLのCEOであるRobin Zengは、ナトリウムイオンバッテリーが将来的に「リン酸鉄リチウムバッテリー市場の最大50％を置き換える可能性がある」と大胆に予測しました^[41]。これは、エネルギー密度の要件が控えめでコスト重視の定置型蓄電やエントリーレベルEV分野で、Naイオンが大きなシェアを獲得するという自信を反映しています。ナトリウムは安価かつ豊富であり、Naイオンセルは集電体にアルミニウム（銅より安価）を使用できるため、原材料コストがリチウムイオンより大幅に低い^[42][43]のです。さらに、ナトリウムイオンの化学特性として優れた低温耐性があり、輸送時には0Vまで安全に充電できるため、物流も簡素化されます。

利点: 低コストかつ豊富な材料（リチウム、コバルト、ニッケル不使用）、安全性の向上（不燃性電解液配合、熱暴走リスク低減）、寒冷地での良好な性能、長寿命の可能性。大規模な定置型蓄電や手頃な価格のEVに最適です。
制限事項: エネルギー密度が低い（リチウムイオンより約20～30％低い）ため、同じ充電量でもバッテリーが重くなります。これはグリッド貯蔵には問題なく、都市型車両には小さなトレードオフですが、改良されない限り長距離車両にはあまり適していません。また、ナトリウムイオン産業はまだ立ち上がったばかりで、世界的な製造・サプライチェーンの成熟には数年かかります。2025～2026年のパイロット導入（中国が主導する可能性大）や、最初のナトリウムイオン搭載デバイス（2025年までに一部中国製EVモデルや電動自転車で採用される可能性あり）に注目しましょう。

フロー電池（バナジウム、鉄など）

フロー電池は、液体電解質をタンクに貯蔵し、それをセルスタックにポンプで送り込んで充放電を行います。エネルギー（タンク容量）と出力（スタック容量）を分離できるため、長時間貯蔵（8時間以上）と長寿命サイクルに非常に適しています。最も確立されたタイプはバナジウムレドックスフロー電池（VRFB）であり、2024年には大きな節目がありました：世界最大のフロー電池システムが中国で完成^[44]。

• 中国の記録的プロジェクト: Rongke Powerは中国ウランチャブ（ウーシ）で175 MW / 700 MWhのバナジウムフロー電池設備を完成させました。これは現在世界最大のフロー電池です^[45]。この大規模な4時間持続システムは、地元グリッドの安定化、ピークカット、再生可能エネルギー統合を提供します^[46]。業界専門家はその意義を指摘しています：「700 MWhは技術を問わず巨大なバッテリーです。残念ながら、これほどの規模のフロー電池は中国でしか実現していません」と、フロー電池分野のベテラン、Mikhail Nikomarov氏は述べています^[47]。実際、中国はバナジウムフロープロジェクトを積極的に支援しており、Rongke Powerは以前にも大連で100 MW / 400 MWhのVRFBを建設しています（2022年稼働）^[48]。これらのプロジェクトは、フロー電池が数百MWh規模に拡張でき、長時間エネルギー貯蔵（LDES）を実現し、ブラックスタート機能（大連で実証済み）などのタスクもこなせることを示しています^[49]。
• フロー電池の利点: 通常、数万回のサイクルでも劣化がほとんどなく、20年以上の寿命を提供します。電解液（VRFBの場合は酸性溶液中のバナジウム、または新しいフローデザインでは鉄、亜鉛-ブロミン、有機化合物など）は通常の運転で消費されず、火災のリスクもありません。これによりメンテナンスが簡単になり、安全性も非常に高くなります。
• 最近の動向: 中国以外では、ESS Inc（米国）のような企業が鉄フロー電池を推進しており、他にも亜鉛系フローシステムの開発が進められています。オーストラリアやヨーロッパでは中規模（数MWh規模）のプロジェクトが見られます。課題は初期コストの高さです。「フロー電池は依然としてリチウムイオンよりも設備投資がかなり高く、現在市場を支配している」（^[50]）。しかし、長時間（8～12時間以上）の用途では、タンク容量を増やす方がリチウムイオンパックを積み重ねるより安価なため、1kWhあたりのコストで競争力が出てきます。夜間や数日間の再生可能エネルギーのシフトに対応するための長時間蓄電に関心のある政府や電力会社が、フロー電池の実証事業に資金を投入し始めています。

利点: 優れた耐久性（数千サイクルでも容量劣化なし）、本質的に安全（火災リスクなし、完全放電状態でも損傷しない）、エネルギー容量の拡張が容易（タンクを大きくするだけで長時間化）、豊富な材料の利用（特に鉄や有機フロー電池）。長時間定置型蓄電（8時間～数日）や長寿命で頻繁なサイクル用途に最適。
制約: エネルギー密度が低い（定置用途専用－液体タンクは重くかさばる）、短時間用途ではリチウムイオンより初期コストが高い、多くの化学系で腐食性や有害な電解液の取り扱いが必要（バナジウム電解液は酸性、亜鉛-ブロミンは有害なブロミンを使用など）。また、フロー電池は一般的にラウンドトリップ効率が低め（種類によるが約65～85％、リチウムイオンは約90％）。2025年時点で、フロー電池はニッチだが成長中の分野であり、中国が導入をリード。今後もスタック効率やコストの改善が続く見込み。新しい化学系（有機フロー電池のような環境配慮型分子やハイブリッドフローキャパシタシステムなど）も研究開発中で、普及拡大が期待される。

その他の新興電池（亜鉛、鉄-空気など）

上記以外にも、いくつかの「ワイルドカード」電池技術が開発中または初期実証段階にあります:

• 亜鉛系電池: 亜鉛は安価で安全です。亜鉛臭素フローセルのほかに、静的亜鉛電池（水系電解質を用いた亜鉛イオン電池や亜鉛空気電池（空気中の酸素で亜鉛を酸化して発電）など）があります。カナダのZinc8社などがグリッド用途向けの亜鉛空気蓄電（数時間から数日間の蓄電が可能）に取り組んできましたが、進展は遅く、Zinc8は2023～2024年に財政難に直面しました。別の企業であるEos Energy Enterprisesは、亜鉛ハイブリッドカソード電池（水系亜鉛電池）を3～6時間の蓄電用途で展開していますが、生産上の課題に苦しみました。亜鉛電池は一般的に低コストかつ不燃性を誇りますが、デンドライトの発生や効率低下の問題があります。2025年には、添加剤や高性能膜による改良型亜鉛電池が登場し、スケールアップに成功すれば定置用蓄電でリチウムイオン電池より低コストな選択肢となる可能性があります。
• 鉄-空気電池: 米国のスタートアップ「錆び電池」であるForm Energyが、グリッド向けの100時間持続ソリューションとして話題になりました。鉄-空気電池は、鉄ペレットを錆びさせる（充電）ことでエネルギーを蓄え、後でその錆を除去する（放電）、本質的には制御された酸化還元サイクルです^[51]。この反応は遅いですが、非常に安価です ― 鉄は豊富で、この電池は低コストで数日間のエネルギーを供給できますが、効率は低く（約50～60％）、応答も遅いです。2024年8月、Form Energyは初のグリッドパイロットを着工しました：1.5 MW / 1500 MWh（100時間）の鉄-空気システムをミネソタ州のGreat River Energyと共に^[52]。このプロジェクトは2025年末に稼働し、数年かけて評価されます^[53]。Formはまた、より大規模なシステムも計画しており、米国エネルギー省の支援を受けてメイン州で8.5 MW / 8,500 MWhの設置も予定しています^[54]。これらの鉄-空気電池は、余剰の再生可能エネルギーが利用可能な多くの時間（例：風の強い日）に充電し、必要なときに4日以上連続で放電できます。Form EnergyのCEO、Mateo Jaramilloは、これにより再生可能エネルギーがベースロード電源のように機能すると考えています：「再生可能エネルギーがグリッドの『ベースロード』として機能することを可能にする」とし、風や太陽の長い停滞期間をカバーします^[55]。Great River Energyのマネージャー、Cole Funsethは次のように付け加えました。「このパイロットプロジェクトが、マルチデイ蓄電と将来の拡大への道を切り開くことを期待しています。」^[56]
  • 利点: 極めて低コストで超長時間の蓄電が可能な錆を利用 ― 鉄-空気電池は、非常に長期間の蓄電において、リチウムイオンのkWhあたりコストのごく一部で済み、安全で豊富な材料を使用します。非常用バックアップや季節的な蓄電に最適で、日常的なサイクルだけでなく利用できます。
  • 制限事項: ラウンドトリップ効率が低い（変換時にエネルギーの約半分を失う）、設置面積が非常に大きい（エネルギー密度が低いため）、立ち上がりが遅い ― 即応性が求められる用途には不向きです。高速バッテリーの代替ではなく、補完的な存在です。2025年時点ではこの技術はまだパイロット段階ですが、成功すれば最も困難な課題 ― 再生可能エネルギーのみでの数日間の信頼性 ― を解決できる可能性があります。
• スーパーキャパシタ＆ウルトラキャパシタ: 厳密にはバッテリーではありませんが、注目に値します。ウルトラキャパシタ（電気二重層キャパシタや新しいグラフェンスーパーキャパシタ）は静電的にエネルギーを蓄えます。数秒で充放電でき、非常に高い出力を持ち、100万回以上のサイクル寿命があります。その代償として、重量あたりのエネルギー貯蔵量は低いです。2025年現在、ウルトラキャパシタはニッチな用途で使われています：回生ブレーキシステム、短時間のグリッド安定化装置、重要施設のバックアップなどです。ハイブリッドバッテリー・キャパシタシステムの研究も進行中で、技術を組み合わせることで高エネルギーと高出力の両方を実現しようとしています^[57]。例えば、一部のEVでは、バッテリーと並行して小型スーパーキャパシタを使い、急加速やブレーキ時のエネルギーを処理しています。新しいカーボンナノ材料（グラフェンなど）によって、キャパシタのエネルギー密度も徐々に向上しています。大量貯蔵の解決策ではありませんが、スーパーキャパシタは非常に短期間（数秒～数分）のギャップを埋めたり、バッテリーを高負荷の電力サージから守る重要な補助的貯蔵手段です。

機械的エネルギー貯蔵：重力・水・空気

バッテリーが注目を集める一方で、機械的エネルギー貯蔵方式は静かに長時間貯蔵の基盤を支えています。実際、現在世界最大のエネルギー貯蔵容量は機械式であり、揚水発電が主導しています。これらの技術は、重力・圧力・運動といった単純な物理現象を利用し、大規模なエネルギーを蓄えることができます。

揚水式水力発電 ― 巨大な「水のバッテリー」

揚水式水力発電（PSH）は、最も古く、かつ世界で最大容量のエネルギー貯蔵技術です。余剰電力があるときに水を上部の貯水池に汲み上げ、必要なときに下流に放流してタービンで発電します。2023年時点で、世界の揚水式水力発電容量は179 GWに達し、数百のプラントで稼働しています^[58]。これは地球上の全エネルギー貯蔵容量の大部分を占めています。比較すると、全バッテリー貯蔵容量は数十GWに過ぎません（ただし急速に増加中）。

最近の動向:

揚水発電の成長は何十年も遅れていましたが、長時間の蓄電需要が高まる中で関心が再燃しています。国際水力発電協会は、2023年に新たに6.5GWの揚水発電が導入され、世界全体で179GWに達したと報告しています^[59]。意欲的な目標として、ネットゼログリッドを支えるために2050年までに420GW超が求められています^[60]。例えば米国では、67件の新規揚水発電プロジェクトが提案されており（合計50GW超）、21州にまたがっています^[61]。
• 中国は揚水発電を積極的に拡大しており、世界最大の揚水発電所（中国河北省・豊寧）が最近稼働し、3.6GWとなっています。中国は、再生可能エネルギーの大量導入に向けて、2027年までに揚水発電80GWを目指しています^[62]。
• 新しい設計アプローチとしては、環境への影響を最小限に抑えるためのクローズドループシステム（河川外貯水池）、地下揚水発電（廃鉱山や採石場を下部貯水池として利用）、さらには海洋型システム（海水を断崖の貯水池に汲み上げたり、深海の圧力を利用）などがあります。ユニークな例として、地形が適していれば重液や固体の重りをシャフト内で使う「箱型揚水発電」の研究も進められています。

利点: 巨大な容量 ― 発電所はギガワット時からTWh規模のエネルギーを蓄えることができます（例：大型揚水発電所はフル出力で6～20時間以上運転可能）。長寿命（50年以上）、高効率（約70～85%）、グリッド需要への迅速な応答。特に、揚水発電は信頼性の高い長時間蓄電とグリッド安定化サービス（慣性、周波数調整）を提供し、バッテリーだけでは大規模に供給しにくい機能を担います。実績ある技術で、経済性もよく知られています。

制約:地理的条件に依存 ― 適切な高低差と水資源が必要です。貯水池のための土地水没や河川生態系の変化など環境面の懸念から、新規プロジェクトの承認が難しい場合があります。初期投資が大きく、建設期間も長いことが障壁です（揚水発電所は基本的に土木インフラの巨大プロジェクト）。また、数時間単位の蓄電には優れていますが、場所の柔軟性やモジュール性には乏しいです。こうした課題があるものの、揚水発電は依然として国のグリッドの「巨大バッテリー」であり、多くの国が100%再生可能電力を目指す中で再評価しています。例えば、米国エネルギー省（DOE）は、揚水発電の大幅な増加が必要と見積もっています。米国には現在約22.9GW^[63]しかなく、将来の信頼性確保にはさらなる増設が求められます。

重力エネルギー貯蔵 – 巨大な重りの昇降

揚水発電が水を持ち上げるのに対し、重力エネルギー貯蔵はエネルギーを貯蔵するために固体の質量を持ち上げるというコンセプトです。近年、いくつかの革新的な企業がこれに取り組んでおり、本質的には重い重りを持ち上げて「機械式バッテリー」を作り、降ろすことでエネルギーを放出します。2024～2025年は転換点となりました。初の本格的な重力貯蔵システムが稼働を開始したのです：

• Energy Vault（スイス・アメリカのスタートアップ）は、中国・如東に25MW／100MWhの重力貯蔵システムを建設しました。これは大規模では初の事例です^[64]。このシステム（EVx）は、充電時に35トンの複合ブロックを高層ビルのような構造物まで持ち上げ、放電時に降ろして発電機を回します。2024年5月までに試運転を完了しました^[65]。この規模での初の非揚水式重力システムであり、グリッド規模でこのコンセプトが機能することを示しました^[66]。Energy VaultのCEO、ロバート・ピコーニ氏はこの成果を強調しました：「このテストは、重力エネルギー貯蔵技術が、世界最大のエネルギー貯蔵市場である中国のエネルギー転換と脱炭素化目標を支える上で重要な役割を果たすことを示しています。」^[67]
  • 中国のプロジェクトは現地パートナーとライセンス契約のもとで建設されており、今後さらに8件・合計3.7GWhのプロジェクトが中国で計画されています^[68]。また、Energy VaultはEnelのような電力会社と提携し、テキサス州で18MW／36MWhのシステムを展開予定で、これが北米初の重力バッテリーとなります^[69][70]ess-news.com.
• 仕組み：余剰電力が利用可能なとき（例えば昼の太陽光ピーク時）、モーターが機械式クレーンシステムを駆動し、巨大な重りを何十個も構造物の頂上まで持ち上げます（または重いブロックをタワーの上に上げます）。これによって位置エネルギーが蓄えられます。後で電力が必要になったとき、ブロックを降ろすことでモーターが発電機となり、電気を生み出します。往復効率は約75～85％で、応答時間も速い（ほぼ瞬時に機械的に作動）。基本的には水を使わない揚水発電のアレンジ版で、固体の重りを使っています。
• その他の重力利用コンセプト：別の企業、Gravitricity（イギリス）は、廃坑の縦坑を利用して重りを吊るす実験を行いました。2021年には、鉱山の縦坑で50トンの重りを降ろして250kWのデモを実施。今後は既存の鉱山インフラを活用した数MW規模のシステムを目指しており、賢い再利用のアプローチです。また、鉄道を使った重力蓄電（重い貨車を坂道で上げ下げして蓄電する、ネバダ州の砂漠でのプロトタイプなど）という構想もありますが、これらは実験段階です。

利点：安価な材料（コンクリートブロック、鉄鋼、砂利など）を使用し、寿命が長い可能性（モーターとクレーンだけで、時間とともにほとんど劣化しない）、高出力にも対応可能。燃料や電気化学的な制約がなく、頑丈な構造物や縦坑を作れる場所ならどこでも設置可能です。また、非常に環境負荷が小さいのも特徴で、大規模ダムと比べて水や生態系への影響がなく、物理的な設置面積だけです。

制約：バッテリーよりエネルギー密度が低く、重力システムは大きなエネルギーを蓄えるには高い構造物や深い縦坑、多数の重いブロックが必要なため、MWhあたりの設置面積が大きくなります。専用構造物の建設コストも高くなる場合があります（ただしEnergy Vaultはモジュール設計を進めています）。また、地域住民の受け入れも課題となる可能性があります（例えば、20階建てのコンクリート製重りタワーが景観に現れることを想像してください）。重力蓄電はまだ初期段階で、有望ではあるものの、長期的にコスト競争力と信頼性を証明する必要があります。2025年時点で、技術はまだ発展途上ですが、実際の導入が進みつつあります。

Energy Vaultの最初の商用重力蓄電システム（25MW/100MWh）は中国・如東で稼働しており、巨大なブロックをタワーで上げ下げしてエネルギーを蓄えています^[71]。この20階建ての構造物は、世界初の大規模な非水力重力蓄電の実用化例です。

圧縮空気・液体空気エネルギー貯蔵 ― 空気圧でエネルギーを蓄える

圧縮ガスでエネルギーを蓄えるのも、古くからあるアイデアですが、近年新たなイノベーションが進んでいます。圧縮空気エネルギー貯蔵（CAES）プラントは1970年代から存在し（ドイツとアラバマ州の2つの大規模プラントでは、夜間の余剰電力で空気を地下空洞に圧縮し、ピーク時にガスと一緒に燃やして発電）、現代のアプローチでは、CAESをよりグリーンかつ効率的に、化石燃料を使わずに実現しようとしています。

• 先進断熱圧縮空気エネルギー貯蔵（A-CAES）： 新世代のCAESは、空気圧縮時に発生する熱を回収し、膨張時に再利用することで、天然ガスを燃焼させる必要を回避します。カナダのHydrostor社がこの分野のリーダーです。2025年初頭、Hydrostorは北米とオーストラリアでA-CAESプロジェクトを開発するために2億ドルの投資を確保しました^[72]。また、カリフォルニアでの大規模プロジェクトのために米国エネルギー省から条件付き17億6,000万ドルのローン保証も獲得しました^[73]。Hydrostorが計画しているカリフォルニアの「Willow Rock」CAESは500MW／4,000MWh（8時間）で、圧縮空気の貯蔵に岩塩空洞を利用します^[74]。また、オーストラリア（ブロークンヒル、「シルバーシティ」）でも200MW／1,600MWhのプロジェクトを2025年の建設開始を目指して進めています^[75]。
  • A-CAESの仕組み： 電力でコンプレッサーを駆動して空気を圧縮しますが、従来のCAESのように熱を放出するのではなく、その熱を貯蔵します（例えばHydrostorは、水と熱交換器のシステムで加圧水ループに熱を回収します）^[76]。圧縮空気は通常、密閉された地下空洞に保持されます。放電時には、貯蔵した熱を空気に戻して（再加熱し）、タービン発電機を駆動するために放出します。熱をリサイクルすることで、A-CAESは60～70％の効率を達成でき、熱を無駄にしていた従来型CAESの約40～50％よりもはるかに優れています^[77]。また、再生可能電力で稼働すれば炭素を排出しません。
  • 専門家のコメント： 「圧縮空気エネルギー貯蔵は、空洞内の空気を加圧して充電し、加熱システムとタービンを通して放電します…[従来型]CAESでは、熱エネルギーが失われるため、回収できるエネルギーは50％未満です。A-CAESはその熱を貯蔵して効率を向上させます」と、Energy-Storage.newsの分析で説明されています^[78]。
• 液体空気エネルギー貯蔵（LAES）： 高圧に空気を圧縮する代わりに、空気を-196°Cまで超低温に冷却して液化することができます。液体空気（主に液体窒素）は断熱タンクに貯蔵されます。発電時には、液体をポンプで送り、蒸発させて再び気体に戻し、タービンを通して膨張させます。イギリスのHighview Powerがこの技術を先導しています。2024年10月、Highviewはスコットランドで2.5GWhのLAESプロジェクトを発表し、これは世界最大の液体空気エネルギー貯蔵プラントになるとされています^[79]。スコットランドの首相ジョン・スウィニーは次のように称賛しました：「世界最大の液体空気エネルギー施設がエアシャーに建設されることは、低炭素社会の実現においてスコットランドがいかに価値ある存在であるかを示しています…」^[80]。このプラント（ハンターストン）は洋上風力発電の重要な貯蔵を担い、送電網の制約解消にも貢献します^[81]。
  • Highviewはすでに、マンチェスター近郊で5MW／15MWhのLAES実証機を2018年から運用しています^[82]。スコットランドでの新たな拡大計画（50MWで50時間＝2.5GWh）は、この技術の実用性への自信を示しています。Highviewはまた、2024年に3億ポンドを調達し（英国政府のインフラ銀行などが支援）、マンチェスターで300MWhのLAESを建設し、この大規模な展開を開始します^[83]。
  • LAESの利点： 一般的な部品（産業用空気液化・膨張機械）を利用し、液体空気は機械式貯蔵としては高いエネルギー密度を持ちます（CAESの空洞よりはるかにコンパクトですが、電池ほどではありません）。ほぼどこにでも設置でき、希少な材料も不要です。効率は約50～70％と見込まれ、大型タンクで長時間（数時間～数日）の供給が可能です。
  LAESはまた、副産物として
  • 非常に冷たい空気を出力でき、これは冷蔵や発電効率の向上に利用できます（Highviewの設計ではこれらの相乗効果も統合されています）。スコットランドのプロジェクトは、長時間貯蔵向けの新たなキャップ・アンド・フロア市場メカニズムを通じて政府支援を受けており、政策がこのようなプロジェクト支援に向けて整いつつあることを示していますenergy-storage.news^[84]

利点（CAESとLAESの両方に共通）： 長時間（数時間から数十時間）対応可能で、安価な作動媒体（空気！）を使用し、大規模に建設でき、グリッドサポートに適し、長寿命です。また、タービンの回転によってグリッドに慣性を自然に提供し、安定性に寄与します。有害物質や火災リスクもありません。

制限事項： 廃熱を他で利用しない限り、電気化学電池よりも往復効率が低いです。CAESは洞窟に適した地質が必要ですが（小規模向けには地上型CAES容器も存在します）、LAESは非常に低温の液体を扱う必要があり、長期保存時には一部蒸発損失があります。どちらも資本集約的で、大規模でこそ意味がありますが、電池ほどモジュール化されていません。2025年時点で、これらの技術は商業化の瀬戸際にあり、Highview社やHydrostor社のプロジェクトが重要な試験事例となっています。性能とコスト目標を達成できれば、2020年代後半以降の大規模エネルギーシフトにおいて貴重なニッチを埋める可能性があります。

Hydrostor社がカリフォルニアで計画している4GWhの先進圧縮空気エネルギー貯蔵プロジェクトのコンセプト画像 ^[85]。このようなA-CAESプラントは、地下洞窟に空気を圧縮してエネルギーを貯蔵し、8時間以上の電力供給が可能で、再生可能エネルギーの長期的な変動時にグリッドのバランスを取るのに役立ちます。

フライホイールおよびその他の機械式蓄電

フライホイール： これらの装置は、低摩擦環境下で高質量のローターを高速回転させることで運動エネルギーとしてエネルギーを蓄えます。数秒で充放電できるため、電力品質やグリッド周波数調整に最適です。現代のフライホイール（複合材ローターや磁気軸受を使用）はグリッドサポート用に導入されており、例えばニューヨークの20MWフライホイールプラント（Beacon Power）は長年にわたり周波数安定化に貢献しています。フライホイールはエネルギー持続時間が限られており（通常数分で完全放電）、長期蓄電には向きませんが、短時間の急速応答には優れています。2024～25年には、より大容量のフライホイールや、バッテリーと組み合わせて急激な変動に対応する統合システムの研究も進んでいます。また、データセンターなどの施設では、無停電電源装置として（発電機が起動するまでの数秒間の橋渡し電力を供給）利用されています。

その他の新奇なアイデア： エンジニアは創造的です。浮体式重錘蓄電（深い鉱山坑や海中の深水バッグを利用）、熱ポンプ蓄熱（ヒートポンプで材料の温度差としてエネルギーを蓄え、熱機関で再び電力に変換―次項で述べる熱エネルギー貯蔵に関連）、ベルブイシステム（海上のブイ下に圧縮空気を貯蔵）などの提案があります。興味深いものの、2025年時点ではほとんどが実験段階です。全体的なテーマは、機械式蓄電が基礎物理学を活用し、長寿命かつ大規模化しやすいという点で、急速に進化するバッテリー分野の重要な補完となることです。

熱エネルギー貯蔵：熱をバッテリーとして

すべてのエネルギー貯蔵が直接的に電気に関するものとは限りません。熱エネルギー（熱または冷気）の貯蔵は、電力システムや暖房/冷房のニーズの両方にとって重要な戦略です。熱エネルギー貯蔵（TES）は、加熱または冷却された媒体にエネルギーを蓄え、後で使用することを指します。これによりエネルギー使用の平準化や再生可能エネルギーの統合が可能になり、特に熱需要が大きい（建物、産業など）場合に有効です。

溶融塩および高温熱エネルギー貯蔵

TESの実証済みの形態の一つが、集光型太陽光発電（CSP）プラントで、しばしば溶融塩を使って太陽からの熱を蓄えます。CSPプラント（モロッコの有名なノールやカリフォルニアのアイバンパーなど）は、鏡で太陽光を集めて流体（オイルや溶融塩）を高温（500℃以上）に加熱します。その熱は断熱タンクの溶融塩に数時間蓄えられ、夜間にタービン用の蒸気を生み出すために使われます。溶融塩貯蔵は商業的に利用されており、世界中のCSP施設で数ギガワット時の貯蔵を提供し、一部の太陽光発電所が日没後も電力を供給できるようにしています（通常6～12時間の貯蔵）。

CSP以外にも、電気熱貯蔵システムが登場しています:

• 電気熱エネルギー貯蔵（ETES）： これらのシステムは、余剰電力を使って材料（安価な岩石、砂、コンクリートなど）を高温に加熱し、後で熱機関（蒸気サイクルや新しい熱-電力変換装置など）を動かして電気を取り出します。Siemens Gamesaのような企業は、ドイツで火山岩を抵抗加熱コイルで約750℃まで加熱し、約130MWhの熱を蓄え、後で蒸気発電として回収するETESのパイロットを構築しました。このパイロットは終了しましたが、コンセプトが機能することを示しました。
• 「サンドバッテリー」： 2022年、フィンランドのスタートアップPolar Night Energyが砂を使った熱貯蔵で話題になりました。これは本質的に、抵抗加熱素子で加熱された大きな断熱サイロの砂です。2023～2024年にはこれを拡大し、1MW / 100MWhのサンドバッテリーがフィンランドで稼働しました^[86], ^[87]。砂は安価で優れた熱貯蔵媒体であり（断熱サイロ内なら数週間ほとんど損失なく熱を保持できます）、安価な再生可能電力で約500℃まで加熱され、冬の地域暖房に使われます。これは電力出力用ではありませんが、夏の太陽光（熱として）を冬の暖房需要にシフトすることで季節的な再生可能エネルギー貯蔵に対応します。これは「とてもフィンランドらしいこと」と表現されており、太陽のない月の暖かさを温かい砂のバンカーの形で蓄えるのです！^[88]。

利点: 熱エネルギー貯蔵は多くの場合、安価な材料（塩、砂、水、岩石など）を使用し、比較的低コストで大容量に拡張できます。熱を供給する場合、非常に高効率です（例：媒体を抵抗加熱し、その熱を直接利用する場合、暖房用途での効率は90％超）。これは暖房の脱炭素化に不可欠です。化石燃料の代わりに再生可能エネルギーで熱エネルギー貯蔵を充電し、必要に応じて産業プロセスや建物の暖房に供給できます。

制限事項: もし目的が電気への再変換であれば、熱サイクルはカルノー効率に制限されるため、全体の往復効率は30～50％となります。そのため、TESを電力供給の一部として利用するのは、非常に安価な余剰電力が利用できる場合（または熱電併給のようなコージェネレーションの利点がある場合）のみ意味があります。しかし、純粋な熱利用の場合、熱エネルギー貯蔵は非常に効果的です。また、非常に長期間（季節単位）熱を貯蔵するには、極めて優れた断熱性や、可逆的な化学反応を利用して熱を貯蔵する熱化学貯蔵が必要です。

相変化材料（PCM）と極低温冷却

別の観点として、相変化材料は、目標温度で融解または凍結する際にエネルギーを蓄えます（潜熱貯蔵）。例えば、氷蓄熱は一部の大型建物で利用されています。夜間（オフピーク電力を利用）に水を氷にし、昼間にそれを溶かして空調に使い、ピーク時の電力使用を削減します。同様に、さまざまな塩、ワックス、金属などのPCMは、産業用途や電気自動車のバッテリー内部（熱負荷管理のため）で、特定の温度範囲で熱を蓄えることができます。

冷却側では、極低温エネルギー貯蔵のような技術が、前述のLAES（液体空気エネルギー貯蔵）と重なります。これは本質的に、非常に冷たい液体空気の形でエネルギーを貯蔵するものです。これらもまた、液体が気体に沸騰する際の熱吸収に依存しているため、熱的なものと見なすことができます。

建物および産業における熱エネルギー貯蔵

注目すべきは、家庭用熱エネルギー貯蔵が静かに広く普及していることです。シンプルな電気温水器は、実質的に熱のバッテリーです（電力が安いときに水を加熱し、必要なときに使用するために貯蔵）。スマートグリッドのプログラムでは、ますます多くの温水器が余剰の太陽光や風力を吸収するために使われています。ヨーロッパの一部の家庭では、ヒートバッテリー（塩化水和物などの材料を使用）が、ヒートポンプや抵抗器からの熱を蓄え、後で放出する仕組みもあります。

産業分野では、高温TESがプロセスからの廃熱を回収したり、貯蔵したエネルギーから高温熱を必要に応じて供給したりできます（例：ガラスや鉄鋼業界では、可変的な再生可能エネルギー入力から一貫した熱を供給するために、サーマルブリックや溶融金属貯蔵の活用を模索中）。

これらすべての熱的手法は電気的貯蔵を補完します。バッテリーや電気化学システムが電気エネルギーのシフトを担う一方で、熱エネルギー貯蔵は熱の脱炭素化や、エネルギーシステムの別の側面でのバッファーとして大きな役割を果たします。2025年には熱エネルギー貯蔵はあまり注目されないかもしれませんが、パズルの重要なピースであり、暖房需要のために熱を貯蔵する方が、すべてを電気に変換するよりも多くの場合エネルギー効率が高いのです。

水素とパワー・トゥ・エックス：分子にエネルギーを貯蔵する

最も注目されている「代替」蓄電媒体の一つが水素です。再生可能エネルギーが余剰になったとき、その電力を電解装置で水を分解するのに使い、水素を生成できます（このプロセスはPower-to-Hydrogenと呼ばれます）。生成された水素ガスは貯蔵され、後で燃料電池やタービンで再び電気に変換したり、燃料や暖房、産業用途に直接利用したりできます。水素は本質的にクロスセクター型エネルギー貯蔵ベクターであり、電力、輸送、産業分野をつなぐ役割を果たします。

季節・長期貯蔵のためのグリーン水素

グリーン水素（再生可能エネルギーで水を電気分解して作られる水素）は、2024年に大きな勢いを見せました:

• 米国政府は地域クリーン水素ハブを創設するために70億ドルのプログラムを開始し、全米で大規模プロジェクトに資金を提供しました^[89]。この目的は、水素インフラを立ち上げ、再生可能エネルギーの貯蔵やバックアップ電源の提供の一助とすることです。例えば、ユタ州のハブ（ACES Deltaプロジェクト）では、余剰の風力・太陽光で水素を生成し、地下岩塩空洞に貯蔵します――水素の形で300GWhのエネルギー貯蔵が可能で、季節をまたいだシフトにも十分な規模です^[90]。三菱パワーなどが支援するACESは、需要が高い時や再生可能エネルギーが少ない時期に、この水素を専用ガスタービンに供給して発電する計画です^[91]。このプロジェクトは世界最大級のエネルギー貯蔵施設となる予定であり、水素が大規模・長期貯蔵において、バッテリーファームでは実現できない可能性を示しています。
• ヨーロッパも同様に強気です。例えばドイツでは、電力会社（LEAG、BASFなど）と連携し、再生可能エネルギーと水素貯蔵を組み合わせたプロジェクトが進行中です^[92]。彼らは水素を、数時間だけでなく数週間・数か月単位でグリッドを調整する鍵と見なしています。政府は電解装置工場に資金を投入し、水素パイプライン網の計画も始めており、実質的に天然ガスに並ぶ新たなエネルギー貯蔵・供給インフラを構築しようとしています。
• 業界の引用: 「グリーン水素は、エネルギー貯蔵と組み合わせて含め、産業用途とエネルギー用途の両方に利用できます」と、Solar Mediaの分析が述べています^[93]。エネルギー企業が「バッテリー貯蔵とグリーン水素の組み合わせ」プロジェクトを展開しており、短期および長期の貯蔵のワンツーパンチを実現していることを強調しています^[94]。

水素貯蔵の仕組み: バッテリーやタンクのように直接エネルギーを貯蔵するのとは異なり、水素はエネルギーキャリアです。電気を使ってH₂ガスを生成し、そのガスを（タンク、地下空洞、またはアンモニアのような化学キャリアを使って）貯蔵し、後で水素を酸化（タービンで燃焼させる、または燃料電池で反応させて電気と水を生成する）してエネルギーを取り出します。往復効率は比較的低く、電気→H₂→電気の場合は通常約30～40％です。ただし、水素が他の用途（燃料電池車の燃料や肥料の製造など）に使われる場合、「損失」は必ずしも無駄ではありません。また、再生可能電力が大量に余る場合（例えば風の強い月など）、バッテリーでは自己放電したり、非現実的な大きさになってしまうところを、数か月間貯蔵できる水素に変換するのは理にかなっています。

2024～2025年の主なマイルストーン:

• 各国政府は、数十GW規模の電解装置容量の目標を設定しています。例えばEUは、2030年までに100GWの電解装置を目指しています。2025年までに、100MW規模の大型電解装置プロジェクトが数十件建設中です。
• 水素貯蔵キャビン: ユタ州のプロジェクト以外にも、同様の岩塩空洞貯蔵が英国やドイツで計画されています。岩塩空洞は何十年も天然ガスの貯蔵に使われてきましたが、今後は水素の貯蔵にも利用できます。各キャビンは高圧下で膨大な量のH₂を貯蔵でき、ユタ州のキャビン（2つ）は300GWhを目指しており、これは世界最大級のバッテリーパック600個分に相当します。
• 燃料電池とタービン: 変換側では、GEやシーメンスのような企業が、水素や水素-天然ガス混合ガスを燃焼できる発電用タービンを開発しており、燃料電池メーカー（Bloom Energyなど）は、水素が利用可能な場合に使用できる大型定置型燃料電池を展開しています。この技術により、水素を貯蔵から取り出した際、効率的に電力網向けの電力に戻すことができます。

利点: 事実上無制限の貯蔵期間 ― 水素はタンクや地下に無期限で自己放電なしに保存できます。季節間貯蔵が大きな強みです：水素を介して夏の太陽エネルギーを冬に使うために貯蔵できます（これはバッテリーでは経済的に大規模にはできません）。水素は多目的でもあり、電力以外の分野（例：トラックの燃料、産業用原料、マイクログリッドのバックアップ）を脱炭素化するためにも使えます。さらに、エネルギー貯蔵容量は非常に大きく、例えば一つの大きな岩塩空洞で数百GWh分の水素を貯蔵でき、これは現在のどのバッテリー設置よりもはるかに大きいです^[95]。

制限事項: 前述の通り、往復効率が低いです。また、水素は取り扱いが難しいガスです ― 密度が非常に低いため圧縮や液化が必要で（これにはエネルギーがかかる）、長期的には金属を脆化させることもあります。水素用インフラ（パイプライン、圧縮機、安全システム）には莫大な投資が必要で、まるで新しいガス産業を一から作るようなものですが、技術は一部異なります。経済性も現状では厳しく、「グリーン」水素のコストは高いですが、再生可能エネルギーの低価格化と規模拡大で下がりつつあります。ハーバード大学の研究では、抜本的なイノベーションがなければグリーン水素は予想より高止まりする可能性があると警告しています^[96]。しかし、多くの政府がグリーン水素を補助しており（例：米国はインフレ抑制法で最大3ドル/kg H₂の生産税額控除を提供）、普及を後押ししています。

パワー・トゥ・エックス（Power-to-X）: 時にパワー・トゥ・エックスと言うことで水素だけでなく、さらにその先も含みます ― 例えばグリーン水素からアンモニア（NH₃）を作る（アンモニアは貯蔵・輸送が容易で、エネルギーとして燃やしたり肥料として使えます）、あるいはグリーン水素と回収したCO₂から合成メタン、メタノール、その他の燃料を作るなどです。これらは本質的に化学エネルギーとして貯蔵され、化石燃料の代替となります。例えば、グリーンアンモニアは将来の発電所や船舶で使われる可能性があり ― アンモニアはよりエネルギー密度の高い液体形態で水素を含みます。こうした変換は複雑さとエネルギー損失を増やしますが、既存の燃料インフラを貯蔵・輸送に活用できます。

まとめると、水素は非常に大規模かつ長期用途の貯蔵媒体として際立っています ― バッテリー（日々のサイクルを担う）や他の貯蔵技術を補完します。2025年には、初の大規模な水素貯蔵のグリッド統合が見られます。例えば、ユタ州のACESプロジェクトは「これまでの長期貯蔵を超える」ことを目指し、真の季節間貯蔵を実現しようとしています^[97]。これは、必要な時にグリーン電力を化学的に「瓶詰め」するという、非常にエキサイティングな最前線です。

モバイルおよび輸送用貯蔵：EVバッテリーの革新とビークル・トゥ・グリッド

• EVバッテリーの進歩: 固体電池やその他の化学系については、主により優れたEVバッテリー（長距離走行、急速充電）を求める動きによって推進されていることを前述しました。直近では、2024～2025年のEVはリチウムイオン電池の段階的な改良の恩恵を受けています。高級長距離車向けには高ニッケル正極が採用され、多くの大衆向けモデルではコスト削減と長寿命のためLFPバッテリーが使われています。例えば、テスラや複数の中国自動車メーカーは、標準航続距離モデルにLFPを広く採用しています。BYDのLFP「ブレードバッテリー」パック設計（薄型・モジュール式LFPで安全性向上）は引き続き高評価を得ており、2024年にはBYDが一部のテスラ車向けにブレードバッテリーの供給も開始しました。
• 急速充電: 新しい負極材料（シリコン-グラファイト複合材など）が導入され、より高速な充電速度が可能になっています。注目すべき製品の一つが、CATLのShenxing急速充電LFPバッテリーで、2023年に発売され、10分の充電で400kmの航続距離を追加できると報告されています^[98]。目標は「航続距離不安」を解消し、EV充電をガソリン給油並みに迅速にすることです。2025年までに、複数のEVモデルが250kW以上の充電（充電ステーションが対応していれば）を誇るようになり、これはバッテリーの熱管理や設計の改良によるものです。
• バッテリー交換やその他の形式: 一部の地域（中国、インド）では、電動スクーターや自動車向けのバッテリー交換が模索されています。これには標準化されたパック設計が必要で、（車両外で多数のパックを充電するため）貯蔵にも影響があります。これはニッチですが、「モバイルストレージ」として注目すべきアプローチであり、バッテリーが時折車両から切り離されることもあります。

車両からグリッドへ（V2G）およびセカンドライフバッテリー:

• V2G: EVの普及に伴い、それらを分散型貯蔵ネットワークとして活用する構想が現実になりつつあります。多くの新型EVや充電器は、車両からグリッドや家庭への電力供給機能をサポートしており、EVが必要に応じて電力を逆流させることができます。例えば、フォードF-150ライトニング電動ピックアップは、大容量バッテリーで停電時に数日間家に電力を供給できます。電力会社は、職場や自宅でEVを接続した際にグリッド信号に応じて少量放電し、グリッドのバランス調整やピークカットを支援する実証実験を行っています。2025年には、EV普及率の高い地域（カリフォルニアや欧州の一部）でV2Gの規制や技術が洗練されつつあります。広く普及すれば、何百万台もの車が巨大な集団バッテリーとなり、グリッド運用者が活用できるようになり ― 新たな専用バッテリーを建設せずに実効的な貯蔵容量を劇的に増加させることができます。所有者はピーク時にエネルギーを売ることで収入を得ることも可能です。
• セカンドライフバッテリー: EVバッテリーの容量が数年使用後に約70～80％に低下すると、走行距離には十分でなくなるかもしれませんが、据置型の蓄電用途（重量やスペースがそれほど重要でない場合）ではまだ十分に機能します。2024年には、退役したEVバッテリーを家庭用やグリッド用蓄電ユニットに再利用するプロジェクトが増加しました。例えば日産は、古いリーフのバッテリーを日本の街灯や建物に電力を供給する大型据置型蓄電装置に活用しています。このリサイクルはバッテリーがリサイクラーに送られるまでの期間を延ばし、低コストの蓄電（バッテリーはすでに最初の用途で支払われているため）を提供します。また、リサイクル前により多くの価値を引き出すことで環境面の懸念にも対応します。2025年までにセカンドライフバッテリー市場は拡大しており、企業は診断、リファービッシュ、中古パックの太陽光家庭用蓄電や産業用ピークカットシステムへの展開に注力しています。

グリッドと消費者へのメリット: 輸送と蓄電の融合により、エネルギー貯蔵は今や至る所に存在します。EVオーナーはバックアップ電源を得たり、V2Gを通じて収入を得たりでき、グリッドの信頼性もこの柔軟なリソースを活用することで向上します。さらに、EVバッテリーの大量生産がすべてのバッテリーのコストを押し下げて（規模の経済）、据置型バッテリーが安くなっている理由の一つです^[99]。家庭用蓄電システムやEV購入への税額控除などの政府インセンティブも普及をさらに加速させています。

課題: V2GがEVバッテリーを過度に劣化させないようにすること（スマート制御で追加の摩耗を最小限に抑えることが可能）。また、何百万台もの車両を調整するには、これらの資産群を安全に管理するための堅牢な通信規格とサイバーセキュリティが必要です。ISO 15118（EV充電通信規格）のような標準が、メーカーを超えてV2Gを一貫して実現するのに役立っています。セカンドライフ用途については、中古バッテリーの健康状態にばらつきがあるため、システムは性能が混在するモジュールに対応する必要があり、保証や標準もまだ進化中です。

それでも2025年までには、モビリティと蓄電は表裏一体となり、「EVバッテリー」と「グリッドバッテリー」の境界が曖昧になり、車が家庭用蓄電池としても機能し、電力会社がEVフリートを自社資産の一部として扱う可能性もあります。これは既存リソースを活用してエネルギーシステム全体の蓄電容量を高めるエキサイティングな展開です。

専門家の声と業界の視点

全体像を補完するため、ここにエネルギー専門家、研究者、政策立案者からの見解を2025年のエネルギー貯蔵の現状についてご紹介します:

• ウッド・マッケンジーのグローバル・ヘッド・オブ・ストレージ、アリソン・ワイスは、2024年が記録的な年であり、再生可能エネルギーの導入が進む中、「信頼性が高く安定した電力市場を確保する」ために蓄電需要が高まり続けていると指摘しました^[100]。彼女は中東のような新興市場が拡大していることを強調し、サウジアラビアは大規模な太陽光・風力発電計画とバッテリーの組み合わせにより、2025年までに蓄電導入国トップ10に躍り出る見込みです^[101]。これは、蓄電が裕福な国だけのものではなく、急速にグローバル化していることを示しています。
• ロバート・ピコニ（エナジー・ヴォールトCEO）は、前述の通り新技術の可能性を強調しました：「重力エネルギー貯蔵…は、エネルギー転換と脱炭素目標の支援において重要な役割を果たすことが期待されている」^[102]。これは、リチウムイオン以外の選択肢（重力など）がクリーンエネルギーのためのツールキットを拡大するという楽観論を示しています。
• ミハイル・ニコマロフ（フローバッテリーの専門家）は、中国の大規模フロープロジェクトについてコメントし、そのような規模は「中国でしか実現していない」^[103]と嘆きました。彼は、政策支援や産業戦略（中国のような）が新しい資本集約型蓄電技術の導入を左右する現実を強調しています。西側市場も、リチウムだけでなくフローやCAESなどを展開するために、同様の大胆な動きが必要かもしれません。
• カーティス・ヴァンワレヘム（ハイドロストアCEO）は、大規模投資について「この投資は、ハイドロストアの[A-CAES]技術と、私たちがプロジェクトを市場に投入できる能力への新たな信任投票です…投資家からの継続的な支援に興奮しています」と述べました^[104]。彼の熱意は、2024～25年に長時間蓄電スタートアップへの資本流入が広がっていることを反映しています。同様に、フォーム・エナジーは2023年に4億5000万ドル以上を調達し、ビル・ゲイツのブレークスルー・エナジー・ベンチャーズなどの投資家が参加して鉄空気電池の製造を進めています。政府やベンチャーキャピタルからのこうした支援が、新しい蓄電技術の商業化までのタイムラインを加速させています。
• 政府もまた声を上げています。例えば、ジェニファー・グランホルム米国エネルギー長官は、Form Energyの工場起工式で、多日間の蓄電が石炭やガスの代替に不可欠であり、再生可能エネルギーを年間を通じて信頼できるものにすると強調しました^[105]。ヨーロッパでは、EUのエネルギー担当委員が蓄電を「エネルギー転換の欠けているピース」と呼び、再生可能エネルギー目標と並行して蓄電目標の設定を提唱しています。
• 国際エネルギー機関（IEA）は、その報告書で、気候目標の達成には蓄電の導入が爆発的に増加する必要があると強調しています。IEAは、現在の計画ではバッテリーが主流である一方、深い脱炭素化のためには長時間蓄電ソリューションへの投資も必要だと指摘しています。IEAは、米国だけでも2050年までに225～460GWの長時間蓄電がネットゼロの電力網に必要になると予測しています^[106]。これは現在の水準をはるかに上回っており、今後の成長規模と、私たちが議論したすべての技術が役割を果たす機会を浮き彫りにしています。
• 環境面では、研究者たちはライフサイクル全体での持続可能性の重要性を指摘しています。サステナビリティ戦略家のアニカ・ヴェルナーマン博士は簡潔にこう述べています：「エネルギーソリューションの核心には人間への影響への責任がある。消費者は紛争のない、持続可能な製品に惹かれる… 信頼が重要であり、持続可能な素材を優先する企業には人々はより多く支払うだろう。」^[107]。この考え方が、蓄電企業にリサイクルやよりクリーンな化学（コバルトフリーLFPや有機フローバッテリーなど）、透明性のあるサプライチェーンを通じて、より環境に優しいバッテリーを目指す動きを促しています。

まとめると、専門家のコンセンサスは蓄電はもはやニッチではなく、エネルギーシステムの中心的存在であるということです。そして2025年は、蓄電の導入が加速し多様化する転換点となります。政策立案者は（蓄電向けのユーティリティ容量支払いから直接調達義務まで）蓄電の成長を促す市場やインセンティブを設計しています。例えば、カリフォルニア州では新しい太陽光発電プロジェクトに蓄電または他のグリッドサポートを組み込むことが義務付けられ、米国の複数の州やヨーロッパ諸国でもユーティリティ向けの蓄電調達目標が設定されています^[108][109]。

結論：メリット、課題、そして今後の道筋

これまで見てきたように、2025年のエネルギー貯蔵の状況は豊かで急速に進化しています。リチウム電池から重力タワー、溶融塩タンクから水素キャビティまで、それぞれの技術が独自の利点を持ち、特定のニーズに対応しています:

• リチウムイオン電池は、家庭、車、電力網に対して高速かつ柔軟な蓄電を提供し、そのコストは下がり続けています^[110]。今日の再生可能エネルギーの日常的な管理の中核を担っています。
• 新しい電池化学（全固体電池、ナトリウムイオン電池、フロー電池など）は、安全性、長寿命、低コストを目指し、リチウムへの需要を補完し、最終的には一部を肩代わりするために進化しています。これらは、今後数年で現行リチウムイオンの限界（火災リスク、供給制限、長時間用途でのコスト）に取り組むことが期待されています。
• 機械式・熱エネルギーシステムは、大規模かつ長時間のニーズに対応する「重労働」を担います。揚水発電は依然として静かな巨人ですが、Energy Vaultの重力蓄電やHighviewの液体空気などの新興企業が、古典的な物理学に革新をもたらし、コンクリートブロックや液体空気だけでギガワット時の蓄電という可能性を開いています。
• 水素およびPower-to-X技術は、電力と燃料をつなぎ、余剰のグリーンエネルギーを数か月間貯蔵し、脱炭素化が難しい分野への燃料供給の道を開きます。水素は往復効率ではまだ劣勢ですが、その多用途性と膨大な貯蔵容量により、ネットゼロの未来において重要な役割を担っています^[111]。
• モバイル蓄電（EV）は、交通を変革し、電力網の蓄電の考え方さえも変えています（EVが電力網資産としても機能）。この分野の成長は、すべての蓄電技術とコスト改善を促進する大きな原動力です。

注目すべき利点: これらすべての技術が組み合わさることで、よりクリーンで信頼性が高く、レジリエントなエネルギーシステムが実現します。再生可能エネルギーの統合（風力や太陽光は不安定すぎるという従来の考えを払拭）、化石燃料ピーカープラントへの依存削減、緊急時のバックアップ電源の提供、ピーク電力価格の抑制によるコスト低減などに貢献します。戦略的に配置された蓄電は、ガス・ディーゼル発電機の代替による温室効果ガス排出削減や、バス・トラックのバッテリー化による大気質改善など、環境面でもメリットがあります。経済的にも、蓄電ブームはバッテリーギガファクトリーや水素電解装置工場など、新たな産業や雇用を生み出しています。

制限事項と課題: 印象的な進歩が見られる一方で、課題も残っています。コストは依然として要因であり、特に新しい技術では顕著です。多くはコスト競争力を持つためにさらなるスケールアップと学習が必要です。政策と市場設計も追いつく必要があります。エネルギー市場は、蓄電が提供するすべてのサービス（容量、柔軟性、補助サービス）に対して報酬を与える必要があります。一部の地域では、バッテリーのアグリゲーションやV2Gのようなものに関する明確な規制がまだなく、普及を遅らせる可能性があります。重要資材（リチウム、コバルト、レアアース）に関するサプライチェーンの制約も、リサイクルや代替化学によって緩和されない場合、影響が出る可能性があります。さらに、蓄電池製造の持続可能性を確保すること――採掘や生産による環境負荷を最小限に抑えること――は、クリーンエネルギーの約束を果たすために極めて重要です。

今後の展望 2025年以降には、次のようなことが予想されます:

• 大規模な拡大: 今後数年で世界中で数百ギガワット時の新たな蓄電設備が設置される見込みです。例えば、ある分析では2030年までに世界のバッテリー導入量が15倍に跳ね上がると予測されています^[112]。グリッド規模のプロジェクトはより大規模化（2025年には数百MWのバッテリーが建設中）し、より多様化しています（8～12時間システムの増加など）。
• ハイブリッドシステム: 様々なニーズに対応するために技術を組み合わせます――例: ハイブリッドバッテリー＋スーパーキャパシタシステム（高エネルギーと高出力の両方に対応）^[113]、またはバッテリーと水素を統合したプロジェクト（カリフォルニアやドイツで見られる）^[114]。このような「全方位」ソリューションにより、信頼性が確保されます（バッテリーは高速応答、水素は持久力など）。
• 長時間蓄電への注目: 4時間バッテリーだけでは数日間の再生可能エネルギー不足を解決できないという認識が高まっています。長時間蓄電への大規模投資や、もしかするとブレークスルーが期待されます（Form Energyの鉄空気電池が大規模に稼働したり、中国以外で24時間以上のフローバッテリープロジェクトが成功するかもしれません）。オーストラリアのような政府は、LDES（長時間エネルギー貯蔵）プロジェクトを特別に支援する政策についてすでに議論しています^[115]。
• 消費者のエンパワーメント: より多くの家庭や企業が蓄電を導入するようになります――直接的（家庭用バッテリーの購入）または間接的（電気自動車やコミュニティエネルギー制度を通じて）。仮想発電所（家庭用バッテリーやEVをソフトウェアで連携させたネットワーク）が拡大し、消費者がエネルギー市場や緊急対応で役割を果たせるようになります。

結論として、2025年のエネルギー貯蔵はダイナミックで有望です。ある報告書はこう述べています。「エネルギー貯蔵は世界的なエネルギー転換の鍵であり、再生可能エネルギーの統合と電力網の安定性を実現するものです。」 ^[116] ここで紹介したイノベーションやトレンドは、クリーンエネルギーを24時間365日信頼できるものにするために業界が限界に挑戦していることを示しています。楽観的なトーンかもしれませんが、実際の進展に基づいています。現場での記録的規模のプロジェクトから、商業化に向かいつつある研究室での画期的な化学技術まで。

このエネルギー貯蔵革命はすでに始まっており、その影響は誰もが感じることになるでしょう。嵐の中でもバッテリーバックアップで明かりが消えないとき、昨夜の風力が車に蓄えられて通勤を支えるとき、ピーカープラントが廃止されて都市の空気がきれいになるとき。課題は残っていますが、2025年時点でその軌道は明らかです。貯蔵はより安価に、より賢く、より広く普及しつつあり、カーボンフリーなエネルギーの未来へと道を照らしています。私たちは本当に、必要なときにいつでも再生可能エネルギーを蓄えることができる時代に近づいています。

出典:

• Wood Mackenzie – 「エネルギー貯蔵：2025年に注目すべき5つのトレンド」 ^[117][118]
• 国際水力発電協会 – 2024年世界水力発電アウトルック ^[119]
• Enerpolyブログ – 「エネルギー貯蔵の未来：7つのトレンド」（IEA 2030年予測）^[120]
• Energy-Storage.news – 技術開発に関する各種記事:
  – リチウムイオン電池価格が2024年に20%下落 ^[121]
  – CATL、BYDによる新しいナトリウムイオン開発 ^[122][123]
  – Rongke Power、700MWhバナジウムフロー電池を完成 ^[124]
  – 中国におけるEnergy Vault重力蓄電プロジェクト ^[125]
  – Hydrostor A-CAESプロジェクトとDOEローン ^[126]（および画像 ^[127]）
  – Highview Power、スコットランドで2.5GWh液体空気蓄電 ^[128]
  – Form Energy、鉄空気電池パイロットの起工式 ^[129]
• Lytenプレスリリース – リチウム硫黄電池AサンプルをStellantisへ ^[130][131]
• Electrek – トヨタ、全固体電池計画を正式発表（航続750マイル） ^[132][133]
• PV Magazine/ESS News – CATLとBYD、ナトリウムイオン電池について ^[134]
• RFFレポート – 「充電中：米国蓄電の現状」（DOE長期蓄電の必要性）^[135]

（すべてのリンクは2024～2025年にアクセスおよび情報確認済み。）

References

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