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世界のエネルギー事情を変える技術 「直流送電」は何がすごい?


世界のエネルギー事情を変える技術 「直流送電」は何がすごい?

この記事の要点は…

日頃何げなく使用している電気には2種類ある?

長距離走で頭角を現す直流送電

世界のエネルギー事情を大きく変える可能性を秘める直流送電の技術とは

電気の流れには「直流(※1)」と「交流(※2)」の2種類があることはご存じだろうか。両者の性質は電気が流れる向きと大きさ(電流)、勢い(電圧)で区別されるのだが、具体的にどう使い分けられているのか、細かな仕組みまで理解している人は意外と少ないかもしれない。

多くの電気機器では、乾電池の「+」と「-」を逆にしてしまうと電気が流れないというのは誰しも知っていることだが、これは決められた一方向にしか電気が流れない性質を持った直流を使っているために起こる現象だ。私たちにとって欠かせないスマートフォンに使われている充電式の電池も直流である。

一方、私たちが壁のコンセントにプラグを挿して使っているのは、交流の電気である。交流は電流や電圧の向きが常に入れ替わる性質をもち、乾電池と異なり、「+」と「-」が決まっていないため、どの向きでプラグを挿しても電気が通る仕組みになっているのだ。発電所で作られた電気は、送電線や配電線を経由して家庭のコンセントまで届けられるのだが、その間を流れているのはほとんど交流の電気である。

このように、直流と交流はそれぞれ特有の性質があり、それぞれの特長を生かして使い分けられていることを、頭においておきたい。

※1 直流:電気が流れる向き、大きさ(電流)、勢い(電圧)が変化しない電気の流れ
※2 交流:電気の流れる向き、大きさ(電流)、勢い(電圧)が周期的に変化している電気の流れ

エジソンvsテスラの電流戦争

「歴史をひもとけば、世界で初めて送電システムを開発したのは、白熱電球を発明したトーマス・エジソンです。エジソンは白熱電球をニューヨークで普及させるために、電力網の整備に着手し、この際に用いられたのが直流送電でした。その後、ニコラ・テスラによって交流送電の技術が開発されると、どちらが送電に適しているのかを競う『電流戦争』が起こりました。この争いは、変圧器を使えば自由に電圧を変換できるという利点により、テスラが開発した交流が勝利を収めたのです。」

そう解説するのは、東芝エネルギーシステムズ株式会社・電力流通システム事業部の高木喜久雄氏だ。

東芝エネルギーシステムズ株式会社・電力流通システム事業部 高木喜久雄氏

東芝エネルギーシステムズ株式会社・電力流通システム事業部 高木喜久雄氏

電気はつくられた場所と使われる場所(需要地)が離れていることが多い。そのため、発電施設でつくられた電気を遠くに送るためには、途中で電圧を上げ、電気を送る力を与える操作が必要になる。しかし、エジソンの時代には、まだ直流の電圧を調整する技術がなく、これが交流送電の普及を後押ししたのだという。

一方で交流は、効率よく送電することが可能で、しかも変圧器を用いることで、使用する機器にあった電圧に簡単に調整することができた。こうした経緯があり、現在コンセントから取れる電気は交流となっている。高木氏は「交流が今後も送電の主流を占めることは間違いないでしょう」と言う。

しかし、半導体の技術が交流を直流に変換することを可能とし、様相はにわかに変わってきた。ここで押さえておくべきは、長距離にわたって大容量の電気を送るのに適しているのは実は直流送電であるということ。洋上風力発電のような遠方からの送電、離島への送電、地域間で電力を融通しあうような場合に、直流送電が注目されている。技術の進歩により、直流・交流の特性に合わせた使い分けが実現したことで、電気の活用の幅が大きく広がったのだ。

各地のエネルギー問題の解決や、世界的に推進されている再生可能エネルギーの普及を後押しする可能性を秘めている直流送電とはどのようなものだろうか。

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