電気スクールバスが電力網を救う

大きな黄色いスクールバスはアメリカの象徴ですが、未来のアメリカ人にとって懐かしい思い出となるものではないかもしれません。住宅街を走り抜け、子供たちの家の前でアイドリングするスクールバスは、街中に騒音と化石燃料による大気汚染をまき散らします。カリフォルニア州オークランドのような都市では、特に既に大気汚染に悩まされている、サービスが行き届いていない地域では、大気汚染が著しく悪化します。

しかし、今年の8月、オークランド統一学区の特別支援学区の生徒1,300人が、スタートアップ企業Zumが運行する74台の完全電気バスに乗り、未来へと旅立ちます。「特別支援学区の生徒のほとんどは、喘息などの健康問題を抱えています。彼らは教育を受けるためだけに、この騒音と臭い、そして荒れた乗り物で通学しているのです」と、オークランド統一学区の交通担当エグゼクティブディレクター、キム・レイニー氏は言います。「ですから、これは本当に画期的な出来事になるでしょう。」

しかし、生徒たちは静かでクリーンな通学路を楽しむだけでなく、私たち全員が電力を得る方法に革命をもたらすことに貢献することになります。この最新鋭のバスは、ただの電気自動車ではありません。V2G（Vehicle to Grid：車両から電力を送電網に送電する技術）を搭載しており、充電と電力供給の両方が可能です。

世界的な課題は、送電網が化石燃料から再生可能エネルギーへと移行するにつれ、大量のエネルギーを貯蔵する必要が生じることだ。人々が仕事から帰宅し、洗濯機、エアコン、ヒートポンプ、電気ストーブといった家電製品のスイッチを入れると、送電網の需要が急増する。ガス火力発電所であれば、ガスを燃やすだけなので、この需要を満たすのは容易だ。しかし、将来の再生可能送電網にとって、このピークは残念ながらタイミングが悪くなる。太陽も沈み、利用できる太陽光発電量はますます少なくなるからだ。解決策の1つは、専用施設で充放電を行う巨大なバッテリーバンクだ。こうしたバッテリーの容量はすでにかなり大きく、4月30日午後7時から10時の間に、カリフォルニア州は電力の5分の1以上をバッテリーから得た。

V2Gは、より分散化されたバックアップバッテリー電源の選択肢です。EVは電力網に放電するために特別なハードウェアが必要ですが、フォードのF-150 Lightningのように、この機能を搭載したEVが徐々に増えてきています（V2Gには専用の充電器も必要です）。Zumのバスは、最終的には他の数百万台のEV（都市部の車両群や郊外のガレージに放置された車など）に加わり、余剰エネルギーの集合体となる予定です。昨年、研究者たちは、2030年までにエネルギー貯蔵の需要を満たすには、世界のEV所有者の3分の1未満がV2Gプログラムに参加する必要があると試算しました。

スクールバスは多くの点でV2Gに最適です。「バスの利用に関しては不確実性がありません」と、カリフォルニア大学サンディエゴ校再生可能エネルギー・高度数学研究所所長で、送電網を研究しているものの、このプロジェクトには関与していないパトリシア・ヒダルゴ＝ゴンザレス氏は述べています。「輸送ニーズが明確であれば、送電網側はバスをいつ活用できるかをはるかに容易に判断できます。」

Zumのバスは午前6時か6時半に運行を開始し、子供たちを学校へ送り、午前9時か9時半には終了します。子供たちが授業中、つまり太陽エネルギーが最も多く送電網に流れ込む時間帯に、Zumのバスは急速充電器に接続します。午後になると、バスは充電器から電源を取り外し、子供たちを自宅まで送り届けます。「バスにはテスラのバッテリーの4～6倍に相当する大容量のバッテリーが搭載されており、走行距離はごくわずかです」と、Zumの共同創業者兼COOのヴィヴェック・ガーグ氏は言います。「そのため、1日の終わりにはバッテリーがたっぷりと残っています。」

子どもたちを降ろした後、バスは再び充電を開始します。ちょうど電力網の需要が急増するタイミングです。しかし、充電によって需要をさらに増やすのではなく、バスは余剰電力を電力網に送り返します。需要が弱まる午後10時頃になると、バスは充電を開始し、太陽光以外の電源で電力を補充します。こうして、翌朝の子どもたちを迎えに行く準備が整います。Zumのシステムは時間帯に応じて充電と放電のタイミングを決定するため、運転手はバスに充電プラグを差し込み、走り去るだけで済みます。

週末、休日、あるいは夏休みの間、バスは使われずに放置される時間がさらに長くなります。本来であれば使われていなかったはずのバッテリーが、無駄に使われてしまうのです。バッテリー製造に必要な資源と、より多くの電力網への蓄電の必要性を考えると、利用可能なバッテリーを可能な限り活用することは理にかなっています。「バッテリーをどこかに設置して、それをエネルギー源としてのみ使うわけではありません」とガーグ氏は言います。「そのバッテリーを輸送に使い、夕方のピーク時には同じバッテリーを電力網の安定化に使うのです。」

お子さんがまだ電気バスに乗っていないなら、これからもっと電気バスが増えていくのを目にするでしょう。EPA（環境保護庁）のクリーン・スクールバス・プログラムは、2022年から2026年の間に、ガソリン駆動のスクールバスをゼロエミッションまたは低エミッションのスクールバスに切り替えてもらうために50億ドルを拠出します。カリフォルニア州などの州も、この切り替えのために追加資金を提供しています。

電気バスは従来のガソリンを大量に消費するバスの何倍も高価であるため、学区にとって大きな初期費用がかかることが一つのハードルとなっています。しかし、バスがV2Gに対応していれば、1日の終わりに余剰となったバッテリー電力をピーク時に電力網に供給し、コスト差を埋めることができます。「V2G収入を活用して、この輸送コストをディーゼルバスと同等にしました」とガーグ氏は言います。

オークランドの学校プロジェクトでは、Zum社は地元の電力会社であるパシフィック・ガス・アンド・エレクトリック社と協力し、この仕組みが実際にどのように機能するかを実証してきました。PG&E社は、適応性の高いシステムをテストしています。V2G参加者は、時間帯や電力網の需給状況に応じて、エネルギー使用量に応じて変動料金を支払い、システムに送り返したエネルギーに対しても同じ変動料金に基づいて支払いを受けます。「74台のバスからなるフリート（その後、Zum社と提携したバスをさらに増やす予定）は、このプロジェクトに最適です。なぜなら、私たちは規模を拡大し、インパクトのあるものを本当に求めているからです」と、PG&Eの車両・電力網統合パイロットおよび分析担当プロダクトマネージャー、ルディ・ハルブライト氏は述べています。

道路を走る車の多様性について考えてみましょう。確かに乗用車のバッテリーは小型ですが、多くの人は支払った300マイルの航続距離を実際に必要としないかもしれません。V2Gで報酬を得ることで、車両のコストを相殺できます。（EVは停電時に家庭用のバックアップバッテリーとしても機能し、付加価値を提供します。）人々が職場でEVをフル充電できれば、1日の終わりにガレージに駐車する頃には十分な電力が残っており、需要が急増したときにバッテリーを電力網に利用できるようになります。また、利用できるバッテリーが大きく、より固定されたスケジュールで運行されるため便利な配達車両もあります。さらに、市政府、大学、企業が運営する他の多数の車両もV2Gに接続でき、独自の運行スケジュールに応じて一日のさまざまな時間にバッテリー電力を供給できます。

しかし、過剰な充放電はバッテリーの寿命を縮める可能性があることを念頭に置いておきましょう。「バッテリーの劣化に対して十分な補償を受けられるように、この点を常に意識する必要があります」とヒダルゴ＝ゴンザレス氏は述べています。EVのバッテリーは容量が70～80%を下回ると交換する必要がありますが、車外の電力網への電力供給は依然として可能です。複数のバッテリーを束ねて専用施設に蓄電することも可能です。また、バッテリーの価格は低下し続けているため、EVにおけるバッテリー交換費用はますます安くなっています。

V2Gが成熟するにつれて、地域によって電力買取料金が異なる可能性があります。これは、地域の電力会社と、最終的に州レベルでどのような規制が導入されるかによって異なります。しかし、V2Gの潜在能力を最大限に発揮するには、人々が参加する適切なインセンティブを与える必要があります。参加者が増えれば増えるほど、1つのバッテリーへの需要は減ります。車輪が多ければ仕事は楽になります。「74台のバスを保有することの利点の一つは、それぞれから少しずつ電力を得られることです」とハルブライト氏は言います。「私たちの目標は、2030年までに200万台の車両を路上に走らせ、充電時、あるいは場合によっては放電時をある程度制御できるようにすることです。大きな効果を出すには、一度にそれほど多くの車両が参加する必要はありません。」