報告書番号

SE26001

タイトル（和文）

エネルギー貯蔵技術に関する動向調査－S+3Eに適合する技術開発にむけて－

タイトル（英文）

Review of Energy Storage Technologies: Toward S+3E-Aligned Technology Development

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
カーボンニュートラルに向けた動きの中、世界各地で再生可能エネルギー（再エネ）導入量の急激な増加が見込まれている。再エネ発電が増加すると、「調整力の確保」や「出力制御量の抑制」等、電力系統の短期・長期の柔軟性確保が重要となり、わが国でも対応が必要となることが、第7次エネルギー基本計画で述べられている。これらに対応しうる技術の一つがエネルギー貯蔵であり、世界的に同技術への期待が高まっている。
目　　的
エネルギー貯蔵技術が必要とされる背景や、現在の導入状況・将来市場の見通しについて確認した上で、短時間の充放電に対応する多様な蓄電池から、長期エネルギー貯蔵技術（LDES）まで、様々なエネルギー貯蔵技術の開発実態について整理を行う。その上で、今後、わが国に求められる技術開発のあり方について考察を行う。
主な成果
1. エネルギー貯蔵技術の現状と将来の見通し
再エネシェアの増加に伴い、電力システムに投入されるエネルギー貯蔵技術は、従来主流であった揚水発電に加え、近年はリチウムイオン電池（LIB）の導入が世界的に急速に拡大しており、当面はLIBが新規導入の大半を占めると見込まれている。しかし、LIBはサプライチェーンの偏在に伴う経済･エネルギー安全保障（以下、安全保障）上の問題を内包しており、かつ、再エネシェアの拡大に伴う電力システムにおける柔軟性ニーズの多様化に対して、LIBを中心とした蓄電池だけではこれら全てに対応できる状況にない。曇天無風等による長期にわたる再エネ出力の低下や、年間を通じた需給構造の不一致に対応できる、より長時間の充放電が可能で、低コストなLDESが必要とされる。
2. 各種の短期・長期柔軟性サービスに対する多様なエネルギー貯蔵技術の適用可能性
現在、LIB代替技術やLDESをはじめとする多様なエネルギー貯蔵技術が欧米や中国などで盛んに開発されている。これら技術の各種柔軟性サービスへの適用性を検証した結果、複数のエネルギー貯蔵技術で代替可能なサービスがある一方、表1に示す4つのサービス領域では適用可能な技術が限定されることを示し、今後求められる機能的ニーズを明らかにした。これらのニーズに対応する技術開発の進展が期待される。
3．わが国におけるエネルギー貯蔵技術の開発・導入に向けて
わが国においても、現時点ではLIBへの投資が集中しており、安全保障上のリスクが懸念される。そこで、S+3Eに適うエネルギー貯蔵技術の開発・導入に向け、安全保障とコストの両面から各種技術の評価を試みた。安全保障上のリスクは、多面的観点から評価するため、調達（サプライチェーン）、競争（市場の主導権）、制度（安全・規制）、実装（拡張性・導入機動性）の4項目に着目して評価した（表2）。コストは試行的に米国の均等化貯蔵コスト（LCOS）の試算値を用いた。その結果、資源制約が少なく、安全性に優れるナトリウムイオン電池（NIB）や、汎用材を用い、長寿命で大容量なLDESとして期待される重力エネルギー貯蔵（GES）など、LIBよりも安全保障・コストの両面で優れる技術が複数あることを示した。
現在導入が進む大量のLIBが運用寿命に達し、更新期を迎える10～20年後を見据えて、次世代エネルギー貯蔵に関する技術ポートフォリオを示し、S+3Eに適った技術をわが国でも開発・実装につなげていくことが求められよう。また、再エネ導入拡大に伴って系統要件が変化することを踏まえ、最適な技術選定を可能とする評価技術も必要となる。

概要 （英文）

Amid the global movement toward carbon neutrality, the international community has endorsed a goal of tripling worldwide installed renewable electricity capacity by 2030 relative to 2022 levels. As renewable generation expands, the importance of securing system flexibility and mitigating curtailment grows accordingly. Energy storage is regarded as a key technology for addressing both challenges, and expectations for such technologies are rising worldwide.
This report reviews the drivers of energy storage deployment, the current status and market outlook, and the development landscape across a wide range of technologies from short-duration batteries that support system flexibility to long-duration energy storage (LDES) systems capable of mitigating curtailment of renewable generation. Furthermore, it evaluates these technologies from the perspectives of cost and economic and energy security risks.
Deployments of lithium-ion batteries (LIBs) have surged worldwide and are expected to keep growing in the near term. However, as renewable penetration rises further, LIBs alone will be insufficient and dependence on LIBs may also entail economic and energy security risks. Alternative cost-effective energy storage technologies will therefore be required. In response, a wide range of energy storage technologies that could offer lower costs than LIBs, as well as LDES options with substantially longer durations, are under active development in Europe, North America, China, and elsewhere. The analysis in this report shows that some of these technologies could also reduce risks associated with LIB dependence.
While investment in Japan currently concentrates on LIBs, Japan should look 10-20 years ahead to future replacement cycles for LIBs as large volumes reach the end of their service life, and proactively develop and deploy technologies aligned with the S+3E (Safety, Energy Security, Economic Efficiency, Environment) principle. This will require appropriate policy frameworks, including targeted support measures and incentives. In parallel, robust evaluation methodologies should be established to enable optimal selection among diverse storage specifications based on technology characteristics and grid requirements.

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