ヨーロッパにおけるダンケルフラウテ事象に対処するための長時間電力貯蔵の必要量

なぜ静穏で曇った週が電力に重要なのか

ヨーロッパは風力や太陽光からのクリーンな電力で運転することを急いでいます。しかし、長く続く灰色で風のない天候が来て、これらの電源の発電がほとんど無くなるとどうなるでしょうか。本研究は、ドイツ語で「Dunkelflaute（直訳すると“暗い停滞”）」と呼ばれる、稀だが危険なこうした期間を取り上げ、化石燃料に頼らずに電力を供給し続けるためにヨーロッパがどれだけの長時間電力貯蔵を必要とするかを問います。

弱い風と日射が長く続く事象

著者らはヨーロッパ全域の過去35年にわたる気象データを解析し、風力と太陽光の出力が何日、あるいは数か月にもわたって異常に低い長期間を特定します。こうした再生可能エネルギーの“干ばつ”は、暖房や照明で電力需要が高まる冬に起きることが多いです。タービンやパネルがどこでも完全にゼロになるわけではありませんが、全体の出力は長期間にわたり通常を大きく下回ることがあり、バックアップに大きく依存せざるを得ません。本研究は、解析対象のデータで最悪だった冬事象（1996/97年の大陸規模のDunkelflaute）が、完全再エネの電力システムで必要となる長時間貯蔵容量を主に決めることを示しています。

ヨーロッパが実際に必要とする貯蔵量

気象の極端事象を具体的なシステム要件に置き換えるために、研究者らは欧州電力部門の詳細なコンピュータモデルを走らせます。モデルには風力、太陽光、水力、バイオエネルギー、（一部シナリオでは）原子力、そしてさまざまな種類の貯蔵を最も安価な組み合わせで選ばせ、時間ごとの需要を化石燃料を使わずに満たします。短期のバッテリーは日々の変動を扱い、長時間貯蔵は主に地下に貯めた水素を後で電力に戻す形でモデル化され、弱い風と太陽が続く長期の干ばつをカバーします。将来の国間送電網の現実的な連系を仮定すると、最悪のDunkelflauteを乗り切れる最小コストのシステムは約351テラワット時の長時間貯蔵エネルギーを必要とし、これはヨーロッパの年間電力消費量の概ね7%に相当します。

電力の共有は助けになるが限界がある

ヨーロッパは国境を越えた電力取引で悪天候の影響を和らげられます。ある地域が曇りで静穏でも、別の地域は風が強かったり日射がある可能性があります。モデルは各国が“エネルギー島”として振る舞う場合から、仮想的に完全連系された“銅板(copperplate)”のヨーロッパまで、4段階の国境間接続レベルを試します。接続が強いほど総合的な貯蔵需要は常に減ります。というのも、電気や水素を有利な地域から不利な地域へ流せるからです。しかし、交換が無制限でも最小限の貯蔵需要は依然として約159テラワット時、年間需要の約3%に留まります。現実の政策に基づく系統計画では、多くの国が同じ冬のDunkelflauteに同時に見舞われるため、地理的な需給分散は最悪時には部分的にしか効果を発揮しないと著者らは指摘します。

他の助け手：ダム、原子力、化石燃料のバックアップ

研究は他の技術が状況をどう変えるかも探ります。既存の貯水池や揚水発電所は、特にスカンジナビアやスペインでは強力な長時間貯蔵として既に機能しており、そこでは水素貯蔵の一部を置き換えられます。原子力を追加すると貯蔵必要量はさらに減り、とくに原子力容量の大きいシナリオでは、炉が冬の干ばつ期に安定した出力を提供できるため、バックアップしなければならない風力・太陽光の量が少なくなります。しかし、寛大な原子力拡張を想定しても、長時間貯蔵の必要は依然としてかなり残ります。著者らはさらに、油焚きバックアップ発電と直接空気回収（DAC）を組み合わせて排出を相殺する場合も試しますが、この組み合わせが貯蔵の大部分を置き換えるには、炭素回収が現実的でないほど低コストで実行できることが必要であり、そうであっても数十テラワット時の貯蔵は必要であり続けます。

稀だが重要な事象への備え

ひとつの懸念は、計画者が将来の電力システムを設計する際に代表的な数年分だけを用いることがあり、それが最も深刻なDunkelflauteを見逃す可能性がある点です。本研究では、データセット中の最悪の冬は次に酷い年より約40%多くの貯蔵を要求します。このような極端事象は稀であるため、民間投資家は大部分の時間は遊休となる長時間貯蔵を十分に建設することに慎重になるかもしれません。著者らは、この安全余裕を確保するには公共の政策や市場ルールが必要になる可能性が高いと主張します。また、地下水素貯蔵や関連装置の建設には多くの年数を要するため、気候目標を達成しつつ電力の信頼性を維持するには早期の行動が不可欠であると強調しています。

ヨーロッパのエネルギーの未来に向けての意味

簡潔に言えば、本研究はクリーンで信頼できるヨーロッパの電力システムは風力・太陽光・短期バッテリーだけに頼れないと結論付けます。長く暗く静かな期間を乗り切るために、ヨーロッパは数百テラワット時規模の大容量長時間貯蔵、強力な国際連系、さらに水力や場合によっては一部の原子力の支援を必要とします。技術的には可能ですが、これは大規模な投資と綿密な計画を要します。著者らは、これらのDunkelflaute事象に備えることが再生可能エネルギー移行を気候面でも日常生活の信頼性の面でも成功させる鍵であると結んでいます。

引用: Kittel, M., Roth, A. & Schill, WP. Long-duration electricity storage needs for coping with Dunkelflaute events in Europe. Nat Commun 17, 4210 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-72681-5

キーワード: 長時間エネルギー貯蔵, 再生可能エネルギーの干ばつ, 欧州電力システム, 水素貯蔵, エネルギー安全保障