ラズ・ガレブ（エジプト）における送電網連系型ソーラー–風力–揚水ハイブリッドシステムの技術経済最適化（エネルギーと淡水化）

成長する沿岸都市のための電力と水

エジプトの砂漠地帯では、沿岸の一部都市が信頼できる電力と飲用水の確保に苦労しています。スエズ湾に面した風の強い町ラズ・ガレブもそのひとつです。本研究は、太陽光パネル、風力タービン、そして水を使ったエネルギー貯蔵を慎重に組み合わせることで、数千戸の住宅や農地、大規模な海水淡水化プラントに電力と水を供給しつつ、余剰のグリーン電力を国の送電網に売って収益を上げられるかを検討します。

なぜ紅海のこの一角が重要なのか

ラズ・ガレブはスエズ湾の西岸に位置し、年間を通じて強く安定した風と強い日射に恵まれています。同時に河川や湖はなく、飲料水や灌漑用水はエネルギー集約型の逆浸透（RO）淡水化に頼らざるを得ません。地元需要は増加しており、約10万人の住民が電力と水を必要とし、石油関連産業が拡大し、約2,000エーカーの農地が定期的な灌漑を必要としています。これらの重なり合うニーズは、乾燥した沿岸地域における「水–エネルギー」問題を解くための試験場となります。

エネルギーと水を組み合わせたシステムの構築

研究チームは、157.6メガワットの太陽光、166.8メガワットの風力、および大型の充放電式バッテリーのように機能する揚水蓄電所を組み合わせた大規模ハイブリッドシステムを設計しました。日射が強く風があるときには、余剰電力で下部貯水池から上部貯水池へ水をくみ上げます。日射が弱まり風が弱くなると、水はタービンを通って下流に戻り発電します。需要の現実的な時間別プロファイルは、夕方にピークを持つ5,000戸の住宅、1日あたり約80,000立方メートルの淡水を24時間稼働で供給する淡水化設備、晴天時に負荷をシフト可能な柔軟な灌漑需要の3種類で構築されました。各需要の同時ピークを過大設計とならないように統計的な“多様性係数”を用いて設備容量を決定しています。

デジタル実験による性能検証

HOMER ProというシミュレーションツールとNASAの長期の日射・風データを用いて、多数のシステム設計案を検討し、従来の“送電網のみ”オプションと比較しました。各構成について、ソフトウェアは全需要が満たされるか、どれだけの再生可能エネルギーが使われるか、プロジェクト寿命にわたるコストと収益がどうなるかを追跡しました。最適案は未供給負荷ゼロで再生可能エネルギー比率93.8%を実現し、ハイブリッド発電所と蓄電が町の需要を完全にカバーし、送電網はバックアップとしてのみ機能します。資源条件が良いために余剰も大きく、年間で520ギガワット時超が既存の高電圧線を通じて国の送電網へ輸出可能です。

公益事業を利益の源に変える

経済面では注目すべき数値が示されました。余剰電力をエジプトの固定買い取り価格で販売する収入を含めると、プロジェクトの正味現在コストはマイナス（−9,470万ドル）となり、25～30年の期間で収益が投資および運転費用を上回る試算です。約3億5,800万ドルの初期投資は2年未満で回収され、内部収益率は53%に達し、通常のインフラ事業を大きく上回ります。感度分析でも、風速が下がったり太陽光パネルが高価になったり買取価格が下落しても、ハイブリッドシステムは送電網に完全依存するよりも有利であり続ける可能性が示唆されます。

水を確保しつつ汚染を削減する

この設計ではラズ・ガレブの電力のほぼ全てが太陽・風・揚水蓄電で賄われるため、化石燃料由来の送電網電力への依存は急減します。研究は年間約2億9,200万キログラムの二酸化炭素削減に加え、スモッグや酸性雨、健康被害に関連する二酸化硫黄や窒素酸化物の大幅な削減を見積もっています。実質的に、このハイブリッド発電所は住宅や農地、淡水化を動かすだけでなく、地域の“カーボンスポンジ”として機能し、送電網の他地域で本来排出されるはずだった温室効果ガスを相殺します。

他の沿岸地域への設計図

専門家でない読者への主な結論は、適切にサイズ設計された太陽光、風力、揚水蓄電の組み合わせが単に明かりを点ける以上の役割を果たせるということです。ラズ・ガレブでは、これにより飲料水の確保、食料生産の支援、そして公共サービスを利益を生む低炭素資産へと転換できます。著者らは、このアプローチが強い日射と風を利用できる沿岸や砂漠地域で、コミュニティに電力を供給するだけでなく必要な水も生み出すための拡張可能なモデルを提供すると主張しています。

引用: Awad, H., Abu El-Nasr, N.S.M., Mahmoud, H. et al. Techno-economic optimization of a grid-connected solar–wind - pumped hydro hybrid system for energy and desalination in Ras Ghareb, Egypt. Sci Rep 16, 14425 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-49904-2

キーワード: 再生可能エネルギー, 淡水化, 揚水蓄電, エジプト, ハイブリッド発電システム