中国の石炭削減とグリーン成長促進計画

世界のエネルギーランキングで、ある国が突出しています。 中国は世界で最も飢えたエネルギー消費国であり、昨年はほぼ33億トンの石油に相当するエネルギーを必要とした。 2011年以降、他のすべての国の合計よりも多くの石炭を燃やしている。 2011年以降、他のすべての国の合計よりも多くの石炭を燃やしています。この化石燃料への依存は、さらに大きくなっています。 中国は世界の温室効果ガスの約 4 分の 1 を排出しており、これはどの国よりも大きな割合である

しかし、これらの数字は物語の一部に過ぎない。 中国はまた、世界で最も多くの風力エネルギーを生産しており、第2位の米国の2倍以上の生産能力がある。 また、世界の太陽光発電能力の約 3 分の 1 を持ち、昨年は他のどの国よりも多くのシステムを建設しました。

数十年にわたって人口と経済が急速に成長し、巨大な製造業と街灯と中央熱供給都市への大量移住が相まって、中国は電力不足の国に変貌を遂げました。 中国政府は、この飢餓と化石燃料への長期依存がもたらすダメージを認識し、国のエネルギー需要に対応する計画を立てている。 そして、科学技術 – 電池技術、太陽光発電、エネルギー管理などの分野 – がその計画の中心となっています。

中国のエネルギー構成が変化しても、エネルギー需要の純減は政策に含まれていません。 エネルギー企業BPによると、2018年、中国は世界のエネルギー消費の24％を占めた。 同社は、2040年になっても中国はトップに君臨し、世界の消費量の22％を占めると予測している

同国は自然エネルギーに大規模な投資を行い、2015年には国内総生産（GDP）の0.9％をこの分野に預け、それぞれGDPの1.4％を投資したチリと南アフリカに次いで世界第3位の金額となった。 それでも、中国が消費するエネルギーのうち、「クリーン」なエネルギー源（天然ガスを含む）はわずか23％であるのに対し、2019年にはほぼ58％が石炭によるもので、世界的にまだ広く使用されている選択肢の中で最も汚染度の高いものである。 (

汚染への対策

エネルギーに対する中国の飢餓感を満たすための石炭やその他の非再生可能エネルギーの燃焼は、北京などの大都市がしばしば濃いスモッグに覆われ、目に見える問題になってきた。 2013年、中国の一部の地域で大気汚染が深刻化し、メディアはこれを「エアポカリプス」と呼び、市民はWHOが安全とみなすレベルの30倍もの微粒子レベルに耐えています。 この問題に立ち向かう努力にもかかわらず、中国の48都市は依然として、世界で最も汚染された都市トップ100に入っています。

このレベルの汚染はさらなる措置を迫られています。 2016年12月、中国政府は同年初めに発表した2016年から20年にわたる社会・経済発展に関する包括的な第13次5カ年計画の補足として、再生可能エネルギーの発展計画を発表した。 その中には、2030年までに再生可能エネルギーと非化石エネルギーの消費比率を20%に引き上げるという約束が含まれていました。 この公約は、李克強首相が、石炭への依存から生じる大気汚染と水質汚染の共同問題に対して大きな打撃を与えると約束した。

「化石エネルギーに代わる安価な太陽光と風力エネルギーの開発は、大気汚染を減らすための中国の中核的エネルギー戦略になりました」と、中国科学院物理研究所内の北京再生エネルギー重点研究所で固体リチウム電池に取り組む研究者のHong Liは言う。 新エネルギー技術の全国的な計画策定に携わっている Hong Li 氏は、太陽や風の量によって変化する再生可能エネルギー源による発電のレベルは、化石燃料の発電所による発電よりも安定しない可能性があると指摘します。

「太陽光や風力を電力網に統合するのは、石炭ベースの発電を含めるよりも難しい」と Hong Li 氏は述べています。 再生可能エネルギーは「信頼性が低く、そのため高度な制御システムを導入しないと送電網が不安定になる可能性がある」

例えば、2017年には、中国北西部の新疆と甘粛の晴天で風の強い地方で生産された再生可能電力の30%以上が一度も使用されなかった。 それは、必要な場所、つまり数千キロメートル離れた上海や北京など、中国東部の人口の多い巨大都市に届けられなかったからです（「無駄なエネルギーを減らす」を参照）

このジレンマにより、中国政府は、広大な中国の全域で、日当たりがよく風の強い地域で発電した電力を送るための高圧線に数十億ドルを投資することになりました。 これには、5月に完成した中国西部の青海省からの226億元（32億米ドル）、1,600キロメートルの送電線が含まれます。

再生可能な電力が必要なときに利用できるようにするもうひとつの方法は、電力を貯蔵する能力を高めることである。 これは、バッテリー、揚水発電、熱貯蔵などの技術を使って実現できます、と香港のクリーンエネルギー・コンサルタント会社Energy Icebergの創設者であるYuki Yu氏は言います。 大連化学物理研究所（DICP）でエネルギー貯蔵部門を率いるXianfeng Li氏は、「中国の当局者や科学者は、電力網の安定化に対するこの意味を理解し始めています」と言います。

2017年に中国はエネルギー貯蔵に関する初の国家政策文書を発表し、国が生産する電力を貯蔵する能力をさらに高めるために、より多くのエネルギーを保持できる安価で安全な電池を開発する必要があると強調しました（「中国の電池増強」参照）。 その技術には、電気自動車に使用されているリチウムイオン電池や、風力発電や太陽光発電と統合した大規模な定置用電池システムなどがあります。

の計画では、政策立案者は、これらの目標を達成するために、国内の科学者やエンジニアがより効果的なエネルギー貯蔵技術を開発する必要があることを明らかにしています（「グリーン研究の成長」参照）。 InCites database, Web of Science

Power storage in action

中国北東部の遼寧省大連市は人口約700万人で、Xianfeng Li氏の研究の実験地になっています。

このニーズに対応するため、DICPから独立した会社であるRongke Powerは、今年、大連に400メガワット時（MWh）のエネルギー貯蔵施設を開設する予定です。 2023年までに800MWhの施設を提供するプロジェクトの第一段階であり、バナジウムフローバッテリー（巨大なタンクに液体電解質を蓄えた巨大な充電式デバイス）を使用します。 最終的な容量は、大連が第2の都市である遼寧省の総電力需要の約0.5％を満たすはずです。

Xianfeng Li氏によると、このプロジェクトは都市への無停電電源供給に貢献できるとともに、再生可能エネルギー源から電力の16.2％を受け取る省全体のグリッドへのエネルギー供給を蓄え調節することができるとのことです。 例えば、中国南部の江蘇省は2.7％ですが、太陽が降り注ぎ、人口が少ない内モンゴルでは30.1％となっています。 遼寧省の近隣では、吉林省が電力の8％を非化石燃料から得ており、河北省は9％である。

Xianfeng Li氏が大連で試験しているバナジウムフロー電池は、グリッドパワーなどの大規模アプリケーションにおいて標準のリチウムイオン電池よりもいくつかの利点を持っています。 バナジウム電池はまた、発火しにくく、リチウムイオン電池の約10倍の寿命があります。

Xianfeng Li氏によると、近年、バナジウムフロー電池に関する研究への資金提供が急増し、彼のチームと提携する企業からの関心も高まっています。 DICP は現在、研究所から独立した約 30 社と協力していると言います。

「政府がこの技術に注目していることを知っているので、企業は現在この技術の開発に関心を持ち、自信を持って投資しています」と、彼は言います。 「政策立案者が地域の成長を刺激する新しい方法を探しているとき、バッテリー製造産業は非常に有望に見えるので、政府はこの種の投資を奨励する意欲があります。」

Driving change

2016-20 年の 5 年計画では、電気自動車が 1 回の充電でより遠くまで運転できるようにバッテリー技術の開発を続ける必要があると、研究者が強調されています。 中国でベストセラーとなっている電気自動車、テスラ・モデル3の航続距離は約400キロメートルです（最近のほとんどの電気自動車の航続距離は160～600キロメートル）。

「電気自動車の開発は、特にその電力がクリーンエネルギーから来る場合、汚染を減らすためのもうひとつの重要な戦略である。 そのため、電気自動車用のバッテリー技術を開発する必要があります」と、Hong Li氏は言います。彼は、2012年に中国でエネルギー貯蔵、電気自動車、その他の技術に関する研究資金が増加したことに気づいたと言います。 しかし、基礎化学や材料科学の理解に長けている米国や欧州の主要研究所と比較すると、エネルギー貯蔵の基礎科学についてはまだキャッチアップしている段階だと指摘します。 しかし、中国はこの知識を応用し、先進的な電池システムのイノベーションを生み出すことに積極的だという。 また、大学から企業チームまで、国内の研究環境の規模が大きいため、中国の科学者は、実世界で使用する材料やデバイスの開発方法について包括的に理解することができます」

将来計画

中国の電気料金は先進国の中で最も安価です（「電気料金の低下」参照）。 このコストは地方政府が設定し、マクロ経済政策を監督する国家発展改革委員会のエネルギー局によって承認される。 経済成長を促すため、価格は低く抑えられている。

しかし、この推進にもかかわらず、国はクリーン燃料に対するいくつかの補助金を廃止し始めています：たとえば、今年以降は陸上風力の補助金を廃止する予定です。 中国の指導者たちは、近い将来、再生可能エネルギー源が化石燃料に対して経済的に競争力を持つようになることを望んでいます。

Hong Li氏は、中国のエネルギー貯蔵開発に関する国家計画委員会の顧問を務めています。 技術者や政策立案者とともに、この委員会は来年から始まる5年間の研究開発計画に取り組んでいる。

南京航空航天大学エネルギー・パワー工学部の太陽光発電研究者である Xianglei Liu 氏は、中国のクリーン エネルギー生産を改善するために、彼の分野の科学者に資金提供が可能であると述べています。 「例えば、Liu は昨年、中国の主要な助成機関である国家自然科学基金から、太陽熱発電所で使用される材料の熱貯蔵能力を向上させるための 130 万元の助成金を獲得しました。 5年間のプロジェクトには、中国全土の6つの学術機関から約40名の科学者が参加しています。 また、Liu は最近、Nanjing Jinhe Energy Materials 社と共同で、大きなエネルギー貯蔵密度と高い熱伝導性を持つ材料の開発を始めました。

Nanjing Jinhe Energy Materials 社研究開発ディレクターの Yi Jin は、政府が自然エネルギー企業への補助金を削減しようとしているため、グリーン電力プラントを運営している企業は、その生産量を増やして生産コストを下げる技術の購入や投資に熱心であると語っています。

「私たちの技術は、再生可能エネルギーの安定性を向上させ、発電所をより効率的にすることで、発電所のコストを削減します」と、ジンは言います。

全体として、ホン・リーは、政府の投資と科学の進歩が勝利すると楽観的です。 「正しい政策とそれを支える技術を開発しさえすれば、石炭への依存を徐々に減らすことができるのです」

と彼は言います。