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V2Hとは?車から自宅へ給電する新しい生活スタイル

投稿日:2023年06月05日
  • カテゴリー :
  • V2H

新しいエネルギーの使い方は、今後の私たちの生活を根本的に変革する可能性を秘めています。V2H(Vehicle to Home)という概念がその鍵を握っていることをご存じでしょうか。V2Hが広く採用されれば、自動車は従来の移動手段という機能を超えた存在となります。そこで、今回は、住宅の新たな電力の供給源を中心とした革新的な生活様式について解説します。

V2Hとは? 基本情報をおさらい

V2H(Vehicle to Home)とは、「自動車から住宅への電力供給」を意味しています。 従来の自動車と住宅の関係の場合、エネルギー消費のネットワークという観点からは独立した系統でした。自動車については、内燃機関であればガソリンや軽油、電気モーター駆動であればバッテリーがエネルギー供給源です。一方、住宅については都市インフラにより供給されるガスや電気、また暖房に用いる灯油や薪などがエネルギー供給源となります。この2つの系統は、個別に燃料を供給しており、基本的に連携は考えられていませんでした。

これを一歩進めて電気自動車やプラグインハイブリッド車の大容量バッテリーから、住宅に電力を供給するV2Hシステムが脚光を浴びてきているのです。
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V2Hシステムの基本構成

V2Hシステムは、自動車と住宅の間に特殊な給電装置を設置し、自動車のバッテリーから住宅の配電設備へ電力を供給します。この給電装置は、通常の充電装置とは逆に、自動車のバッテリーから電気を引き出すことが可能です。従来であれば、住宅の電気は電力会社によって構築された電力インフラを経由して、電灯線によって給電されるものを使うのが一般的でした。

しかし、現代では屋根に設置された太陽光発電システムからの給電を利用する方法も普及してきています。V2Hの場合は、新たな選択肢として車載バッテリーを住宅用電源に活用するというわけです。この仕組みにより、車が走行しないときに蓄えた電力を住宅で活用したり、停電時の非常用電源やピークカットといった用途に利用したりできます。
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V2Hの歴史【その1】概念の誕生

V2Hの概念は、電気自動車(EV)の普及とともに誕生しました。21世紀に入ると、自動車産業は燃料効率向上と環境対策のために電気自動車の開発に力を注ぎ始めたのです。その結果、大容量の車載バッテリーの普及が進み、このバッテリーをどのように有効活用するかについての議論が広がりました。この議論のなかで提唱されたのが、車のバッテリーから自宅へ電力を供給するV2Hの概念です。

しかし、V2Hの実現には電気自動車だけでなく、別の技術となるスマートグリッドの発展も欠かせません。スマートグリッドとは、電力供給と消費を最適化し、再生可能エネルギーの導入や電力需要の変動に対応するために開発された電力供給システムのことです。このスマートグリッドの発展と電気自動車の普及が交錯することで、V2Hは初めて可能となりました。

V2Hの歴史【その2】欧米の事例とその展開

V2Hの進展は、諸外国の事例を見るとわかりやすいでしょう。例えば、デンマークでは電力会社と自動車メーカーが連携し、EVの大量導入とV2Hの実証実験を2000年代後半から進めていました。また、アメリカでは大手自動車メーカーがV2H対応の電気自動車を開発し、スマートグリッドとの統合を試みるなどV2Hの普及に向けた動きが見られます。さらに、欧州連合(EU)でも再生可能エネルギーの普及と電力供給の最適化を目指し、V2Hの推進が積極的に行われている傾向です。特に、オランダやドイツでは電気自動車の普及にあわせてV2Hの実験も活発で、その結果が各地でのV2H導入に役立っています。

V2Hの歴史【その3】日中の事例とその展開

日本でも、2011年の東日本大震災をきっかけに電力不足への対策としてV2Hの可能性が注目されるようになりました。各自動車メーカーは、V2H対応の電気自動車を開発し、地方自治体や電力会社と連携した実証実験を行っています。これらの動きは、V2Hが単なる概念ではなく実現可能な技術であることを示しています。さらに、中国では電気自動車の市場が急速に拡大しており、それに伴いV2Hに対する需要も高まっている状況です。中国政府は、電力インフラの近代化と環境問題の対策を進める一環として、V2Hの研究と普及に力を入れています。

V2Hの歴史【その4】今後の課題と可能性

電気自動車の普及やスマートグリッドの発展、各国の実証実験の成功は、V2Hの可能性を明らかにしました。今後も技術的進歩や社会的なニーズの変化に伴い、V2Hの活用はさらに広がっていくでしょう。一方で、その背景には再生可能エネルギーの利用促進や電力供給体制の最適化といった課題もあり、V2Hはこれらの課題を解決する有力な手段として注目されています。多くの国々がV2Hの可能性を模索していることからも、その未来への期待は大きいといえるでしょう。

V2Hの対応車種

住宅にV2Hシステムを実装するには、自動車側が対応する車種であることが基本となります。電力系統に接続するため、主に電気自動車(EV)とプラグインハイブリッド車(PHV)が適合車種です。これらの車種は、大容量のバッテリーを搭載しているため、その電力を家庭内で利用できるキャパシティを持っています。V2Hに対応する車種は、日本だけでなく世界各地でも増加傾向です。例えば、日本では日産「リーフ」や三菱「アウトランダーPHEV」、トヨタ「プリウスPHV」などが該当します。これらの車種は、V2Hシステムを活用することで、自宅への電力供給だけでなく停電時の非常用電源としても利用できることが大きな魅力です。

一方で、海外のメーカーもV2Hに対応した車種を開発しています。例えば、アメリカのテスラにおけるV2H対応車種は「モデルS」と「モデル3」です。家庭用の電力供給だけでなく、自社開発の太陽光発電・蓄電装置と連携した自己完結型のエネルギーシステム構築が行えます。また、欧州ではフランスのルノー「ゾエ」やドイツBMW「i3」などがV2Hの対応車種です。再生可能エネルギーの普及とともに、電力需要の最適化を目指しています。さらに、インドではタタ・モーターズが「ネクソンEV」でV2H技術を展開。太陽光発電パネルと連携して、電力の自給自足を目指しています。中国のBYDも、自社EV「秦Pro EV」でV2Hに対応し、再生可能エネルギーと連携したスマートホームを推進中です。
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V2VとV2G

これらのV2H対応車種は、自動車が単なる移動手段からエネルギー供給源へと進化する一助となっています。V2Hを活用できれば、自宅の電力消費を抑えつつ必要に応じて電力を供給できる環境を作り出すことが可能です。これにより、エネルギーの自給自足を実現するとともに緊急時の非常電源としての役割も果たせます。つまり、V2H対応車種は再生可能エネルギーの普及、電力の最適化、緊急時の安全確保など、さまざまな面で人々の生活を豊かにする可能性を秘めているのです。

各国の政策により、今後もさらなるV2H対応車種の普及が期待されています。また、V2Hの発展形としては車両から家庭への電力供給だけでなく、家庭から車両への電力供給も可能となるV2V(Vehicle to Vehicle)やV2G(Vehicle to Grid)などがあります。

スマートシティとV2H

スマートシティとは、情報通信技術(ICT)を活用し、都市の各種サービスを高度化、効率化した都市のことです。そこでは、都市の持続可能性を高め、生活者のQOL(Quality of Life)を向上させる都市を目指すことができます。このようなスマートシティでは、センサーなどから得られる大量のデータを収集かつ分析・活用することで、エネルギー管理や交通流動化、犯罪防止、災害対策などさまざまな課題解決に取り組むことが可能です。

例えば、エネルギー管理においてはICTの活用でエネルギー消費の最適化ができます。また、スマートメーターやエネルギーマネジメントシステム(EMS)により、エネルギー消費の把握と効率的な利用も可能です。交通については、リアルタイムの交通情報の収集や分析により、交通渋滞の解消や公共交通の利便性向上が期待できます。

スマートシティにおけるV2Hの可能性

V2H対応車種は、このような未来のスマートシティの重要な構成要素の一つです。この種の自動車は、オンラインでインターネットに接続しています。そのため、都市圏全域の電力需給情報収集がリアルタイムで入手可能となり、細かく対応できる可能性があるのです。住宅の電力供給だけでなく、公共施設や企業への電力供給にも対応できるようになれば、エネルギーの効率的な利用が進み、地域全体のエネルギーマネジメントが可能になるでしょう。

V2Hに対応した車種は、電気自動車の普及とともに増加傾向にあり、その活用方法も多様化しています。それぞれの国や地域、家庭の生活スタイルやエネルギー事情にあわせて、最適なV2Hシステムを選び、活用していくことが求められるのです。V2Hは、単に電力を供給するだけでなく持続可能な社会の実現に向けた重要なステップとなっています。

V2Hとスマートグリッド

スマートグリッドとV2Hの関係性を理解するには、まずスマートグリッドの基本的な概念について知っておく必要があります。スマートグリッドとは、情報通信技術(ICT)を活用し電力供給と消費を最適化する電力ネットワークシステムのことです。通常の電力網は一方向的に電力を供給しますが、スマートグリッドは双方向性を持ち、消費する側が電力生産者となる可能性もあります。これは、再生可能エネルギーの発電量の変動に対応したり、エネルギーの効率的な利用を可能にしたりするための重要な特性です。

ここで登場するのがV2Hです。スマートグリットの一部には、電気自動車(EV)やプラグインハイブリッド車(PHV)の大容量バッテリーが組み込まれると、V2Hは電力需要と供給のバランス調整に寄与します。具体的には、電力需要が多い時間帯(ピーク時)には電気自動車から電力を家庭に供給し、電力需要が少ない時間帯(オフピーク時)には蓄電池を充電するという流れを作ります。このように、スマートグリッドとV2Hが連携することで、エネルギー消費の効率化が図れるのです。さらに、電力供給の安定化や再生可能エネルギーの導入促進、電力コストの削減などのメリットも期待できます。

V2Hを活用したスマートグリッドの事例

海外の具体例としては、デンマークのBornholm島で行われたプロジェクト「EcoGrid EU」があります。このプロジェクトでは、スマートグリッドと電気自動車を組み合わせた先進的なエネルギーシステムが導入され、電力需要の変動に応じて電気自動車の充電・放電が制御されました。結果として、電力供給の安定化とともに再生可能エネルギーの利用拡大が実現しました。

また、アメリカのカリフォルニア州では、電力会社と自動車メーカーが連携し、V2H技術を利用した電力需給調整の実証実験を行っています。電気自動車の普及が進むカリフォルニアでは、V2Hを活用することで大規模停電時のバックアップ電源として、またピークカットといった電力供給の調整に活用するなど多角的な利用が模索されているところです。

このように、スマートグリッドとV2Hは、それぞれに独立した技術ですが、両者が連携することでさらに大きな可能性を秘めています。これからの電力インフラの進化とともに、V2Hの可能性はさらに広がっていくでしょう。

V2Hで使われる電池【その1】リチウムイオンバッテリー

V2Hで利用されるバッテリーは、主にリチウムイオンバッテリーです。これは、電気自動車(EV)で最も広く使用されています。リチウムイオンバッテリーは、高エネルギー密度と長寿命が特徴で大量電力の長期間保存が可能です。しかし、このバッテリーは「繰り返しの充放電で劣化する」という問題があり、条件が悪ければ発火事故の可能性も否めません。

V2Hで使われる電池【その2】新世代のバッテリー

リチウムイオンバッテリーの問題を克服すべく、新たなバッテリー技術の開発が世界各地で進められています。そのなかでも注目されているのが、固体電解質バッテリーと全固体電池です。これらのバッテリーは、安全性とエネルギー密度の点でリチウムイオンバッテリーを上回る可能性があります。固体電解質バッテリーは、液体電解質を用いるリチウムイオンバッテリーに代わり、固体電解質を用いることで短絡やリークなどの問題を大幅に軽減。さらに、全固体電池は電極と電解質が全て固体で構成されるため、高い安全性と長寿命が期待されています。

特に、日本のトヨタ自動車は全固体電池の開発を積極的に進めており、近い将来に実用化される可能性が高いです。また、アメリカのテスラは、自社製のリチウムイオンバッテリーについて繰り返しの充放電による劣化問題を改善する研究を進めています。テスラの電池技術は、V2Hにも応用できるため、EVと住宅とのエネルギー連携をより効率的に行うことが期待できるでしょう。

V2Hで使われる電池【その3】求められる制御技術の進化

新型バッテリーが普及すれば、V2Hの利便性と経済性の向上が期待できます。しかし、バッテリー技術だけでなく、V2Hを最大限に活用するためのシステムの最適化も重要です。V2Hでは、車両と住宅の充電・放電システムが連携し、バッテリーの劣化を最小限に抑えつつ、最大限の電力供給効果を得られるシステムが求められます。このための制御技術の進化も、V2Hの将来性に大きく寄与することでしょう。

V2Hのメリット

V2Hシステムを採用する際のデメリットは、主に以下の5つです。

初期投資の必要性

V2Hの導入には、車両や給電装置の購入に伴う初期投資が必要です。これは、金銭的な負担となり得るため、導入をためらう一因となっています。

バッテリーの劣化

電気自動車のバッテリーは、繰り返しの充放電により劣化し、その寿命が短くなる可能性があります。バッテリーの交換は、高額なコストがかかるため、運用コストの増加を引き起こす可能性も否めません。

インフラの整備

V2Hの普及には、関連する電力インフラの整備が必要です。これには、時間とコストがかかるため、普及にとってのハードルとなります。

法規制の課題

V2Hの利用には、電力供給に関する法規制の整備も必要です。例えば、米国では各州での法規制が異なり、それがV2Hの普及をはばんでいるとの指摘もあります。

高額な給電装置

V2Hを実現するための給電装置が高額という問題もあります。もちろん、市場が成熟すれば価格は抑えられる可能性がありますが、現状での費用対効果を考えるとV2Hのメリットを享受するためのハードルは高いと言わざるを得ません。

V2Hと省庁の取り組み【その1】環境省の具体的施策

まず、1つ目は再生可能エネルギーの普及推進です。環境省は、再生可能エネルギーの普及を推進するため、V2Hの活用を積極的に推奨しています。これは、デンマークの政策に酷似しています。2つ目は、電力需要のピークカットです。V2Hを活用したエネルギーマネジメントシステムの開発と普及を推進しています。これにより、電力需要のピークカットを実現し、電力供給の安定化を目指しています。3つ目は、導入補助金の提供です。電気自動車やV2Hシステムの導入補助金を提供し、一般家庭でもV2Hの利用を促進しています。この施策は、米国カリフォルニア州の補助金制度と共通する部分があります。

V2Hと省庁の取り組み【その2】国土交通省の具体的施策

まず、1つ目は自動車の安全基準の改訂です。 国土交通省は、自動車の安全基準を改訂し、V2Hに適合した電気自動車の開発を推進しています。これは、V2Hの普及に必要な基盤整備の一環です。2つ目は、電気自動車の普及促進で、自動車産業の成長戦略の一環として、電気自動車の普及を促進する政策を推進しています。これは、欧州諸国の政策とも共通している内容です。3つ目は、産業連携で自動車産業やエネルギー業界と連携し、V2Hの実現に向けた取り組みを行っています。これにより、V2Hシステムの実用化が進展しているのです。

V2Hと省庁の取り組み【その3】経済産業省の具体的施策

まず、1つ目は技術研究開発の支援です。経済産業省は、V2Hに関連する技術の研究開発や実証実験を支援する補助金制度を設けており、新たな技術開発が活性化されています。2つ目は、電力供給システムの普及促進です。 エネルギー需給の安定供給を目指し、V2Hを活用した電力供給システムの普及促進を行っています。これは、南オーストラリア州のバーチャルパワープラント(VPP)の事例と似ています。3つ目は、スマートコミュニティの形成支援です。地域密着型のエネルギーシステム構築に向けた取り組みを支援し、V2Hを用いたスマートコミュニティの形成に力を注いでいます。これは、スウェーデンのGotland島のようなスマートグリッド実証プロジェクトに通じる取り組みです。

V2Hへの補助金

一部地方自治体では、V2Hの導入を支援するため、補助金制度を設けています。補助金を上手に活用できれば、導入費用の一部が補てんされるため、より手軽にV2Hを利用できるでしょう。補助金制度の対象となるのは、V2H対応車種や特殊な給電装置の導入のいずれか、またはセットになる場合が一般的です。なお、申請方法や補助金の金額は自治体によって大きく異なるため、詳細は各地方自治体の公式サイトで確認する必要があります。

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