リチウムとエネルギー貯蔵：未来の電力網を支えるバッテリー

太陽光や風力発電による発電量を増やすだけでは不十分です。電力構成における再生可能エネルギーの割合が増加するにつれ、送電網も電力がいつ発電され、いつ必要とされるかを管理できるようにならなければなりません。ここで、エネルギー貯蔵がますます重要な役割を果たしています。

バッテリーエネルギー貯蔵システム（BESS）は、電力が豊富にあるときに電力を蓄え、必要なときに放出することで、電力システムのバランスを保ち、太陽光や風力などの変動の激しい再生可能エネルギー源を電力系統に統合するのに役立ちます。今日、バッテリー貯蔵の拡大はリチウムイオン電池技術と密接に関連しています。

したがって、リチウムは電気自動車にとってのみ戦略的に重要なのではありません。エネルギー転換のもう一つの重要な要素である未来の電力網にとっても、その重要性はますます高まっています。

太陽光発電と風力発電は、従来の調整可能な発電とは根本的に1点異なる。それは、その出力は日光や風の有無に左右されるという点である。太陽光発電所は日中に大量の電力を発電する一方で、電力需要は夕方にピークを迎える。同様に、風力発電の出力もわずか数時間のうちに大きく変動することがある。

再生可能エネルギーの設備容量が拡大するにつれ、電力システムの柔軟性がますます重要になってきている。これは、電力系統の状況の変化に応じて、発電、消費、蓄電を迅速に調整できることを意味する。

国際エネルギー機関（IEA）によると、世界の気候目標に沿って太陽光・風力発電の急速な拡大を支えるためには、2030年までに世界のエネルギー貯蔵容量を約6倍に増やし、1,500 GWに達させる必要がある。IEAの「ネットゼロ排出」シナリオでは、バッテリーがこの増加分の約90％を占め、設置容量は1,200 GWに達すると見込まれている。（出典：IEA、『Batteries and Secure Energy Transitions』、2024年）。

蓄電は再生可能エネルギー発電に取って代わるものではなく、再生可能エネルギーを電力系統に統合しやすくするものです。発電量が需要を上回った際に電力を蓄えておくことで、数時間後にその電力を利用できるようになり、エネルギーの浪費や需給の不均衡を軽減しつつ、再生可能エネルギーをより有効に活用することができます。

BESSは、単に電力を蓄える大型のバッテリーというだけではありません。電力システムに対して、多くの場合同時に、いくつかのサービスを提供することができます。

その中でも最も重要なもののひとつがエネルギーシフトです。これは、供給が豊富な時や需要が低い時に電力を蓄え、システムが最も必要とする時に放出する仕組みです。IRENAによると、この用途は2024年に新設されたバッテリー貯蔵容量の約68％を占めました。（出典：IRENA、『2024年の再生可能エネルギー発電コスト』）。

また、バッテリーはピークカット（需要のピーク期間を短縮すること）や、周波数調整（系統周波数の維持のために迅速に対応すること）を支援することもできます。さらに、バランス調整サービス、容量供給、系統支援を提供でき、場合によっては、新たなインフラ投資の必要性を低減または先送りすることも可能です。

その迅速な応答能力は、バッテリーの主な利点の一つである。IEAは、バッテリー貯蔵を短期的な柔軟性を提供する上で最も汎用性の高いソリューションの一つとして位置付けている。2024年だけで、世界中で約63 GWの新規ユーティリティ規模のバッテリー貯蔵が導入され、総容量は約124 GWに達した。同年、バッテリー貯蔵プロジェクトのコストは約40％低下した。（出典：IEA、『Electricity 2026』）。

長期的なコスト低下はさらに顕著である。IRENAによると、ユーティリティ規模のBESSの総設置コストは2010年から2024年の間に93％低下し、kWhあたり2,571米ドルから192米ドルとなった。

こうした経済的な進展により、蓄電池は単なる補完的な技術から電力網インフラの不可欠な一部へと変貌を遂げつつある。

エネルギー貯蔵技術はすべて同じというわけではなく、満たすべきニーズもそれぞれ異なります。長期間の貯蔵にはいくつかのソリューションがありますが、数時間程度の貯蔵を必要とする用途においては、効率性、応答性の速さ、モジュール性、そして着実に低下し続けるコストといった利点を兼ね備えていることから、リチウムイオン電池が主流となっています。

しかし、定置型蓄電における優先事項は、電気自動車とは異なります。

電気自動車においては、重量、体積、エネルギー密度が重要なパラメータとなる。軽量でコンパクトなバッテリーであれば、過度な重量増加を招くことなく航続距離を延ばすことができる。一方、定置型設備では、こうした制約は一般的にそれほど厳しくない。その代わり、コスト、安全性、熱的安定性、耐用年数、および充放電サイクル数が特に重要となる。

これが、LFP（リン酸鉄リチウム）電池がBESS（バッテリーエネルギー貯蔵システム）用途の中心的な存在となった理由の一つである。IRENAは、リチウムイオン電池、特にLFP系電池を、ユーティリティ規模の設備における主要技術として位置づけている。

この変化は、電池材料のサプライチェーンにも影響を及ぼしている。LFP電池は正極にニッケルやコバルトを使用しないが、依然としてリチウムを必要とする。したがって、電池の化学組成の変化は、リチウムの重要性を損なうことなく、特定の重要鉱物の需要を大幅に変える可能性がある。

BESSの成長は、設置されるバッテリーの台数を超えた課題をもたらしています。蓄電需要の高まりには、信頼性が高く拡張性のある工業プロセスを用いて、採掘されたリチウムをバッテリー製造に適した材料に変換できるサプライチェーンが求められています。

ここでデ・ノラがその役割を果たしています。

デ・ノラは、Enso電解槽プラットフォームを通じて、電気化学的塩分解技術を応用し、塩化リチウムや硫酸リチウムなどの塩を水酸化リチウムに変換しています。この電気化学的プロセスは、中間工程や試薬の消費量、廃棄物の発生を削減することで、従来の特定のプロセスを簡素化すると同時に、有用な副産物の回収を可能にすることを目指しています。

さまざまなリチウム化合物間の関係は、エネルギー貯蔵市場において特に重要です。LFP電池は主に炭酸リチウムを使用しますが、デ・ノラの電気化学技術は水酸化リチウム（LiOH）を直接生成します。しかし、競争力のある価格で生産されれば、水酸化リチウムは、その後の炭酸化プロセスを経て、炭酸リチウム製造の中間体としても機能し得る。

長期的には、一次生産の拡大に加え、使用済みバッテリーからのリチウム回収も必要となるだろう。同じ精製技術を活用することで、バッテリーリサイクルによって生成されるリチウム含有ストリームから価値を回収し、その材料を生産サイクルに再び取り戻すことが可能になる。

したがって、エネルギー貯蔵は、エネルギー転換におけるリチウムの重要性の新たな側面を浮き彫りにしている。数百万台の電気自動車に電力を供給するだけでなく、リチウム電池は電力網をより柔軟で強靭なものにし、増加する再生可能エネルギーを統合できるようにする一助となり得る。

その結果、課題は単にBESS（バッテリーエネルギー貯蔵システム）の設置を増やすことにとどまらない。産業規模で必要な材料を供給できるリチウムのサプライチェーンを構築し、さらに、それらの材料を循環させ続けることも求められるようになるだろう。