(出典：CreativeIMGIdeas/stock.adobe.com；AIで生成）
スマートシティにおける脱炭素化とは、単に二酸化炭素排出量をゼロにすることではなく、エネルギーを賢く消費することです。スマートシティは、センサ情報が意思決定プロセスを導くデータ駆動型の環境です。
例えば、テキサス州オースティンでは、リアルタイムのニーズに応じて動的にエネルギーを分配することを期待して、スマートグリッドインフラに投資しています。[1] このようなスマートエネルギーモデルの鍵は、電力会社の顧客にあります。顧客は、アプリケーションを使って自分のエネルギー使用を監視・管理することで、積極的な役割を果たすことができます。
このような効率化は一刻の猶予もありません。都市の中心部は、移動と人口増加という2つの負担に耐えかねています。世界銀行によると、2050年までに、10人中7人が都市部に住むようになると予想されています。[2] 異常気象は問題に拍車をかけ、エネルギー供給の途絶を引き起こし、その結果、過酷な条件下での需要が増大します。都市には、この需要増に対応するスマートエネルギーシステムが必要です。このブログでは、スマートエネルギーシステムが、賑わう都心部で増大する電力需要を満たすためにいかに有望であるかを説明し、そのようなインフラを導入するための課題を検討します。
スマートエネルギーシステムはどのように効率化されるのですか？継続的なモニタリングによって、その対応はリアクティブではなくプロアクティブになります。つまり、マイクログリッドを含む複数の送電網が分散型エネルギーシステムに供給されるのです。同時に、送電網によって、住宅用ソーラーパネルや風力発電所などの再生可能エネルギーがシステムに供給されます。このようなシステムの入力と出力の両方は複雑で、主にモノのインターネット（IoT）センサからのデータに基づいています。このような複雑さには課題がつきものですが、適切な戦略とツールがあれば解決できます。
スマートエネルギーは都市人口の増加に対する解決策になるかもしれません。技術的なボトルネックに加え、最大の課題のひとつは、規制を制定し、何年もかかるかもしれないプログラムの資金を確保するための政府の公共意思かもしれません。テクノロジーに関して言えば、スマートシティが直面する問題には、エネルギー消費と発電の新しいパターン、レガシーインフラの限界、サイバーセキュリティの脆弱性などがあります。
従来のエネルギー供給モデルでは、中央の発電機から配電システム、そして住宅や商業施設へとエネルギーが流れますが、スマートシティでは分散型エネルギーシステムを利用して、より効果的な管理を行っています。従来の送電網は、太陽光発電所のような電源から送電網に供給される電力を扱うようには設計されていません。送電網は新しい電力源に対応するだけでなく、このような電力の双方向の流れにも対応しなければなりません。
高度なグリッド管理システムは、センサなど複数のソースからのリアルタイムデータを処理し、動的に需給を調整することが求められます。小型の地域密着型マイクログリッドは、主要な送電網への負担を軽減し、エネルギーを効率的に主要な地域に流します。
何百万台ものIoTデバイスがスマートメーターやその他のデバイスに接続され、それがグリッドに接続される場合、たった一つの脆弱なリンクが重要なユーティリティを危険にさらし、都市を機能不全に陥れる可能性があります。レガシーインフラを扱う場合、サイバーセキュリティは特に困難です。なぜなら、このようなケースでは、情報技術システムと運用技術システムの統合（IT/OTコンバージェンス）がセキュリティの抜け穴を残す可能性があるからです。
継続的なネットワーク監視、暗号化通信、ゼロトラストポリシーが、スマートエネルギーインフラストラクチャの保護に役立ちます。都市は、検知管理と対応サービスをサイバーセキュリティの専門家に委託し、セキュリティプロトコルの完全性を確保するために定期的な「消防訓練」を実施することもできます。
残念ながら、送電網をダウンさせる方法はサイバー侵害だけではありません。悪天候はますます一般的になっており、送電網を数時間、いや数日間麻痺させる可能性があります。さらに、太陽光発電や風力発電は特定の気象条件に依存して電力供給が行われるため、再生可能エネルギーによるエネルギーにリアルタイムで依存することは危険かもしれません。電気自動車（EV）への切り替えも、特に多くのユーザーが1日の終わりに充電することを選択した場合、送電網への負担を増加させます。さらに、気候が暖かくなるにつれて、エアコンの使用が増えることも送電網に負担をかけます。
このような要因が重なると、サービスが中断され、停電が発生する可能性が高まります。このようなサービス停止は、特に病院や空港などの必要不可欠なサービスにとって深刻な損害をもたらす可能性があります。
一つの有効な解決策は、都市がエネルギー貯蔵ソリューションとしてバッテリバンクを利用することです。このソリューションでは、消費者がオフピーク時にエネルギーを使用するようインセンティブを与えることで、負荷を減らすことができます。
人工知能（AI）はまた、大量のデータを分析し、消費者と送電網の両方の行動を予測する上で中心的な役割を果たすことができます。このような予測により、スマートシティはエネルギーの課題に対して反応的ではなく、先手を打つことができるようになります。多くの新興企業や企業が、スマートシティにおけるエネルギー供給のさまざまな側面に取り組んでいます。例えば、英国に本社を置くOctopus Energy社は、高度なAIを使用してエネルギー発電機からのエネルギー配給を最適化し、[3] スマートグリッドプラットフォームが効率的なエネルギー配給を確保するために負荷のバランスをとっています。完全なスマートインフラを確保するため、Octopus Energy社はスマートメーター、EV充電器、ヒートポンプを設置。一方、モントリオールを拠点とするBrainBox AI社は、AIを使ってHVAC技術を最適化し、ビルをよりスマートで環境に優しいものにしています。[4]
都市の中心部は、異常気象や人口増加による需要の増加、データセンター事業の拡大など、さまざまなエネルギー問題に直面しています。スマートシティの電力管理は、その複雑さゆえに困難に思えるかもしれませんが、技術革新とよく設計された政策枠組みの組み合わせによって、容易に管理することができます。
[1]https://austinenergy.com/about/company-profile/electric-system/integrated-smart-grid [2]https://www.worldbank.org/en/topic/urbandevelopment/overview [3]https://octopusenergy.group/kraken-flex [4]https://brainboxai.com/
ポアニマ・アプテは、エンジニアから企業向けライターに転身。専門分野は、ロボティクス、AI、サイバーセキュリティ、スマートテクノロジー、DX (デジタルトランスフォーメーション) など。詳しくはTwitter @booksnfreshairで検索を。
