発電プラントは、私たちの生活を支える電力の源です。その種類や仕組み、歴史を知ることは、エネルギー問題を考える上で欠かせません。

エネルギー危機や気候変動など、グローバルな課題に直面する今、発電技術の進化は私たちの生活に大きな影響を与えます。火力発電から再生可能エネルギー、各発電方式の特徴や課題、これからの発電プラントのあり方や世界の発電事情まで、わかりやすく解説します。本文：

発電プラントとは

発電プラントは、現代社会のエネルギー供給を支える重要な施設です。これらの施設は、さまざまなエネルギー源を利用して電力を生成し、私たちの日常生活や産業活動に不可欠な電気を供給しています。

発電プラントについて知ることで、日々の生活を支える電力がどのように生み出されているのか、その全体像が見えてきます。まずは、発電プラントを理解するにあたって重要なポイントを確認しておきましょう。

発電プラントを理解するためのポイント

発電プラントは、一見すると複雑で難解な施設に思えるかもしれません。しかし、いくつかの重要なポイントを押さえておくことで、その仕組みや役割をより深く理解することができます。

エネルギー変換の原理

発電とは、自然界に存在するさまざまなエネルギーを、私たちが利用しやすい電気エネルギーに変換するプロセスです。この変換には、エネルギーの形態が変化するという重要な側面があります。

エネルギーとは、物体を動かしたり、熱を生み出したりする能力のことです。そして、このエネルギーは、

など、さまざまな形態に変化します。発電の原理は、これらのエネルギーの形態を巧みに利用することで、電気エネルギーを生み出すことです

【火力発電と原子力発電の違い：発電の基本原理】

発電の基本的な流れは以下の通りです。

①一次エネルギーの獲得

②熱エネルギーへの変換

③機械エネルギーへの変換

④電気エネルギーへの変換

多様な発電方式

発電方法には、

など、さまざまな発電方式が存在します。各方式にはそれぞれ特徴があり、環境への影響や発電効率、コストなどが異なります。

電力系統との連携

発電プラントは単独で機能するのではなく、広域の電力系統と連携して運用されます。需要と供給のバランスを保ちつつ、安定した電力供給を実現するためには、高度な制御技術が不可欠です。

発電プラントの役割

【川崎重工の90MWコンバインドサイクル発電プラント配置例】

発電プラントの主要な役割は、社会全体のエネルギー需要に応じて、安定的かつ効率的に電力を供給することです。具体的には以下のような機能を果たしています。

電力供給における発電プラントの重要性

発電プラントは、現代社会のインフラストラクチャーの要として、極めて重要な位置を占めています。その重要性の具体的な例として、

などが挙げられます。

このように、発電プラントは単なる電力生産施設にとどまらず、社会の持続的発展を支える重要な基盤施設として機能しています。今後も、環境への配慮や再生可能エネルギーの活用など、新たな課題に対応しながら、その役割はますます重要になっていくでしょう。*1）

発電プラントの種類とメリット・デメリット

発電プラントは、その種類によって特徴が大きく異なります。それぞれの発電方式には固有のメリットとデメリットがあり、これらの違いはエネルギー政策や個人の電力選択において、重要なポイントです。

火力発電

【火力発電所の仕組み（八戸火力発電所）】

火力発電は、基本的には化石燃料を燃焼させて電力を生み出す方式です。この発電方法は、安定した電力供給が可能であり、需要の変動に柔軟に対応できる点が大きな特徴です。

メリット：

デメリット：

近年では化石燃料以外の燃料（水素やバイオマス）での火力発電も研究されています。

水力発電

【水力発電所の仕組み（浅瀬石川発電所）】

水力発電は、河川やダムの水の位置エネルギーを利用して電力を生成します。再生可能エネルギーの１つとして、環境への負荷が比較的小さいことが特徴です。

メリット：

デメリット：

水力発電の発展に貢献した人物として、ニコラ・テスラ※が挙げられます。彼の交流電流システムは、長距離送電を可能にし、水力発電所の普及に大きく貢献しました。

原子力発電

【原子力発電の仕組み】

原子力発電は、ウランなどの核分裂反応を利用して大量の電力を生成します。高い発電効率と低炭素排出が特徴ですが、安全性に関する懸念も大きい発電方法です。

メリット：

デメリット：

再生可能エネルギー

再生可能エネルギーは、地球環境に優しく持続可能な発電方法として注目を集めています。これらの発電方式は、化石燃料に依存せず、自然の力を利用することで電力を生み出します。

太陽光発電

【太陽光発電の仕組み（ユーラス六ヶ所ソーラーパーク）】

太陽光発電は、太陽の光エネルギーを直接電気に変換する技術です。シリコン半導体を用いた太陽電池パネルが、光を受けて発電を行います。

この方式は、昼間の発電に限られますが、メンテナンスが比較的容易で、小規模から大規模まで柔軟な設置が可能です。近年では、効率の向上とコストの低下により、急速に普及が進んでいます。

メリット：

デメリット：

風力発電

【風力発電の仕組み（六ヶ所村二又風力発電所）】

風力発電は、風の力を利用して風車を回転させ、発電機で電気を生み出す方式です。従来、風力発電は陸上に大型の風車を設置するものが主流でしたが、最近では新たな展開が見られます。具体的には、

など、新たな技術の研究・開発が進んでいます。

メリット:

デメリット:

地熱発電

【地熱発電の仕組み】

地熱発電は、地下の熱エネルギーを利用して蒸気を作り、タービンを回して発電を行います。安定した発電が可能で、天候に左右されにくいのが特徴です。

日本は火山国であり、地熱資源が豊富なため、今後の発展が期待されています。

メリット:

デメリット:

中小水力発電

中小水力発電は、河川や農業用水路などの落差を利用して水車を回し、発電を行う方式です。大規模水力発電と比べ、環境への影響が小さく、地域の自然条件に合わせた柔軟な開発が可能です。

大規模水力発電が大きなダムを必要とするのに対し、中小水力発電は既存の水路や小規模な堰を利用できるため、生態系への影響も比較的小さいことが特徴です。

メリット:

デメリット:

バイオマス発電

バイオマス発電は、木材や農作物の残渣、生ゴミなどの有機物を燃料として発電を行う方式です。カーボンニュートラルな発電方法として注目されており、廃棄物の有効利用にも貢献します。

また、地域の林業や農業と連携した循環型のエネルギー供給システムの構築にも役立ちます。

メリット:

デメリット:

これらの発電方式は、それぞれ独自の特徴を持ち、エネルギー政策や環境への配慮、経済性など、さまざまな観点から評価されています。

【日本国内における発電の組み合わせと割合】

将来的には、これらの発電方式を適切に組み合わせ、バランスの取れたエネルギーミックス※を実現することが重要となるでしょう。

発電プラントの仕組み

発電プラントは、私たちの生活を支える電力を生み出す重要な施設です。その内部では、さまざまな技術が組み合わさり、エネルギーの変換が行われています。

エネルギー変換のプロセス

発電プラントの基本的な仕組みは、一次エネルギーを電気エネルギーに変換することです。このプロセスは以下のように進行します。

このエネルギー変換の過程は、19世紀後半にイギリスの物理学者ジェームズ・プレスコット・ジュールによって確立されたエネルギー保存の法則※に基づいています。

蒸気タービンの役割

蒸気タービンは発電プラントの心臓部とも言える重要な設備です。蒸気タービンの特徴として、

などが挙げられます。近年ではさらなる発電プラントの効率向上、環境性能の改善を目指し、技術開発が各方面で進められています。

などがその代表と言えるでしょう。

【三菱重工の1700℃級M501JAC形ガスタービン】

発電機の仕組み

発電機は、タービンの回転エネルギーを電気エネルギーに変換する装置です。以下のような原理で電気を作ります。

冷却システム

発電プラントでは、効率的な運転のために冷却システムが不可欠です。冷却システムの役割は以下の通りです。

冷却技術の進歩により、発電プラントの効率は大幅に向上し、環境負荷の低減にも貢献しています。

発電プラントの仕組みを理解することは、エネルギー産業に携わる方々や投資家にとって重要な知識となります。技術の進歩とともに、より効率的で環境に配慮した発電システムの開発が進められており、今後のエネルギー政策や投資判断に大きな影響を与えると考えられます。*3）

発電プラントの効率性と環境影響

発電プラントは、電力を生み出す一方で、さまざまな環境への影響を与えます。各発電方式の効率性と環境への影響、特にCO2排出量を数値で比較し、その背景にある要因を詳しく解説していきます。

発電効率の比較

発電効率とは、投入したエネルギーに対して、電気エネルギーに変換できた割合を示します。発電方式によって効率は大きく異なり、発電コストや環境負荷に大きく影響します。

主要な発電方法による発電効率は、以下の通りです。火力発電については、技術開発によって、発電効率の改善が進んでいます。

最新の高効率火力発電の発電効率は、最新情報の確認が必要です。

水力発電は最も高い発電効率を誇り、位置エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換できます。一方、太陽光発電は技術革新により効率向上が期待されていますが、現状では他の発電方式と比べて効率が低くなっています。

発電の調整力と限界費用

【各発電方法の調整力適正と限界費用】

発電の調整力と限界費用は、電力システムの安定性と経済性を左右する重要な要素です。

発電の調整力

発電の調整力とは、電力需要の変動に応じて発電量を迅速に調整できる能力のことを指します。再生可能エネルギーの導入が進むにつれ、この調整力の重要性が増しています。

太陽光や風力などの再生可能エネルギーは、天候に左右されることから、出力が不安定です。そのため、需給バランスを維持するには、柔軟に出力を調整できる電源が必要となります。

火力発電所は、この調整力を提供する主要な電源として機能してきました。燃料の投入量を変化させることで、出力を細かくコントロールできるという特性を持っているからです。

しかし、再生可能エネルギーの普及に伴い、火力発電所の役割が変化しつつあります。

限界費用の影響

限界費用とは、追加的に１単位の電力※’を生産するのにかかる費用のことです。火力発電所の場合、主に燃料費が限界費用となります。

電力市場では、この限界費用が発電所の稼働順序を決定する重要な要因となっています。近年、再生可能エネルギーの導入拡大により、火力発電所の稼働率が低下し、設備投資の回収が難しくなるという問題が生じています。

これは、再生可能エネルギーの限界費用が極めて低いため、市場で優先的に取引されるからです。その結果、火力発電所への新規投資が減少し、将来的な調整力不足のリスクが高まっています。

環境影響（CO2排出量）

【各種発電技術のライフサイクルCO2排出量】

発電時のCO2排出量は、環境への影響を評価する上で重要な指標です。以下は、主な発電方式のライフサイクルCO2排出量※です。

再生可能エネルギー（太陽光、風力、水力、地熱）は、化石燃料を使用する火力発電と比較して、CO2排出量が大幅に少ないことがわかります。特に水力発電は、高い発電効率と低いCO2排出量を両立しており、環境負荷の小さい発電方式といえます。

一方で、火力発電は高いCO2排出量が課題となっています。特に石炭火力発電は、他の発電方式と比べて著しく高いCO2排出量を示しており、環境への影響が大きいことがわかります。

【関連記事】LCAはカーボンニュートラルに欠かせない！メリット・デメリット、問題点も紹介

総合評価

発電効率とCO2排出量を総合的に評価すると、水力発電が最も優れた特性を示しています。しかし、新規の大規模ダム建設には地理的制約や環境への影響など、さまざまな課題があります。

太陽光発電や風力発電は、現状では発電効率が低いものの、CO2排出量が少なく、技術革新による効率向上の余地が大きいことから、今後の発展が期待されています。

また、火力発電は高い発電効率を持つ一方で、CO2排出量が多いという課題があります。しかし、安定した電力供給が可能であることから、再生可能エネルギーの普及が進むまでの過渡期において重要な役割を果たすと考えられています。

これらの特性を踏まえ、各国・地域の特性に応じたエネルギーミックスを検討することが、持続可能なエネルギー供給の実現に向けて重要となります。*4）

発電プラントの歴史

発電プラントの歴史は、人類のエネルギー利用の進化にとって重要な存在です。19世紀後半から始まった電力の実用化は、産業革命を加速させ、私たちの生活様式を一変させました。

電力時代の幕開け（1870年代〜1900年代）

電力の実用化は、19世紀後半に始まりました。1879年、トーマス・エジソンが白熱電球を発明し、電気照明の時代が幕を開けました。この発明を契機に、発電所の建設が世界各地で始まります。

【東京電灯創業当時の発電所】

日本では、1887年に東京電燈株式会社（現在の東京電力の前身）が銀座に日本初の火力発電所を建設しました。出力はわずか25kWでしたが、これが日本の電力事業の始まりとなりました。1891年には、京都（蹴上発電所）に日本初の水力発電所が建設されました。

水力発電の時代（1900年代〜1950年代）

【蹴上発電所の第二期建屋】

20世紀前半は、水力発電が主流となった時代です。日本では、1891年に琵琶湖疏水を利用した京都の蹴上発電所（第１期）が稼働を開始し、京都市の路面電車や工場に電力を供給しました。（上の写真は現在も保存されている第２期蹴上発電所の建物）

【ニコラ・テスラ（Nikola Tesla）】

世界に目を向けると、1895年にアメリカのナイアガラ滝で大規模な水力発電所が稼働を開始しています。この発電所は、ニコラ・テスラが開発した交流発電システムを採用し、長距離送電を可能にしました。

火力発電の台頭（1950年代〜1970年代）

第二次世界大戦後、経済成長に伴う電力需要の急増に対応するため、火力発電所の建設が進みました。日本では、1952年に関西電力の多奈川発電所が運転を開始し、大容量火力発電所の時代が幕を開けました。

この時期、世界的にも火力発電技術が飛躍的に進歩しました。1949年には、アメリカのゼネラル・エレクトリック社が世界初の商業用ガスタービン発電機を開発しています。

原子力発電の登場（1960年代〜）

【スリーマイル島原子力発電所】

1960年代に入ると、原子力発電が実用化されます。日本では、1966年に日本原子力発電の東海発電所が運転を開始しました。原子力発電は、エネルギー安全保障の観点から重要視され、各国で導入が進みました。

しかし、1979年のスリーマイル島原子力発電所事故や1986年のチェルノブイリ原子力発電所事故を契機に、安全性への懸念が高まりました。

再生可能エネルギーの台頭（1990年代〜現在）

【ソフトバンク京都ソーラーパーク】

地球温暖化への懸念が高まる中、1990年代以降、再生可能エネルギーへの注目が集まっています。太陽光発電や風力発電の技術が急速に進歩し、コストも低下しています。

日本では、2012年に再生可能エネルギーの固定価格買取制度（FIT）が導入され、太陽光発電を中心に導入が加速しました。世界的にも、再生可能エネルギーの導入が進んでおり、2020年にはデンマークが電力の約46.8%を風力発電で賄うなど、大きな成果を上げています。

【固定価格買取制度の仕組み】

今後も、気候変動対策や技術進歩に伴い、発電プラントの形態は変化し続けるでしょう。この歴史的な流れを理解することは、経済展望を予測する上でも重要な視点の１つです。*5）

日本と世界の発電プラントの現状

エネルギー政策は多くの国家にとって重要な課題です。エネルギー問題には、各国の

など、さまざまな要因が複雑に絡み合っています。日本と世界の発電プラントの現状を比較することで、エネルギー政策の多様性と課題がより深く理解できます。

世界各国の発電事情

世界各国の発電事情は、その国の地理的条件や資源の有無によって大きく異なります。

【各国の電源構成の比較】

アジア諸国の発電事情

日本を含むアジア諸国は、化石燃料への依存度が高いことが特徴的です。これには以下のような理由が考えられます。

欧米諸国の発電事情

一方、欧米諸国では非化石化が比較的進んでいます。これは以下のような要因によるものです。

環境意識の高まり

早くから環境問題への意識が高く、政策的にも再生可能エネルギーの導入を積極的に推進してきました。

しかし、非化石化が進む欧米諸国でも、新たな課題が浮上しています。

これらの課題に対して、各国は

などの対策を講じています。しかし、完全な解決には至っておらず、今後も継続的な技術革新と政策的支援が必要とされています

日本の発電実績と課題

2024年１月の電気事業者の発電電力量は600.5億kWhでした。その内訳は以下の通りです。

この数字から、日本の電力供給は依然として火力発電に大きく依存していることがわかります。特にLNGと石炭による発電が全体の60%以上を占めています。一方、再生可能エネルギーを含む新エネルギー等の割合は約１割にとどまっており、脱炭素化に向けてはさらなる拡大が課題となっています。

【主要国の一次エネルギー自給率比較（2021年）】

日本のエネルギー自給率は2021年時点で約13.4%となっています1。これは、OECD加盟国の中でも最低レベルの数値です。主要国の中で比較すると、日本の自給率は突出して低いことがわかります。

日本のエネルギー自給率が低い要因

日本は地理的にエネルギー資源がほとんどないため、石油・石炭・液化天然ガス（LNG）などの化石燃料を外国からの輸入に大きく依存しています。また、2011年の東日本大震災以降、多くの原子力発電所が停止し、再び化石燃料への依存度が高まりました。

エネルギー自給率とは

エネルギー自給率は、国家のエネルギー安全保障を測る重要な指標です。この数値は、１つの国や地域などが必要とする一次エネルギーをどの程度国内で確保できているかを示し、高ければ高いほど外部環境の変化に対する耐性が強いと言えます。

エネルギー自給率は以下の式で計算されます。

この指標は、国家のエネルギー政策や地政学的リスクへの脆弱性を理解する上で非常に重要です。

世界のエネルギー自給率と発電事情

【各国のエネルギー自給率の推移】

次は、各国のエネルギー自給率と発電事情のポイントを確認しておきましょう。

【世界各国のエネルギー自給率と発電事情】

出典：資源エネルギー庁『電力システムを取り巻く現状』（2024年1月）p.18 より筆者作成

日本のエネルギー問題：自給率の低さ

このような低いエネルギー自給率は、日本にとって以下のようなリスクをもたらします。

日本がエネルギー自給率を向上させるためには、

などの総合的なアプローチが必要です。また、水素やアンモニアなどの新エネルギー源の開発・導入も重要な課題となっています。

エネルギー自給率の向上は、単にエネルギー政策の問題だけでなく、国家の安全保障、経済政策、環境政策とも密接に関連しています。

【日本の一次エネルギー供給構成の推移】

日本のエネルギー政策の方向性

【福島水素充填技術研究センター】

このような状況を踏まえ、経済産業省は以下のような方向性を示しています。

特に水素エネルギーは、CO2を排出せず、多様な一次エネルギーから製造可能なことから、将来のエネルギー源として期待されています。

【日本の2023年エネルギーミックス】

【日本の2023年エネルギー消費効率の目標値】

エネルギー政策は一国の経済や安全保障に直結する重要な問題です。各国の電源構成の違いを理解することは、グローバルなエネルギー市場の動向を把握し、将来のエネルギー政策や投資判断を行う上で重要な視点となります。

世界各国の事例から学びつつ、日本の実情に合ったエネルギー政策を構築することが、持続可能な社会の実現に向けた重要な課題となっています。*6）

新しい発電と発電プラントシステム

エネルギー技術の進化は、私たちの社会を大きく変革しつつあります。最新の発電技術は、これまでの大規模集中型から分散型エネルギー供給型社会への移行を可能にし、持続可能な未来に向けた道を切り開いています。ここでは、洋上風力や次世代太陽光といった最新技術がどのように導入されるか、またVPP（バーチャルパワープラント）やDR（デマンドレスポンス）などの新しいシステムについて見ていきましょう。

洋上風力発電と次世代太陽光

【ペロブスカイト太陽電池の構造】

洋上風力発電は、陸上の制約を超えた新たな発電方法として注目されています。海上は風況が良く、安定した風力を得やすいため、大型風車を設置することで高効率な発電が可能です。

日本では、政府が「2050年カーボンニュートラル」を目標に掲げ、2030年までに10GW、2040年までに30GW〜45GWの導入を目指しています。

一方、次世代太陽光発電として、従来のシリコン系太陽電池に代わるペロブスカイト太陽電池※など、新素材を用いた技術が開発されています。これらは軽量で柔軟性があり、建物の壁面や窓にも設置可能であるため、都市部での普及が期待されています。

水素ガスタービンによる発電

水素ガスタービンの開発は、日本が世界をリードする分野の１つです。特に、三菱重工業が進める技術開発は、世界的にも高い評価を受けています。

【三菱重工の水素ガスタービン】

三菱重工は2023年11月に、世界初となる大型ガスタービンでの水素30%混焼運転に成功しました。この実証実験は、高砂水素パークで行われ、水素の製造から貯蔵、発電までの一貫したプロセスを実証しました。

水素ガスタービンによる発電は、

などの特徴があります。

水素社会推進法

【脱炭素化に向けた水素サプライチェーン】

日本政府も水素社会の実現に向けて積極的に取り組んでいます。2024年９月に成立した「水素社会推進法」は、水素の製造から利用までのサプライチェーン構築を促進し、クリーンな水素の利活用を推進することを目的としています。

この法律により、以下のような効果が期待されています。

水素ガスタービン発電は、2030年までに実用化が目指されており、日本のエネルギー政策において重要な位置を占めています。第６次エネルギー基本計画では、2030年までにガス火力発電への30%水素混焼や水素専焼の導入・普及を目標としています。

しかし、この技術の実用化に向けては、いくつかの課題も存在します。

などが具体的な課題です。水素社会の実現は、単にエネルギー政策の問題だけでなく、産業構造の変革や新たな雇用創出にもつながる可能性を秘めています。

分散型エネルギー供給型社会への移行

【マイクログリッド構築イメージ】

従来の大規模集中型発電から、地域分散型エネルギー供給（マイクログリッド）※への移行は、エネルギー効率の向上や災害時のリスク分散に寄与します。分散型システムでは、小規模な再生可能エネルギー設備が地域ごとに配置され、自律的に運用されます。このアプローチは、地域密着型のエネルギー供給を実現し、エネルギー自給率の向上にもつながります。

※地域分散型エネルギー供給（マイクログリッド）

地域内で分散型電源を活用し、エネルギーの地産地消を実現する小規模な電力ネットワークだ。太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーを主な電源とし、ICTを用いて需給バランスを管理する。災害時の電力供給維持や送電ロスの低減が特徴。1999年にアメリカの電力供給信頼性対策連合が提唱した概念で、地域分散型エネルギー供給システムとも呼ばれる。

VPP（バーチャルパワープラント）とDR（デマンドレスポンス）

エネルギー管理の新たな潮流として、VPP（バーチャルパワープラント）とDR（デマンドレスポンス）が注目を集めています。これらのシステムは、従来の集中型電力供給システムを革新し、より柔軟で効率的なエネルギー利用を可能にします。

VPP（バーチャルパワープラント）

【VPPの仕組み】

VPP（バーチャルパワープラント）は、小規模な再生可能エネルギー設備や蓄電池をネットワークでつなぎ、１つの仮想的な発電所として機能させるシステムです。これにより、需要と供給をリアルタイムで調整し、効率的なエネルギー管理が可能となります。

VPPは、日本でも実証実験が進められており、将来的には全国的な普及が期待されています。

DR（デマンドレスポンス）

【電力の需要と供給の変化】

DR（デマンドレスポンス）は、消費者側で需要を調整することで電力供給の安定化を図る仕組みです。需要ピーク時には消費者に節電を促すことで、供給能力を超える需要を抑えます。

これにより、新たな発電設備投資を抑制しつつ、効率的なエネルギー利用が実現します。

DRには大きく分けて２つの方法があります。

電気料金型はシステムとしては比較的簡単で、大多数に適用可能ですが、その時々の需要家の反応に依存するため、効果が不確実という課題もあります。

一方で、インセンティブ型は、これを解決するため、電力会社などとあらかじめ「電力需要のピーク時などに節電する」などの条件で契約を結んだうえで、電力会社からの依頼に応じて節電し、需要家側に対価が支払われる仕組みです。しかし、インセンティブ型DRには、

などの課題があります。

【インセンティブ型DRの仕組み】

VPPとDRの関係

VPP（バーチャルパワープラント）とDR（デマンドレスポンス）は、密接に関連し合う概念で、効率的なエネルギー管理システムの両輪と言えます。

このように、VPPとDRは相互補完的な関係にあり、両者を効果的に組み合わせることで、より効率的で柔軟なエネルギーシステムの構築が可能となります。

市場メカニズムの変革

電力システムの安定性と効率性を向上させるため、新たな市場メカニズムが導入されています。これらの仕組みにより、従来の電力市場を補完し、より柔軟で持続可能なエネルギーシステムの構築を目指しています。

容量市場

【容量市場の仕組み】

容量市場は、将来の電力供給力を確保するための新しい仕組みです。主な特徴は以下の通りです：

容量市場により、発電設備の維持や新規投資に対するインセンティブが生まれ、長期的な電力の安定供給が期待されます。

需給調整市場

需給調整市場は、電力の需給バランスを維持するための調整力を取引する市場です。

電力の需給調整市場は、電力の安定供給を確保するための重要な仕組みですが、現在いくつかの課題に直面しています。主な問題点として、

などが挙げられます。

需給調整市場の健全な発展は、再生可能エネルギーの導入拡大や電力システムの安定化にとって不可欠です。

これらの新たな市場メカニズムにより、火力発電所の経済性を確保しつつ、必要な調整力を維持することが期待されています。同時に、VPPやDRなどの新しい技術やサービスの普及も促進され、より柔軟で効率的な電力システムの構築が進められています。

このように、新しい発電技術とシステムの導入は、現状では課題もありますが、多様な課題解決につながり、その成果は将来世代にも大きな恩恵をもたらすことが期待されています。*7）

発電プラントに関する仕事

エネルギー産業は、持続可能な社会の実現に向けて大きな転換期を迎えています。この変革の中心にある発電プラントに関わる仕事は、単なる技術職にとどまらず、SDGsの目標達成や地球環境問題の解決に直接貢献する重要な役割を担っています。

ここでは、発電プラントに関連する職種や必要なスキル、そしてこの分野でのキャリア形成について確認していきましょう。

発電プラントに関わる主な職種と役割

発電プラントに関わる仕事は多岐にわたり、それぞれが持続可能なエネルギー供給に重要な役割を果たしています。

プラントエンジニア

発電設備の設計、建設、運用、保守を担当します。再生可能エネルギーの普及に伴い、太陽光や風力発電設備に関する専門知識が求められる傾向にあります。

電気エンジニア

発電、送電、配電システムの設計や管理を行います。スマートグリッドなどの新技術への対応も重要な業務となっています。

環境技術者

発電プラントの環境影響評価や排出ガス処理技術の開発に携わります。CO2削減技術の研究など、気候変動対策に直結する仕事です。

エネルギーアナリスト

エネルギー市場の動向分析や将来予測を行い、投資判断や政策立案に貢献します。

再生可能エネルギー専門家：太陽光、風力、地熱などの再生可能エネルギー技術の開発や導入を推進します。

求められるスキルと資格

発電プラント関連の仕事では、技術的スキルに加えて、環境問題やエネルギー政策に関する幅広い知識が求められます。

技術スキル

などの専門知識を習得していることが基本となります。最近では、IT技術やデータ分析スキルの重要性も高まっています。

【エネルギーアーキテクト※のスキル項目】

環境・エネルギー政策の理解

国内外のエネルギー政策や環境規制に関する知識が不可欠です。SDGsの目標7（エネルギーをみんなに そしてクリーンに）に関する理解なども重要です。

コミュニケーション能力

多様な専門家や地域住民との協働が必要なため、高いコミュニケーション能力が求められます。

資格

などの資格が、キャリアアップに有利となります。

キャリア形成と展望

発電プラント関連の仕事は、エネルギー転換の最前線にあるため、今後も需要が高まると予想されます。

発電プラントに関する仕事は、技術革新とエネルギー政策の変化に常に対応することが求められる挑戦的な分野です。しかし同時に、地球規模の課題解決に直接関わることができる、やりがいのある仕事でもあります。

この分野でのキャリア形成を考える際は、自身の技術的興味と社会貢献への意欲のバランスを考慮することが重要です。*8）

発電プラントとSDGs

【持続可能な開発目標（SDGs）17ゴール】

発電プラントとSDGsは、持続可能な社会の実現という共通の目標を持っています。両者は、環境保護、経済発展、社会福祉の調和を図るという点で深く結びついています。

発電プラントは、実はSDGsの目標達成において多面的な役割を果たしています。特に、

などの分野で大きな貢献が期待されています。従来の化石燃料による発電から、再生可能エネルギーへの移行を進めることで、環境負荷の低減と持続可能なエネルギー供給の実現に寄与しています。

発電プラントが特に貢献できるSDGs目標について確認していきましょう。

SDGs目標7：エネルギーをみんなに そしてクリーンに

発電プラントは、目標7「エネルギーをみんなに そしてクリーンに」の達成に最も直接的に貢献します。再生可能エネルギーの導入拡大や発電効率の向上により、クリーンで持続可能なエネルギーの供給を実現します。

例えば、太陽光発電や風力発電の大規模プラントの建設は、化石燃料への依存度を下げ、CO2排出量の削減に貢献します。スマートグリッドやエネルギー貯蔵技術の開発は、再生可能エネルギーの安定供給を可能にし、エネルギーアクセスの改善にも役立ちます。

また、途上国における小規模分散型の発電システムの導入は、電力へのアクセスが限られている地域の生活水準向上に貢献しています。

SDGs目標9：産業と技術革新の基盤をつくろう

発電プラントの技術革新は、産業全体の発展に大きな影響を与えます。例えば、高効率ガスタービンの開発や炭素回収・貯留技術（CCS）の実用化は、エネルギー産業の技術基盤を強化します。

これらの技術は、他の産業分野にも応用可能であり、幅広い技術革新を促進します。さらに、発電プラントの建設や運営を通じて、地域の雇用創出や技術者の育成にも貢献しています。

特に新興国では、発電プラントプロジェクトが技術移転や人材育成の機会となり、産業基盤の強化につながっています。

SDGs目標13：気候変動に具体的な対策を

発電セクターは、温室効果ガス排出の大きな割合を占めているため、気候変動対策において重要な役割を果たします。高効率発電技術の導入や再生可能エネルギーへの移行は、CO2排出量の大幅な削減につながります。

例えば、石炭火力発電所から天然ガス火力発電所への転換は、CO2排出量を半減させる効果があります。また、バイオマス発電の導入やCO2回収・利用・貯留（CCUS）技術の実用化は、カーボンニュートラルの実現に向けた具体的な取り組みとなっています。

発電プラントは、これらのSDGs目標達成に向けて重要な役割を果たしています。しかし、その実現には技術的課題や経済的障壁、政策的支援など、多くの課題が存在します。*9）

>>SDGsに関する詳しい記事はこちらから

まとめ

発電プラントは、現代社会のエネルギー供給を支える重要な基盤施設です。その種類や仕組み、歴史を理解することは、エネルギー問題の本質を把握する上で不可欠です。火力、水力、原子力から再生可能エネルギーまで、各発電方式にはそれぞれ特徴があり、環境への影響や効率性が異なります。

この分野の最も重要なポイントとして、世界的に再生可能エネルギーへのシフトが進んでいることが挙げられます。特に、洋上風力発電や次世代太陽光発電の技術革新が積極的に進められており、従来の大規模集中型から分散型エネルギー供給への移行が加速しています。

最新の動向として、水素ガスタービンによる発電技術の進展が注目されています。三菱重工業が2023年11月に世界初の大型ガスタービンでの水素30%混焼運転に成功したことは、カーボンニュートラル社会の実現に向けた大きな一歩と言えるでしょう。

将来の展望として、VPP（バーチャルパワープラント）やDR（デマンドレスポンス）などの新しいエネルギー管理システムの普及が期待されています。これらの技術は、再生可能エネルギーの変動性を補完し、より効率的で柔軟なエネルギー利用を可能にします。

発電プラントについて知識を深めることは、私たち一人ひとりがエネルギー消費者として、また未来の社会を形作る一員として重要です。個人レベルでできることとして、

などが挙げられます。

あなたは、日常生活の中でエネルギー消費について考えたことがあるでしょうか？また、地域や国のエネルギー政策に関心を持ち、その方向性について自分の意見を持っていますか？

持続可能な社会の実現は、一朝一夕には達成できません。しかし、あなたも意識を高め、小さな行動を積み重ねることで、大きな変化につなげることができます。

エネルギーと環境の問題に関心を持ち、自分にできることから始めてみましょう。私たちの選択は、未来の環境と社会を形作るのです。
＜参考・引用文献＞
*1）発電プラントとは
Kawasaki Heavy Industries『コンバインドサイクル発電プラント（CCPP）』
資源エネルギー庁『VPP・DRとは』
資源エネルギー庁『電気をつくるには、どんなコストがかかる？』（2021年12月）
資源エネルギー庁『各電源の諸元一覧（案）』（2021年7月）
経済産業省『電気設備に関する技術基準を定める省令の解説』（2022年6月）
資源エネルギー庁『発電事業者について』（2017年6月）
厚生労働省『発電事業の概要について 電気事業連合会』（2024年7月）
*2）発電プラントの種類とメリット・デメリット
資源エネルギー庁『電気をつくる方法 その❶ 火力発電・水力発電』
資源エネルギー庁『電気をつくる方法 その❷ 太陽光・風力・地熱発電』
資源エネルギー庁『電気をつくる方法 その❸ 原子力発電』
資源エネルギー庁『発電方法の組み合わせって？』
資源エネルギー庁『再生可能エネルギーの特徴』
九州電力『揚水発電の特徴と仕組み 揚水発電所は大きな蓄電池』
三菱重工『地熱発電プラント』
JERE『火力発電の種類と仕組み』
日鉄エンジニアリング『バイオマス発電プラント』
環境省『環境調和型バイオマス資源活用モデル事業バイオマスプラント完成式（静岡県富士宮市）について』（2018年2月）
環境省『洋上風力発電所に係る環境影響評価手法の技術ガイド 参考資料』（2023年5月）
農林水産省『営農型太陽光発電について』
環境省『環境省説明資料』（2024年6月）
環境省『我が国の地熱発電の概要』
*3）発電プラントの仕組み
九州電力『発電所のしくみと概要』
資源エネルギー庁『電気をつくるには、どんなコストがかかる？』（2021年12月）
資源エネルギー庁『出力制御について　1．出力制御について』
三菱重工『エナジートランジション　既存発電システムの脱炭素化』（2023年）
*4）発電プラントの効率性と環境影響
資源エネルギー庁『再生可能エネルギー拡大に欠かせないのは「火力発電」！？』（2017年11月）
資源エネルギー庁『電力システムの経済性評価手法- LCOEとシステムコストを中心とした考察』（2021年7月）
経済産業省『発電所に係る環境影響評価』
経済産業省『発電所に係る環境影響評価の手引 参考資料』
環境省『小規模火力発電に係る環境保全対策ガイドライン』（2014年10月）
會田 義明『風力発電所の環境アセスメントに係る取組』（2017年）
環境省『エネルギー転換部門におけるエネルギー起源CO2』
資源エネルギー庁『非効率石炭火力発電をどうする？フェードアウトへ向けた取り組み』（2020年11月）
三菱重工『A-USC（700℃級先進超々臨界圧発電）の技術開発と展望 』（2011年）
経済産業省『Ｃ．先進超々臨界圧火力発電実用化要素技術開発』
九州電力『再生可能エネルギー』
三菱重工『M501J シリーズ』
NEDO『次世代火力発電につながる級ガスタービンの実用化で℃1700世界をリード』（2022年8月）
NEDO『CO2分離回収技術の進化で、カーボンニュートラル実現を目指す！』
NEDO『世界初、バイオマス混合ガス化CO2分離・回収型酸素吹IGCCの実証試験を開始しました―酸素吹IGCCでカーボンニュートラルを目指します―』（2024年9月）
経済産業省『CO2分離回収技術開発に関連した国内外の情勢について』（2024年5月）
資源エネルギー庁『なぜ、日本は石炭火力発電の活用をつづけているのか？～2030年度のエネルギーミックスとCO2削減を達成するための取り組み』（2024年11月）
資源エネルギー庁『「CO2排出量」を考える上でおさえておきたい2つの視点』（2019年6月）
*5）発電プラントの歴史
WIKIMEDIA COMMONS『Tokyo electric light the power station』
資源エネルギー庁『エネルギー白書2018 第1節　1868年～ 1．照明から始まったガス利用』
WIKIMEDIA COMMON『Keage Power Station Second Building』
WIKIMEDIA COMMONS『Tesla Sarony』
日本遺産 琵琶湖疏水『蹴上発電所』
日本経済新聞『地下鉄道・水力発電所…知られざるナイアガラ』
中部原子力懇談会『電気の魔術師、発明王を打ち負かす ニコラ・テスラ　1856~1943』
産業技術史資料情報センター『戦後初めての火力発電用タービン』（2008年10月）
関西電力『多奈川第二発電所の廃止について』（2019年12月）
日本ガスタービン学会『ガスタービン高温化の変遷』（2021年3月）
坂本 和一『アメリカ巨大企業GE社（General Electric Co.）の組織変革（２）事業部制組織 ・マトリヅ クス組織 ・戦略事業単位』
産業技術史資料情報センター『電力用タービン発電機技術発展の系統化調査』
学習院『日本における電機産業の発展史 （2）研究開発体制の形成と技術導入の影響』
WIKIMEDIA COMMONS『Three Mile Island （color）』
ソフトバンクニュース『ソフトバンクのメガソーラー発電所が運転開始！ 京都と群馬で運転開始セレモニーを開催』（2012年7月）
資源エネルギー庁『固定価格買取制度』（2018年）
電気事業連合会『明治時代　電気の歴史年表』
電気事業連合会『電気の歴史（日本の電気事業と社会）』
渋沢社史データベース『東京電灯（株）『東京電灯株式会社開業五十年史』（1936.08）』
資源エネルギー庁『福島第一原子力発電所の廃炉・汚染水・処理水対策』
資源エネルギー庁『買取価格・期間等（2024年度以降）FIT・FIP制度』
資源エネルギー庁『固定価格買取制度』（2018年）
*6）日本と世界の発電プラントの現状
資源エネルギー庁『結果概要 【２０２４年７月分】』（2024年1月）
資源エネルギー庁『電力システムを取り巻く現状』（2024年1月）
資源エネルギー庁『2023―日本が抱えているエネルギー問題（前編）』（2024年4月）
NEDO『水素充填研究設備「福島水素充填技術研究センター」が完成、運用開始―HDVへの水素充填・計量技術の
期実用化を目指す―』（2022年12月）
日本経済新聞『発電所・電力設備』
三菱電機『事業用火力発電』
三菱電機『水力発電』
三菱電機『マイクログリッド』
三菱電機『ハードウェア構成盤のDCS化』
環境省『最新鋭の発電技術の商用化及び開発状況（BATの参考表）の更新について』（2022年9月）
経済産業省『太陽電池発電設備を設置する場合の手引き』
経済産業省『発電用太陽電池設備に関する技術基準を定める省令及びその解釈に関する逐条解説』（2021年12月）
*7）新しい発電と発電プラントシステム
資源エネルギー庁『日本の再エネ拡大の切り札、ペロブスカイト太陽電池とは？（前編）～今までの太陽電池とどう違う？』（2024年2月）
三菱重工『水素発電で、サステナブルな未来を実現する。』
環境省『水素関連基礎情報資料』
資源エネルギー庁『目前に迫る水素社会の実現に向けて～「水素社会推進法」が成立 （前編）サプライチェーンの現状は？』（2024年9月）
資源エネルギー庁『目前に迫る水素社会の実現に向けて～「水素社会推進法」が成立 （後編）クリーンな水素の利活用へ』（2024年9月）
経済産業省『水素社会推進法について』（2024年6月）
日本経済新聞『水素普及へ｢割安｣天然ガスとの価格差補助　推進法成立』（2024年5月）
資源エネルギー庁『次世代エネルギー「水素」、そもそもどうやってつくる？』（2021年10月）
資源エネルギー庁『再エネ大量導入時代における分散型エネルギーシステムのあり方』（2024年9月）
資源エネルギー庁『分散型エネルギープラットフォーム』
総務省『地方公共団体における分散型エネルギーインフラ事業の実現に向けたハンドブック』（2020年11月）
環境省『地域の再エネを活⽤した地産地消の⾃営線マイクログリッドのはじめかたガイド』（2024年3月）
NRI『エネルギー市場動向 2023』（2024年3月）
資源エネルギー庁『地域独⽴系統（マイクログリッド）事業及び地域共⽣再エネ顕彰について』（2023年10月）
資源エネルギー庁『VPPにはどんな効果があるの？』
資源エネルギー庁『ディマンド・リスポンスってなに？』
資源エネルギー庁『くわしく知りたい！4年後の未来の電力を取引する「容量市場」』（2021年6月）
資源エネルギー庁『これからは発電所もバーチャルになる！？』（2017年8月）
資源エネルギー庁『VPP・DRの意義』
東芝『見えない発電所 バーチャルパワープラントとは？』
環境省『廃棄物エネルギー利活用方策の実務入門』
資源エネルギー庁『節電される電気を価値化！？ディマンド・リスポンスの取引』（2023年1月）
経済産業省『ディマンド・リスポンス（DR）の活用に向けて』（2022年5月）
三菱重工『エナジートランジション』（2024年）
三菱重工『最新鋭のJAC形ガスタービンによる水素燃料30％混焼運転に成功 高砂水素パーク内のGTCC実証発電設備（第二T地点）において』（2023年11月）
三菱重工『脱炭素へ急加速、 水素発電の最前線。』（2021年3月）
日経XTECH『三菱重工が年内にも水素ガスタービン発電実証、3Dプリンター活用した燃焼器も』（2023年10月）
資源エネルギー庁『需給調整市場について』（2024年4月）
資源エネルギー庁『需給調整市場について』（2024年7月）
日経エネルギーNext『需給調整市場は大失敗、全面的な応札不足で国民負担増大も』（2024年5月）
日経XTECH『見過ごされた応札障壁、需給調整市場が機能しない理由とは』（2024年6月）
*8）発電プラントに関する仕事
総務省『日本標準産業分類における「発電業」の細分類設定について』（2022年11月）
三菱重工『発電用ガスタービンを作り続けて60年余り、妥協のない顧客志向があふれるものづくり拠点』（2024年8月）
HITACHI『電力プラントエンジニアリング』
東芝『火力発電プラントエンジニアリングの IT 化』（2003年）
JGC『安全、低コスト、高効率を実現できるプラントへ。電気エンジニア』
METI Journal『環境技術こそ「企業戦略のゲームチェンジャー」だ！』（2022年9月）
経済産業省『計量士関係』
国立環境研究所『環境産業と環境技術者』（2022年）
資源エネルギー庁『世界のエネルギー動向』（2023年10月）
資源エネルギー庁『世界的権威が語る、エネルギー問題の今とこれから（前編）』（2023年1月）
厚生労働省『バイオマスプラントの設計』
資源エネルギー庁『再生可能エネルギースキル標準』
電気技術者試験センター『電気主任技術者ってなんだろう？』
経済産業省『電気主任技術者について』
経済産業省『エネルギー管理士』
資源エネルギー庁『工場・事業場の省エネ法規制』
近畿経済産業局『エネルギー管理における人員構成とその役割』
*9）発電プラントとSDGs
環境省『持続可能な開発のための２０３０アジェンダ/ＳＤＧs』