揚水発電市場 サイズと展望 2025-2033

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揚水発電市場の成長要因

系統安定性の確保と再生可能エネルギーの統合

世界的に、再生可能エネルギーの設置容量と発電量は過去10年間で徐々に増加しています。太陽光や風力などの変動性再生可能エネルギー（VRE）は、発電量が不安定で出力も異なるため、需要が急増した際に利用できるよう、これらのエネルギーを貯蔵・放出することが不可欠です。さらに、VREの発電量が少ない時期に電力系統の安定性を維持し、電力品質の問題を回避するためには、ベースロード電源容量が必要です。これは、間欠性のある再生可能エネルギー源の統合を成功させるために不可欠です。その結果、エネルギー貯蔵システム（ESS）は再生可能エネルギープロジェクトにとって急速に不可欠なものになりつつあります。予測期間中、世界の揚水発電市場の成長を牽引する主な要因の一つは、再生可能エネルギー分野におけるこの分野の急速な拡大であると予想されます。

揚水発電システムは、歴史的に世界で最も広く利用されているエネルギー貯蔵技術です。国際水力発電協会（IRENA）によると、2021年9月時点で、世界中の系統規模エネルギー貯蔵施設の90%以上が揚水発電システムを稼働させています。IRENAは、2020年時点で世界の再生可能エネルギー設備容量は2,799.09GWで、そのうち733.27GW（26.2%）が風力エネルギー、713.97GW（25.5%）が太陽光発電によるものと推定しています。

市場の抑制

競合企業との競争激化

揚水発電は高度に商業化されており、価格低下の余地がほとんどないため、代替エネルギー貯蔵技術の拡大は、予測期間中に世界の揚水発電市場に大きなマイナスの影響を与えると予想されます。 リチウムイオン電池技術は、PHSの主な競合相手です。過去10年間で、リチウムイオン電池は大幅に手頃な価格になりました。2020年のリチウムイオン電池の1キロワット時あたりの標準価格は137米ドルでした。2020年のリチウムイオン電池の価格は、2019年と比較して12.17%低下しました。

アジア太平洋地域、特に中国の電池メーカーは、人件費の低さから、世界平均価格よりも大幅に安い価格で電池を生産できる可能性があります。テスラやソニーなどの大手電池メーカー、さらには各国政府でさえ、世界中でリチウムイオン電池の研究開発に多額の投資を行っています。これらの進歩は、バッテリーセルの効率を高め、バッテリー利用率を向上させることを目指しています。

市場機会

ライフサイクルコストが最も低い技術

2020年現在、商業的に実現可能なすべてのESTの中で、PHSプロジェクトは発電量あたりのライフサイクルコストが最も低いです。揚水発電は、初めて建設された大規模ESTです。そのため、PHSプロジェクトは飛躍的に進歩しており、その価格は過去1世紀で大幅に低下し、完全に商業化されています。PHSプロジェクトの平均寿命が約80年と非常に長いことが、ライフサイクルコストの低さの大きな要因となっています。その結果、PSHの寿命全体とGWhクラスの蓄電容量、そして最も近い価格帯のライバルであるリチウムイオン電池システムを考慮すると、PSHの総コストはそれらよりもはるかに低くなります。

さらに、既存資産のアップグレードや更新によって、プロジェクトの寿命を大幅に延ばすことができます。スイスのエンゲヴァイハー揚水発電所は、1907年に建設された世界最古の稼働中の揚水発電所です。1990年代初頭に改修され、少なくとも2052年まで稼働する予定です。資本コストは高額ですが、PHSは確立された技術であり、膨大な容量、長い放電期間、ESTの中で最も高い定格を備えているため、これらのプロジェクトの寿命は長く、エネルギー単位あたりの資本コストは比較的安価です。

タイプインサイト

オープンループシステムの揚水発電施設は、自然の流入がない上部貯水池に水を貯蔵します。一方、ポンプバック発電所は、揚水発電と従来の水力発電所を組み合わせて機能し、上部貯水池の代わりに自然の河川からの流入を利用します。従来の水力発電施設は揚水発電を採用していませんが、必要な時まで出力を遅らせることで、大容量の貯水容量を持つこれらの水力発電所は、電力網の揚水発電と同様に機能する可能性があります。オープンループ揚水発電は、河川などの自然水資源に近いため、多くの地域で好まれています。このプロジェクトは、代替システムの開発費用が高額であることと、豊富な水源があることから、予定された期間内に実施される可能性が高い。

米国では、2020年現在、ほぼすべての揚水発電プロジェクトがオープンループシステムを採用しており、下部貯水池または上部貯水池に自然流水を利用している。例えば、パシフィック・ガス・アンド・エレクトリック（PG&E）による1.2GWのヘルムズ揚水発電プロジェクトは、ヘルムズ・クリークにダムを建設して造成されたウィション貯水池とコートライト貯水池の間を走っている。しかし、2019年末までに米国では67件の新規揚水発電プロジェクトが開発段階にあり、そのうち32件はオープンループプロジェクト、35件はクローズドループプロジェクトであった。

揚水発電プラントはクローズドループシステムを採用しており、一方または両方の貯水池が人工的に建設され、どちらの貯水池にも自然水は流入しない。大量のエネルギーを貯蔵する唯一の方法は、大きな水域を、可能な限り高い位置にある別の水域の隣に設置することです。これは様々な場所で自然に起こります。また、人工的に作られた1つか2つの水域を持つ場所もあります。揚水発電システムはエネルギー密度がやや低いため、貯水池間に大きな高さの変化や大きな流量が必要です。

閉ループ式揚水発電システムは、高い柔軟性、信頼性、そして高い発電出力を提供します。開ループ式揚水発電システムと比較して、閉ループ式揚水発電システムは既存の河川システムに接続されていないため、環境への影響が少なくなります。さらに、送電網のサポートが必要な場所であればどこにでも設置できるため、既存の河川から離れた場所に設置できます。運転許可の取得に対する信頼性が高まり、閉ループ式システムは既存の河川システムや水路に影響を与えないことから、今後数年間で大幅な拡大が見込まれています。

地域分析

アジア太平洋地域は、収益への最大の貢献地域です。アジア太平洋地域では、特に中国、日本、ASEAN地域、韓国、インドにおいて、化石燃料からの脱却が進む中で、再生可能エネルギー、水力発電、揚水発電施設が開発されました。中国はまた、2025年までに石炭消費のピークを迎え、2060年までにカーボンニュートラルを達成するという意向を表明しました。再生可能エネルギー産業への投資増加により、2020年には約13.76GWの新規水力発電設備が設置されました。これには、鶏渓プロジェクトの最終4基の揚水発電所1.2GWが含まれます。これは、国家電網公司の子会社である国家電網鑫源公司によって建設されました。

欧州市場動向

欧州は気候変動に関して最も積極的な地域の一つであり、水力発電は常にこの地域で最大の再生可能エネルギー源となっています。よりクリーンなエネルギーミックスへの移行に伴い、太陽光発電と風力発電の貢献も増大しています。2020年は、すべての再生可能エネルギー源を合わせた発電量が初めて化石燃料を上回り、欧州連合（EU）の脱炭素化に向けた道のりにおける重要な転換点となりました。 COVID-19パンデミックによる電力需要の減少にもかかわらず、2020年の世界の水力発電量は2019年比で4%増加しました。これは、北欧諸国とイベリア半島地域での発電量の増加が一因です。より信頼性が高く、適応性の高いエネルギー源を確保する手段として、この地域では揚水発電の改善が見られました。

北米市場動向

2020年時点の北米の揚水発電容量は23.03GWで、その大部分は米国にあります。これは、2020年時点で約102GWと、米国の水力発電容量がかなり大きいことに起因しています。カナダは82GWというかなりの水力発電容量を誇りますが、前述の技術による揚水発電容量はわずか117MWにとどまっているため、その潜在能力をまだすべて活用できていません。豊富な天然資源に恵まれた北米は、再生可能エネルギーの生産に最適な環境を備えています。さらに、水力発電は長年にわたり世界の電力市場の相当な部分を支えてきました。低炭素経済への移行に向けて、この地域の国々は再生可能エネルギーの割合を高める政策を策定してきました。

ラテンアメリカ・カリブ海地域（LAMEA）は、世界でも有​​数の再生可能エネルギー源です。この地域の広範な水力発電インフラを踏まえ、米州開発銀行（IDB）の最近の調査では、揚水発電（PHS）がラテンアメリカ・カリブ海地域（LAC）において大きな潜在的可能性を秘めているとされています。中東およびアフリカにおける揚水発電容量の大部分は、2020年には南アフリカが供給する見込みです。2020年の南アフリカの総設備容量は約2,912MWで、これは地域全体のシェアの59%以上を占めます。イランは1,040MWの設備容量で2位となり、21%を占めました。

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揚水発電市場のトップ競合他社

1. General Electric Company
2. Siemens AG
3. Andritz AG
4. Mitsubishi Heavy Industries Ltd
5. Voith GmbH and Co. KGaA
6. Ansaldo Energia SPA
7. Duke Energy Corporation
8. EON SE
9. Enel SPA
10. Electricite de France SA (EDF)
11. Iberdrola SA.

最近の開発状況

• 2023年2月 - スロベニアの電力会社DEMは、水力発電所と新しいPHESユニットを併設した60MWの蓄電池システムを計画しています。
• 2023年2月 - 日立エナジーは、欧州の揚水発電プラント向けに先駆的なソリューションを開発しました。