藤本健のソーラーリポート
横浜の巨大な風力発電ハマウィング、風がない時も安定活用する取り組みとは?
2021年4月9日 08:00
横浜のみなとみらい地区の近くに、高さ180mにもおよぶ大きな風力発電所があるのをご存知の方も多いだろう。これは「ハマウィング」の愛称で親しまれている、横浜市が運営する風力発電所で、年間210万kWh、約860世帯分の発電を行なう発電所である。先日、このハマウィングの見学会に参加し、2017年夏～2020年末まで行なわれた「地域連携・低炭素水素技術実証事業」というものも見ることができた。今回は太陽光発電そのもののレポートではないが、とても興味深いものだったので紹介しよう。
観覧車より大きい「ハマウィング」を間近で見学
横浜のみなとみらい地区に来ると、湾の向こう岸に白い大きな風車が見える。これが横浜市風力発電所、ハマウィングだ。これは総工費約5億円、約3年の工事期間をかけて14年前の2006年10月に完成し、2007年3月に横浜市民のシンボルとして稼働を開始した。
横浜市のいろいろな部署の職員が企画して、当時の中田宏市長に提案。市長も「環境にもいい、何か面白いことをしたい」という思いがあり作ったものだ。総工費5億円の財源はNEDO(新エネルギー・産業技術総合開発機構)からの補助金が45%と、市債55%で構成されていた。その市債は横浜市発の事業特定型の住民参加型市場公募債「ハマ債風車(かざぐるま)」を発行して調達したもので、環境貢献などを目的とした市民350人に3日間で完売した(市債としては2018年に償還完了)。
筆者も横浜市民なので、ハマウィングができたことはなんとなく知ってはいたものの、遠くから見たことがある程度で、間近で見たのは今回が初。みなとみらいからは1.5kmの距離があるため、大きい風車があるなぁ……というくらいしかわからない。実物は180mなので、みなとみらいの観覧車よりも大きく、横浜のシンボルでもあるマリンタワーよりも高いのだとか。
このハマウィングがある瑞穂ふ頭は、米軍基地が隣接していることもあり、一般には解放されていないエリアで、横浜市民も普段は自由に立ち入ることはできない。そうした中、筆者が参加しているNPO、太陽光発電所の神奈川地域交流会からの案内で、「風力発電見学会&風力発電電気で造る『水素施設』最後の見学会」(横浜市地球温暖化対策推進協議会主催)というものがあることを知り、面白そうだと参加してみた。
いざハマウィングの内部へ。風力発電で採算はとれるのか
旧横浜市役所前で集合し、チャーターしたバスに乗り、みなとみらい地区を通過。通常は入れないゲートを通って、瑞穂ふ頭へ。近づくにつれ、風車はどんどん大きく見え、まさにそびえ立っている感じ。敷地内に到着すると、横浜市環境創造局環境エネルギー課の職員の方々が出迎えてくれた。
注意を受けたのは、風車やエネルギー施設を撮影するのはいいけれど、隣の米軍基地にはカメラを向けるな、ということ。筆者も30年前の高校時代、学校が米軍エリアに隣接していたのでいろいろな注意点があったが、久しぶりに横浜らしさを感じたところでもあった。
見上げると大きな風車があり、低い音を立てながらゆっくりと回っている。風速4m/秒で回りだすそうで、当然風が強くなるほど多くの発電をする。ただし、台風などで風速25m/秒を超えると、カットアウトという風を受け流すモードに入り、発電が停止する仕組みとなっている。
市の職員の方の説明によると、瑞穂ふ頭が選ばれたのは、みなとみらいにほど近く、市内では比較的風がある場所だったから、とのこと。ハマウィングは国内最大級の風車であり、それを支えるために15mの杭を12本打った巨大な基礎の上に建設されている。
風車はタワー、ブレード、ナセルというものから構成されているが、タワーは韓国製、ブレードは中国製、ナセルはデンマーク製とのこと。世界に2台しかない800トンのクレーンを使って作られたという。発電機などが入っているナセルは、下から見ると小さな箱のように見えるが、実は観光バス程度の大きさがあるというから、かなりの規模であることが感じられる。
その発電所の内部を公開しているところは国内でも珍しく、関東ではハマウィングが唯一とのこと。まるでロケットの発射台のように土台部分から突き出した階段を登ってタワーの中へ。入ったところには高圧閉鎖配電盤、緊急停止ボタンなどが設置されていたが、正面にはハシゴがあり、見上げるとはるか上のほうまで続いている。
市職員の説明によれば、このハシゴは260段あり、高さ78mの位置にあるナセルまでつながっているとのこと。さすがに見学者が上がることはできないが、月に1回はメンテナンスのために職員が上がるのだとか。そのナセルにはギアボックスがあり、ブレードの回転を増速させて発電機を動かす。ここから690Vの電圧が出てくるが、それをさらに変圧器を通じて6,000Vに昇圧させた上で、変電設備を通じて電力系統へとつなぎこんでいるのだ。
スペック上の年間発電量は210万kWhとなっているが、実績を見ると年によってかなりバラつきはあるようで、2015～2019年の5年間をグラフにするとこのようになっている。では、これで発電所としては儲かる事業なのか?
「風力発電は平均風速が6m/秒以上あって初めて採算がとれるもので、都心では、そこまでの風がありません。横浜市内は比較的風が吹く場所ではあるものの、瑞穂ふ頭だと5m/秒程度であるため、最初から採算が取れないことはわかっていました。それでも横浜のシンボルにしたい、という思いで作ったものなのです」と職員は説明する。とはいえ、年間210万kWhあれば、FIT(固定価格買取制度)を使えば売上はかなりのものになりそうだ。
「ハマウィングではFITは使っておらず、あくまでも通常価格での売電となっているために、売電金額は大きくありません。これでは事業運営費を賄うことはできないので、『Y(ヨコハマ)-グリーンパートナー』という形で多くの事業者に協賛いただき、運営しています。また、協力事業者に対してはハマウィングで発電した電力の環境付加価値を利用できるグリーン電力証書を発行しています」とのこと。
燃料のいらない風力発電だから、設置さえしてしまえば、あとは収入があるのみだと思っていたが、やはりこれだけ大きな設備だからメンテナンスなどに費用がかかり、赤字運営になってしまうのは、なかなか厳しいところ。
とはいえ、2050年にカーボンニュートラルを目指す日本としては、その規模感、費用感を得られる重要な事例となっているのではないだろうか? もちろん、技術進化や世界の需要増から総工費は15年で大きく下がっているので、今後の風力発電所の採算は向上していくはずだ。
水素を作り、燃料電池フォークリフトに活用する実証実験にハマウィングも参加
さて、そんな都心の風力発電所、ハマウィングだが、この施設内で「地域連携・低炭素水素技術実証事業」という環境省の委託事業が2017年から3年間にわたって行なわれた。これは風力発電による電気で水素を生成し、それを使ったサプライチェーンを構築するという産官学で行なわれた実証実験。
風力発電の場合、風が吹かないと発電できないわけだが、風のあるときに水素を作り、燃料電池で利用すれば、安定して使えるという観点からのもの。神奈川県、横浜市、川崎市に加え、岩谷産業、東芝エネルギーシステムズ、トヨタ自動車、豊田自動織機、トヨタエナジーソリューションズ、日本環境技研が協同で、環境省から「地域連携・低炭素水素技術実証事業」の委託を受けて行なわれたとのこと。
具体的にどんな実証実験だったのか。簡単に流れを追うと、まず風車で作られた電気を、プリウスの使用済みニッケル水素バッテリー180個、約150kWhに充電。そこから電力を供給する形で水電解装置を使って水素を生成し、これを水素貯蔵タンクに貯める。
この水素を2台の簡易型水素充填車に積み込み、それを京浜臨海部にある中央卸売市場、金港青果市場、横浜丸中青果市場、キリンビールの横浜工場などの物流倉庫、冷蔵倉庫へと運搬。そこで稼働している12台の燃料電池フォークリフトへ充填するのだ。この充填は3分で行なえ、これまで3年間、問題なく運用されてきたそうだ。
ちなみにこの実証実験用に、ハマウィングで発電される電力量の10%を前述のプリウスの使用済みバッテリーに充電した上で、水素生成や水素圧縮機を動かすことなどに使われたとのこと。水素貯蔵タンクの圧力は0.8MPa、これを圧縮機で45MPaに圧縮する形なので、液化水素などと異なり体積的には大きいが、より簡易的な設備で運搬が可能になるのが特徴。それぞれの状況はリアルタイムに管理し、モニターシステムには1分ごとに状況が切り替わって表示されるようになっていた。
すでにこの実証実験は終了し、ここでの設備は解体され、フォークリフトなども回収される形とのことだったが、今後はより実用段階に入っていくはず。CO2をまったく発生させずに水素を製造し、それでフォークリフトを動かしていくことはできたが、コスト面や効率面などではまだまだ課題もいっぱいありそう。
風力発電、太陽光発電、水素製造装置、燃料電池などをどのように効率的に組み合わせ、運用していくのか、2050年のカーボンニュートラルに向けて急ピッチで研究、開発、実験を繰り返しつつ進めていく必要がありそうだ。