電力の黎明期以来、交流（AC）は直流（DC）よりも好まれ、「電流戦争」と呼ばれる競争に勝利してきた。しかし、2030年代の終わりが近づき、電力需要の急激な増加に直面する今、AC/DCハイブリッドシステムとDCマイクログリッドが解決策になり得るのではないかと、多くの関係者が考え始めている。
1880年代、トーマス・エジソンは米国で直流を開発し、普及を推進した。直流はその名の通り、単一方向に継続的に流れる電流で、今日のバッテリーや燃料電池と非常に似ている。
彼のライバルであるニコラ・テスラは、交流こそが未来だと主張した。交流は、周期的に方向を反転し、正弦波パターンで連続的に大きさを変化させる電流である。
20世紀が近づくにつれ、テスラとACが米国で、そして最終的には世界的に優勢となった。その主な理由は、変圧器の使用により長距離送電における優れた効率性を実現できたためだ。DCとは異なり、AC電圧は効率的な送電のために容易に昇圧でき、電力損失を低く抑えられる一方、家庭での安全な使用のために降圧することも可能だった。
しかし、2030年代が近づき、デジタル経済が急速に拡大する中、150年前にエジソンが率いたDCの支持者たちが最後に笑うことになるかもしれない。その可能性は十分にある。
ACの弱点
現代世界はDCで電化されており、DCは目立たないながらも現代技術の重要な構成要素として復活している。考えてみてほしい。電気自動車を含むバッテリー駆動機器、ノートパソコン、スマートフォン、LED照明などのデジタル機器は、すべてDCでネイティブに動作しており、ACからアダプターを介した電源変換を必要としている。
急成長する世界のハイパースケールデータセンターからの電力需要は、現地でDCによって供給される必要があり、太陽光や風力発電などの再生可能エネルギー源のほとんどはDCを生成する。
Current/OSのプレジデントであるヤニック・ネイレ氏は、変革を強く主張し、DC実装のための共通規格を推進する欧州の非営利財団の代表として、政策立案者やインフラ開発者は重要な問いを投げかける必要があると考えている。
「私たちの周りのすべてがDCであるのに、なぜACインフラを使って電力を供給し続けるのか」
ネイレ氏は、21世紀のACを前提とした従来型の電力インフラは、現代技術を効率的に統合するのに苦労しており、複数回のAC-DC変換に依存することで電力損失を招いていると付け加えた。
電流戦争II
さらに、公共送電網を通じた供給の集中化という概念は、1880年代のACとテスラの主張の礎石として長く存在してきたが、20世紀初頭には通用したかもしれないが、もはや通用しない。
それは、世界中の多くの国々が、数千の申請者が送電網への接続を待つなど、さまざまな程度の送電網の混雑を報告しているためだ。電力需要が何倍にも増加する中、公共送電網への投資だけではもはや十分とは考えられていない。
世界の5大電力需要国、すなわち米国、中国、インド、日本、韓国を含む様々な国々が、DCインフラを検討している。再生可能エネルギーを拡大する中、インドと中国（上記写真参照）もDC送電パイロットプロジェクトへの取り組みを強化している。
それはまた、現代の電気工学の進歩により、エジソンの時代にはできなかった方法でDCを高電圧と低電圧に変換する手法が可能になったためでもある。DCはより安定しているため、エンジニアリング企業やインフラ開発者は、高電圧直流（HVDC）を使用して、損失を少なく長距離にわたって安全に電力を輸送する方法を見出している。
ネイレ氏によると、Current/OSのような声はより多くの支持を得ているという。2021年に設立されたばかりのこの非営利団体は、シュナイダーエレクトリック、ABB、イートンなどの主要ベンダー、ハイセンスなどの家電メーカー、グラスゴーからゲントに至る大学など、120以上のメンバーを擁している。
グループとして、彼らはDCマイクログリッド（局所的な送電網）やAC/DCハイブリッドシステムのソリューションを検討している。その中には、2009年からDCマイクログリッドを開発し、2021年にシュナイダーエレクトリックに買収されたDC Systemsという企業もある。
オランダのアールスメールにある同社のサイトの1つで、DC Systemsは2024年以降、DCマイクログリッドとAC/DCハイブリッド構造の両方の可能性を定期的に実証している。
そのような実証の1つで、DC Systemsのマネージングディレクターであるラジャス・ケラマネ氏は次のように述べた。「電力需要の増加に対する懸念が世界中で高まっている状況を考えると、私たちのメッセージはシンプルです。DC技術への移行は、エネルギー送電網への圧力を大幅に緩和できるということです」
「特に太陽光パネルは、生産の分散化を可能にします。これにより、現地の設備レベルでDCマイクログリッドを実装することが可能になります。例えば、オフィス、小売ビル、EV駐車場、工業地帯などです」
局所的なDC発電と消費は、これらのサイトで自給自足をもたらし、送電網に負担をかけることなく運用できる。
電気的に帯電した敵対関係の終結か
業界では、AC/DCハイブリッドソリューションも今後の主流になり得るという広範な見方がある。最も単純な言葉で言えば、それは従来のACシステムとDC送電網の組み合わせであり、太陽光パネルのような分散型エネルギー資源のシームレスな統合を可能にする。
このレベルの電流源と蓄電の統合は、最終的に電力を単一のネットワーク、いわば独自のマイクログリッドに負荷し、AC/DC電力変換ステップと関連する損失を効果的に削減することで効率を向上させる。
双方向ネットワーク電流変換器を使用することで、このようなシステムはDCおよびACコンポーネントに確実に対応でき、1つのユニットの下でAC送電網接続とアイランド型DC運用/プラグインの両方を可能にする。
このようなハイブリッドアプローチは、より回復力があり持続可能なエネルギーの未来を創出する可能性が高い。また、ACとDCの両方の電流が並行して共存し、電力需要の増加とマイクログリッドの受け入れが進む時代に安定した未来を告げることで、ACとDCをめぐる電気的に帯電した議論を和らげるかもしれない。
