日本は現在、脱炭素化に向け2050年に温室効果ガス排出量実質ゼロ（カーボンニュートラル）の目標を掲げている。また供給リスクの低減などを図るため比較的小規模な電力網を組み合わせるといった分散型エネルギーシステムの構築も進行中だ。
この脱炭素化と分散化の双方に資する基盤技術の1つに直流による給配電がある。現電力システムの大半は交流が占めているが、それとは異なる直流の利点をいくつか挙げてみる。
まず交流には送電限界があり電力供給の安定性が保たれない場合がある。その一方で直流はそうした問題がなく長距離送電が可能である。さらに交流には周波数があるため、それが異なると系統間を直接つなげることはできないが、直流ならその問題も回避できる。また交流では望む地点へ必要な電力を流すのが難しいが、直流では制御により電力潮流の自由な給配電が可能になる。
給配電のシステムを比較すると、直流は交流よりも部品点数が少なく、制御が容易である。そのため故障頻度が低減するので信頼性が高まりシステム寿命は長くなる。太陽光発電は発生した直流の電気を変換して現在の交流給配電網に乗せているが、信頼性が高く寿命の長い直流の給配電網の敷設が進めば、そうした再生可能エネルギー（再エネ）は、交流への変換なく直接接続が増えていくだろう。
脱炭素化と分散化には再エネの導入拡大が不可欠だが、自然条件に左右される出力の平準化が課題になっている。その切り札になる蓄電の分野でも直流技術は用いられる。リチウムイオン電池をはじめとする2次電池、ハイブリッド自動車や電気自動車のバッテリーなど多くの蓄電分野で直流は欠かせない。
このように直流は交流よりも「発電・蓄電・消費」との親和性が高い技術である。交流系統における周波数同期の必要もなく、無効電力もないのが利点で、その優位性は昔から認識されていた。だが、変圧が容易という利便性から送電にはもっぱら交流が利用されてきたという経緯がある。
それが現在はパワーエレクトロニクス技術の発展で大容量・高電圧の交直変換器や直流／直流変換器ができるようになった。コストも低下しており、直流の活用は広がり始めている。今後はエコハウス、データセンター、スマートファクトリーなどへの適用が期待される。
早稲田大学 名誉教授。電力技術懇談会会長。環境・エネルギー・電力システムの市場分析に特化。再生可能エネルギーやスマートグリッドに代表される環境・エネルギーシステム研究の第一人者。
