データセンターおよびマイクログリッド向け長期エネルギー貯蔵：市場、技術、2027年～2047年

サマリー

LDESは主に電力系統向けであるため、マイクログリッドやデータセンターといったその他の用途については、アナリストによってほとんど注目されていません。そこで救いの手となるのが、450ページに及ぶ商業志向のZhar Researchレポート『データセンターおよびマイクログリッド向け長期間エネルギー貯蔵：市場・技術2027-2047』です。同レポートによると、この市場規模は現在20億米ドルですが、20年後には580億米ドルにまで拡大すると予測されており、この市場の特殊なニーズに応えることで、10億米ドル規模のビジネスを築く十分な余地があります。同レポートでは、送電網向けのLDESで主流となっている揚水発電や地下圧縮空気貯蔵のような大規模な土木工事を必要とせず、kWからGWレベルのエネルギー貯蔵が可能であると指摘しています。

実データがもたらす驚き

事実に基づく分析において、本レポートは、ほとんどのレドックスフロー電池（RFB）メーカーが従来型の高価なバナジウム型を提供しているもの、実際に稼働している長期エネルギー貯蔵（LDES）システムの多くはそうではなく、RFBは異例に広い容量範囲で競合していることを明らかにしています。一部のマイクログリッドやデータセンター向けのLDES候補は、1つのユニットで短期間および長期間の貯蔵を経済的に両立できる可能性があります。ひそかに申し上げますが、マイクログリッドやデータセンター向けのLDESには回避策が存在し、本報告書ではこれらについても評価が行われています。ただし、その数はグリッド向けLDESで実現可能なものよりも少ないことが判明しています。

太陽光発電住宅にはLDESが必要です

最も基本的なレベルでは、太陽光発電住宅はコスト削減と自立性のためにLDESを必要としています。しかし、私たちの大多数が受け入れられる形でそれを提供する方法については、まだ誰にも見当がつきません。この課題を解決できれば、年間数百万台規模の市場が開けるでしょう。本報告書は、市場におけるその他のギャップも明らかにしています。とはいえ、現時点では、グリッド外におけるLDESの取り組みのほとんどは、オフグリッドの太陽光・風力発電による海水淡水化プラントや、100MW規模の遠隔地コミュニティ、さらにはそれ以上の規模のデータセンターなど、ハイエンド分野に集中しています。

暗黒時代にあるデータセンター

あまりにも多くのデータセンターが「暗黒時代」にあり、汚染の原因となるガスやディーゼル発電を大量に使用しているだけでなく、負荷の急激な増加によって地域の送電網のサービス品質を低下させてさえいます。しかし、市民の抗議や政府の規制により、この状況は急速に変化しつつあります。「Bring Your Own Generation（BYOG）」は、AIやハイパースケールデータセンターの開発事業者が、公共の送電網のみに依存するのではなく、自社で敷地内の発電設備を建設、提携、または供給しなければならないという、新たな運用・規制モデルです。100％確実でクリーンなエネルギーは存在しないため、ほぼすべてのデータセンターでLDESが必要となります。

GWh級のLDES導入事例が4件ありますが、他にも登場しつつあります

GW規模の最大級のデータセンターの一部では、独自の原子力発電の導入が提案されていますが、それにも稼働停止時間はつきものです。10時間から数日間のバックアップを提供するLDESが、今や主流となっています。しかし、その性能には大きなばらつきがあります。電力損失が60～70％に達するものもあれば、10％にとどまると報告されているものもありますが、後者の中には許容できないほど高い自己漏れに悩まされているものもあります。ある地域社会では、住居の近くに爆発性の高い水素を大量に貯蔵するLDESを採用したデータセンターの建設計画に対し、激しい反対運動が起きています。一方で、多くのLDESは空気や鉄といった無害な物質のみを使用しています。本報告書では実際の導入事例を詳細に検証し、現在、大規模なマイクログリッドやデータセンターに必要な持続時間、GWおよびGWhの要件を満たしているLDES技術が4つある一方で、他の技術も間もなく実用化される段階にあることを明らかにしています。

包括的

「エグゼクティブサマリー」と「結論」は、画像がふんだんに盛り込まれた45ページに及んでいますが、これは報告書全体を読む時間のない方にとっても、これだけで十分な内容となっているためです。ここでは、簡略化された基本事項、17の主要な結論、11の主要なSWOT分析、2027年から2047年までのロードマップ、および表、グラフ、解説付きの29の予測曲線をご紹介します。12の技術による実際のLDES導入事例（62のデータポイント）を、稼働期間対出力の関係で示した興味深いグラフが提示されています。現実は宣伝とは大きく異なります。第2章「LDESの背景、定義、必要性、および設計原則」（31ページ）と第3章「マイクログリッドおよびデータセンターの定義、動向、およびLDES要件」（12ページ）では、背景と厳密な基礎知識が解説されています。

回避策

第4章「マイクログリッドおよびデータセンターのLDES回避策」は17ページにわたり、現在採用されている、あるいは検討されている選択肢について解説しています。これは、LDES業界が通常無視しがちな点です。2027年から2047年にかけてのLDESからの回避策（3つのカテゴリー、15の選択肢）をご覧ください。特に、グリッド外での選択肢が強調されています。例えば、大規模データセンター向けの数十GWh規模のLDESは、その規模が膨大でコストも高いため、間欠性の低い電力の利用が非常に魅力的になります。具体的には、原子力発電、そして海洋発電や先進的な太陽光発電などの再生可能エネルギーが挙げられ、できればこれらを組み合わせて、適度なLDESを併用する形が望ましいでしょう。電力をほとんど、あるいは全く必要としないソリッドステート冷却や光コンピューティングも検討すべきですが、それだけではありません。こうして初めて、LDESの現実を理解し始めることができるのです。

詳細な分析

本レポートの残りの部分では、新興のグリッド外ニーズに対応する主要なLDES技術について綿密に解説しており、2026年までの研究および産業の進展を不可欠な要素として含め、各LDESファミリーごとに16のパラメータとSWOT分析を提示しています。具体的には、第5章「先進的揚水発電（APHES）」（47ページ）、第6章「先進的従来型蓄電池（ACCB）」（44ページ）、第7章ハイブリッドRFBを含むレドックスフロー電池（RFB）（68ページ）が含まれます。RFBはあらゆる規模のグリッド外システムに関連するため、8つの項目で比較された47社の企業プロファイルが掲載されています。続いて、第8章「液化ガスエネルギー貯蔵（LGES）：液体空気（LAES）、CO2」（37ページ）、第9章「遅延電力用熱エネルギー貯蔵（ETES）」（22ページ）が掲載されています。本レポートは、第10章「データセンターおよびマイクログリッド向けLDESの有力候補ではない技術：PHES、CAES、SGES、H2ES（92ページ）」をもって締めくくられています。

投資家、ハードウェアやシステムのサプライヤー、あるいはこの分野に関心をお持ちの方であれば、Zhar調査のレポート『データセンターおよびマイクログリッド向け長時間エネルギー貯蔵：市場・技術2027-2047』は、欠かせない参考資料となるでしょう。

図説：LDESの要件に関する簡略化されたサマリー：2027年～2047年の持続時間対出力。出典：Zhar調査レポート『データセンターおよびマイクログリッド向け長期間エネルギー貯蔵：市場・技術2027-2047』。

目次

第1章 エグゼクティブサマリーおよび結論

• 本報告書の目的と独自の範囲
• 本分析の調査手法
• 10の主要な結論
• 2027年から2047年にかけて、マイクログリッドのLDESには、系統とは大きく異なるニーズがあります
• 2027年の実際のLDES導入状況：LDESの稼働時間と供給可能電力の比較
  • LDESのニーズに関する簡略化されたサマリー：稼働時間対出力（2027年～2047年）
  • 12の技術におけるプロジェクトごとの稼働時間と供給電力の比較
  • データセンターおよびマイクログリッド向けLDESとして適さない候補：PHES、CAES、H2ES、SGES
• マイクログリッドおよびデータセンター向けのLDESの代替案
• LDESのパラメータおよび評価基準に関する結論
• LDES投資に関する結論
• 2027年から2047年までの11のLDES技術に関するSWOT分析
  • 従来の揚水発電（PHES）のSWOT分析
  • APHESのSWOT分析
  • CAESのSWOT分析
  • RFBのSWOT分析
  • ハイブリッドRFBのSWOT分析
  • LAESのSWOT分析
  • 液体CO2 ESのSWOT分析
  • 固体重力貯蔵（SGES）のSWOT分析
  • ETESのSWOT分析
  • LDES向け水素・メタン・アンモニアのSWOT分析
  • 鉄空気電池のSWOT分析
• 注目すべき企業
• 長期エネルギー貯蔵（LDES）ロードマップ2027-2047
• グラフと解説付き、29項目にわたる2027年～2047年の市場予測
  • 2027年～2047年におけるマイクログリッドのシェア拡大を示すLDES市場総額
  • データセンターを含むマイクログリッド向けLDESの技術別市場規模（2027年～2047年）
  • LDES市場全体：8つの技術カテゴリー別市場規模（2026年～2047年）、表・グラフ・解説
  • マイクログリッドおよびデータセンター市場（2027年～2047年）
  • LDESの実際のメーカーおよび推定メーカー数：RFB対その他、業界再編（2027年～2047年）
  • LDESの実際のメーカーおよび推定メーカー数：RFB対その他、業界再編（2027年～2047年）
  • 3つの規模区分におけるLDES市場総額の割合（2026年～2046年）：表、グラフ、解説
  • 4つの地域におけるLDES市場規模の地域別シェア（％）（2026年～2046年）：表、グラフ、解説
  • バナジウム、鉄、その他のRFB LDES市場における売上高シェア（％）と技術戦略（2027年～2047年）

第2章 LDESの背景、定義、必要性、および設計原則

• エネルギーの基礎
• 急速なコスト削減を背景とした再生可能エネルギーへの急速な移行：統計と動向（2025年～2026年）
• 太陽光発電の台頭と間欠性の課題
• 風力・太陽光発電の割合増加とコスト削減に牽引された、稼働時間の長いLDESの導入
• LDESの定義と必要性
  • 概要
  • マイクログリッド向けLDESには、2027年から2047年にかけて極めて異なるニーズが生じます
  • 2026年のマイクログリッド調査における適切な事例
  • 稼働時間と出力の関係：異なる技術が必要な3つの規模セクター
• LDESの評価指標
• 2025～2026年のLDESプロジェクト：主要な技術サブセットを示す
  • LDESのニーズに関する簡略化されたサマリー：稼働時間対出力（2027年～2047年）
  • 12の技術における、プロジェクトごとの稼働時間（時間）と供給電力の関係
• LDESの障壁、代替案、および投資環境
• LDESツールキット
  • 概要
  • LDESの選択肢の比較
  • インフォグラフィック：電気化学式LDESの選択肢について
• ほとんどのバッテリーは、8～10時間を超える稼働時間では性能が低下します
• LDESの全体像に関するレポート-電力系統とマイクログリッド。

第3章 マイクログリッドおよびデータセンターの定義、動向、およびLDES要件

• 定義と範囲
• データセンターは、セキュリティ、エネルギー、水資源、環境を脅かすとして反発を招いています
  • 環境への悪影響と管理の不備
  • 最大規模のデータセンターの多くは、汚れた電力を使用しており、LDESが導入されていません
  • アイルランドのラトラッシュ・エネルギー・パークでは、600MW、70時間稼働の水素地下グリッド貯蔵が提案されています
• データセンターのアーキテクチャと立地
• データセンターのエネルギー貯蔵
  • 大規模な変革
  • データセンターに少なくとも数日分のLDESが必要な理由
  • データセンター向けの風力・太陽光発電は、LDESの要件をさらに高めるでしょう
• データセンターの売上および電力需要の予測

第4章 マイクログリッドとデータセンターのLDES回避策

• 全体像
• 2027年～2047年のマイクログリッドおよび系統のLDESからの回避策--3つのカテゴリー、15の選択肢
• 2026年の調査により、LDESをほとんど、あるいは全く必要としない、間欠性の低い再生可能エネルギー
  • 概要
  • 垂直型太陽光発電は、夜明けや夕暮れ、冬場でも強力な電力を供給し、LDESを低減します
  • 太陽光発電の過剰設計
  • 宇宙からの連続的な太陽光発電
  • 間欠性の少ない海洋発電
• AIデータセンターの軽量コンピューティングは、消費電力が少なく、LDESも低くなります
• 間欠的な電力供給に対応する家庭用エネルギー管理システム
• 2026年までのソリッドステート冷却および断熱技術の進歩と展望

第5章 先進揚水発電（APHES）

• SWOT分析を交えた概要
• 鉱山跡地の再利用
  • 潜在的可能性
  • 調査の進展
• 地下の加圧された弾性岩盤：Quidnet Energy（米国）
• 丘陵地帯での重水の活用：RheEnergise（英国）
  • 概要
  • RheEnergiseの設置進捗状況（2025年～2026年）
  • 鉱山およびその他の対象への電力供給と、その見通しの評価
• 海水やその他の塩水の利用
  • 概要
  • 塩洞内の塩水　Cavern Energy USA
  • 陸上海水揚水発電のSWOT分析
  • 2026年の調査の進展
• Sizeable Energy（イタリア）、StEnSea（ドイツ）、Ocean Grazer（オランダ）
  • 概要
  • Sizable Energy（イタリア）
  • StEnSea（ドイツ）
  • オランダのOcean Grazer
  • 低密度エネルギー貯蔵（LDES）向け水中エネルギー貯蔵のSWOT分析
• ハイブリッド技術：2024年の調査の進展と
• 調査の進展

第6章 先進型従来型建設用バッテリー（ACCB）

• 以下の進展を含む概要
• 8社のACCBメーカー比較：8つの項目：社名、ブランド、技術、技術成熟度、オフグリッドへの注力度、LDESへの注力度、コメント
• LDES向けACCBのパラメータ評価およびSWOT分析
  • パラメータ評価
  • LDES向けACCBのSWOT分析
  • 調査評価：2026年の進展
• 金属空気電池
  • SWOT分析を伴う鉄ー空気電池：Form Energy（米国）
  • アルミニウムー空気電池：Phinergy（イスラエル）
  • 亜鉛ー空気電池のSWOT分析：E-Zinc、AZA Battery、Zinc8（Abound）
• 高温電池
  • 溶融カルシウム・アンチモン電池：Ambri（米国）は事業を終了、SWOT
  • ナトリウムまたはリチウム硫黄電池：NGK／BASF（日本／ドイツ）、その他、2025年に調査開始、SWOT
• Inlyte、Altris、HiNa、Tiamat、Natron、Faradion Relianceを含む金属イオン電池
  • ナトリウムイオン電池（SWOT分析付き）
  • ハロゲン化亜鉛：EOS Energy Enterprises（米国）、SWOT分析付き
  • 亜鉛イオン電池：Enerpoly、Urban Electric Power（米国）、NextEra（米国）
• ニッケル水素電池：EnerVenue（米国）、SWOT分析付き

第7章 レドックスフロー電池（RFB）（ハイブリッドRFBを含む）

• 概要
• LDESへと軸足を移すRFBの調査
  • RFBの概要とLDESにおけるその可能性
  • インフォグラフィック：RFBの成果と展望（2027年～2047年）
  • RFB調査の進展
• LDES向けレドックスフロー電池技術の優位性（2027年～2047年）
• LDES向けRFBのSWOT分析およびパラメータ比較
• 8つの項目（社名、ブランド、技術、技術成熟度、グリッド外への注力度、LDESへの注力度、コメント）で比較した45社のRFB企業
• 研究が進展しているRFB技術：
  • 通常型またはハイブリッド型、その化学系、および主要な商用化技術
  • 通常型とハイブリッド型のSWOT分析
• 材料別の具体的な設計：バナジウム、鉄およびその派生型、その他の金属配位子、ハロゲン系、有機系、マンガン（最新の調査を含む）、3つのSWOT分析
  • バナジウムRFBの設計とSWOT分析
  • 全鉄およびその派生型のRFB設計とSWOT分析
  • その他の金属配位子を用いたRFB
  • ハロゲン系および亜鉛系RFBの設計
  • 有機系RFBの設計
  • マンガン系RFB
  • 系統連系型および独立型で競合するRFBの事例
• RFBメーカーのプロファイル：主要企業と革新的な企業

第8章 液化ガスエネルギー貯蔵（LGES）：液体空気エネルギー貯蔵（LAES）、CO2

• 概要
• 液体空気LAES、LDES
  • 技術と調査の進展
  • LDES向けLAESのパラメータ比較
  • LDES向けLAESのSWOT分析
  • 代表的なLAESシステム、設置面積および運転パラメータ
  • 以下の分野における調査の進展
  • CGDG、中国・中利中科エネルギー貯蔵技術株式会社
  • 英国のHighview Energyおよびパートナー企業（Sumitomo, Centrica, Rio Tintoなど）
  • 米国におけるLAESの実現可能性に関するMITの研究
  • ドイツのPhelas
• 液体および圧縮二酸化炭素（LDES）
  • 概要
  • LDES用CO2のパラメータ比較
  • LDES用液体CO2のSWOT分析
  • 調査の進展
  • イタリアの「エナジー・ドーム」
  • 中国およびカザフスタン

第9章 電力需要の平準化のための熱エネルギー貯蔵（ETES）

• 調査の概要および
  • 調査の概要と
  • 電気式熱エネルギー貯蔵（ETES）のパラメータ評価
  • LDES向けETESのSWOT分析
• 熱機関アプローチ：Echogen Healy（米国アラスカ州）
• Antoraによる熱光起電力式LDES（米国）
• Fourth Powerの熱光起電力式LDES（米国）
• 1つの発電所からの遅延熱および電力の販売
  • 概要
  • MGA Thermal（オーストラリア）
  • Malta Inc（ドイツ）
• 調査進捗状況を含む概要（2025年～2026年）
  • 概要
  • 化学中間体LDESの最適な条件は見つかりましたが、安全性の問題があります
  • 主流となる調査（2025年～2026年）
  • ニッチ市場を調査する研究（2025年～2026年）
  • 水素損失の複雑なメカニズムに関する調査
  • 地球温暖化を引き起こす水素漏れに関する調査
  • 水素貯蔵技術の進展例（2025年～2026年）
• LDESにおける水素貯蔵のパラメータ評価
• LDESにおける水素、メタン、アンモニアのSWOT分析
• 実際のプロジェクト数が少ないこと
  • 米国のCalistoga Resiliency Centreの48時間マイクログリッド
  • ドイツのUlm Universityによるマイクログリッド実証実験（2025～2027年）
  • 中国の計画