変動性再エネ拡大時代の電力貯蔵システム（ESS）前編

PwCコンサルティングは、リチウムイオン電池を始めとする電力貯蔵システム（Energy storage system：ESS）に関する最新の国内外の技術知見や政策動向をナレッジとして蓄積しており、ESSに関する国内外の技術評価や将来的な普及可能性の検討などを支援しています。本コラム（前編）では、変動性再エネルギー拡大の時代におけるESSを取り巻く環境変化について、国内生産強化や長時間率（運転継続時間）への対応、地域需要（熱・水素）への対応を軸に普及可能性を整理します。また、従来の蓄電池（リチウムイオン電池など）に加えて、次世代蓄電池（ナトリウムイオン電池等）を含む将来像に関する示唆を提供します。

1.電力貯蔵システムを取り巻く環境

2025年12月、米国『Science』誌は再生可能エネルギー拡大を「2025 Breakthrough of the Year」に選出しました。これは、全世界における再エネが供給量・成長率で化石燃料由来のエネルギー（石炭・ガス火力）を凌駕する段階に入ったことを背景に、その拡大を2025年最大の科学成果であるとしたものです¹。急速な再エネ普及拡大の背景には、太陽光・風力発電の低コスト化や供給能力の増大に加え、電力貯蔵システム（ESS）が系統制約や需給不均衡を緩和する調整手段として補完的役割を担っていることが挙げられます。

ESSの中でも特にリチウムイオン電池（Lithium-ion battery：LIB）は、変動性再エネ（VRE）の短周期変動（時間～日内）の調整や、昼・夜間シフト、周波数調整などに活用され、ここ10年における大幅なLIB価格低下やグリッド接続の標準化などにより爆発的に導入が拡大してきました。一方で、現行LIBの充放電時間は数時間スケールが中心であり、週間・季節間の調整には不十分である課題も指摘されています。こうした背景から、さらなるVRE増大に関しては、長期エネルギー貯蔵システム（LDES）への注目が集まっており、LDES Councilは、世界で2030年までに1TW超、2040年までに最大8TWのLDES容量が必要であると見込んでいます²。

日本では2022年に「蓄電池産業戦略」が策定され、遅くとも2030年までに、①国内製造能力150GWh、②日本企業合計で世界600GWh（世界シェア20％）の製造規模確保、③全固体電池の本格実用化（2030年頃）による次世代市場の獲得、という3大ターゲットが掲げられました³。2022年度補正予算で約3,300億円を計上、85GWh分の国内製造計画が動き出し、2025年度概算要求では5,000億円規模の追加拡充を実施するなど、大規模な投資支援が継続されています^4,5。

一方、蓄電池の収益源となる電力市場制度は改定が続いており、収益の予見性が立ちづらいのが現状です。例えば、需給調整市場においては入札上限価格を19.51円／ΔkWから15円／ΔkWに引き下げ、募集量を削減する案が提示されるなど、制度変更に伴う収益予測性の悪化がリスクとして懸念されています⁶。また、長期脱炭素電源オークションでは、落札により一定の収益安定性が見込める一方で、入札倍率の高止まりが続いています。直近の制度見直しの検討では、蓄電について長時間率（6時間以上）を要件とする案や、サイバーセキュリティ要件として、日本を除く海外1国からのセル製造上限を30％未満とする案など、サプライチェーンに対する制度変更も検討されています⁷。さらに、kWhとΔkWを同時約定させる「同時市場」についても、将来的な国内導入に向けて検討が進められており、先行する米国の事例を参考に蓄電池などの高速リソースに対する精算額のインセンティブ導入も議論されています⁸。

2.電力貯蔵システムの将来的な普及可能性

VREの普及拡大に伴い、ESSの長期的な導入拡大が見込まれる一方、足元では、LIBのコスト低下による普及の追い風と、制度側の価格規律見直しによる収益の不確実性が同時に存在しています。そのため、将来的には、「短期的に稼げるか」だけではなく、エネルギーセキュリティを踏まえた普及（国内生産・製造能力）や、どのような価値を提供していくのか（長時間率への対応、地域需要［熱・水素など］への対応）といった観点で整理する必要があります。

以下では、①国内生産・製造能力の強化、②長時間率への対応、③地域需要（熱・水素など）への対応、という3つの観点から、将来的なESSの普及可能性について考察します。

①国内生産・製造能力の強化–経済安全保障を踏まえた調達／購買要件

ESSの導入判断は、コスト・性能に加え、調達確実性、経済安全保障、サステナビリティ要件が前提となりつつあります。日本では蓄電池を経済安全保障の観点から重要物資の一つと位置付け、国内製造基盤の確立やそのグローバル市場でのプレゼンス向上に加え、資源循環・リサイクルも含むサプライチェーン全体の持続可能性に注力しています。

海外では、米国ではインフレ抑制法（IRA）において、国内調達要件を満たす場合のボーナスクレジットであるDomestic content bonus creditが設けられ、ESSに対する国内製造の優遇を行っています⁹。具体的には、ESSが米国内の鉄鋼・製造品比率要件を満たす場合に、投資税額控除（ITC）や生産額控除（PTC）に追加のボーナス（ITC：控除率10％上乗せ、PTC：控除額10％上乗せ）を付与しています。

EUではネットゼロ産業法（Net-Zero Industry Act：NZIA）により、「2030年までに域内需要の少なくとも40％をEU域内製造で賄う」という数値目標を掲げ、戦略的ネットゼロ技術（蓄電池を含む）の国内生産能力の強化や許認可迅速化などを実施しています¹⁰。加えて、EUでは重要鉱物の自給度向上にも力を入れており、重要原材料法（Critical Raw Materials Act：CRMA）案では、2030年までに戦略鉱物の採掘10％、精錬40％、リサイクル25％以上、単一国依存度を65％未満に抑えるなどのベンチマークを打ち出しています¹¹。

今後、ESSの競争軸は「低コスト・高性能」だけでなく、「調達できる／説明できる（トレーサビリティ）／循環できる」へ拡張する可能性があります。事業者側は、設備仕様に加え、サプライチェーンの設計（セル製造国、重要鉱物、リサイクルルート、データ管理）を「投資の前提」として考慮することが重要です。

②長時間率（運転継続時間）への対応―kW価値偏重からkWh価値重視へ

再生可能エネルギー比率の上昇に伴い、kW（出力）価値の重視から、数時間を超える長周期の需給変動への対応が重要性を増しています。日本の制度検討の場においても、短時間（例：3時間）と長時間（6時間以上）を区分して整理し、長時間側を評価する考え方が議論されています。

米国DOEは、「10時間以上」の長時間貯蔵技術を対象に、2030年までに90％のコスト削減を掲げる目標を掲げ、複数の実証・導入支援を促しています¹²。また、英国では2021年にLDESに対する投資として、長期エネルギー貯蔵実証プログラムを立ち上げ、6,950万ポンドの実証支援を実施し、2024年にはさらなる投資促進としてLDESのCap and Floor（事業者の収入保証）の対象にしました¹³。今後は、kW価値／kWh価値のバランスを踏まえ、既存のLIBや揚水発電に加えて、液化空気エネルギー貯蔵（LAES）や圧縮空気エネルギー貯蔵（CAES）、重力式蓄電を含めたLDESに対する技術・政策動向と普及拡大シナリオを総合的に勘案する必要があります。

③地域需要（熱・水素など）への対応―地域適地適所の視点から見たエネルギー貯蔵の選択肢

電力貯蔵を「電気としての蓄電」に限定すると、地域の需要構造（熱需要・産業プロセス需要など）を十分に織り込めず、結果として安価で確実な柔軟性を取りこぼすリスクがあります。そのため、地域適地適所の観点から、熱や水素としてエネルギーを貯蔵・活用する選択肢を含めて検討することが重要です。例えば、熱電併給が進むデンマークでは、「セクターカップリング」と呼ばれるエネルギーシステムにより、電力・熱・ガスなどの液体燃料のエネルギー媒体を相互に融通し、地域全体でエネルギーマネジメントを最適化しています¹⁴。具体的には、VREの変動に対して、熱電併給プラントが備える蓄熱設備（アキュミュレーター）を用いて、電力需給に応じて蓄熱・売電を柔軟に実施しています。またIEA（International Energy Agency：国際エネルギー機関）は、再エネ比率の増大に伴い、週間から季節性の変動に対応する長時間エネルギー貯蔵が不可欠となり、その中核技術に熱貯蔵や水素貯蔵が位置付けられることを述べています¹⁵。日本における地域熱供給（水素貯蔵）のインフラネットワークは限定的ですが、今後高需要地におけるエネルギーミックスの選択肢として、普及していく可能性も想定されます。

3.電力貯蔵システムの技術ベースでの整理

ESSは力学・電気化学・熱・化学・電気といったエネルギー形態ごとに整理でき、各方式で放電時間・電力貯蔵容量・成熟度が異なります（図表1）。

図表1：放電時間・電力貯蔵容量を軸に取った際の代表的な電力貯蔵システムのマッピング

その中でも、「①国内生産・製造能力の強化」としては各種蓄電池、「②長時間率への対応」としては各種蓄電池、重力蓄電、LAES、CAES、揚水発電、蓄熱技術、「③地域需要（熱・水素）への対応」としては、蓄熱技術や水素貯蔵が主に該当します（図表2）。さらに、これらの電力貯蔵システムは技術成熟度やメリット／デメリットが異なり、用途に応じて技術の使い分けがなされています（図表2）。以下に電力貯蔵システムの分類ごとの特徴を示します。

（ア）力学的エネルギー

電力を力学的エネルギーに変換して貯蔵する技術として、位置エネルギーを用いた揚水発電（PHS）、重力蓄電、CAES、LAES、運動エネルギーを用いたフライホイールなどが該当します。従来型のCAESの改良技術や、低コスト／高効率な重力蓄電、フライホイール技術の改良やLIBとの組み合わせなどによる新たな技術の開発・導入が進んでいます。

（イ）電気化学的エネルギー

電力を電気化学的エネルギーに変換して貯蔵する技術（蓄電池）として、LIBやナトリウム硫黄電池（NaS）、燃料電池、レドックスフロー電池などが該当します。中でも、材料価格・製造価格の下落が進むLIBを中心に導入が進む見込みです。

（ウ）熱エネルギー

電力を熱エネルギーに変換して貯蔵する技術として、商用化された顕熱エネルギーを用いた蓄熱貯蔵（岩石・レンガ・砂）や、実証段階の潜熱エネルギーを用いた溶融塩等が該当します。電力貯蔵に加え、地域熱供給などに用いる熱貯蔵システムとしても活用が進みます。

（エ）化学エネルギー

電力を化学エネルギーに変換して貯蔵する技術として、大容量かつ季節をまたいだ長期間の貯蔵に適したPower to X（Power to H2）などが該当します。余剰地での電力を水素などの化学エネルギーに変換することで、遠方の需要地まで輸送・貯蔵することが可能です。

（オ）電気エネルギー

電力を電気エネルギーに変換して貯蔵する技術として、超伝導体の電磁気エネルギーを用いた超電導磁気エネルギー貯蔵（SMES）などが該当します。

これらESSの選択においては、技術成熟度（TRL）・放電時間・寿命・コスト・建設期間などのスペックに加え、将来的な普及可能性（国産対応／長時間率／熱・水素需要など）、地理的要因（適地の確保など）、市場収益性・収益予見性、政策制度との親和性、投資家／金融機関からの評価（ROE・ROIC・PBRや格付けへの影響）などを含む複合的観点で、投資判断の意思決定や将来的なビジネスシナリオの策定を行う必要があります。

4.蓄電池の普及と次世代蓄電池の展望

世界における系統用蓄電池の市場規模は、米ブルームバーグNEFの市場予測では2020年末時点の約17GW（34GWh）から、2030年時点では約345GW（1,280GWh）に到達すると試算されています¹⁶。また、日本国内の系統用蓄電池については、資源エネルギー庁資料より2030年に累積14.1～23.8GWh程度との導入見通しを示しており、2024年比で5～10倍程度の設備容量増大を見込んでいます¹⁷。

一方で、現行の蓄電池（LIBなど）では、技術開発に対する課題として、①蓄電池の基本性能向上（持続時間向上・安全性向上・高エネルギー密度化・長寿命化・高効率化など）や、②地政学的リスクの対応（レアメタルフリー電池の開発）を上げています。これらの課題に対応する次世代蓄電池の例として、革新LIBやポストLIBなどが検討されています。例えば、革新LIBでは、エネルギー密度向上を期待したリチウム硫黄（Li-S）二次電池、レアメタルフリーなポストリチウム電池としてはナトリウムイオン電池（SIB）やマグネシウムイオン電池などの研究開発が進行し、一部で商用化などが進んでいます。

次世代蓄電池に関する支援として、日本では2023年から総額約1兆円規模・最長10年の大型R&D支援プログラムとしてGteX（革新的GX技術創出事業）を開始し、蓄電池や水素、Power-to-Xなどの革新的GX技術を研究開発から社会実装まで一気通貫での支援を実施しています¹⁸。その中でも、蓄電池は重点分野の一つとして位置付けられ、次世代電池や大規模・長時間蓄電技術への支援が実施されています。

次世代蓄電池に関しては、本コラムの後編において、技術成熟度やコスト、技術的な性能（エネルギー密度、サイクル特性、出力など）を中心に、詳細を解説する予定です。次世代蓄電池においても従来の電力貯蔵システム同様、コスト／技術的な性能／技術成熟度を捉えるだけでなく、将来的な電力市場制度との親和性や、他の貯蔵技術との役割分担を含めて整理し、事業性評価や普及拡大シナリオを勘案する必要があります。

5.PwCが提供するサービス

PwCコンサルティングでは、国内外の技術動向や電力市場制度に関する知見を基に、蓄電池をはじめとするESS領域の事業投資や研究開発につながる各種アドバイザリー（調査、技術・事業性評価、導入ロードマップ策定など）を提供しています。加えて、ESS関連事業の拡大に向けたマーケット開拓（適地選定やターゲット顧客の抽出など）や、ケイパビリティ獲得・強化（協業先の発掘・獲得など）に伴走する支援も行っています。

参考文献

¹ Appenzeller,T., 2025. Science’s 2025 Breakthrough of the Year: The unstoppable rise of renewable energy, Science, Vol.390, pp.1208-1209. Accessed January 13, 2026.
https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/science.aee8000

² LDES Council. 2024. 2024 LDES Annual Report. Accessed January 13, 2026.
https://ldescouncil.com/wp-content/uploads/2025/05/2024LDESAnnualReport-1.pdf

³ 経済産業省, 2022.「蓄電池産業戦略」（2026年1月13日閲覧）
https://www.meti.go.jp/policy/mono_info_service/joho/conference/battery_strategy/battery_saisyu_torimatome.pdf

⁴ 経済産業省, 2025.「蓄電池産業戦略の推進に向けて」（2026年1月13日閲覧）
https://www.meti.go.jp/policy/mono_info_service/joho/conference/battery_strategy2/shiryo03.pdf

⁵ 経済産業省, 2023.「令和6年度 経済産業省関係 概算要求等概要」（2026年1月13日閲覧）

⁶ 経済産業省, 2026.「第110回 総合資源エネルギー調査会 電力・ガス事業分科会 次世代電力・ガス事業基盤構築小委員会 制度検討作業部会 資料4 需給調整市場について」（2026年1月26日閲覧）
https://www.meti.go.jp/shingikai/enecho/denryoku_gas/jisedai_kiban/system_review/pdf/110_04_00.pdf

⁷ 電力広域的運営推進機関, 2025.「長期脱炭素電源オークションの制度詳細について（応札年度：2025年度）」（2026年1月13日閲覧）
https://www.occto.or.jp/assets/market-board/market/files/202509_youryou_syousaisetsumei_long.pdf

⁸ 経済産業省, 2025.「『同時市場の在り方等に関する検討会』第二次中間取りまとめ」（2026年1月13日閲覧）
https://www.meti.go.jp/shingikai/energy_environment/doji_shijo_kento/pdf/20251015_1.pdf

⁹ IRS, (n.d,) “Domestic content bonus credit.” Accessed January 13, 2026.
https://www.irs.gov/credits-deductions/domestic-content-bonus-credit

¹⁰ 一般財団法人日本エネルギー経済研究所, 2023.「EUネットゼロ産業法案（概説）」（2026年1月13日閲覧）
https://eneken.ieej.or.jp/data/10990.pdf

¹¹ European Commission, 2023. “European Critical Raw Materials Act.” Accessed January 13, 2026.
https://commission.europa.eu/topics/competitiveness/green-deal-industrial-plan/european-critical-raw-materials-act_en

¹² OCED, 2023. “DOE Announces $325 Million for Long-Duration Energy Storage Projects to Increase Grid Resilience and Protect America’s Communities.” Accessed January 13 2026.
https://content.govdelivery.com/accounts/USDOEOCED/bulletins/371ce14

¹³ 日本貿易振興機構（JETRO）, 2024. 「英政府、長期エネルギー貯蔵プロジェクトに対する新たな支援スキームを発表」（2026年1月13日閲覧）
https://www.jetro.go.jp/biznews/2024/10/9aa95518ec184fff.html

¹⁴ 一般社団法人日本熱供給事業協会, 2024. 「デンマークにおける地域熱供給」（2026年1月13日閲覧）
https://www.jdhc.or.jp/wp-content/uploads/2024/08/3_D%E7%8F%AD%E7%99%BA%E8%A1%A8%E8%B3%87%E6%96%99.pdf

¹⁵ IEA, 2025. “Electricity 2025” Accessed January 13, 2026.
https://www.iea.org/reports/electricity-2025

¹⁶ Bloomberg NEF（BNEF）, 2021.“Global Energy Storage Market Set to Hit One Terawatt-Hour by 2030“ Accessed January 13, 2026.
https://about.bnef.com/insights/clean-energy/global-energy-storage-market-set-to-hit-one-terawatt-hour-by-2030/

¹⁷ 経済産業省, 2024.「今後の再生可能エネルギー政策について」（2026年1月13日閲覧）
https://www.meti.go.jp/shingikai/enecho/denryoku_gas/saisei_kano/pdf/062_01_00.pdf

¹⁸ 科学技術振興機構（JST）,「GteX（革新的GX技術創出事業）」（2026年1月13日閲覧）
https://www.jst.go.jp/gtex/