液化空気エネルギー貯蔵（LAES）とは？｜体積1/700の液体空気に電気を貯める仕組みと国内初の実証 #47

液化空気エネルギー貯蔵（LAES）は、余った電力で空気を約−194℃の液体にし、必要なときに気化させて発電する長時間蓄電技術だ。2025年12月には国内初の商用実証プラントが広島で稼働した。本記事では、電力・熱機器の技術者に向けて、空気液化と熱の使い回しの技術を整理する。

目次

1. LAESとは｜空気を液体にして体積を約700分の1に縮めて貯める

LAES（Liquid Air Energy Storage）の原理は単純だ。充電時は電力で空気を圧縮・冷却し、約−194℃（大気圧での沸点）以下で液体にして、大気圧に近い低圧の断熱タンクに貯める。液化した空気の体積は、気体のときの約700分の1になる。放電時はこの液体空気をポンプで昇圧してから温め、一気に気化・膨張する力でタービンを回して発電する。

蓄電池との違いは、エネルギーを「冷たさ」として貯める点にある。主要機器はいずれも産業ガスや発電で使い慣れたもので、希少金属を使わない。英Highview Power社は設備寿命を40年としている。タンクを増やせば貯蔵時間を延ばせるため、長時間蓄電に向く。

2. 液化の心臓部｜膨張タービンとJT膨張の分業で空気を液体にする

LAESの性能を左右するのは充電側、つまり空気をいかに少ない電力で液化するかだ。ここで使われるのが、酸素や窒素を製造する空気分離装置で磨かれてきた極低温技術である。

空気の液化は、二つの冷却手段の組み合わせで行う。まず、圧縮した空気の一部を膨張タービンに通し、外部に仕事をさせながら膨張させて大きく温度を下げる。これがブライトンサイクルの原理で、タービンで回収した動力を圧縮機に戻せるので効率が高い。ただし、タービンの中で空気が液化し始めると羽根車を傷めるため、液化点よりやや高い温度までしか下げられない。

最後の一歩を担うのが、ジュール・トムソン（JT）膨張だ。冷えた高圧の空気を弁から低圧側へ噴き出させると、分子同士の引き合う力に逆らって広がる分だけ温度がさらに下がり、空気の一部が液体になる。液化しなかった冷たい空気は熱交換器に戻され、次に入ってくる空気を予冷する。タービンで大きく冷やし、弁で液化させる。この分業が、大規模な空気液化の基本形になっている。

3. 効率を決める蓄熱と蓄冷｜捨てていた熱と冷たさを次の工程に回す

LAESの最大の弱点は効率だ。電気を冷たさに変えて電気に戻す過程で多くのエネルギーが失われ、工夫なしでは往復効率（貯めた電力のうち取り出せる割合）は低い。

改善の鍵は、二種類の「捨てていたもの」を使い回すことにある。一つは圧縮熱だ。空気を圧縮すると高温になる。この熱を蓄熱材に貯めておき、放電時に液体空気を気化させたあとの空気を温め直すのに使えば、タービンの出力が上がる。

もう一つが気化時の冷熱だ。放電時に出る大量の冷たさを砂利などの蓄冷材に貯め、次の充電時に空気の予冷に使えば、液化に要する電力を大きく減らせる。英バーミンガム大学などのレビュー論文によれば、こうした熱と冷熱の回収を組み込んだLAESの往復効率は約50〜60%とされる。工場の排熱やLNG冷熱と組み合わせれば、さらに上を狙える。

4. 実装の現在地｜LNG冷熱を使う広島の商用実証と英国の大型案件

日本では、2020年にHighview Power社へ出資した住友重機械工業が、広島ガスの廿日市工場内に商用実証プラントを建設し、2025年12月に稼働させた。出力5MWで4時間、約20MWhを貯められる。特徴は、隣接するLNG基地の冷熱を液化工程に供給して充電効率を高める点で、LNG冷熱を使うLAESの商用設備は世界初とされる。前章で触れた外部冷熱の活用を、日本のLNGインフラで実装した形だ。

英国ではHighview Power社が大型化を進めている。マンチェスター近郊のCarrington（キャリントン）では、出力50MW・容量300MWh（6時間）の設備を建設中で、2026年末の運転開始を予定する。スコットランドのHunterston（ハンターストン）では3.2GWh級の計画が政府の支援制度の適格案件に選ばれ、第1段階の資金調達も済ませた。

市場はまだ小さい。Global Market Insights社は、LAESの世界市場を2025年の1.9億ドルから2034年に9.3億ドル（年平均成長率19.4%）と予測する。実証から商用への移行期にある技術だ。

5. 新規電力需要と長時間蓄電｜データセンター時代に担う役割

LAESへの期待の背景には、電力需要の構造変化がある。電力広域的運営推進機関（OCCTO）が2026年1月に公表した需要想定では、データセンターと半導体工場の新増設による需要増を、2030年度に308億kWh、2035年度に568億kWhと個別に見込んだ。頭打ちとみられていた国内の電力需要が、再び伸び始めた。

需要の増加を再生可能エネルギーで賄うには、発電量の変動を吸収する蓄電が欠かせない。リチウムイオン電池は4時間程度までの短時間の調整に強いが、それより長い時間になると費用がかさむ。米マサチューセッツ工科大学（MIT）の2025年の試算では、LAESの均等化貯蔵コストはリチウムイオン電池の約3分の1になりうるとされた。同じ試算は、効率を上げることより設備費を下げることのほうが経済性に効くとも指摘している。

制度面でも受け皿が整いつつある。国の長期脱炭素電源オークションでは、揚水を除く機械式・蓄熱式などの「長時間蓄電」を、1日6時間以上の連続運転を条件に募集対象としている。ただし3万kW以上という規模要件があり、商用機の大型化が前提になる。データセンターを抱える地域の系統を6時間単位で支えるには、廿日市の実証から一桁上の規模へ進む必要がある。

6. まとめ｜LAESは産業ガスの極低温技術を電力インフラに持ち込む

LAESは新しい発明ではない。空気分離装置で長く使われてきた極低温技術の組み合わせだ。だからこそ勝負どころは、既存機器を電力用途にどれだけ安く大型化できるかと、熱と冷熱をどう受け渡すかの設計に移っている。

データセンターをはじめとする新規需要が電力系統に重くのしかかるなか、「冷たさで電気を貯める」という選択肢はどこまで存在感を増すだろうか。効率の数字だけでなく、設備費と立地の自由度まで含めて蓄電技術を比べ直すと、LAESの位置づけは違って見えてくる。

本コラムは、これまでIBLCが蓄積してきた技術・市場に関する情報をもとに、IBLC専門家チームが独自の視点で整理・考察したものです。

▼【液化空気エネルギー貯蔵に関する調査】

IBLCでは、液化空気エネルギー貯蔵について、技術動向や市場性の調査から、参入・事業化に向けた戦略の検討まで、専門家チームが幅広くサポートします。