How scientists turn lakes into giant batteries

翻訳: Yoshiaki Yamagami 校正: Tomoyuki Suzuki

As of 2020, the world’s biggest lithium-ion battery

2020年現在 世界最大のリチウムイオン電池は

is hooked up to the Southern California power grid

南カリフォルニアの 電力網に接続されていて

and can provide 250 million watts of power,

２億５千万ワットの電力を供給できます

or enough to power about 250,000 homes.

これは約25万世帯に 電力を供給するのに十分な量です

But it’s actually not the biggest battery in the world:

しかし 実際には 世界最大の電池ではありません

these lakes are.

この２つの湖が 世界最大の電池なのです

Wait— how can a pair of lakes be a battery?

ちょっと待ってください ２つの湖がどうやって電池になるのでしょうか

To answer that question, it helps to define a battery:

その質問に答えるためには 電池を定義することが役立ちます

it’s simply something that stores energy and releases it on demand.

電池とは 単にエネルギーを蓄え 要求に応じて放出するものです

The lithium-ion batteries that power our phones, laptops, and cars

携帯電話、ラップトップ、自動車を動かす リチウムイオン電池は

are just one type.

一つの種類に過ぎません

They store energy in lithium ions.

リチウムイオン電池は エネルギーをリチウムイオンに蓄えます

To release the energy, the ions are separated from their electrons,

エネルギーを放出するため リチウムイオンは電子と離れ

then rejoined at the other end of the battery

電池の もう一方の極で

as a new molecule with lower energy.

低エネルギーの分子として再結合します

How do the two lakes store and release energy?

２つの湖は どうやって エネルギーを蓄え 放出するのでしょうか

First, one is 300 meters higher than the other.

まず 一方の湖は 他方の湖よりも 300メートル高いところにあります

Electricity powers pumps that move billions of liters of water

低いほうの湖から高いほうの湖に 数十億リットルの水を

from the lower lake to the higher one.

電動式ポンプで くみ上げます

This stores the energy by giving the water extra gravitational potential energy.

こうして 重力による位置エネルギーを 水に持たせます

Then, when there’s high demand for electricity,

そして 電力需要が高まったときに

valves open, releasing the stored energy by letting water flow downhill

バルブを開け 水を下に流すことによって 蓄えたエネルギーを放出し

to power 6 giant turbines that can generate 3 billion watts of power

30億ワットの電力を発電できる ６個の巨大なタービンを

for 10 hours.

10時間 動かすことができます

We’re going to need more and more giant batteries.

今後は もっともっと大きな電池が 必要になります

That’s because right now, generating enough electricity to power the world

なぜなら 現在 世界を動かすのに必要な電力を作るために

produces an unsustainable amount of greenhouse gas:

持続不可能な量の温室効果ガスを 発生させているからです

14 billion tons per year.

年間140億トンにもなります

We’ll need to get that number down to net-zero.

この数字を実質ゼロにまで 下げる必要があります

But many clean energy sources can’t produce electricity 24/7.

しかし多くの再生可能エネルギー源は １日24時間 週７日の稼働はできません

So to make the switch, we need a way to store the electricity until it's needed.

ですので再生可能エネルギーに切り替えるには 電気が必要になるまで蓄える方法が必要です

That means we need grid-scale batteries:

これは 電力網規模の電池が 必要なことを意味します

batteries big enough to power multiple cities.

複数の都市の電力需要をまかなえる 大きさの電池です

Unfortunately, neither of the giant batteries we’ve talked about so far

残念ながら これまで紹介した２つの巨大な電池では

can solve this problem.

この問題を解決することはできません

The two lakes setup requires specific geography, takes up a lot of land,

２つの湖を使う方法は 特定の地形が必要で かなりの土地を占有し

and has high upfront costs to build.

建設の先行投資が高くなります

The giant lithium-ion battery in California, meanwhile,

一方 カリフォルニアにある 巨大なリチウムイオン電池は

can power about 250,000 homes, yes, but only for an hour.

確かに 約25万世帯の電力需要を賄えますが わずか１時間だけです

Lithium-ion batteries are great for things that don’t use a lot of power.

リチウムイオン電池は 電力をあまり消費しないものには最適です

But to store a lot of energy, they have to be huge and heavy.

しかし大量のエネルギーを蓄えるには 巨大で重くならざるを得ません

That’s why electric planes aren’t a thing:

それが 電気飛行機が適さない理由です

the best electric plane can only carry two people

最高の電気飛行機でも １回の充電で

for about 1,000 kilometers on one charge,

２人を乗せて およそ千キロメートル飛べるだけです

or its batteries would be too heavy to fly.

それ以上になると 電池が重すぎて飛べないでしょう

A typical commercial jet can carry 300 people over 14,000 km

標準的な商用ジェット機は１回の燃料補給で ３百人を乗せて１万４千キロメートル以上

before refueling.

飛ぶことができます

Lithium-ion batteries also require certain heavy metals to make.

また リチウムイオン電池は 作るのに一定の重金属が必要です

These resources are limited, and mining them often causes environmental damage.

この資源は限られており 採掘が環境破壊につながることがあります

Inventors all over the world are rising to the challenge

世界中の発明家が 私たちの必要性を満たす電池の製造という

of making batteries that can meet our needs—

困難に立ち向かっています

many of them even weirder than the two lakes.

多くは ２つの湖より風変わりです

One company is building a skyscraper battery.

ある会社は 超高層電池を作っています

When the sun is shining, a crane powered by solar energy

日が射しているときに 太陽光エネルギーで動くクレーンで

piles blocks on top of each other in a tower.

タワーの屋上にブロックを積み上げます

At night, the cranes let gravity pull the blocks down

夜間に クレーンはブロックを 重力にまかせて落とし

and use the resulting power to spin generators.

その結果 生じたエネルギーで 発電機を回します

Though there have been some early setbacks,

初期の失敗はありましたが

another promising approach involves heating up salts until they melt.

もう一つの有望な取り組みは 塩を 溶けるまで加熱することです

The molten salt can be stored until there’s a high demand for electricity,

溶けた塩は そのままにしておき

電力の需要が高まったときに 水を沸騰させるのに使います

then used to boil water.

The steam can power turbines that generate electricity.

その蒸気で発電用のタービンを回します

Another idea: bio-batteries made from paper, powered by bacteria,

別の発想 ― 紙から作り バクテリアで発電し

and activated by spit.

唾で活性化されるバイオ電池

Bacteria release energy in the form of electrons when they metabolize glucose,

バクテリアはブドウ糖を代謝させるとき 電子のかたちでエネルギーを放出します

and at least one species of bacteria can transfer those electrons

そして 少なくとも１種類のバクテリアは その電子を細胞の外に

outside its cells, completing a circuit.

移動させることができるので 電気の回路が形成されます

While these batteries won’t power a city, or even a house,

このバクテリアは １つの都市 それどころか １軒の家の電力ですら賄うことはできませんが

they don't have the waste and cost concerns of traditional batteries.

従来の電池が持つ 廃棄や費用の懸念はありません

From vast mountain lakes to microscopic bacteria,

広大な山の湖から 微細なバクテリアまで

from seawater batteries that bypass the need for heavy metals

重金属の不足を回避できる海水電池から

to nuclear batteries that power deep space missions,

深宇宙への飛行を可能にする原子力電池まで

we're constantly rethinking what a battery can be.

私たちは 電池がどのような形になるか 常に考え続けています

The next unlikely battery could be hiding in plain sight—

思いもよらない 次世代の電池が 普段の景色の中に隠れていて

just waiting to be discovered and help us achieve a sustainable future.

発見され 持続可能な未来の実現に 貢献することを待っているのかもしれません