新エナジー技術、軍のいくつかの古い問題に対処
兵器システムのエナジー効率を高めるという米軍の長年の目標は、最新兵器がさらに多くの電力を消費するようになるにつれ、ますます複雑になっている。
この問題に対する答えは、再生可能エナジーにあるかもしれないと、軍のエナジー専門家たちが最近語った。再生可能エナジーの発電と貯蔵は、ハイディ・シュウ国防次官（研究・エンジニアリング担当）が2022年に特定した14の重要技術分野のひとつだ。
この分類には、太陽光、風力、バイオベース、地熱技術、高度エナジー貯蔵、電子エンジン、送電網統合が含まれる。
エナジーの回復力と効率を向上させることは、気候変動に対する懸念だけではない。何よりもまず、エナジー需要の危険で制限的な要因に対する緩和である。陸軍環境政策研究所の2009年の報告書によれば、イラクとアフガニスタンにおける最も危険な作戦のひとつは、戦場を横切る燃料の輸送であり、アフガニスタンでは24回の燃料補給輸送ごとに1人の死傷者が出ている。
ロバート・マンツ国防次官研究技術局再生可能エナジー発電・貯蔵担当主席部長は、全米国防産業協会の太平洋作戦科学技術会議において、現代の軍事システムに必要なエナジーは、兵器システムを開発する際に見過ごされがちであると述べた。
「私の仕事のひとつは、研究開発から兵器システムの開発まで、最初からそのことを考慮する必要がある、と太鼓判を押すことです。そして、その兵器システムをいかに効率的に使用するかが問題になる、と彼は言う。「結局のところ、F-35やF-22、海軍の艦船や地上車両は、エナジー源なしには運用できないのだから」。
マンツと彼のオフィスが目指すのは、「搾り取る価値のある技術」を開発することだと彼は言う。「私たちの能力を向上させ、エナジーの回復力を高め、争いの絶えないロジスティクス環境で活動する能力を向上させるために、私たちがインテリジェントにそれらを展開できる場所。
資源の分配方法を決定する際、指導者たちは、再生可能エナジーの発電と貯蔵は、運用エナジーだけでなく、設置エナジーでもあることを考慮する必要がある、と彼は指摘する。
運用エナジーは、船舶、航空機、戦術車両の動力源であり、航空燃料が「最大のドライバー」、つまり最大の消費源である、とマンツは言う。液体燃料の需要はどこにも行くことはなく、国防総省は再生可能燃料に研究開発費を投じているが、それと同じくらい重要なのは、航空機が燃料をより効率的に使用する方法を見つけることにある。
「再生可能エナジーについて語るとき、効率はしばしば軽視される。「しかし、結局のところ、燃料消費量の少ないタービン・エンジンを開発できれば、それは再生可能エナジー源や再生可能燃料を使用したのと同じことになる。どうすれば全体的なエナジー消費量を削減できるか、私たちはあらゆる角度から検討したい」。
空中では、傾斜翼や機体一体型主翼のボディ・コンセプトは航空機の抵抗を "劇的に "減らす可能性があるとマンツは言う。
「今のところ、少なくとも傾斜飛行翼の場合、抗力を30％減らすことができる推定があります」とマンツは言う。「つまり、貨物機や給油機を考えているのであれば、これは画期的なことなのです」。
元最高持続可能性責任者兼国防長官上級顧問で、現在はクリーンエナジーコンサルティング会社マスウェル・オレンジLLCの代表を務めるジョー・ブライアンは、効率性は「エナジー性能を最適化するための主要な構成要素」であるとインタビューで語った。
兵站輸送に関連する部隊のリスクを軽減する最善の方法は、「より少ない兵站しか必要としない」ことだとブライアンは言う。「前方への燃料の使用効率が高ければ高いほど、ロジスティクス、つまり燃料の輸送にかかるプレッシャーが軽減される。
リスクを軽減するもうひとつの方法は、可能な限り消費地に近い場所で電力を生産することだと彼は言う。
配備された運用のための選択肢のひとつが、小型モジュール式原子炉であり、従来の原子炉の約3分の1の出力容量程度の先進的な原子炉である。国際原子力機関（IAEA）のウェブサイトによれば、従来の原子炉の数分の一の大きさで、工場で組み立て、設置場所にユニットとして輸送でき、核分裂を利用し熱を発生させエナジーを得る。
「サイズと重量を減らし、機動性と設置のしやすさを向上させることに重点を置いています」とマンツは言う。「小型モジュール式原子炉は、近い将来に実現可能となる重要な技術のひとつです」。
もうひとつの解決策は、電磁波ビームを利用して電線なしで長距離にエナジーを送るパワー・ビーミングかもしれない。この技術は、小型の無人航空機向けには「かなり進んでいる」が、より大きなエナジー・レベルに使用するには「実現にはもう少し時間がかかる」とマンツは言う。
パワー・ビーミングはいずれ、前方作戦基地の遠隔給電に極めて重要な役割を果たすだろう。「ゲームを変える技術になります」。
今の時点では、ほとんどSFの世界だが、将来を見据えて、『これこそ投資して大きな変化を起こせる技術だ』と言うのが私の仕事の一部だ」とマンツは言う。
固定基地は、エナジー効率に重点を置いたり、長期エナジー貯蔵のようなソリューションに技術的な重点を移したりする柔軟性がある、と彼は言う。
太陽光発電は著名な再生可能エナジー源だが、商用送電網への依存は天候やサイバー攻撃への脆弱性を生む。マイクログリッドは、特定の地域に電力を供給する送電線と発電機の小規模で局所的なネットワークであり、送電網が停止しても制御を分散することができる。
現状は基本的に商用電力網に依存している、とブライアンは言う。インド太平洋での戦いでは、「施設はロジスティクスをシャットダウンする標的になると予想される」。「軍隊を動員し、軍隊を訓練し、軍隊を維持するため依存している商用電力網を失う可能性があると考えたら、どうしますか？」
分散型発電と蓄電によって、商用送電網がダウンした場合でも、エナジーを基地の重要な部分に向けることができる。「基地の重要な部分は、太陽光発電や蓄電池の下で稼働している可能性があり、送電網から切り離すことができるため、天候やサイバー攻撃、その他によって送電網が停止しても、稼働を続けることができる」とブライアンは説明する。
基地のボーリング場やジムへの電力供給は、オペレーションセンターや分析ユニットへの電力供給よりも重要なはずはない。「すべての重要な軍事資産が稼働していることを確認したい。「そのためには、適切な制御装置やシステムに投資し、送電網が失われた場合でも、重要な対象を優先的に稼働させる必要がある」。
マイクログリッドは、公共の電力系統がダウンしたときに、そこから独立した運用を可能にするので、運用者は電力資産を適切な場所に割り当てることができる。「マイクログリッドのようなものは、本当に、本当に役に立ちます」。
マンツは、マイクログリッドにはサイバー脆弱性がまだ懸念されると述べた。「私たちは、マイクログリッドにサイバーセキュリティが組み込まれていることを確認するために大いに関与している」。半年前に発表された戦術的マイクログリッド規格には、サイバーセキュリティが「基礎研究投資に関して組み込まれている」と指摘した。
マイクログリッドへの投資には、エナジーと水を節約し、国防総省のエナジーコストを削減し、エナジーの回復力とセキュリティを向上させるプロジェクトに資金を提供することを目的とした、国防全体の軍事建設プログラムのサブセクションとしての、エナジー回復力と保全投資プログラムが含まれる。プロジェクトは、フォート・ハンター・リゲット（カリフォーニア州）のソーラー・マイクログリッドを含む。
ジョージア州のオルバニー海兵隊兵站基地は、2022年に電気的に「ネット・ゼロ」という栄誉を達成した。これは、同基地が1年間に電力会社から消費した電力量と同量の電力を再生可能エナジー源から生産していることを意味する、と海兵隊のプレスリリースは述べている。
先進的なマイクログリッド制御は、バイオマス蒸気タービンや埋立地ガス発電機とともに、ネットゼロのステータスに貢献しているソリューションのひとつである。
この成果は、「再生可能で効率的なエナジー技術と防衛任務の間には緊張関係がある」という誤った印象を浮き彫りにしている。
「戦闘能力にとって良いことと、気候にとって良いことの間には、広い範囲で交差があります。つまり、これらの技術はクリーンであると同時に、国防総省にとって重要な軍事能力を提供するものなのです」とブライアンは言う。
「燃料効率を向上させる技術は、より静かで、より低い熱シグネチャーを生成し、より遠くまで移動し、ロジスティクス要件と危険な給油作業を削減することもできます。ソーラーパネルは、二酸化炭素排出量を削減しながら、基地の回復力を高める。エナジー貯蔵は、国防総省の何千もの機能に統合されており、再生可能エナジーと効率化技術は、任務要件と非常によく一致している」（ブライアン）。■
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