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EXE11イベント(2) EV充電器『Ella』のP2P認証、電力取引市場への適用 |柴田 知輝  株式会社ジゴワッツ

投稿日:2018年4月18日 更新日:

EV充電器『Ella』のP2P認証、電力取引市場への適用 | 柴田 知輝 株式会社ジゴワッツ

株式会社ジゴワッツ 柴田 知輝氏
京都大学大学院でオンデマンド型家庭内直流送電網の研究。修士課程を修了後、株式会社PFUに入社し、マルチメディアKIOSK端末、ドキュメントスキャナの研究開発部門に所属。2014年同社を退職し、株式会社ジゴワッツを設立。トヨタ自動車のOpen Road Projectに参画し、街中のコンセントを小型EVで共有する「Smile Lock Outlet」のハードウェア製作を担当。2017年12月、ブロックチェーンに接続可能な多機能型EV用普通充電器「Ella」を発表し、日常のあらゆる駐車場所でEVの充電が出来る環境づくりを目指す。

柴田:こんにちは。ジゴワッツの柴田です。

僕たちは、非常に小型のEthereumにつながる電気自動車の充電器を作っています。その主要用途としてのP2Pの認証と、それから電力取引市場への適用を考えています。今日はその2点についてお話しさせていただきたいと思います。よろしくお願いします。

まず導入なんですけれど、日本から見るとかなり羨ましい話なのですが、世界全体では人口は増え続けていて、その人口は都市にどんどん集中しているというのが現状です。

EV車の導入が多くの国で検討されている

その人たちがみんなガソリン車に乗ると、どんどん空気が汚れていってしまうので、これだけ多くの国が電動化にコミットしているわけです。例えば2025年までにEVしか売らないようにするですとか、ヨーロッパ諸国も2030年までにはガソリン車を売らないようにしようですとか。中国やアメリカですと、車メーカーに電動化の品質を定めているのですが、それが来年からかなり厳しくなるということから、どんどん電動化を進めようとしています。

EVの普及は目標まで程遠い

世界の目標値としては、2030年までに160ミリオンなんで一億六千万ですね。EVを2030年までに広げようという、各国の合計値でこれだけの目標があるのですが、現時点ではこの絵にしてわかるように、まだ1ミリオンにも至っていないと。いろんな理由があるのですが、車が高いという場合もあります。日本でいうとみなさん「走らないんでしょう」というイメージもあってですね。要は、充電するスポットがないから、なかなか買えないという側面もあると思います。

ブロックチェーンを用いた小型充電器

そこで私たちは、充電器をなるべくたくさん置けるように、非常に小型の充電器を開発しました。Ellaという名前なんですが、Electricと時代、EraとかけてEllaと名付けています。この充電器は、目的地での充電を可能にする世界最小の機械です。

ご存知の方もいらっしゃるかも知れませんが、EV充電器というのは主に2種類ありまして、一つは急速充電です。もう一つは僕らがやっております、目的地での充電ですね。急速充電というのが、今までのガソリン車におけるガソリンスタンドのような役割でして、おおむね30分ぐらい充電すると、車の電池の全体の容量に対して80%ぐらい入るものです。これは車のディーラーですとか、市役所だったり、最近だと高速道路のサービスエリアでもかなり見るようになりました。現時点で公共の充電器で9000台ぐらい日本では使えるようになっています。

急速充電の課題

ところがこの充電器は速いので、速いということはたくさん電気をひきます。つまり1カ所にあまりたくさん置けないという問題があります。そのため一つの場所に多くても2カ所が精々でして。そうなると、30分で終わるといえど30分は待たなきゃいけない。前の人がいたら+30分かかるというところで、充電待ち問題があります。

後ろに待っている人もいるので、30分たったら必ず動かなきゃいけないですから、食事に短しトイレに長しのちょっと微妙な時間を過ごしつつ、遠方にドライブする方は何カ所か止まりながら行くという、ちょっと辛い状態が発生してきます。

小型充電器のメリット

一方目的地充電では、電気自動車ならではの充電方法で、これは一番売れているNECの機械なんですけど、リーフだと1時間の充電で、20km走れる程度のところまで充電できます。消費する電気としては、家庭用の大きめのエアコンとか、IHのヒーターぐらい、3.2kwが標準的なものですので、割と一カ所にたくさん置けます。

「じゃ遅いんでしょ」って話もあるのですが、例えば今回、このブロックチェーンイベントに参加している3時間で、約60km分の電力を蓄えることができるので、大体藤沢から来られた方は、来た時以上の電気で帰ることができます。家族で温泉旅行に行った場合ですと、例えばこの、すごくでっかいバッテリーを積んでいるテスラのモデルX、これ90kwのバッテリーなので、ゼロからフル充電まで24時間ぐらいかかります。8時間で二日間寝て、ゴルフしてショッピングしていると、100%充電できて、大体600kmぐらいは走れます。充電のための時間を使わなくて済むという意味では、この新たな充電方法がたくさん普及すると、ガソリン車よりも便利なものになると考えております。

これをなるべくたくさん普及するため、我々の充電器は世界最小クラス。日本では最小です。この中に認証システムを入れたというものになります。しばらくブロックチェーンの話は出てこないのですが、もう少しお話しさせてください。

認証機をここに内蔵したというのも、非常に大きなアドバンテージでして。

小型のモビリティを生かす

従来の充電スタンドですと、認証機というのは別途になっていて、この認証機が20カ所ぐらいの、20件の充電器をまとめて認証していました。ですから、もし一番奥の充電スペースに止めるとICカード認証のために、ここまでてくてく歩いてきて、充電してるかなって見に行かなきゃいけないという、非常に不便な状況がありましたので、我々の充電器では認証機をこのサイズに内蔵し、スマホで認証できるようにしています。

現時点では、我々の充電器は従来通りのインターネットのサーバーを使ったモデルで、弊社のサーバーから発行されたワンタイムキーを、お客様のスマートフォンのアプリを使って書き込むことで認証しています。この認証のシステムは充電器だけじゃなく、スマートロックなどにも採用されていて、数百万円の車を守る程度の安全性はあるといえます。どんな仕組みになっているかといいますと、TOTPをベースとした、わりと標準的なプロトコルが備わった認証なんですけども、鍵サーバーと充電器の中に、同じ秘密鍵と、同期された時計が入っています。簡単に説明してしまうと、時計と鍵との掛け算で、ワンタイムパスをその都度生成して、お客様の携帯を経由して書き込むことで認証しています。ですから、この鍵を、発行した鍵を使い回したりですとか、何回もランダムに攻撃して答えをみつける、というような攻撃はできないものです。

ブロックチェーンのコスト

ここから今日の話なんですけれど、P2P認証というか、ブロックチェーンを使った認証をすることになると、よく飲み会などで「ブロックチェーンを使えば自らサーバーを持たずに認証サービスができて、だからスケーラブルで低コストなんだ」という話をします。

ブロックチェーンで実際に直面した課題

ところが実際に、この僕らの仕組みを、Ethereumのスマートコントラクトに書いてみたところ、実を言うと結構お金がかかりました。まずコントラクト書いて、Ethereumネットワークにのっける。これ結構GasPriceが高い時にやったんですけれど、大体1Etherぐらいかかって、当時10万円以上かかるような状況で、これはなかなか辛いなあと。

それで、少し仕組みを変えまして。Ethereumでこの充電器を動かすために、お風呂屋さんの100円入れるマッサージ機のようにですね、最初から何時間分をいくらということで課金して、その分動かすような充電にしたら、一般的なトランザクションと同じですので、安くできるじゃないかと。今回この充電器を、P2Pというか、ブロックチェーン上で認証するにあたっては、先払い方式で、その分だけ動かすという関連方式で実装しています。

最初にスマートコントラクト、充電器のコントラクト宛に、ユーザーのアドレスから、これだけ動かしてくれという、例えば「8時間分くれ」という情報を送ってやる。改めて充電器の前に車を接続し「僕このウォレットアドレスを持っているものなんですけども、充電させてくれ」と充電器に投げる。すると、充電器がスマートコントラクト読みに行って、「確かにあなたはお金払ってますね」というところで、その時間だけ動かす、というような仕組みにしています。

これですと、充電器側はトランスアクション生成せずに、見に行くだけですので、発生するコストはすべてお客さん側に任せられますし、そのコストもそんなに高くない。そういった点で、まずはひとつ実用的なやり方かなということで、これを採用しています。

ブロックチェーンを使えば自らのサーバーを持たずにという点も、ある程度可能であると考えているんですが、実際我々のサーバーもAWS上で動いていて、スケーラブルじゃないか言われると、結構スケーラブルです。で、どっちが安いか比べると、毎分1トランザクション送った場合、充電器5000台稼働しててこのくらいかなという計算になるんですけれども、だいたい毎月250万回ぐらいトランザクションが発生します。

僕らの認証の場合は、終わりと始め2回ぐらいトランザクション生成してるんで、この回数で、ETHの場合は最初にユーザーに入った時の半分のトランザクションで計算しても、AWSだと大体80USドルくらい。今日の昼に見たところ、大体1ウェイ使って、トランザクション認証されるのに30秒ぐらいかかるので、ベースで計算して1万USドルぐらいになってしまいます。で、これがどんどん増えていって、じゃあ充電器が10万代になったらどうなるかっていうと、月間5100万トランザクションになるので。なかなかの額が発生します。

とはいえ、ブロックチェーン認証だけでなくて、低燃費化も一緒にできるという点と、1回あたりは0.0084USドル。0.8円ぐらいで、ユーザーからお金を集めることができるので、かなりリーズナブルだと見ていて、一つのオプションとして、これを提供して行こうと思っています。

これは皆さんのETHでお金を送るのと同じ方法ですけれど、QRコードを読んで、要は充電器に貼ってあるトランザクションを読んで、ポチッと送るだけで充電器を使えるので、我々のEllaでの認証は支払手段の一つとして採用しようと。つまり、Uberのアプリみたいにクレジットカードを登録して払ってもいいし、Apple Payで払ってもいいし、Ethereumでも払えますよっていう、支払手段の一つとしてはありかなと、我々の現時点での考え方の一つです。

ブロックチェーンを用いた電力取引とは?

次にですね、充電器の電力取引市場への適用なのですが、先程話があったGRID+ですとかパワーレッジャーみたいな、ブロックチェーンのP2Pの電力取引が、いくつかプロジェクトとして立ち上がっています。

これもよくある話で、「ブロックチェーンを使えば電力会社を通さずP2Pで電力の取引が可能で、太陽光発電などのクリーンなエネルギーを安く利用することが出来るんだ」みたいな話をよく聞きます。イメージとしては、こんな感じかなと。

インターネットの仕組み

それでですね、電力のイメージだとちょっと分かりにくいかなと思うので、似たような例を出してみますが、インターネットってどうやってつながっているのかっていう話、結構似てると思うんです。自分のパソコンでMicrosoftポチッとやると、なんかインターネットっていう、もやっとしたものにつながって、Microsoftからすっとデータが来る、みたいなイメージがあると思うんですが、実際に家のパソコンからMicrosoftにどうつながっているかというと、まず家のルーターがあって、それから出て行って電線を通って、プロバイダーのルーターに到達していくわけですね。それも人為的な光ファイバーの線で行っているわけです。このwi-fiから行くと、だいたい8個ぐらいのルーターを経て、データが動いていきます。その後どうやってアメリカに行くかっていうと、なんと実際に、海底に物理的な線が通っています。それは9000km以上、アメリカまでつながっていて、日本の大体千葉ぐらいからサンフランシスコまで物理的な線がつながっている。

この線を通ってようやくアメリカ大陸に上陸し、Microsoftまで行くというようなところを、これを光の速度で、大体0.15秒ぐらいかけてデータが行っているので、なんとなく雲からふいっと降ってくるような感じがするんですけど、実際はたくさんの人が、船で頑張って引いたケーブルの中をデータが通ってこの世界ができているというのが、インターネットの現実なんですね。

電気の仕組みもインターネットと似ている

電気も似たような形で、どう消費されるのかなんですけど、もちろん物理的な線を太陽光パネルから電源引いてきたこの線を通っているわけですが、実際我々が使っている電気というのは、実際は東京電力パワーグリッドが持っている電線を通ってこないことには、使えないわけです。

さらに電気というのは、ざっくり言ってしまうと、高いところから低いところに流れますので、こういった発電所を置くときは、大きな発電所よりも少し電圧を上げて流れるようにして、パワーコンディショナーあてに電気を流しているわけです。遠くにある電気を優先的に使うということはできないんですね。電線の抵抗で電圧が下がってしまうので。遠くの電気は実際にはその近くで消費されていて、こっちには来ないんです。

電気を買う時は何が行われているかっていうと、電力会社でつけたメーターが出入りを記録していて、それによって電気代を計算しています。ですので、まずはブロックチェーンを使うと電力会社を通さずに取引可能っていうのは、現実世界においてはなかなか厳しいのではないかと思っています。

ブロックチェーンをいかに電力取引に適用するか?

ここで、ブロックチェーンをどう適用するかなんですけれど、ブロックチェーンスマートコントラクトを実世界に適用っていうのは、なかなか難しくてですね。というのも、ブロックチェーンというのは、やはりデータの記録のつながりですから、実世界のインターフェースでは非常に重要になります。ブロックチェーンは改ざんができないと言われても、データ化する時点で改ざんしてしまったら意味がないです。電力に関しては、日本だと定量化に基づいた電力計できちっと計量されます。これは、デジタイズされていますから、電力量のデジタイズはかなり信頼のおけるデータということになっています。

さらに、その信頼される電力量のデータに加えて、ブロックチェーンを適用することで、電力以外のパラメータ。例えばこの電力ソースが太陽光ですとか、太陽光安定性低いよとか、価格が安くてどれだけの量を提供できるのとか。火力発電所は安定性高いけど、価格も高いよと。一方で使う側も、僕は車を充電したくてバッテリー充電するだけですから、少々揺らいでも安い電気をください、といったことが言えるようになる。

こういった物理的な電気の流れではなくて、上のレイヤーにおいては先ほど石井さんからも話があったように、自動的に安い電気欲しいから安い電気くれというような取引が可能になってくるであろうということで、僕らの充電器も、こういった情報を読み書きできる準備は今のところしています。実際に、ブロックチェーンで電線を引っ張ることはできないので、上のレイヤーでどうやってやるかっていうところが重要なんです。

ブロックチェーンによって本当に電気代は安くなるのか?

で、これ本当に電気が安くなるのかっていう話なんですけれども、例えばこれはカリフォルニアの例です。ネットロードって書いてあるんですが、ネットロードっていうのは、電力会社が実際に売った電力の量になっているわけです。

この一番上のラインというのが、2013年時点のラインで、こちら時間帯ですね。深夜から朝にかけて下がっていって、大体ここフラット。で、午後5時ぐらいから一気にガッと上がるっていうのがアメリカのカリフォルニアの典型的な使用量です。あちらは結構、ガスじゃなくて電熱の調理器を使うので、みんなが家に帰って料理をすると、ものすごく上がるというのが特徴的です。

ところが、これが2015年から様変わりしてきて、昼の時間帯にものすごく電力の売電量が下がるという現象があって、これは何かというと、自然のエネルギーですね。太陽光発電所が増えてきたので、太陽が照っている間は電力の販売は減る。需要は変わってないんだけど、太陽光発電でカバーしちゃうので、電力会社からの送電が減って、こういうカーブになっています。

そうすると、電力を安定化させるために、一番下がっている15時代は発電を縛らなきゃいけないんだけど、15時になると日が沈むと同時に、人が帰って使い出すんで、ものすごく需要がきて、ここで一気に火力を焚きに行かないといけないという辛い状況があります。

ですので、ここで下がっていて辛い部分を上げてあげると、電力会社は嬉しいので「その部分をGRID+の市場」というのもできると思うんです。

日本でも同じ状況があって、ベースロードが最近使われていますけれど、ベースロード電源、ここは安く作れるわけですね。その上で火力やガスを使って、安定させるための発電をしているわけなのですが、太陽光がすごく増えてきたため、特に九州では、ここを抑制してくれというような指令を出しています。

ところが、原発の関係だったり、これだけ太陽光やっといて抑制もさせにくいというところがあるので、抑制している部分を使ってくれるところがあると、かえって助かるっていうこともあって、その部分を電力の上面のところでずらしてあげる。使って欲しい時に使ってあげる。いつ使っても良い電気はこの時に使うという、指令に対応することで、僕らの充電器も、その電力市場に対応できるではないかなと思っています。

早口で喋りすぎちゃったんですけれども、僕らがEthereumに対応した充電器でしたい事っていうのは、支払いの一つとオプションとして提供して、ユーザーに安く使ってもらう。なるべく便利に使ってもらうということが一番ですね。それから電力の取引市場というのは、電力会社抜きではやはりできないものと思っていて、ただし、より安い電力を利用するポテンシャルがありますから、そこにはちゃんと対応していきたいなと思っております。

この後、他の登壇者の皆さんが、このP2Pの電力の取引市場のところを主にお話ししてくださると思いますので、ディスカッションも楽しみにしています。

質疑応答

司会:ありがとうございます。それでは、質問コーナーを設けたいと思います。質問のある方、手を挙げてください。

質問者:お話ありがとうございました。AWSとETHのコストの比較のところが、ちょっと私の理解が及ばなかったんですけども。ETHに払うお客さん側のメリットとか価値としては、もしくは御社の価値としては、お客さんが使われるときの価値というのはどういうふうに解釈をしたらよろしいでしょうか。

柴田:我々がEthereumで受け取るところの価値というのは、フィアット(法廷通貨)でお支払いいただいても、それほど変わりはないと思っています。一方で、僕らがこれを最初になぜEthereumに対応させたかといいますと、充電器を世界中に置こうとしていて、充電のインフラサービスを提供しようとしているときに、その設置先の方には少なくても電気代を負担してもらっているという状況になります。

そうすると1ヵ月分、例えばあなたのところでこれだけ負担してもらっているので、こちら含めてこれだけお支払いをしたいというふうに需要はあるんですけれども、ではその人が一体誰なのか。その人の銀行口座はどこなのか、国際送金するのかっていう問題がありまして。

一方で、僕らが充電器を作った。で、出発する段階ではすでにEthereumで作ってあるので、それが誰かわからなくても、どこにあるかわからなくても、そのアドレスに使われたということですので、僕らが、協力してくれている人たちに支払うっていうところでは、人員コストの削減ですとか、送金手数料がかなり安く済むなど、かなり大きなメリットがあります。

お客さんにとっても、例えば今の段階だと、1トランザクション大体0.8円で30秒ぐらいでETHまで届くんで、クレジットカードの手数料3%とどっちがいいか。

質問者:その手数料は誰が負担するんですか。

柴田:この場合で言うとお客さんの負担になります。クレジットカードの場合だと僕ら負担になるので、どっちがいいかっていうのは難しいところですね。

質問者:使ったドライバーで…

柴田:そうです。

質問者:お話ありがとうございました。実際に電力の取引をする時に、この取引でどのくらいの電力を取引されたかっていうのは、このEllaの中で記録されていくのでしょうか。それともスマートメーターとか、何か別の媒体を使って電力量を記録しているのでしょうか。

柴田:Ellaの中にも電力の計測機能はついていますが、先ほども少し話がありましたけども、計量法に基づく計量器を使わないと、日本では売電ができないことになっていますので、あくまでそれは参考値として出していて、実際の充電サービスを提供する段階においては、時間課金を考えております。電力の取引のところについても、そうですね。それはスマートメーターなどを利用することになりますね。

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