米加州「2045年ゼロカーボン電力」、達成には太陽光100GW新設 運輸と建物の電化で電力需要は3倍を想定

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すでに再エネ比率は33％超

　米カリフォルニア州は、多くのプログラムを通じて、クリーンエネルギーの未来に向けて取り組んでいる。例えば、再生可能エネルギーやエネルギー効率・省エネのほか、化石燃料資源からの脱却に必要なエネルギー貯蔵技術の促進などで、すでに大きな成果を上げている。

　2020年時点で同州の電力供給全体に占める再エネの比率は既に33％を超えており、発電に伴うCO2排出量は1990年比で43％減少している。

　クリーンエネルギーへの転換をさらに加速するため、2018年9月カリフォルニア州で「2045年までに100％ゼロカーボン電力」を目指す上院法案「100（SB100）」が可決し、法律となった（図1）。

図1●カリフォルニア州が2045年までにクリーン電力100％を達成するプロセス

（出所：CEC）

具体的に、SB100には、以下のような目標設定などの内容が盛り込まれた。

　（1）2045年までに、温室効果ガスを排出しない太陽光や風力を含む再エネとゼロカーボンの資源で、カリフォルニア州で販売されるすべての電力を賄う

　（2）2030年までに、カリフォルニア州の電力の少なくとも60％を再エネで供給することを義務付ける州の再エネポートフォリオ基準（RPS）を更新

　（3）100％クリーンな電力を達成するため、カリフォルニア州エネルギー委員会（CEC）、カリフォルニア州公益事業委員会（CPUC）、およびカリフォルニア州大気資源局（CARB）は、（各機関の）既存の法律に基づくプログラムを使用して、2021年まで、およびその後4年ごとにSB100に関する共同方針レポートを発行する

　今年3月に、SB100に基づき、CEC 、CPUC とCARB の3つの機関は、SB100を実施する際の課題と機会を評価するための第一ステップとし、「2021 SB 100合同機関レポート」を発表した。

　同レポートでは、100％クリーン電力を達成するために必要な追加的資源と資源の設置導入量の初期評価、及び関連するコストが含まれており、様々なコンディションとテクノロジーのもとで、これらの要因が分析されている。

「電化」推進で経済全体を脱炭素化

　ところで、「2045年までに100％ゼロカーボン電力」と聞くと「現在」供給されている小売電力のゼロカーボン化と思えるかもしれないが、実は、脱炭素のターゲットはそれだけに留まらない。

　同州のジェリー・ブラウン前知事は2018年に、SB100成立に加え、2045年までにカリフォルニア州の経済全体をカーボンニュートラルにする方法を検討するよう州当局に指示する州知事命令に署名した。つまり、この命令は、カリフォルニア州の電力部門だけでなく、運輸や製造業など、その他の部門でのCO2排出量を削減する変革、つまり電化への移行が考慮されるのである。..Read More Here

ワイン産地で米最大の水上メガソーラーが稼働 PPAモデルを採用、電力コストを削減し池の環境改善も

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両面発電パネルを採用

　カリフォルニアワインの発祥地として有名なソノマ郡。サンフランシスコの北約55kmに位置する。世界的にも有名なワインの産地のソノマ郡の中心であるヒールスバーグ市で、米国最大の水上フロート式メガソーラー（大規模太陽光発電所）が稼働を開始した（図1）。

図1●米国最大の水上フロート式メガソーラー稼働開始

（出所：The City of Healdsburg）

　「ヒールスバーグ・水上フロート式・ソーラー」と呼ばれるこのプロジェクトの竣工式が2月末に行われた。同発電所は、太陽光パネルの出力4.78MW、連系出力約3.0MWのメガソーラーで、ヒールスバーグ市が運営する排水処理施設のため池に設置された。

　合計で1万1600枚の太陽光パネルが合わせて15エーカーの2つの池の約半分を覆っている。さらに、使用されたのはバイフェイシャル（両面発電型）パネルで、太陽が上から当たる時だけではなく、パネル背面に水面からの反射光を取り込んで発電できる仕組みになっている。

　ヒールスバーグ市公共事業部でディレクターを務めるテリー・クロウレイ氏によると、このプロジェクトは稼働したばかりで、両面発電パネルによる発電量の増加効果については、これから検証していくという。

　水上に太陽光パネルを浮かべる架台は、フロート大手の仏シエル・テール製で、パワーコンディショナー（PCS）は、独SMAソーラーテクノロジー製だ。

　米プロジェクトデベロッパーであるホワイト・パイン・リニューアブルズが、米ノリア・エネルギーとこのプロジェクトを開発した。ノリア・エネルギーは、米国で水上フロート式太陽光発電の開発・建設においてリーダー的な存在である。

　ヒールスバーグ市は、このプロジェクトから電力を購入する25年間にわたる長期電力購入契約（PPA）をホワイト・パイン・リニューアブルズと結んだ。ヒールスバーグ市は、この電力購入契約の期間中、卸電力価格と比較して約100万ドルのコスト削減を見込んでいる。..Read More Here

加州に続きテキサスでも電力不足、異常気象で大停電 脆弱な電力網が露呈、信頼性に疑問符

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エネルギーの「当たり前」が崩れる

　新型コロナウイルスは、社会の根本的な価値観や行動様式、需要と消費パターンを一変させた。「当たり前のこと」が、当たり前でなくなった。

　テクノロジーと経済でリーダー的な存在の米国なら、安定した電力供給が受けられるという当然の日常も、いまでは当たり前ではなくなった。

　デジタル化が浸透し、さらに脱炭素社会の実現に向けて、太陽光、風力発電などの再生可能エネルギーを電源とした建物、クルマの電化への加速を、連邦政府・州政府ともに推し進めようとしている矢先、その基盤となる電力供給インフラが万全ではないという事実が、昨年にカリフォルニア州、そして、この冬、テキサス州で露呈した。

　昨年夏カリフォルニア州で記録的な猛暑が続き、電力需給が逼迫したことから、同州の送電系統を管理するカリフォルニア独立系統運用機関（CAISO）は緊急事態宣言を発動した。さらに、強風により送電線が落下して山火事となるリスクを防止するため、大規模な計画停電を実施した。それでも今年1月には同州北部で強風により配電線が落下し、数日以上に及ぶ停電となった。

エネルギー“大国”で電力不足

　さらに今年2月中旬、今度は記録的な寒波の影響によりテキサス州で400万世帯以上もの広い地域が停電に陥った。氷点下で寒さが厳しくなり、暖房利用などの電力需要が急激に増加したところに、基幹エネルギーである天然ガスパイプラインや風力発電設備が凍結し、電力供給が減少したことが原因とされている。

　つまり、需要が増加するなかで、エネルギーの供給量が下がってしまったわけだ。

　テキサス州知事は風力発電が停電の原因だと非難した。

　テキサス州と言えば石油産業で有名だ。米エネルギー省エネルギー情報局（EIA）によると、2019年同州の天然ガス生産量は米国全体の25％、原油生産は同41％も占める。実は、同州は原油、天然ガスだけではなく、なんと風力発電でも全米をリードしている。EIAによると昨年8月時点で、同州には累積29.1GWもの風力が設置されている。これは2位のアイオワ州の約3倍で、群を抜く風力ナンバーワン州となっている（図1）。...Read More Here

図1●米国における稼働済み・稼働計画中の風力発電・州別ランキング（青緑：2020年8月までに稼働済み、深緑：2020年9月から11月までに稼働計画、緑：2020年12月に稼働計画）

（出所：EIA）

2021年に15GW超のメガソーラーが新規導入へ 最大460MW案件は蓄電池併設、両面発電と1軸追尾を採用

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太陽光と風力でシェア8割

　2021年1月に発表された米国エネルギー省（DOE）・エネルギー情報局（EIA）の調査によると、2021年には、約40GWの発電所が新たに稼働する予定になっている。そのうち、太陽光発電は全体でもっともシェアが大きく39％、それに続く風力は31％と、太陽光と風力で全体のなんと80％に達する。次に続くのは、天然ガスでシェアは16％、そしてエネルギー貯蔵が11％となっている（図1）。

図1●2021年に稼働が予定されているテクノロジー別・月別発電所（G W）

（黄色＝太陽光発電、緑＝風力、青色＝天然ガス、藍色＝エネルギー貯蔵設備、赤色＝原子力、出所：Energy Information Administration）

　太陽光発電デベロッパーと発電所所有者は、2021年に連系出力15.4GWもの発電事業用の太陽光発電所を新設・稼働する計画である。EIAのデータによると、この容量は、昨年2020年の約12GWを大きく超えることになる。

　ちなみに立地を見ると、新設太陽光発電所の28％はテキサス州、続いて9％はネバダ州、同じく9％はカリフォルニア州、そして7％がノースカロライナ州となっており、これらの４州で全体の半分以上を占める。

「両面発電・一軸追尾」に蓄電池

　現時点で、2021年に稼働する太陽光プロジェクトで最大規模になるのは、「パーミアン・エネルギー・センター」で、テキサス州アンドリュー郡で開発されている。このプロジェクトは、連系出力420MWの太陽光発電所に出力40MW（容量40MWh）のエネルギー貯蔵施設が併設され、合計出力は460MWに達する。バイフェイシャル（両面発電型）パネルと一軸追尾式の架台システムを採用し、約130万枚のバイフェイシャル太陽光パネルは、中国ジンコソーラー製と中国JAソーラー製で、一軸追尾架台は米国ネクストラッカーにより供給される。

　このプロジェクトを開発しているのは、デンマークの風力発電事業で有名なオーステッドだ。同社は米国内では洋上風力発電でリーダー的な存在になっている。2018年に太陽光発電デベロッパーであるリンカーン・クリーン・エネルギーを買収したことにより、パーミアンプロジェクトを代表とする太陽光発電、そしてエネルギー貯蔵設備も同社のポートフォーリオに加わることになった。

　プロジェクトは今年中期に稼働する予定である。Read More Here

世界最大「ギガソーラー＋蓄電池」プロジェクトが米加州に着工！ スターバックスや大手電力、地域新電力がPPAを締結

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「大規模太陽光の首都」に建設

　米カリフォルニア州で、ギガワット（GW＝1000MW）を超える巨大な太陽光発電と大規模なエネルギー貯蔵プロジェクトの建設が始まろうとしている。

　「エドワーズ＆サンボーン・ソーラー・エネルギー貯蔵」と呼ばれるこのプロジェクトは、米再エネ・プロジェクト・ディベロッパーであるテラジェン（Terra-Gen）社が開発した。同社は先月ミネソタ州に本社を構える太陽光発電のEPC（設計・調達・施工）サービス事業者であるモーテンソン社にプロジェクトの施工を委託した。

　エドワーズ＆サンボーンプロジェクトは、出力1118MW （1.1GW）の「ギガソーラー」と容量2165MWh（2.165GWh）の「ギガストレージ」から構成される。使用される太陽光パネルは250万枚を越え、エネルギー貯蔵設備には、11万個以上のリチウムイオン電池モジュールが使用される。

　このプロジェクトは「太陽光＋蓄電池」プロジェクトで、現時点で世界最大規模といわれている。

　建設は今年第1四半期（1～3月）から開始し、来年の2022年第4四半期（10～12月）に完工する予定だ。

　立地するのは、カリフォルニア州のカーン郡。同郡は、カリフォルニア州セントラルバレー南部に位置し、その面積はなんと東海岸のニュージャージー州に匹敵する。農業が盛んだが、郡の経済は石油採掘にも深く関係している。また、多くの大規模な太陽光発電プロジェクトが建設されているため、カリフォルニア州における「大規模太陽光発電の首都」としても知られている。もちろんこれは俗称で公的な意味があるわけではない。ちなみに、エドワーズ＆サンボーンプロジェクトの「エドワーズ」とは、航空機開発の拠点として知られる「エドワーズ空軍基地」の隣接地に開発されることに由来する（図1）。

図1●カーン郡に設置された大規模太陽光発電の1つで、出力は450MWになる

（出所：8minute Solar Energy）

スターバックスがPPA締結

　このプロジェクトのEPCを担当するモーテンソン社は、今まで米17州で計7GWの太陽光発電プロジェクトの建設に携わり、エドワーズ＆サンボーンプロジェクトは、同社にとって78番目の太陽光プロジェクト、11番目のエネルギー貯蔵プロジェクトになるという。

　プロジェクトディベロッパーであるテラジェン社は、これまでに1.3 GWを超える太陽光、風力、そして地熱発電所を開発・運営する。

　現時点でプロジェクトから発電される電力の購入者（オフテイカー）は、サステイナビリティ（持続可能性）向上を目標とするリーディング企業、地方自治体、そして大手電力会社が含まれる。

　まずは、コーヒーチェーン世界大手の米スターバックス。同社は、環境負荷を低減するために、2030年までに、CO2排出量を50％削減することを目指している。さらに、昨年9月に2025年までに北米1万店舗を環境配慮型店舗に転換する計画を発表した。同社は、風力発電、太陽光発電から電力購入契約（PPA）を通じて、米国、カナダ、英国にある直営店舗について、既に「再エネ100％」の電力で賄っている。

地域新電力8社、共同で500MWのエネルギー貯蔵を設置へ 「長周期」需給変動に対応、再エネ大量導入とレジリエンス強化

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「長周期」対応の重要性が増す

　米国では今年8月に起こった大規模な山火事、猛暑などで大停電が起こり、カリフォルニア州の電力システム（グリッド＝電力系統）の信頼性とレジリエンスがまた大きく見直しされている。太陽光発電を含む再生可能エネルギーの導入量では他州を引き離してダントツのカリフォルニア州だが、再エネを効率良くグリッドに統合しつつ、信頼性を高め、災害などに対するレジリエンスを強化するには、電力を長期間、放電できる「長周期」エネルギー貯蔵調達が必要になってくる。

　カリフォルニア州では、大手電力会社だけではなく、地方自治体による地域新電力も長周期エネルギー貯蔵の調達へ乗り出した。

　今月（10月）カリフォルニア州の8つの米国コミュニティ・チョイス・アグリゲーション（CCA）が共同で出力500MWもの長周期エネルギー貯蔵の提案依頼書（RFP）の公募を出した（図1）。

図1●8つのCCA共同での長周期エネルギー貯蔵のRFP（出所：Silicon Valley Clean Energy）

ちなみに、CCAは日本の地域新電力に似ていて、市や郡などの地方自治体が設立し、自ら発電所を開発、または発電事業者から電力調達し、 既存の大手電力会社が所有する送配電網を利用し需要家に電力を供給する 電気小売り事業を展開している。カリフォルニア州では、電力小売りが全面自由化しておらず、3つの大手電力会社が電力の送配電と供給を地域独占しているが、2002年に成立し法律で、地方自治体がCCAを設立することにより、地域の需要家に電力供給先の選べるようになった。特にCCAは、既存の大手電力会社との差別化として、再エネの比率がより高いプランを提供し、その再エネも「地産地消」型で調達している。...Read More Here

2019年版・米企業の太陽光発電導入ランキング 3位はウォルマート…、では、1位と2位は？

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企業の導入量は10年で15倍

　米国の大統領選挙まで、すでに1カ月を切った（投票日11月3日）。大統領選のテレビ討論会では環境問題に関する「グリーンディール」、「フラッキング」、そして「パリ協定」などが討論されている。

　ちなみに「グリーンディール」とは、気候変動対策をコロナ禍からの経済復興と位置付ける考え方、「フラッキング」とは、シェールオイルやシェールガスを水圧破砕による坑井掘削で生産する手法で、米国内で石油・天然ガス生産を飛躍的に伸ばした一方で、有害な化学薬剤を使うため地下水脈の汚染など環境問題が指摘されている。

　フラッキングの禁止か規制緩和か、パリ協定に復帰するのか否かなど、米国の環境政策が次の大統領で大きく変わると予想されている。

　2016年に発足した米トランプ政権が、気候変動対策の国際枠組み「パリ協定」から離脱すると発表した時、米国の再生可能エネルギー市場が大きく後退すると予測されたが、そんな懸念とは裏腹に、米国内では、企業による独自の気候変動対策に取り組む動きが加速した。

　つまり、米企業は、連邦政府の法令・規制、方針に頼らず、または、義務付け無しで、自主的にクリーンエネルギー への転換に向け舵をきっているのである。

　実際、米国太陽エネルギー産業協会 （SEIA）によると、現在米国企業によって設置された太陽光発電容量は、10年前の2009年と比べると15倍にもなるという。2009年には、当時州政府による助成制度が確立していたカリフォルニア 州と東海岸のニュージャージー州に太陽光発電の導入は偏っていたが、その後、太陽光発電のコスト低下に伴い州政府の助成制度がほとんどなくなったにもかかわらず、企業による太陽光の導入は他の州でも拡大した（図1）。... Read More Here

図1●米国内における企業による太陽光発電導入量推移（上：2009年、下：2019年）（円の大きさは導入容量に比例）, Credit SEIA

加州の山火事、太陽光発電にも影響、発電量が半減！ 「オレンジ色の空」と「灰」で日射量が大幅に低下

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不気味なオレンジ色の正体

　「バリバリバリ、ドッカーン」――。けたたましい雷鳴と同時に、窓から見える、夜明け前の暗い空に、いく筋もの眩しい光が横に走った。米カリフォルニア州の乾燥した天候の中でこんなに激しい稲光は、今までに見たことがない。

　8月16日の朝、カリフォルニア州北部全体で異常に激しい雷に見舞われた。その際に発生した稲妻の数はなんと4000近くだったという。地上にまで及んだ落雷は、その後同州北部と中部で大規模な山火事を引き起こした。

　至る所で起こった山火事で、空は不気味なオレンジ色に染まり、さらに空からは雪のように白い灰が降ってきた。

　実は、この「オレンジ色」の空は、同州に導入済みの数kWの屋根置き太陽光発電システムから数百MW級のメガソーラー （大規模太陽光発電所）にまで、「ネガティブ」な結果をもたらした。

　空一面がオレンジ色に染まるという現象は、山火事による煙、そして灰が太陽の光を遮って反射したために発生した（図1）。

図1●大規模山火事で空だけでなく、地上までオレンジ色に染めた

「PM2.5」で太陽光が散乱

　カリフォルニア 州の送電系統を管理するカリフォルニア独立系統運用機関（CAISO）によると、CAISOの電力系統には同州に導入された発電事業用メガソーラーの90％が接続されているが、2020年9月最初の2週間における平均的な発電量を見ると、大規模な山火事のため、2020年7月の平均から30％近くも減少したという。

　山火事の煙には、「PM2.5」と呼ばれる、2.5μm（マイクロメートル）以下の小さな浮遊粒子状物質が含まれている。ちなみに、PM2.5は、大気汚染物質の1つである。

　一般的にPM2.5の濃度が高まると空に霞みがかる。これはPM2.5が太陽光を散乱させて生じるといわれる。この現象が起きると、太陽光が地上まで十分に届かなくなる。つまり、山火事による煙は、太陽光パネルに到達する日射量を減らし、その結果、発電量が減ることになる（図2）...Read More Here

（出所：US Energy Information AdministrationがCAISOとCalifornia Air Resources Boardのデータを元に作成）

加州「太陽光・蓄電池マイクログリッド」、地域の担い手が連携 非常時は空港・沿岸警備に電力供給し、レジリエンス強化

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送電網の末端に位置

　米カリフォルニア州北部にあるサンフランシスコ市から北に約200マイルに位置するハンボルト郡は、同州で2番目に大きな自然の入り江であるハンボルト湾に隣接していて、さらに、レッドウッドからなる国立公園や海岸山脈もある。

　同郡は、他のコミュニティから孤立した農村で、送電網の末端に位置する。さらに、津波、地震、土砂崩れ、洪水、そして山火事などの自然災害を受けやすく、「エネルギー・レジリエンス」はこのコミュニティにとって重要な課題となっている。

　そんなハンボルト郡で、「レッドウッド・コースト・空港・マイクログリッド（RCAM）」というプロジェクトが立ち上がった。このマイクログリッドは、出力2.2MWの太陽光発電に、容量8.8MWh（連系出力2.2MW）の蓄電池といった分散型電源から構成される（図1）。

テスラが太陽光と蓄電池

　レッドウッド・コーストのエネルギー・オーソーリティ（RCA）でエグゼクティブ・ディレクターを務めるマシュー・マーシャル氏は、「RCAMは、レジリエンス対応へ必要性、大手電力会社の持続可能なスマートグリッドへの転換、そして地方自治体の発電所とエネルギー貯蔵所有への関心の高まりという背景があります」と話す。ちなみに、RCAは、コミュニティー・チョイス・アグリゲーション（Community Choice Aggregation: CCA）の1つで、日本の地域新電力にとても似ている。地方自治体の関与した電力小売事業者で、地域を独占する大手電力に対して、より高い再エネ比率で、地元に換言しながら地産地消を目指している。

　このプロジェクトに関与するプレーヤーは、以下になる。

●ハンボルト州立大学のシュアツ・エネルギー・リサーチセンター：主任コントラクター兼テクノロジーインテグレーター

●パシフィックガス＆エレクトリック（PG＆E）：カリフォルニア州北部地域をサービス管轄とする大手電力会社で、地元の配送電網を運営

●RCA：地元のCCAで、RCAMの分散エネルギー資源（DER）の所有者兼事業の投資家（600万米ドルを投資）

●ハンボルト郡：分散型電源が設置される空港の所有者・運営者

●カリフォルニア州エネルギー委員会（CEC）：地域マイクログリッド構築支援事業として、プロジェクトコストの約半分（500万米ドル）を補助金として支給

　さらに、システムのハードは、米テスラが太陽光発電と蓄電池、そして、コントローラーは米SEL社が提供する。...Read More Here

太陽光への出力抑制率が12％に、季節を超えた貯蔵に期待 「揚水式水力」が長周期のエネルギー貯蔵として再評価（後半）

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「古いものが新しい」

　米国水力発電協会（National Hydropower Association：NHA）は、「全ての古いものが、また新しい」と、水力発電のカムバックを表している。その意味するところは、 発電源としてだけでなく、水力を「貯蔵」として捉えている。揚水式貯蔵は、米国で最も大規模で、最も古いエネルギー貯蔵テクノロジーなのだ。

　ちなみに、日本の電気事業連合会によると、揚水式水力発電は、「発電所の上部と下部に大きな池（調整池）をつくり、電力需要の多いときは上の調整池から下の調整池に水を落として発電し、発電に使った水は下部の調整池に貯めておく 」となっている。さらに、「日本では特に夏の昼間にはエアコン、屋内照明などに最も多くの電力が必要とされている。一方で、夜は逆に電力消費が少なくなる。そこで、電力需要の少ない夜間に火力・原子力発電所の電力を利用して、揚水発電下部の貯水池から上部の貯水池まで発電用水を汲み上げ、再び昼間の発電に使う」と、解説されている。

　米カリフォルニア州では、「温室効果ガス（GHG） 排出フリー電源システム（ゼロ・エミッション）への移行」を達成するため、太陽光発電の導入拡大と化石燃料による火力発電所の廃止を同時に進めている。そんな、同州にあっては揚水式貯蔵の位置づけが日本と違う（図1）。

図1●カリフォルニア州にある揚水式貯蔵の1つ（出所：The Walsh Group）

太陽光で昼間に水を組み揚げ

　電力の供給が高い太陽が照っている時に、下部調整池に貯まった水を上部調整池にくみ揚げ、電力需要の高い太陽が沈んだ後に、上部調整池にためられた水を下部調整池に放水し、電力を供給する。

　昼間の太陽光発電による余剰電力を活用して、水を組み揚げ、夕方の電力ピーク時に水を落として発電する。この活用方法により従来の蓄電池とは比較にならない量の電力を貯蔵することかができ、さらに、夜間の火力発電や原子力発電の削減にも繋がり、真のGHG排出フリー電源システムが形成できる。

　このモデルが現在成り立つのは、太陽光発電導入拡大により、太陽光発電の供給と実際の電力需要のミスマッチが起こっているからだ。カリフォルニア州では、需要ピークは太陽光の出力が減少する夕方から夜になる。需要の小さい昼間に大量に発電する太陽光発電は、過剰供給を起こし、出力抑制の対象となってしまう。昼間の太陽光発電の出力を抑制すると同時に、夕方にかけて急に立ち上がるピーク需要を満たすため、化石燃料による火力発電を稼働させると、 本来の意図と反対にGHGの排出量を高めることになる。 ...Read More Here

太陽光の大量導入を支える「古いテクノロジー」！？ 「揚水式水力」が長周期のエネルギー貯蔵として再評価（前半

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長周期」の調整力不足が露呈

　このコラムの前回記事（米加州で大停電！、再エネ導入で前進も系統の安定運用が後手に）で、米カリフォルニア州が「温室効果ガス（GHG） 排出フリー電源システム（ゼロ・エミッション）への移行」を達成するため、太陽光発電の導入拡大と化石燃料による火力発電所の廃止を同時に進めるが故に、系統運営に問題が生じている実態を取り上げた。

　一方、昼間に太陽光発電からの電力を充電し、夕方のピーク時に放電できるリチウムイオン電池がメインとなるエネルギー貯蔵テクノロジーが、天然ガス火力の代替に再エネを増やしていく上で重要な役割を果たす、という方向性をこれまでのコラム記事で再三、触れてきた。

　住宅用蓄電池、さらに発電事業用のリチウムイオン電池と言えば、米国の著名起業家で、話題に事欠かないイーロン・マスク氏の創業した企業「テスラ」がまず頭に浮かぶであろう。

　テスラの住宅用蓄電池「パワーウオール」、発電事業用蓄電池「パワーパック」は、革新的な蓄電テクノロジーとして、人をワクワクさせ、市場を斬新に変え、大きなシェアを占めることが期待されるものだ。

　しかし、今回、カリフォルニア州で起きた大規模停電で、重要性が評価されたのは、こうした新タイプの蓄電テクノロジーばかりではない。大停電で、明らかになった課題の1つは、長時間での需給バランスの改善に効果のある「長周期エネルギー貯蔵」の必要性である。こうした長周期エネルギー貯蔵テクノロジーで最も活用されているのは、実は「古いテクノロジー」である揚水式水力発電である（図1）。

図1●米加州で最大規模の揚水式水力発電 （1212MW） が導入されているウイスホン湖

（出所：California Energy Commission）

蓄電池の貢献は「ゼロ」！？

　米国でエネルギー貯蔵市場が立ち上がった当初は、調整力市場を通じて、短時間の充放電で生み出した調整力を系統運用事業者に提供する「アンシラリーサービス」がメインで、同サービス用には、「短周期」向け需給改善システムが活用された。

　近年では、カリフォルニア州やニューヨーク州など多くの州政府がエネルギー貯蔵設備の導入を義務化し、 昼間に太陽光発電からの電力を充電し、夕方のピーク時に放電する「シフト目的」の長周期対策での使用が拡大している。しかし、昼間から夕方以上のもっと長期の時間、または数日をカバーできるエネルギー貯蔵が注目され始めた。... Read More Here

米加州で大停電！、再エネ導入で前進も系統の安定運用が後手に 「世界5位の経済大国」でも、電力網は発展途上国以下！？

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「革新的な州にとって容認できない」

　依然として、世界を脅かす新型コロナウイルスで自粛ムードが続く中、米国では８月中旬に突然、猛暑が訪れた。とはいえ、夏なのだから当たりのことにも思える。

　そんななか、世界をリードするハイテク企業が集まるシリコンバレー、世界を魅了するエンターテイメントが生まれるハリウッドなど、世界の先端を走るカリフォルニア 州で、何と電気の供給不足で、停電に陥ってしまったのだ。

　カリフォルニア州を１つの国だとすれば、その経済規模は英国を上回り、米中日独に次ぐ世界5位に相当する。そんな先進経済大国で、猛暑によって停電が起きた背景には、どんな事情があったのか。電力系統は、途上国並みということなのだろうか。

　同州のギャビン・ニューサム知事は今回の停電を「国の最大かつ最も革新的な州にとって容認できない、不適合」と表現した（図1）。

図1●電力の専門家と今回の電力不足の緊急会議を行うカリフォルニア州知事（黄緑色の囲み内）

（出所：Office of Governor Gavin Newsom）

　国内のメディアでは、不十分な電力供給のために同州が計画停電を実施することは、2001年のエネルギー危機以来、ほぼ20年ぶりと報道されている。だが、実際には、「停電」に関して言えば、もっと頻繁に起こっている。

停電すると自家発電機がうなり声

　筆者はサンフランシスコから南に車で約１時間の、空高くそびえ立つ赤スギで有名な州立公園近くに住むが、ここ数年間で何回停電に見舞われたか、とても数え切れない。

　強風が吹くと停電。雨が続くと停電。乾燥が続くと停電、と言った具合だ。

　特に、強風と乾燥が重なった場合、老朽化して整備の不十分な送電線が火元になり大規模な山火事を起きるのを防ぐため、数百万人の電力を停止するという意図的な停電も起こる（図2）

　こんなに脆い電力網を持つのは、米国内のみならず、世界でもトップ規模の大手電力会社パシフィック・ガス＆エレクトリック（PG＆E）なのである。こんな状態であるから、地域の住民のほとんどは自前のジェネレーター（自家発電機）を持っており、停電とわかると、各自外に出て、ジェネレーターをブルンブルンと稼働させるのである。停電が２時間続くのか、2日以上になるのかも分からない、全く発展途上国のような生活になる。

「複数の災厄」で破滅的に

　問題の停電は8月14日の夕方に始まった。

　カリフォルニア州の送電系統を管理するカリフォルニア独立系統運用機関（CAISO）は、停電後、初めての公的な声明で、今回のイベント（停電）を「パーフェクト・ストーム」と表現した。これは、「複数の災厄が同時に起こり、破滅的な事態に至ること」を意味する。Read More Here

米で急拡大する「ハイブリッド型メガソーラー」、計画中は８GW 蓄電池／太陽光の出力比率は0.6、放電時間は4時間を超える

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太陽光は「ハイブリッド」へ

　米国では現在、連系出力ベースで4.6GWの再生可能エネルギー発電設備が、蓄電池を併設した形で稼働している。こうした蓄電池併設型の再エネ発電設備は「ハイブリッド型」と呼ばれ、そのなかには太陽光発電も含まれる。

　ハイブリッド型の再エネ設備は、さらに14.7GWものプロジェクトが計画されており、なかでも太陽光発電が急増している。

　この分析は、米国エネルギー省（DOE）の研究所の一つであるローレンス・バークレー国立研究所（LBNL）と、米研究機関のエレクトリック ・パワー・ リサーチ・ インスチテュート（EPRI）によるもので、米「エレクトリシティー・ジャーナル」に研究レポートが掲載されている。

　「基幹電力系統内における蓄電池を併設したハイブリッド発電設備を導入する動機と選択」と題する、このレポートでは、グリッド（系統網）に接続した発電事業用の再エネ発電設備（連系出力1MW以上）に焦点を当て、「ハイブリット」の動向などについて分析している。

　近年、プロジェクトデベロッパーは、蓄電池を太陽光発電と同じ系統連系ポイントに併設する「ハイブリッド」プロジェクトへの関心を高めているという。

　天候などによって出力が大きく変動する太陽光・風力発電などの「出力変動型再エネ」の導入を拡大しグリッドに統合するためには、グリッドシステムの柔軟性をさらに高める戦略が必要である。蓄電池の活用は、グリッドの柔軟性を高め、変動型再エネの大量導入を促す貴重な戦略であることが、動機の1つになっている。太陽光・風力のさらなるコスト削減が進むにつれて、蓄電池の活用はいっそう拡大するとされている。

計画中の「太陽光ハイブリッド」は約8GW

　同レポートによると、現在米国では61の「ハイブリット設備」が運営されている。連系出力では4.6GWになる。電源種別で見ると、現時点では太陽光発電より、風力、天然ガス、石油による発電設備の方が多くなっているが、計画が発表されたプロジェクトを見ると、太陽光発電が他の発電設備を大幅に上回っている。ちなみに、計画されているハイブリッド設備の数は88で、連系出力は14.7GWに達する。

　太陽光発電のみのデータを見てみると、現在稼働済みの太陽光発電・蓄電池のハイブリッド設備は34で、合計連系出力は706MWだが、計画数は75で、合計出力は7.85MWと大きく伸びていることがわかる(図1)。Read More Here

図1●発電設備別・稼働済みと計画中の「ハイブリッドプロジェクト」

（注：単位＝GW・連系ベース、左グラフ＝稼働済み、右グラフ＝計画中、濃い青色＝発電設備の出力、薄い青色＝蓄電池の出力）（出所：LBNL）

自治体のコロナ対策でリスク回避、米の太陽光建設業 「非接触申請許可」と「遠隔立ち合い検査」を導入

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建設業は「必要不可欠」

　米カリフォルニア州では新型コロナウイルス（COVID-19）の感染拡大防止に向け実質的な外出禁止令が3月中旬に発令され、それに伴い非必須（ノンエッセンシャル）事業の停止と従業員の在宅勤務が義務付けとなった。一方、必要不可欠（エッセンシャル）とみなされた社会生活インフラである商業や事業は営業の継続が認められている。連邦政府、さらに多くの州政府は、「建築」をエッセンシャルとみなした。

　建築物の施工や完工には、公的な許認可や検査が必要なものが多く、地方自治体レベルで運営される建設局・建設課が、こうした業務を立ち合いで行ってきた。新型コロナウイルスの感染拡大が懸念される状況のもと、建築業が円滑に継続されるため、こうした手続きをどのように行い、建築事業者をサポートするかが大きな課題となった。

　これには大きな困難も予想されたが、幸いなことに、課の職員の感染リスクを抑制しながら、設備の安全な設置を保証できる選択肢があるのだ。それは、「非接触（非対面）申請許可」とリアルタイムで行われる「リモート（遠隔）・バーチャル立ち合い検査」である（図1）。

図1●遠隔ビデオによる検査（出所：NFPA）

太陽光の建設には許可と点検

　4月6日、「COVID-19の中、どのように安全な許可・検査を継続するか」と題するセミナーが、サステイナブル・エネルギー・アクション・コミッティ（SEAC）とインタースタイト・リニューアブル・エネルギー・カウンセル（IREC） の共催で行われた。SEACは、ネット・ ゼロエネルギー・コミュニティへの移行を安全かつ効率的にサポートするための情報を提供し、IRECはクリーンエネルギーの普及・推進を目的として1982年に設立された非営利組織である。

　セミナーには主にカリフォルニア州の市役所の建設課で太陽光発電の許可と検査に従事する職員が各局でのCOVID-19前と後の対応方法の違いを語った。

　太陽光発電システムを設置するには電気と建設工事が必要になり、この種の作業には安全性の懸念が伴うため、地方自治体は各太陽光発電が稼働を開始する前に、設置が電気及び建築基準に適応していることを確認する必要がある。

　設置許可申請と点検は官僚的ではあるが、必須なプロセスであり、主に施工業者がサービスの一環として、このプロセスを処理する。...Read More Here

米大学で急拡大、メガソーラーからの電力調達 「物理的PPA」と「バーチャルPPA」を使い分け

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40超の大学が「100％」達成

　アップル、マイクロソフト、グーグルなど米国リーディング企業だけでなく大学などの教育機関でも再生可能エネルギーへの転換が急速に拡がっている。

　米エンバイロメント・アメリカ・リサーチ・ポリシーセンターによると、既に40を超える米国の大学（州、公、私立、２・４年制）は「100％転換」を実現しているという。現在、多くの大学が気候変動対策に本腰を入れ、太陽光発電設置の導入と太陽光発電電力の調達を積極的に拡大している。

　現在、再エネ調達量で米国トップの大学は、米最大規模の州立大学群であるカリフォルニア大学。現在、同校による再エネ調達量は年間273ThW （2兆7300万kWh）を超える。

図1●カリフォルニア大学デイビス校に設置された自家消費用のメガソーラー。大学のキャンパスは左上（出所：Regents of the University of California, Davis campus）

　同大学は、2025年まで電源を100％再エネまたはゼロカーボン電源に転換する目標を掲げている。同大学は既に州内に建設された合計80MWの太陽光発電所から電力を調達済みで、連系出力16.3MWのメガソーラー（大規模太陽光発電所）を含む大規模な設備もキャンパス内や付近に導入している（図1）。

スタンフォード大は太陽光で100％

　大学の中には、太陽光発電だけで「100％」を実現しようとしている大学がある。

　それは、世界でトップレベルの大学である、スタンフォード大学である。同大学は、来年2021年には「大学で消費する電力を100％太陽光発電に賄う」という目標が達成されるという。同校は既に78MWの太陽光発電を調達済みで、現在88MWの太陽光発電所が同大学向けに建設されている。

　最初のメガソーラーである「スタンフォード太陽光発電所＃1」は出力67MWで、カリフォルニア州に建設され、2016年に運転を開始した。また、2017年には同校のキャンパス内に合計出力5MWの屋根上太陽光発電を設置した。

米エネルギー貯蔵市場、2024年までに5.4GWに拡大！ 電力会社による導入計画は合計78GW

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EV市場拡大で価格低下

　米大統領による「年頭教書」は、米政治における新春の恒例行事として知られる。年の始めに、大統領が連邦の両院議会の議員を前に、その年の主な政治課題などを演説するもので、一般教書演説とも呼ばれる。今年は、これと並行して、「米国エネルギー貯蔵産業の年頭教書：2019年の回想」と題したセミナーが2月6日に行われた。

　講演者の一人であるダン・フィンフォレイ氏は、「市場は着実に拡大している」と、米国エネルギー貯蔵設備の市場トレンドを語った。同氏は、クリーンエネルギーに関する英国調査会社・ウッドマッケンジーのエネルギー貯蔵部で アナリストを務めている。

　米国エネルギー貯蔵市場をテクノロジー別に見ると、リチウムイオン蓄電池がこれまで市場をほぼ独占しており、2019年第4四半期のシェアでは、全体の99.2％に達した。

　フィンフォレイ氏によると、エネルギー貯蔵設備の価格は継続的に低下しているという。その背景について、「エネルギー貯蔵市場が、電気自動車（EV）市場に『おんぶ』されているから」という表現で説明した。つまり、エネルギー貯蔵用だけの蓄電池市場はまだ小さいが、急速に拡大するEV市場のおかげで、コスト低下の恩恵を得ているという。

　エネルギー貯蔵市場の主体は「長周期」（長時間の需給改善）向け用途に向かっており、「真の（ビジネス）機会は長周期向けにある」と語った。米国でエネルギー貯蔵市場が立ち上がった当初は、調整力市場を通じて、短時間の充放電で生み出した調整力を系統運用事業者に提供するアンシラリーサービスがメインで、同サービス用には「短周期」（短時間の需給改善）向けシステムが活用された。

　近年では、カリフォルニア州やニューヨーク州など多くの州政府がエネルギー貯蔵設備の導入を義務化し、 昼間に太陽光発電からの電力を充電し、夕方のピーク時に放電する「シフト目的」の長周期対策での使用が拡大している。さらに、供給力の確実な確保を目指す容量市場の拡大で、長周期向けエネルギー貯蔵が大きく伸びると予想されている。

長周期向けは20％の価格低下

　エネルギー貯蔵市場は、太陽光発電市場と同じように、住宅用、 非住宅用（商業・産業）、そして、発電事業用の3つに分類される。さらに、電力会社の視点から、エネルギー貯蔵が電力需要家側に設置される場合 「ビハインド・ザ・メーター（電力量計の後側）」、そして、電力供給側に設置される場合 「フロント・オブ・ザ・メーター （電力量計の前側）」との分け方もある。後者のフロント・オブ・ザ・メーターのほとんどは電力会社による発電事業用になる。

　エネルギー貯蔵設備の価格は、容量や電力量といった技術的な特性だけでなく、設備の定格放電時間によっても異なる。主に、定格放電時間が0.5 時間未満の「短周期」、2時間までの「中周期」、そして4時間以上の「長周期」に分類される。... Read More Here

米版「地域新電力」、相次ぎメガソーラーとPPA契約、稼働済み最大は200MW 「エネルギー地産地消」を掲げ、加州で拡大する「CCA」

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電力独占下でも法的に認可

　先月末、米国コミュニティ・チョイス・アグリゲーション（CCA）の調達する太陽光としては最大規模の発電所が稼働した。CCAとは、地方自治体の関与した電力小売事業者で、大手電力の独占下でも法的に電力事業が認められている。

　出力200MWを超える「ライト・ソーラー」と呼ばれるこのメガソーラー（大規模太陽光発電所）プロジェクトは、カリフォルニア州北部のセントラル・バレーに建設された。サンマテオ郡のCCAであるペニンシュラ・クリーン・エネルギーを通してサンマテオ郡の需要家に電力が供給される（図1）。

図1●地域新電力によって導入された200MWを超える「ライト・ソーラー」プロジェクト

（出所：Peninsula Clean Energy）

「CCA」 は米国版・ 地域新電力

日本では電力小売りが全国レベルで全面自由化されたが、米国では電力自由化は各州の判断で、州別に実施される。 気候変動対策と環境保護に積極的で、太陽光発電導入量で全米をリードするカリフォルニア州は、電力小売りを全面自由化しておらず、3つの大手電力会社が電力の送配電と供給を地域独占している。

　しかし、同州は2002年に地方自治体が地域の需要家に電力が供給でき、地域の電力需要家は電力供給先を選択できる新たな法律を制定した。その法律は、コミュニティ・チョイス・アグリゲーション （CCA）と呼ばれる。

　CCAは日本の地域新電力に似ていて、まず、市や郡などの地方自治体がCCAを設立し、発電設備を有する事業者と自ら電力の購入契約を結び、電力小売り事業を運営する。...Read More Here

2020年・全米新設電源の32％が太陽光発電！ 合計284GWの発電事業用太陽光が計画中

太陽光と風力で76％

　今月発表された米国エネルギー省（DOE）・エネルギー情報局（EIA）の分析によると、2020年に42GWもの新設発電所が稼働を始める。そのうち、太陽光発電は32％、風力は44％と、なんと太陽光発電と風力で全体の76％（32GW）も占める。これらに続くのは、天然ガス火力でシェアは22％（9.31GW）で、残りの2％は水力とエネルギー貯蔵となっている。

　2020年に稼働を開始するとEIAが予測する発電事業用の太陽光は13.48GW。これは、2016年に実際に導入された8GWを大きく超えることになる。導入容量を州別に見ると、テキサスが22％、カリフォルニア 15％、フロリダ11％、そしてサウスカロライナが10％、と4州で半分以上の発電事業用太陽光の導入が行われる。

　ちなみに、EIAによると、42GWが新設される一方で、2020年に11GWの発電所が廃炉される予定である。廃炉される発電所を電源別にみると、石炭火力が51％、天然ガス33％、原子力が14％となっている（図1）。

図1●2020年に稼働予定の電源別発電容量の構成比

（出所：U.S. Energy Information Administration）

284GWもの太陽光が計画中

　EIAのデータは2020年内に稼働予定となっている発電事業用太陽光だけの出力であるが、DOEの研究所であるローレンス・バークレー国立研究所（LBNL）は、2018年末時点で系統連系申請中の発電事業用太陽光の計画導入量を発表した。それは、なんと交流（AC）ベースの連系出力で284GWに達する（図2）。...Read More Here

図2●2018年末時点で開発中の発電事業用電源の導入容量

（出所：Lawrence Berkeley National Laboratory）

米最大「690MW太陽光＋360MW蓄電池」がネバダ州で計画 州所有地に建設、トランプ政権の承認で動き出す

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州政府の所有地内に建設

　現在、米ネバダ州で、国内だけでなく、世界でも最大規模と言われる「太陽光＋蓄電池」プロジェクトの開発が始まろうとしている。

　プロジェクトの正式名称は「ジェミニ・ソーラー＋バッテリー（ジェミニ）」と呼ばれ、連系出力690MWのメガソーラー（大規模太陽光発電所）に、連系出力360MW（容量1520MWh）のエネルギー貯蔵設備が併設される（図1）。

図1●「ジェミニ・ソーラー＋バッテリー」計画図

（出所：Quinbrook Infrastructure Partners）

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　このプロジェクトは規模だけでなく、政治的な面でもニュースになっている。それは、このプロジェクトがネバダ州連邦政府の所有地に開発される予定で、この場合、州だけではなく、連邦の各種機関より許認可を取得する必要があるからだ。...Read More Here

米加州、電源の100％ゼロエミに向け、大規模エネルギー貯蔵が続々 天然ガス火力を代替し、再エネの主力電力源化を支える

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　米カリフォルニア州でエネルギー貯蔵の導入政策を支援するカリフォルニア・エネルギー貯蔵同盟（CESA）によると、同州の温室効果ガス（GHG） 排出フリー電源システムへの移行には、エネルギー貯蔵の普及が欠かせないとしている。

　2018年にカリフォルニア州議会は、「ゼロエミッション電力目標を設定する上院法案100（SB100）」を可決した。「SB100」では、2030年までに電源構成の60％を太陽光発電など再生可能エネルギーからの供給に転換し、2045年までに電力供給の100％をゼロエミッション電源とすることを義務付けた。

　CESAでは、エネルギー貯蔵は同州のエネルギー・環境問題など、多くの課題を解決するのに役立つことから、早急な導入を促している。「同州の直面している課題」とは、天然ガス火力の廃炉、電気自動車（EV）の需要拡大、高い電気料金の抑制、そして太陽光発電の大量導入に伴う系統（グリッド）への統合などがある。

　カリフォルニア州では2045年までにすべての天然ガス火力が廃棄されることになっている。現在同州で発電される電力の43％は天然ガス火力によるものであり、エネルギー貯蔵は、天然ガス火力の代替に再エネを増やしていく上で重要な役割を果たすとされている。

　実際、すでにエネルギー貯蔵による火力発電所の代替は始まっている。象徴的なのが、アリソ・キャニオンとモス・ランディングにおける蓄電池プロジェクトだ。それぞれ、99.5MWと567.5MWという大規模なエネルギー貯蔵設備になる。...Read More Here