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）

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

8月21日の米横断「皆既日食」、試されるグリッドの信頼性 太陽光の出力急変に備え、水力・火力で迅速な調整を準備

Published at Nikkei Technology Online --- 米本土で38年ぶりの皆既日食

　2017年8月21日 は、米国本土で1979年以来38年ぶりとなる西から東へと横断する皆既日食を見ることができる 。 オレゴン・アイダホ・ワイオミング・ネブラスカ・カンザス・ミズーリ・イリノイ・ケンタッキー・テネシー・ノースカロライナ・ジョージア・サウスカロライナの計14州で月が太陽の前を完全に塞ぐ皆既日食の観測が見込まれている。その時間は約90分。このイベントにより、全米の太陽光発電は一時的に出力減少、または停止するとされている。

　米国エネルギー省・エネルギー情報局（EIA）によると、日食は21GWに及ぶ電力事業用メガソーラー（大規模太陽光発電所）に影響を与えるという。太陽が100％月で塞がれる皆既日食の影響を受けるのは主にオレゴン州で稼働する0.07GW、90％以上の部分食は4.01GW、80%は2.20GW, 70%は3.94GW,　60%は9.79GW, そして50%の部分日食で出力に影響が出るのは1.65GWとなっている（図1）。

図1●2017年8月21日の皆既日食の米国経路地図と事業用メガソーラーの位置とサイズ
（出所：Energy Information Administration）

カリフォルニア州は「部分日食」だが…

　カリフォルニア州は皆既食帯ではないものの、同州北部では76％、南部では58％の部分日食の範囲に入っている。部分日食といえども、米国で太陽光発電の設置容量で50％以上を占めるカリフォルニア州は日食で最も大きな影響を受けるとされている（図2）。

　前回、全米を横断する皆既日食が起こったのは1979年。当時、カリフォルニア州の送電網に接続されていた太陽光発電は、ほぼゼロ。現在、同州の送電網には約10GWの太陽光発電が接続されていて、ピーク需要の30〜40％を賄うまでになった。さらに、同州の配電網には5.8GWの屋根置きを含む分散型太陽光発電も接続されている。

　カリフォルニア州の広域系統運用を行うカリフォルニア独立系統運営機関（California Independent System Operator; CAISO）によると、日食により、4.194GWの発電事業用メガソーラーと1.365GWの分散型太陽光発電が一時的に出力を失うと予想されている。..Read More Here

米加州で80MW超の大規模蓄電池を導入、ガス火力を代替へ 太陽光由来の電気を使い、「ダックカーブ」に対応

Published at Nikkei Technology Online --- ガス火力の燃料不足に現実味

　2016年10月、米カリフォルニア州の天然ガス貯蔵施設で大規模なガス漏れの事故が発生した。天然ガスの不足が危惧され、電力の需要ピーク時における供給不足にも現実味が出てきた。こうした事態の中、同州の州知事は急きょ、出力約100MWの大規模蓄電池の入札、そして建設を電力会社に促した。

　これを受け、カリフォルニア州に数サイトで80MWを超える大規模蓄電池が緊急に導入された。その一つには、米テスラ社が供給した容量80MWh・定格出力20MWのLiイオン蓄電池が含まれる。この蓄電池の運営はすでに2016年末から始まっているが、2017年1月末に正式な完成記念式が行われた。

　「ミラ・ロマ」と呼ばれるこの蓄電池プロジェクトは、10MWの2つのモジュールからなっており、各モジュールは198のパワーパック2（Powerpack2）と、14のインバーターから構成される（計396パワーパック2）。フル充電されていれば、1万5000軒の世帯に4時間分の電気を供給できるという。

図: テスラ社の蓄電池が導入されたカリフォルニア州
「ミラ・ロマ」蓄電池プロジェクトの完成式
（出所：Ernesto Sanchez）

3カ月で80MWhの蓄電池を設置・稼働

　膨大な量の天然ガス漏れが発見されたのは、ロサンゼルス盆地付近にあるアリソキャニオンガス貯蔵施設であった。この貯蔵施設は熱用とガス火力発電所用にガスを供給していたが、安全のために閉鎖されることになった。そのため地域でのガス不足を引き起こしたのである。

　カリフォルニア州で電力小売事業を独占する米サザン・カリフォルニア・エジソン電力会社（Southern California Edison：SCE）は150万の電力顧客数を抱える。SCEは、需要ピーク時の電力供給に天然ガス火力を稼働していた。電力不足を防ぐため、SCEは蓄電池システムの設置を競争入札にかけ、テスラ社が契約者として落札した。

　この緊急の事態に、テスラ社は約3カ月で蓄電池を製造、出荷、建設、そして運営にまでこぎ着けた。蓄電池は、カリフォルニア州ロスアンジェルスから離れた東部の変電所に設置された...See More Here