アメリカの電力システムは、化石燃料から再生可能エネルギーへの移行に伴い、根本的な変化を迎えています。2000 年代の最初の 10 年間は天然ガス発電が大幅に増加し、2010 年代は風力と太陽光の 10 年でしたが、初期の兆候は、2020 年代の技術革新が「ハイブリッド」発電所のブームになる可能性があることを示唆しています。
典型的なハイブリッド発電所は、同じ場所で発電とバッテリー貯蔵を組み合わせています。これは多くの場合、大規模なバッテリーと組み合わせた太陽光発電所または風力発電所を意味します。ソーラーパネルと蓄電池は連携して、日中の太陽エネルギーがピークに達するときに再生可能電力を生成し、日没後に必要に応じて放出することができます。
開発パイプラインの電力および蓄電プロジェクトを見ると、ハイブリッド電力の将来を垣間見ることができます。
私たちのチームローレンス・バークレー国立研究所では、驚くべきことを発見しました。1,400ギガワット提案されている発電・蓄電プロジェクトの数が送電網への接続を申請しており、これは米国の既存の発電所をすべて合わせた数よりも多い。現在、最大のグループは太陽光発電プロジェクトであり、それらのプロジェクトの 3 分の 1 以上にはハイブリッド太陽光発電と蓄電池が含まれています。
これらの未来の発電所には多くの利点がありますが、質問をする電力網をどのように運用するのが最善であるかについて。
ハイブリッドが人気の理由
風力と太陽光が成長するにつれて、送電網に大きな影響を与え始めています。
太陽光発電はすでに25%を超えるカリフォルニア州では年間発電量の半分を占めており、テキサス、フロリダ、ジョージアなどの他の州でも急速に普及しつつあります。ダコタ州からテキサス州に至る「風地帯」の州では、風力タービンの大規模な配備、アイオワ州は現在、電力の大部分を風力から得ています。
再生可能電力のこの高い割合は、1 日を通して大量ではあるが変動する電力を生成する再生可能電源をどのように統合するかという疑問を引き起こします。
そこでストレージの出番です。リチウムイオン電池の価格は高騰しています。急速に落ちた近年、電気自動車市場向けに生産が拡大しているためです。将来への不安がある一方で、サプライチェーンの課題、バッテリーの設計も進化する可能性があります。
太陽光発電とバッテリーを組み合わせることで、ハイブリッドプラントのオペレーターは、エアコンが強く作動する夏の午後や夕方など、需要が最も高まる最も貴重な時間帯に電力を供給することができます。また、バッテリーは風力や太陽光発電による生産を円滑化し、削減される余剰電力を蓄え、送電網の混雑を緩和するのにも役立ちます。
ハイブリッドがプロジェクトのパイプラインを支配
2020年末時点で、米国では73件の太陽光発電プロジェクトと16件の風力ハイブリッドプロジェクトが稼働しており、発電量は2.5ギガワット、蓄電量は0.45ギガワットに達する。
現在、太陽光発電とハイブリッドが開発パイプラインの大半を占めています。2021 年末までに、675 ギガワットの太陽光発電が提案されています発電所は送電網接続の承認を申請しており、そのうちの 3 分の 1 以上が蓄電装置と組み合わせられていました。さらに 247 ギガワットの風力発電所が併設されており、そのうちの約 8% に相当する 19 ギガワットがハイブリッド型です。
もちろん、接続申請は発電所開発の 1 ステップにすぎません。開発業者は、土地とコミュニティの協定、販売契約、融資、許可も必要です。2010年から2016年の間に提案された新規プラントのうち、商業運転に至ったのはわずか4件に1件だけだった。しかし、ハイブリッド植物に対する関心の深さは、力強い成長の前兆です。
カリフォルニアのような市場では、新規の太陽光発電開発者にはバッテリーの設置が基本的に義務付けられている。太陽光発電が原因となることが多いため、権力の過半数昼間の市場では、さらに多くの建物を建ててもほとんど価値がありません。現在、カリフォルニア州で提案されている大規模太陽光発電容量の 95% にはバッテリーが付属しています。
ハイブリッドに関する 5 つのレッスンと将来への質問
再生可能ハイブリッドにおける成長の機会は明らかに大きいですが、次のようないくつかの疑問が生じます。私達のグループバークレー研究所が調査を続けています。
ここに私たちのものをいくつか紹介します主要な調査結果:
この投資は多くの地域で成果を上げています。太陽光発電所にバッテリーを追加すると価格が上がる一方で、電力の価値も高まることがわかりました。発電と貯蔵を同じ場所に設置すると、税額控除、建設コストの削減、運用の柔軟性によるメリットが得られます。近年の収益の可能性を考慮すると、連邦税額控除の助けもあり、付加価値が高い価格を正当化しているように見えます。
コロケーションにはトレードオフも伴います。風力と太陽光は、風力と太陽光資源が最も強力な場所で最大限のパフォーマンスを発揮しますが、バッテリーは、渋滞の緩和など、送電網に最大のメリットを提供できる場所で最大の価値を提供します。つまり、最高の価値を持つ最適な場所を決定する際にはトレードオフが存在します。バッテリーが太陽光発電と同じ場所に設置されている場合にのみ得られる連邦税額控除は、場合によっては次善の決定を促す可能性があります。
唯一の最良の組み合わせはありません。ハイブリッド プラントの価値は、設備の構成によって部分的に決まります。たとえば、太陽光発電機に対するバッテリーのサイズによって、発電所が夜遅くまで電力を供給できるかどうかが決まります。ただし、夜間電力の価値は、年間を通じて変化する地域の市場状況によって異なります。
電力市場のルールは進化する必要があります。ハイブリッドは、単一のユニットとして、または太陽光と蓄電が個別に入札する別個の事業体として電力市場に参加できます。ハイブリッドは、電力の売り手または買い手、またはその両方になることもできます。それは複雑になる可能性があります。ハイブリッドの市場参加ルールは依然として進化しており、プラント運営者は自社のサービスをどのように販売するかを実験する必要があります。
小型ハイブリッドは新たな機会を生み出します。ハイブリッド発電所は、家庭や企業の太陽光発電や蓄電池などの小規模なものもあります。そのようなハワイではハイブリッドがスタンダードになっている太陽光発電が送電網を飽和させるためです。カリフォルニアでは、山火事防止のために停電の対象となっている顧客が太陽光発電システムにストレージを追加するケースが増えています。これら「ビハインド・ザ・メーター」ハイブリッドそれらがどのように評価されるべきか、またグリッドの運用にどのように貢献できるかについて疑問が生じます。
ハイブリッドはまだ始まったばかりですが、さらに多くのハイブリッドが開発されつつあります。送電網や送電網の価格設定もそれに合わせて確実に進化させるには、技術、市場設計、規制についてさらなる研究が必要です。
疑問は残るものの、ハイブリッドが発電所を再定義していることは明らかです。そしてその過程で米国の電力システムを作り直すかもしれない。
投稿日時: 2022 年 6 月 23 日