電力網の運用者は、電気機器の損傷を防ぎ、照明のちらつきを抑えるため、電力網を流れる電気の周波数を狭い範囲内に保つべく、昼夜を問わず対応しなければなりません。風力や太陽光発電の利用拡大により、こうした取り組みへの負担は増しています。発電出力が急速に変動すると、電力網の周波数に望ましくない揺らぎが生じる可能性があるためです。その場合、運用者は他の従来型発電所の出力をすばやく調整して補う必要があり、タービンの摩耗を招くとともに、燃料消費も増加します。
MITの研究者によると、電力網の調整に取り組む運用者には、新たな味方が現れるかもしれません。それは建物です。大型の商業施設や住宅を暖房・冷房するシステムは、可変速の電動モーターで動くことがよくあります。MITで行われた詳細なシミュレーションによると、こうした可変速駆動装置は、電力網の運用者からの信号に応じてすばやく調整できます。それに応じて暖房・冷房の出力は変化しますが、建物内の温度は快適な範囲に保つことができます。建物は実質的に大きな蓄熱池のようなもので、壁、床、天井の素材や建物の外皮の内側の空気に熱や冷気を蓄えるからです。この蓄熱の緩衝機能により、居住者の快適さを損なうことなく、暖房・冷房の出力を変えて電力網の調整を支援できます。
分散型発電機、エネルギー貯蔵装置、スマート電力負荷からなる地域ネットワークであるマイクログリッドも、周波数を狭い範囲に保つ必要があります。しかし、小規模な発電機や蓄電池がわずかしかないマイクログリッドは、より大規模な電力網に比べ、周波数を調整する選択肢が限られています。MITのチームは、独立したマイクログリッドをシミュレーションし、可変速の暖房・冷房システムを備えた建物が、居住者の快適さを確保し、建物システムへの長期的な損傷を避けながら、マイクログリッドを安全な範囲で稼働させるのに役立つことを実証しました。
本記事は、 The Energy Collectiveとの協力のもと掲載されています。掲載は、世界経済フォーラムが見解を支持することを意味するものではありません。
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著者：Jesse Jenkinsは、Energy Collectiveの特集ライター兼デジタル戦略コンサルタントです。
画像：東京の中層・低層の住宅およびオフィスビル。REUTERS/Issei Kato
