クリーンエネルギー転換の秘密兵器として送電と配電が重要な理由

An oil derrick and wind turbines stand above the plains north of Amarillo, Texas, U.S., March 14, 2017
As Texas' example shows, transmission and distribution are integral to expanding renewable capacityImage: REUTERS/Lucas Jackson
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  • よりクリーンな電源による発電を増やすには、送電網と配電網の拡充が必要である。

  • そのためには、電力網同士の相互接続性を高めることも併せて進めることで、再生可能エネルギーの変動性を抑え、より安定した電力網を構築できる。

  • 米国最大の風力発電の生産地であるテキサス州がその好例である。

世界が「グレート・リセット」に向かう中、再生可能エネルギー(RE)で未来の電力を賄うことについて多くの議論がなされている。しかし、風力や太陽光を持続可能なエネルギー源として活用するという発想は新しいものではない。1931年、トーマス・エジソンは友人のヘンリー・フォードに次のように語った。「私は太陽と太陽光エネルギーに賭けたい。なんと素晴らしい動力源だろうか。石油や石炭が枯渇するまで、それに取り組まずに待つ必要がないことを願う」。

それから1世紀近くが経った今も、RE普及の動きは依然として勢いを得るのに苦戦しており、しかもそれは世界の一部の地域に限られている。賢明なエジソンが予見していたとおり、世界は依然としてエネルギーを石油と石炭に大きく依存している。世界のエネルギーの80%以上が、石炭、天然ガス、石油から供給されている。環境面での利点が数多くあるにもかかわらず、先進国も途上国も転換に苦労しているのはなぜだろうか。

解決策は往々にして複雑である。炭素価格制度のような施策は、適切に実施されれば非常に効果的であり、長期的には不可欠である。しかし、対立する政党間の駆け引きによって、こうした施策は効力を失い、炭化水素や石炭の独占に深刻な打撃を与えるには、あまりにも及び腰になりかねない。ほかにも、再生可能エネルギーポートフォリオ基準/クリーンエネルギー基準、固定価格買取制度、バイオ燃料など、称賛に値する政策措置は数多く存在する。しかし、これらの提案の多くは、炭素価格制度と同様に党派的な争点であり、最終的には政党の枠を超えて対立しうる。

現在の気候危機には多面的な対応が求められるが、各国が短期的に注力できる、比較的容易に取り組める施策もいくつかある。再生可能エネルギー事業の建設をめぐる熱狂は的外れではなく、風力発電や太陽光発電の事業はさらに建設される必要がある。しかし、見落とされがちなのは、そのエネルギーを電力網に送電することの重要性と、その電力を最終消費者に供給する能力である。風力発電所は広大な土地を必要とすることが多いため、土地が安価で利用可能な遠隔地の都市部から離れた場所に建設されることが多い。そのため、RE事業で発電された電力を送電網を通じて都市部の大きな需要地まで送る能力が極めて重要となる。

よりクリーンな電源による発電を増やそうとするあらゆる取り組みには、送電網と配電網の拡充が伴う必要がある。送電網と配電網が不十分であると、慢性的な混雑と出力抑制の問題が生じ、事業の経済的な実現可能性が損なわれる。事業で発電された電力が混雑を理由に出力抑制される可能性がある場合、投資家はクリーン電源の建設をためらう。こうしたリスクを抱える可能性のある事業には、貸し手が融資に応じない可能性があり、事業の財務的な実現可能性に影響が及ぶ。

新たなRE事業が建設されたとしても、送電網の混雑によって電力網への送電が妨げられるのであれば、ほとんど意味がない。カリフォルニア州はこの問題を象徴している。カリフォルニア州は2045年までに100%クリーンエネルギーを生産することを目指しており、新たな再生可能エネルギー設備を急速に導入してきた。しかし、送電網の対応する拡充や十分な貯蔵設備がないため、再生可能エネルギーから得られるエネルギーのかなりの部分が出力抑制により無駄になっている。例えば、2019年1月から5月までの期間に、カリフォルニア州では風力発電と太陽光発電の合計630,864MWhが出力抑制された。これは2018年の同期間と比べて2.19倍の増加である。2018年から2019年にかけて、50~60%の出力抑制は送電の制約に起因するものであった。

一方、テキサス州はこの問題にどう対処すべきかの最良の例を示している。テキサス州は一般に石油・ガス生産と同義とされているが、米国で最も高い風力発電容量を誇り、太陽光発電容量も急速に拡大している。2019年には、テキサス州は米国の風力発電電力の約28%を占めた。

これは決して小さな成果ではなく、他地域にとっても明確な示唆を与えるものである。投資を促進し、風力資源を活用するため、テキサス州議会は「鶏が先か卵が先か」の問題を克服し、大規模な風力発電所の開発地域や新たな送電線の建設候補地を特定する任務をテキサス州公益事業委員会(PUCT)に与えた。PUCTはテキサス電力信頼度協議会(ERCOT)に対し、テキサス全域の風力資源と、そうした風力エネルギー資源に伴う送電の制約を評価するよう指示した。ERCOTの評価に基づき、PUCTは複数の競争型再生可能エネルギーゾーン(CREZ)を指定し、新たな送電線の建設ルートを特定した。その建設を円滑に進め、開発業者にインセンティブを与えるため、テキサス州議会はPUCTに「二つの重要な要素を考慮しないことを認めた。すなわち、既存サービスの適切性と、追加サービスの必要性である」。

テキサス州で新たに追加された送電網の地図Image: テキサス電力信頼度協議会

CREZ地域が特定されると、次の課題はその資金調達であった。費用を電力会社に配分して歪んだインセンティブを生み出す代わりに、テキサス州は追加の送電容量の費用を、すべての電力利用者の請求額に上乗せする形で社会化した。州はその資金を用いて、約3,600マイルの新たな送電網を建設した。費用は約70億ドルで、18,500MWの風力発電に対応した。現在、テキサス州は米国で最大の風力発電容量(29,000MW)を有しており、これは次点の3州、すなわちアイオワ州、オクラホマ州、カリフォルニア州の合計を上回る。テキサス州の風力発電設備からの出力抑制は、「2009年の17%から2014年には0.5%に低下した」。これは州の送電網および配電網の拡充によるものであり、また太陽光発電事業への関心も大きく高まっている。太陽光発電は55GWの増加が見込まれており、そのうち約9.5GW分の事業はすでに系統連系契約を締結している。

PUCTの独立性と連邦エネルギー規制委員会(FERC)の管轄の不在が、CREZ事業の迅速化に一定の役割を果たしたことは認める。それでも、これは開発業者に風力発電設備の建設を促すための極めて先進的なアプローチであり、世界各国が短期間で再生可能エネルギーの発電容量を拡大するための手本となるものである。送電網と配電網の拡充は燃料中立的な取り組みであり、政治的な対立を生む可能性は低い。それにもかかわらず、再生可能エネルギーの発電容量を電力網に拡大するあらゆる取り組みにおいて、極めて不可欠である。風力と太陽光の変動性は再生可能エネルギーに対してしばしば向けられる批判であり、送電網と配電網の拡充は、電力網同士の相互接続性の向上とあわせて、その問題を克服するだけでなく、ネットワークの安定性の向上にもつながる。

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