本稿は The Conversationとの協力により掲載されています。
太陽光エネルギーのコストは低下し続けており、太陽光発電を導入する人が増えているのも当然のことです。
しかし、屋上型太陽光発電のこの急速な普及により、多くの電力会社は 抑制に乗り出しています。一部の事業者は、発電した余剰太陽光電力に対して消費者に対価を与える「ネット・メータリング」制度の変更を働きかけてきました。これは理にかなっているのでしょうか？
太陽光発電のネット・メータリングは、銀行口座に似た仕組みで機能します。日中、太陽光発電システムが住宅で消費する以上の電力を生み出している時間帯に、システムが生成した未使用のエネルギー（キロワット時）を電力網に「預け入れ」ます。その後、夜間やシステムが十分な発電をしていないときに、そのエネルギーを「引き出し」ます。
銀行口座と同様に、預け入れられたエネルギーは金庫に保管されているわけではありません。預け入れの時点で電力を必要としている他の電力会社の顧客が、あなたの余剰太陽光電力を使用します。エネルギーを引き出すときには、それはあなたのために発電所によって生成されたものです。
このプロセスは単純に聞こえますが、電力業界内で大きな議論を巻き起こしてきました。
電力業界は、ネット・メータリングの顧客がこれらすべてのエネルギーの預け入れと引き出しに対して料金を請求すべきだという、説得力のある主張を展開しています。例えば、ミネソタ州でネット・メータリング法の改正を推進する中で、州議会のPat Garofalo議員は 次のように述べました 。「太陽光発電の顧客は料金を負担せずに電力網を利用できており、これは他の消費者にとってより高い料金を意味する」
反対側の主張にも説得力があります。すなわち、電力会社は太陽光発電の顧客に電力網を無償で利用させるべき、あるいは太陽光発電の顧客にインセンティブを提供すべきだというものです。結局のところ、太陽光発電システムは、電力需要が高い晴れた夏の長い日に最も多く発電しますが、 その時間帯は電力の発電コストが高くなります。したがって、この主張によれば、日中に電力網へ預け入れられる余剰太陽光発電は、夜間に引き出される電力よりも価値が高いとされます。
では、どちらの論理がより説得力があるのでしょうか。ネット・メータリングは負担の大きい要件なのか、それとも全員にとって有益なのか。
昨年、中西部のある電力会社の社長が、太陽光発電がもたらすこの負担について話すのを聞き、その論理は非常に説得力があるように思えました。そこで、自宅の屋上太陽光パネルによって自動的に収集された発電データを確認し、支払っているピーク時と非ピーク時の電気料金と比較しました。その後、私の出身州であるペンシルベニア州の広域地域について、データを体系的に掘り下げ、より科学的な分析を行うことにしましたが、その結果は私を驚かせました。
電力価格の変動
ペンシルベニア州は自由化市場を採用しており、電力会社は電力を生産するのではなく配電を担っています。ほとんどの顧客は、電力を発電所から供給する別の供給事業者を選択し、その料金を支払います。顧客がこの選択を行わない場合、電力会社は卸売電力（電力会社が発電事業者に支払う費用）を購入し、それを小売価格で消費者に再販売します。
電力需要が高まる時期には、需給の関係から卸売市場の電力価格が上昇します。同じ日や週の中でも、1,000%を超えて上昇することさえあります。
電力会社と電力供給事業者は、必要とされるエネルギー量を毎日予測し、それにより電力を発電、購入し、電力網へ供給できるようにしています。例えば、非常に暑い夏の日には、冷房負荷の高まりに対応するためにより多くのエネルギーが必要になります。短期の気象予報を用いれば、前日市場における全体の電力需要に対する太陽光エネルギーの影響を予測することもできます。
私は、ピッツバーグ地域の卸売エネルギーに関する前日市場の時間別価格 データ を確認しました。次に、同じ地域の多数の太陽光発電アレイに関する太陽光発電量 データ を確認しました。
これらのデータと、太陽光発電顧客がいつ電力を使用するかについていくつかの想定を用いた結果、電力網に預け入れられる電力の卸売価格は、夜間や悪天候の日に電力網から引き出される電力の卸売価格より20%高いことがわかりました。言い換えれば、太陽光発電によって、太陽光発電顧客が全体として購入する電力が減少しているにもかかわらず、供給事業者と電力会社はコスト削減を実現し、利益率を高めることができるのです。
太陽光発電の真の価値は？
では、太陽光発電の全体的な価値をどのように定量化できるでしょうか。最善の方法は、太陽光発電の影響のうち まだ 市場に価格として織り込まれていない部分を分析することです。
まず、特定の需要に対する価格は一定に保たれると想定します。次に、大量の太陽光エネルギーが電力網に供給されるシナリオまたはモデルを作成します。これにより、現在の日中の電力需要が顕著に減少し、それに対応して日中時間帯の電力価格も下落することになります。
例えば、2013年のデータに基づき、ペンシルベニア州の全電力の5%を太陽光エネルギーが供給していた場合、私の研究によれば、電力会社とその関連電力供給事業者は、60万人の顧客を抱える地域で年間6,000万米ドルの節約効果を得ることになります。（現在、太陽光エネルギーはペンシルベニア州の電力の約0.1%を供給しているため、5%はペンシルベニア州にとってかなり大きな割合です。）同時に、太陽光発電顧客は電気料金をそれほど支払わなくなるため、電力会社と供給事業者の小売収入は4,500万米ドル減少します。驚くべきことに、節約額は失われる収入よりも大きいのです。
一般的な電力会社や供給事業者にとって、私の計算による純節約額は、顧客一人当たり年間25米ドルです。これは太陽光発電顧客だけでなく、 すべての 顧客にとっての節約となります。少数の太陽光発電顧客は、 すべての 顧客の電力コストを引き下げる役割を果たすことになります。
これらの節約額は、電力の発電のみに基づいています。私がまだ取り上げていない、送配電に関しても同様の節約効果があります。電力の発電コストが需要が高い時期に上昇するのと同様に、送配電コストも需要が高い時期に上昇します。実際、その差が非常に大きくなることがあり、電力会社が顧客に電力の使用を控えてもらうために、顧客に報酬を支払う用意がある場合さえあります。
改めて強調したいのは、太陽光発電があっても、電力会社と発電事業者は必要だということです。インフラの維持は常に必要であり、そのため電力会社と発電事業者は安定した収益を確保し続ける必要があります。しかしながら、太陽光発電による節約額が収益の減少を上回る限り、電力業界に問題は生じないはずです。実際、電力業界はこの追加の利益を再投資し、さらに大量の太陽光発電に対応できるようインフラを改善することもできるでしょう。
太陽光発電が救世主に？
太陽光発電が全国で5%、10%、あるいはそれ以上の水準まで導入された場合、消費者は電力の使い方を見直す必要が出てくるでしょう。現在、多くの州の規制当局は、顧客がピーク時の電力使用を減らし、その代わりに夕方へ移すよう促す政策を策定しています。しかし、夜間へ電力使用をずらすのではなく、消費者は午前後半や正午前後の時間帯へ使用を移すよう促されることになります。
電力は最も高価になるのではなく、日中に最も安くなるでしょう。その時点で、発電事業者と電力会社は新たな不満を抱くことになります。「太陽光エネルギーは日中には最も価値の低いエネルギーしか提供せず、夜間の高い料金でこれらの顧客に電力を返還しなければならない。なんと不公平なことか！」
その時が来れば、発電事業者と電力会社は、太陽光エネルギーがなければ日中のコストは途方もなく高くなっていたこと、そして夜間の料金さえも太陽光エネルギーがなければ高くなっていたことを、思い出させられる必要があるでしょう。
明確さのため、ペンシルベニア州の太陽光発電量とカリフォルニア州の発電量との比較を削除して更新しました。
本稿の掲載は、世界経済フォーラムによる見解への支持を意味するものではありません。
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著者：Richard Flarendはペンシルベニア州立大学の物理学准教授です。
画像：太陽光発電所で太陽光パネルを点検する作業員。REUTERS/Carlos Barria.
