米南東部が100%クリーンエネルギーを実現する方法
Southern Alliance for Clean Energyは、連邦政府からの義務化の可能性を背景に、南東部の大手電力会社が100％再生可能エネルギー発電を実現するための2つの道筋を示しました。
南部クリーンエネルギー連合の新報告書「Achieving 100 % Clean Electricity in the Southeast」では、連邦政府のクリーンエネルギー基準が米国南東部の発電事情にどのような影響を与えるかを考察しています。
この報告書では、連邦政府の規制を背景に、地域の大手電力会社3社（NextEra社、Duke Energy社、Southern Company社）とTennessee Valley Authority（TVA）が100％再生可能エネルギー発電を実現するためのさまざまなシナリオを検討しています。
この調査では、連邦政府のクリーンエネルギー基準（CES）が導入された場合、TVAは2030年までに100％クリーンな電力を実現し、他の電力会社は2035年までにそれに従うことが求められると想定しています。また、この報告書は最小コストの最適化ではなく、ほとんどの送電や配電の制限を考慮していません。
また、二酸化炭素を排出しない既存の技術のみを考慮しており、将来的な技術の向上については推測していません。これらの将来的な技術はCESの達成を容易にするだけであるとしています。
顧客志向のDER
検討された2つのパスウェイのうち、最初のパスウェイは、エネルギー転換に大きな役割を果たすであろう顧客所有の分散型エネルギー資源（DER）に焦点を当てています。
このパスウェイでは、分散型太陽光発電とエネルギー効率化対策を10％、大規模太陽光発電を41％、風力発電を17％、その他の再生可能資源を8％、既存の原子力発電を12％、エネルギー貯蔵を13％とした容量構成で、TVAは100％のクリーンエネルギーを実現できるとしています。
このシナリオでは、蓄電は冬の予備マージンを確保するために使用され、ピーク時にも完全には使用されません。つまり、TVAに提案されている蓄電量は、ピーク時に機器の故障や停電が発生した場合の「万が一」に備えたものです。
Southern Companyのエネルギーミックスは、3つのユーティリティーに分かれています。アラバマ・パワー社、ジョージア・パワー社、ミシシッピ・パワー社の3つの電力会社です。これらの電力会社は現在、化石燃料に依存しており、特にミシシッピ・パワー社は2035年の発電量の90％が化石燃料になると予想されています。顧客志向の経路では、各電力会社のミックスをシフトすることになります。
■アラバマ・パワー社：分散型太陽光発電とエネルギー効率化対策が12％、太陽光が37％、風力が21％、その他の自然エネルギーが7％、既存の原子力発電が7％、エネルギー貯蔵が16％。
■ジョージア・パワー社：分散型太陽光発電とエネルギー効率向上策を16％、太陽光発電38％、風力発電16％、その他の自然エネルギー5％、既存の原子力発電8％、エネルギー貯蔵17％。
■ミシシッピ電力：分散型太陽光発電とエネルギー効率向上策を7％、太陽光発電42％、風力発電34％、その他の自然エネルギー3％、既存の原子力発電容量0％、エネルギー貯蔵14％。
これらの電力会社では、発電容量は冬のピーク需要に左右されますが、夏のピークの日も比較的わずかな余剰しかありません。夏と冬のピークを満たせるだけの再生可能エネルギーと蓄電は、春の日中の負荷を満たすのに十分であると予測されます。つまり、電力会社は冬と夏にのみ、一部またはすべての原子力容量を稼働させればよいと考えられます。
NextEra社の計画には、2022年までにGulf Power社をFlorida Power and Light社に統合するという計画が含まれています。このシナリオに必要な発電量は、冬場の太陽光発電レベルが低い結果、冬場のピークに引っ張られます。
提案されたエネルギーミックスでは、分散型太陽光発電とエネルギー効率化対策が15％、太陽光発電が51％、風力発電が9％、その他の自然エネルギーが2％、既存の原子力発電が6％、エネルギー貯蔵が17％となっています。
このシナリオでは、太陽光発電と蓄電の普及率が提案されているため、NextEra社の送電網は、州外からの燃料輸入への依存度が低くなります。
また、Southern Company社と同様に、Duke Energy社も3つの電力会社で構成されています。デューク・エナジー・カロリナス、デューク・エナジー・プログレス、デューク・エナジー・フロリダです。デューク・エナジー・カロリナスとデューク・エナジー・プログレスのシナリオは、デューク・エナジー・フロリダとは異なります。デューク・エナジー・フロリダは、サンシャイン・ステートにある電力会社で、原子力発電設備を持たず、陸上風力発電も建設していないからです。シナリオは次のようになります。
■デューク・エナジー・カロリナス：分散型太陽光発電とエネルギー効率向上策が12％、太陽光発電が46％、風力発電が17％、その他の自然エネルギーが4％、既存の原子力発電が10％、エネルギー貯蔵が11％。
■デューク・エナジー・プログレス デューク・エナジー・プログレス社：分散型太陽光発電とエネルギー効率向上策を8％、太陽光発電51％、風力発電15％、その他の自然エネルギー3％、既存の原子力発電容量7％、エネルギー貯蔵量17％。
■デューク・エナジー・フロリダ：分散型太陽光発電とエネルギー効率向上策が9％、太陽光発電が55％、風力発電が6％、その他の自然エネルギーが3％、既存の原子力発電容量が0％、エネルギー貯蔵が27％。
フロリダ州のデューク・エナジー社は風力発電と原子力発電をほとんど持たないため、太陽光発電と蓄電が他のどのシナリオよりも大きな役割を果たします。
これらのシナリオはすべて、2022年からのエネルギー効率化、デマンドレスポンス、分散型太陽光発電への即時かつ大幅な取り組み、実用規模の太陽光発電と蓄電設備への投資拡大、そしてこれまで実現性が低いとされてきた地域の風力発電の導入など、地域の考え方を大きく変えることが前提となっています。
大規模な再生可能エネルギーへの依存
2つ目の主要シナリオは、大規模な再生可能エネルギーの大規模な容量追加により大きく依存しており、DERの普及レベルはDERに焦点を当てたCES経路よりも低いものの、現在の電力会社の計画よりも高いと想定しています。
この2つ目のシナリオでは、TVAは、9%の分散型太陽光発電とエネルギー効率化対策、38%の大規模太陽光発電、22%の風力発電、8%のその他の再生可能資源、12%の既存の原子力発電、12%のエネルギー貯蔵という容量構成で、100%のクリーンエネルギーを実現することができます。
TVAの既存の水力と原子力の資源は、DERの普及率が低くても、2030年までに100%クリーンな電力を達成するのに役立ちますが、それは1%低いだけであり、TVAは歴史的に見ても最も分散型の太陽光発電に適しているわけではありません。また、このケースでは、TVAのサービスエリア内で開発された風力をほぼ2倍にする必要があります。
Southern Companyの3つの子会社については、大規模な電源構成により、太陽光と風力による発電量を確保しながらも、DERの普及率を大きく維持しています。その結果、以下のようになります。
■アラバマ・パワー社：分散型太陽光発電とエネルギー効率化対策が11％、太陽光発電が32％、風力発電が28％、その他の自然エネルギーが7％、既存の原子力発電が7％、エネルギー貯蔵が15％。
■ジョージア・パワー社：分散型太陽光発電とエネルギー効率化対策を15％、太陽光発電を39％、風力発電を19％、その他の自然エネルギーを5％、既存の原子力発電を7％、エネルギー貯蔵を16％実施。
■ミシシッピ電力：分散型太陽電池とエネルギー効率化対策を7％、太陽電池38％、風力42％、その他の自然エネルギー2％、既存の原子力発電容量0％、エネルギー貯蔵11％。
アラバマ・パワー社では、風力発電の増加が最も大きく、夏のピーク時には余剰発電量がほぼゼロとなっています。つまり、この大規模な再生可能エネルギーを中心としたシナリオでは、冬のピーク時と夏のピーク時の両方で資源の必要性が高まっていることになります。ジョージア・パワー社の場合も同様で、ミシシッピ・パワー社はこのシナリオでは風力と太陽光に大きく依存しています。
NextEra社の場合も、大規模な再生可能エネルギーに特化したシナリオでは、太陽光と蓄電に重点を置いています。ネクステラ社のエネルギーミックスは、分散型太陽光発電とエネルギー効率向上策が13％、大規模太陽光発電が48％、風力発電が17％、その他の再生可能エネルギーが2％、既存の原子力発電が6％、エネルギー貯蔵が14％となります。
最後に、大規模な再生可能エネルギーに焦点を当てたこのシナリオでは、デューク社の各電力会社も、特にデューク・エナジー・フロリダを中心に、太陽光発電と蓄電に大きく舵を切っています。その内訳は以下の通りです。
■デューク・エナジー・カロリナス：分散型太陽光発電とエネルギー効率向上策が11％、太陽光発電が47％、風力発電が19％、その他の自然エネルギーが2％、既存の原子力発電が9％、エネルギー貯蔵が12％。
■デューク・エナジー・プログレス デューク・エナジー・プログレス社：分散型太陽光発電とエネルギー効率向上策が7％、太陽光発電が52％、風力発電が17％、その他の自然エネルギーが1％、既存の原子力発電が6％、エネルギー貯蔵が17％。
■デューク・エナジー・フロリダ：分散型太陽光発電とエネルギー効率向上策が8％、太陽光発電が53％、風力発電が11％、その他の自然エネルギーが1％、既存の原子力発電容量が0％、エネルギー貯蔵が26％。
本報告書で分析したすべての電力会社および子会社において、DERを重視しない場合でも、DERによる負荷やピークの削減は、大規模な再生可能エネルギーを建設する必要性を回避するため、大規模な再生可能エネルギーを中心とした100％クリーンな電力を実現する上で、DERは基本的な役割を果たしていると考えられます。本報告書の著者は、クリーン電力100％への道筋として、DERへの積極的かつ持続的な投資が重要であるという信念を貫きました。
2つ目のシナリオは、多くの大規模プロジェクトを迅速にオンライン化することに依存しており、環境への責任を果たしつつ、立地や許認可のプロセスを可能な限り合理化する必要があります。
本報告書では、いくつかの代替戦略を紹介していますが、本報告書の目的は、現在利用可能な技術を用いて、地域が100％クリーンな電力を得ることができることを強調することにあります。それでも、新技術の研究開発への投資は見過ごせません。
出典：https://pv-magazine-usa.com/2021/06/16/how-the-southeast-can-achieve-100-clean-energy/