将来の電力網に電力を蓄える

月曜日、私たちは米国エネルギー省の電力諮問委員会が作成した報告書を検証しました。この報告書は、現在の電力網の将来について暗い見通しを示していますが、同時に、電力網とその将来を大きく変える可能性のある技術に焦点を当てた2つの追加分析も提示されています。そのうちの1つは、電力網の進化に伴いエネルギー貯蔵が果たす潜在的な役割に焦点を当て、すでに市場に投入されている、あるいは市場投入間近の複数の技術を評価しています。

蓄電に関するプレゼンテーションの多くは、太陽光や風力といった再生可能エネルギー源の変動を平滑化する役割に焦点を当ててきました。しかし、蓄電は既存の電力系統における様々な問題を解決することも可能にします。ピーク時間帯の需要増加（および既存の供給の中断によるもの）は、通常、非常に迅速に出力を増加できる発電所、つまり天然ガスタービンを必要とします。蓄電を活用することで、出力増加に時間のかかる他の発電設備を代替するための橋渡し的な役割を果たすことができます。

蓄電は周波数調整にも役立ち、小さな変動を平滑化し、電力網の交流電流を均一な曲線に保つのに役立ちます。当初、フライホイール技術を蓄電媒体として売り出していたビーコン・パワーは、現在ではこの種の周波数平滑化のためにこの技術を販売しています。適切に分散された蓄電容量は、電力網の混雑緩和にも役立ちます。したがって、再生可能エネルギー源に興味がなくても、電力貯蔵に関心を持つ理由は数多くあります。

水を超えて

それを踏まえると、系統レベル貯蔵が実は1929年に米国で最初の揚水発電所が開業した頃にまで遡るのも不思議ではありません。これらの施設は、標準的な水力発電施設と、電力供給が需要を上回った際に稼働するポンプを組み合わせたものです。余剰電力は貯水池に水を汲み上げ、電力供給が減少した場合に利用されます。現在、揚水発電は米国の電力網における典型的な1日の電力供給量の約3%を供給できる能力を持っています。つまり、系統レベル貯蔵は可能性ではなく、現実なのです。

しかし、その容量拡大は別の問題です。適切な貯水池用地はますます少なくなり、淡水供給も減少しています。興味深い代替案がいくつかあります。オランダは、海中に中空の人工島を建設し、電力供給が多いときに水を汲み上げ、電力供給が減ったときにタービンで水を戻すという計画を検討しているようです。しかし、候補地の数によって最終的な容量は制限される可能性が高いでしょう。

他に市場で実証されている技術は、圧縮空気貯蔵だけです。これについては最近詳しく取り上げました。しかし、これらのプラントには相当の計画が必要であり、他に建設中のプラントはアイオワ州のみです。これは近い将来に大きな力となるものではありません。

しかし、報告書は、バッテリー電力は既に膨大な蓄電資源となっているものの、現状では電力網に繋がっていないと主張しています。鉛バッテリーは年間約30億ドル規模で販売されており、市場は年率8%の成長を遂げています。一方、リチウムバッテリーは急速に追い上げており、既に10億ドル規模に達していますが、年率50%以上の成長率を誇っています。データセンターのバックアップ電源や電気自動車などに供給される充電式バッテリーは、既に米国の電力会社全体の電力消費量の1.5%を占めていると推定されています。

これらすべての容量は、化学フロー電池や溶融ナトリウム硫黄電池といった、大規模施設で試験されているような高度な技術に頼ることなく設置されました。これらの電池は毒性の低い部品を使用しており、一般消費者向け技術と比べて使用可能寿命はそれほど長くありません。これらの電池を利用する施設は現在建設中です。テキサス州の風力発電所と人口密集地を結ぶ送電線の混雑を解消するため、アメリカン・エレクトリック・パワーは5メガワットのナトリウム硫黄電池施設を建設し、今後10年間で1テラワットの蓄電容量を構築する計画です。

利益の一致

電力諮問委員会の報告書の主要テーマの一つは、電力に関しては規制と財政の利害を一致させることが非常に難しいという点です。これらの問題は、少なくとも規制の枠組みが全く存在しないことが一因となり、貯蔵に関してはさらに深刻化しているようです。報告書は明らかに、電力貯蔵が国営電力網におけるより大きな課題にどのように位置付けられるかについて、国レベルで何らかの決定を下すことを求めています。

財務面では、蓄電池は送電資源と発電資源が混在しているため、課題を抱えています。その容量使用料を誰が、どのような状況で支払うのかが明確ではありません。また、インセンティブの不一致が多数存在するため、経済面でも深刻な課題が存在します。最も基本的なレベルでは、すべての電力会社が現在、ピーク時とオフピーク時の電力で顧客に異なる料金を請求しているわけではありません。このような価格差がなければ、ピーク需要を抑えるための蓄電池の利用は、ピーク時に最も高価な発電設備を稼働させる電力会社レベルでしか実現しません。この状況が改善しない限り、分散型蓄電池容量の大部分を実際に所有する人々が参入するインセンティブはありません。

たとえ彼らが賛成したとしても、最も経済的な合理性を正確に見極めるのは難しい場合があります。例えば、データセンターには、バッテリー容量を常にフル充電状態にしておくインセンティブが当然あります。一方、電力会社は、本来は稼働していない発電所を稼働させる代わりに、そのわずかな電力を回収できればと願っています。その見返りとして、データセンターの電力使用量に応じて、現時点での電力料金を若干引き下げるといった対応も考えられます。しかし、その価格設定をどうするかは、なかなか難しい問題です。

プラグインハイブリッドの到来が迫っている

多くの人が、プラグインハイブリッド車の到来が間近に迫っていることを、分散型電力貯蔵の真のゲームチェンジャーと期待しています。シボレー・ボルトのようなプラグインハイブリッド車の第一世代は、今後2年以内に市場に投入されると予想されており、その後、徐々に台数が増加していくはずです。しかし、レポートによると、プラグインハイブリッド車の登場はおそらく段階的であり、本格的な台数が普及するのは10年後になるだろうとのことです。

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