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太陽光エネルギーは現在、最も安価な電力源であるとの研究結果

概要

  • Solarエネルギーの発電コストが、最も日照の多い国で他の発電方法よりも安価に
  • リチウムイオン電池価格が大幅に下落し、蓄電併用型システムの普及が進展
  • Solar+蓄電池のハイブリッドシステムが標準化し、電力の安定供給に寄与
  • 既存送電網への大規模接続には課題も残存
  • 一部地域では発電過剰による送電網混雑やエネルギー廃棄問題も発生

Solarエネルギーのコスト競争力と現状

  • 日照量の多い国での Solar発電コスト は、1kWhあたり £0.02 という低価格
  • この価格は 石炭・ガス・風力発電 よりも安価
  • University of Surreyの 新研究 による裏付け

蓄電池価格の下落とハイブリッドシステムの普及

  • リチウムイオン電池 の価格が2010年比で 89%下落
  • Solar+蓄電池システムが ガス火力発電所 と同等のコスト競争力を獲得
  • ハイブリッド型(Solar+蓄電池)システムの 標準化 が進行
    • 電力の 貯蔵・放出 が可能
    • 需給バランス調整 や安定供給への貢献

送電網接続と新たな課題

  • Solar電力の 大規模接続 には既存送電網の対応が課題
  • ATI研究チームが指摘する 主な課題
    • 送電網の混雑エネルギー廃棄 の発生
    • Californiaや中国など 発電量過剰地域 で顕在化

Solarエネルギーの今後の展望と課題

  • コスト面・技術面で 楽観的要素 が増加
  • 送電インフラ整備や 需給調整技術 の進化が今後の鍵
  • エネルギー政策・インフラ投資の 持続的強化 が必要

Hackerたちの意見

それは電力の供給も含まれてるの?それとも現地での消費だけ?

いつも通り、何もないし、ストレージもカバーしてないね。だから、日中のピーク時が一番安いんだ、晴れてるときにね。

ナトリウムイオンバッテリーのブームが太陽光と組み合わさって、実際のベース電力の選択肢ができると面白いね。最安値の主張は、ベース電力じゃないと認められない限り、あまり意味がないと思う。

「本当のベース電力」って何?グリッドは、すべての発電機が常に稼働してないと動かないと思ってるの?それが、すでにこの技術でグリッドがちゃんと動いてる事実とどう整合性を取るの?これは基本的に誤解だよ。電気は人類の歴史の中で最も流動的に取引される商品だからね。今日、あなたの住んでる場所で日が足りない?じゃあ、日がたっぷりある大陸の向こうから電力を買えばいい。もしくは、ちゃんと動いてる風力発電から買うとか。どうしてもダメなら、大陸の向こうの風力発電から買うか、少し水力発電所を稼働させて不足分を補うとか。絶対に他に手に入らないなら、待機中のガス発電所を動かすことだってあるよ。太陽光や風力が(ため息)「本物」じゃないっていう考えは、誰かに売りつけられた嘘だよ。現実の世界は、すでにこういうものに頼ってるし、約束された終末は来なかった。考えてみて。

「ベース電力」の考え方の問題は、過去には一番安い電力が大規模な火力発電所から来ていたことなんだ。これらは温まるのに1日かかるけど、最大効率で24時間稼働することで最も安くなる。そこに15分や数時間で稼働できる高コストの電力源を重ねて、需要曲線に合わせることができたんだ。ベースロード発電所を需要曲線の最小値に合わせて、コスト最適な電力ミックスを作る限りね。今は一部の時間帯に安いエネルギー源があるから、「ベース」電力の概念はあまり魅力的じゃなくなった。中学生でも解ける単純な最適化問題から、マーケットや線形ソルバーが解けるコスト最適化問題に変わったんだ。今や安いストレージがあって、太陽光とストレージの組み合わせがイギリスでは石炭より安いから、コスト最適化が簡単になってきてる。ベースロードの石炭を全部排除しよう!

24時間の太陽光発電は、リチウムバッテリーを使えば世界の大部分で可能になってるよ。あの研究はもう古いけど、バッテリーの価格はそれ以来もっと下がってるからね。

基本的な電力は太陽光発電にはあまり重要じゃないよ、すでに原子力や他のものでカバーされてるからね。「18」時間の電力を得ることが実際には重要だよ(https://timera-energy.com/blog/iberian-price-divergence-on-i...)。夕方のピークをカバーできれば、ほとんどのエネルギーコストが消えるからね。

もうすぐ1kWhあたり40ドルのバッテリーが手に入るから、家に100kWhのストレージを持つのはかなり一般的になると思う。14.4kWpの太陽光、年間5MWhの電力使用、1kWhあたり50ユーロのバッテリーで90%の自給自足ができて、投資回収まで8〜9年かかる。かなりいい感じだね。

それって、数年後にバッテリー容量(パネルや電力電子機器も)を更新したり追加したりする必要があるって考えるとどう?それを考慮に入れた?

ちょっとした問題があるんだけど、みんなが最後の10%を同時に必要とすることになるんだよね。それに、インフラが10%の時間しか機能しないから、kWhの価格は今の10倍になると思っておいた方がいいよ。グリッドをあまり必要としないほど、そこから引き出すコストが高くなるからね。インフラのコストが少ないkWhに分散されるから。

$40/kWhってすごく魅力的だけど、信じられないな。それについての情報源を教えてくれない?そんなに安いバッテリーはどこで手に入るの?

いくつかの地域では、あまりにも安くなりすぎて、自分自身を食い合うようになってる、これを「ソーラー・カニバリゼーション」って呼ぶんだ。 https://www.aalto.fi/en/news/rapid-growth-of-solar-power-in-... https://www.reuters.com/business/energy/plunging-solar-captu...

まるで、ユーティリティには市場の力が望ましくないみたいだね。

これはユーティリティ規模のバッテリー投資家には良さそうだね。安く充電して、夜に売ることができるから。(ただ、フィンランドの夏ではうまくいかないかもしれないけど。)

これは「ダックカーブ」という言葉を作った人たちが10年以上前に指摘した実際の問題の一つなんだ。今までこの問題を避けてこれた主な理由は、太陽光発電がどんどん安くなっているから。だから、安い太陽光が原因の問題じゃなくて、基本的な市場競争の結果なんだよ。供給が多くて参入障壁がないから、価格が長期的な限界コストに向かって下がっていくんだ。

これは本当に問題じゃないよ。カーテイルメントは簡単で、コストもかからない。ただ、今のグリッド供給よりも少し良いフィードバックメカニズムが必要なだけ。正直、24時間タイマーとアンメーターがあれば十分だよ。

デンマークでは風力発電がたくさんあるから、すでにこれが実現してるんだ。風が強いときは、電気代がマイナスになることもあるんだよ!10月5日がその日だった。真夜中から17時まで、スポット価格はマイナスかゼロだった。税金や配送料があるから、消費者が払う価格はゼロよりもずっと高くなるけどね。

中大西洋のアメリカで日当たりの良い家を持ってるんだけど、太陽光についてちょっとだけカジュアルに探ってみたんだ。コストと利益のバランスがあまり良くない気がする。何か見落としてるのかな?

あなたの計算はどこにあるの?コストと利益の分析を見ないと、誰もコメントしづらいよ。

簡単な計算をしてみよう。ソーラーシステムが25,000ドルかかるとする(8-10kWの屋根上システムが手に入るはず)。これを5%のAPRのローンで支払うとするね。 - 10年:265ドル/月 - 15年:197ドル/月 - 20年:164ドル/月 現在の月々の電気代はいくらで、どのくらいの期間で元が取れると思う?それに、電気代がどうなるかも考慮してね。ローンは月々のコストを固定するけど、最近は電気料金が年に約3%上がってるからね。今、月150ドルの電気代があるとしたら、10年後、15年後、20年後にはそれぞれ202ドル、233ドル、270ドルになるよ。他にも資金調達の方法(PPA、リース、将来的にエネルギーに真剣に取り組むときのインセンティブなど)があって、それぞれに利点と欠点があるけど、このシンプルなアプローチでも、消費量や期間、時間の価値、電力需要の予想によっては得られるメリットがあることがわかるよ(EVを買う?ヒートポンプを導入する?夏にもっとエアコンを使う必要がある?など)。

家庭用太陽光発電のコスト/ベネフィットは悪くないけど、特別良いわけでもないね。投資としてはまあまあだけど、他の選択肢と大きく変わるわけではない。ただ、ばらつきはすごく大きいよ。

それは州や都市によるね。ミネソタでは電気代が安くて日照が少なくても、やる価値はあるよ。ただ、元を取るのに時間がかかるけどね。カリフォルニアの一部の場所では、コストを2年以内に回収できることもあるくらい、電気代が高いから。

一番のメリットは後の年に出てくるよ。電力会社の料金上昇率が影響するからね。4-6%の複利成長率が20年後にはすごいことになるんだ!

その低コストの太陽光発電のインストールには、消費者の屋根上太陽光発電は含まれていないことに注意が必要だよ。消費者の屋根上太陽光発電は、電力を生成する中で最も高価な方法の一つで、しばしばユーティリティの太陽光発電の数倍のコストがかかるんだ。高い屋根上太陽光の価格は、他の電源が屋根上太陽光ほど補助金を受けていないから隠れていることが多い。直接的な補助金の他に、裕福な住宅所有者は、グリッドに売る電力に対して小売価格で支払われることが多くて、これがパネルを屋根に設置できない人たちの電気代を高くしているんだ。また、ほとんどの場合、家庭用の設置は悪天候を乗り切るための十分なバッテリー電力を持っていないから、グリッドの信頼性にただ乗りしている状態で、経済的に余裕のない人たちにさらにコストをかけているんだ。全体的に見ると、逆ロビンフッドのような仕組みになってる。太陽光発電への補助金はユーティリティグレードの太陽光に向けるべきだよ。お金は限られていて流動的だから、ユーティリティの太陽光に補助金を出すのに使われる1ドルは、屋根にパネルを設置する裕福な住宅所有者を補助する1ドルよりもずっと大きな効果があるんだ。

その通り。グリッドソーラーとグリッドバッテリーの設置は世界を変えるけど、屋根の上のソーラーは手間がかかりすぎるんだよね。ソーラーの大量生産の利点に逆行してる。

それは本当だね。古いパネルは効率が悪くて寿命も短いのが多い。だから、業界で働いてるけど、個人的にはソーラーを導入してないんだ。けど、技術は進化してきてるよ。フランスのヘリウプは、1平方メートルあたり5kgのパネルを作ってるから、屋根に設置しやすくなってる。いつかは屋根にソーラーパネルを載せると思うけど、バッテリー技術がもっと実用的になるまで10年くらい待つかも。

オーストラリアの屋根の上のソーラーは、歴史上最も安い消費者エネルギーだよ。ハードウェアや給与はアメリカとほぼ同じなのに、アメリカのコストは約3倍も高いから、アメリカの価格から推測するのは賢明じゃないね。一般的に、電気料金の明細をチェックして、発電と送電のどれくらいが実際にかかってるかを確認した方がいいよ。

ほとんどの場合、家庭用の設置では悪天候を乗り切るのに十分なバッテリー電力がない。 それは今のところ本当だけど、5年後にはそうじゃなくなってると思う。今年か昨年あたりから、バッテリーの価格が一般の人にとって経済的に意味を持つようになったから、数年後には屋根にソーラーがあればバッテリーを持ってないのはおかしいって思うよ(もちろん、バッテリーを置く場所も必要だけど)。 > ソーラー発電への補助金は、ユーティリティグレードのソーラーに向けるべきだね。今の時点では、ストレージやグリッド容量、EV充電インフラなどに使うべきだと思う。ソーラー発電自体には必要ない。 > 消費者向けの屋根の上のソーラーコストは、電気を生成する最も高価な方法の一つだと言われてる。 それは確かにそうかもしれないけど、ポジティブな外部効果もあるよ: - 他のエネルギー生成方法に比べて土地の使用が減った - 使用地点の近くで電力が生成されるから、送電の必要が減る - 設置にかかるコストのほとんどは労働で、雇用を生む。 屋根の上のソーラーは、他のソーラーよりもコスト効率が悪いにもかかわらず、通常は自分で元が取れるから、導入をためらう理由はないと思う。

アメリカの屋根上ソーラーの高コストは、ほとんどが規制の選択によるものだよ。関税で価格が大幅に上がったり、都市ごとにバラバラな許可プロセスがあったり、電力会社の政策が急に変わってソーラーが良い選択から悪い選択に変わったりすることが、全部コストを押し上げてるんだ。だから、政策が変わったときに素早く顧客を獲得できる業者だけが生き残るし、膨大な許可申請の経験がある業者が展開できるんだよね。これにはお金がかかるから、競争が減っちゃうんだ。結果的に、アメリカではオーストラリアに比べて住宅用ソーラーが3倍から5倍も高くつく。これは社会として選んでいることでもある。あと、ユーティリティスケールのソーラーが明らかに安いとは思わない。送電と配電のコストがグリッドの最大のコストで、ユーティリティスケールのソーラーはそれを支払わなきゃいけないけど、住宅用ソーラーはT&Dコストを下げるんだ。確かにユーティリティスケールのソーラーはたくさん必要だけど、安い電気を望むなら、住宅用ソーラーをたくさん促進してグリッドコストを抑える必要があるよ。

それは地域によるね。私の住んでいるところではネットビリングの制度があって、 homeowners が卸売価格でエネルギーを売ってる。友達は10kWのシステムと10kWhのバッテリーを組み合わせて使ってる。彼がした主な調整は、夜間にヒートポンプが水を温め続けるのを防ぐことだった。これがエネルギーを無駄にしてたからね。この調整をした後、彼の電気代は半分になったよ。夏のピークシーズンにしか本当にエネルギーを売ってないのにね。節約は補助金を受ける前に10年の投資回収につながる。

屋根上設置の現実を見落としてると思うよ。パネルを設置する人は、数平方メートルの空いていて生産性のないスペースを持っていて、その上に独占的な建設権があるんだ。それに、すでにグリッドに接続されていて、その生産を吸収できる能力があり、消費者に物理的に近い。こういう条件が揃うのは、ヨーロッパや北アメリカのほとんどではかなり珍しいんだ。特にユーティリティスケールのソーラー用に複数の連続したキロメートルの土地を探しているときはね。テキサスやオーストラリアにはそういう土地がたくさんあるけど、スコットランドのハイランドではずっと少ないよ。

そんなに悪くないよ。ソーラーの「補助金」はほとんどが税額控除で、実際に関わるお金は homeowners が支払うお金だけなんだ。だから、社会全体で見ると、屋根上ソーラーは圧倒的に安い選択肢だよ。私たちには何のコストもかからないし、 homeowners がそれを支払ってる。お金も限られてるわけじゃなくて、実際には誰かがローンを取るときに銀行が作り出すものだから、例えば屋根にソーラーを設置するためにね。つまり、誰かが屋根にソーラーを設置したからといって、ユーティリティソーラーを建設するために使える社会のお金が失われるわけじゃない。もしあなたの郡がユーティリティソーラーを作るためにお金を借りるなら、そのお金もその場で銀行によって作られるんだよ。それに、あなたが引用してるのは昨年のラザードのレポートだよ。今年のレポートではソーラーはずっと安くなってる。次のレポートではもっと安くなるだろうね。

「...ソーラーエネルギーは今や最も安い電源です、研究によると...」このコストには、必要なストレージ(数日分)や新しい送電線が含まれてるの?どの国もソーラーだけで運営してるの?それが最も安いなら、実際に100%ソーラーにするための全体的なコストはかなり高くなるよ。

ストレージは必要ないよ。発電される太陽光をそのまま使えるし、石油やガス、石炭からの電力と同じくらい役立つよ。太陽が沈むと、昼間に燃やさずに済んだ石油やガスがたくさんあるから、それはすごくいいことだよ。太陽光発電が意味を持つ前に「夜の問題」を解決する必要はない、すぐに意味があるからね。追記:もちろん、夜の問題もいろんな方法で既に解決されつつあるよ。

これらのハイブリッドセットアップは、ソーラーパネルとバッテリーを組み合わせたもので、今や多くの地域で標準になってる。ソーラーエネルギーを蓄えて、必要なときに放出できるから、より信頼性のある電源になって、グリッドの需要をバランスさせるのに役立つ。 一方で、24時間のサイクルでグリッドがどれだけのエネルギーを必要とするかを人々は過小評価してると思う。異常に曇った週を乗り切るために必要なリチウムの量は天文学的だよ。 逆に、電気自動車の皮肉の一つは、バッテリー容量の最も効果的な使い方ではないことだ。60kWhのバッテリーを搭載したテスラは、毎日20kWh未満の容量しか使ってないかもしれない。だから理論的には、バッテリーをグリッドストレージに使って、80%から20%まで定期的にサイクルさせれば、バッテリー容量は炭素源を相殺するのに2倍から4倍も効果的になるはずだよ。(特に石炭のような悪いソースを相殺する場合はもっとね。)

それに、ナトリウムバッテリーも登場してきてる。エネルギー密度は少し低いけど、コストは大幅に下がる可能性がある。コストのトレンドや生産の増加を見てると、みんなが驚いているような大量のバッテリーストレージが手に入るのは明らかだね。

幸いなことに、他の化学系もリチウムの学習曲線を下ってきてるし、少し考えれば、モバイル消費者に最適なストレージがグリッドバランスにも最適だなんて驚くべきことだよ。日々のグリッドバランスは、cレーティング[0]が約0.2や0.1でもかなり合理的にできるし、重さが大きな基礎を必要としない限り、重さはあまり関係ないんだ。とにかくできるだけ安くする必要があるね。[0] バッテリーのcレーティングは、バッテリーが1時間で放電できる割合だよ。

「異常に曇った週を乗り切るために必要なリチウムの量は天文学的だ。」 そんなに天文学的じゃないと思うよ。せいぜい一人あたり数十kgくらいだし、みんなが車にアクセスできるようにするために生産している鋼鉄の量と比べてみてよ!それに、すでに抽出、輸送、燃焼している天然ガスの量よりも天文学的ではないよ。過去に大きなものを作ってきたんだから、今日もできない理由はないよ。実際、今は技術が進歩していて、工場の生産性も過去よりずっと高いから、ずっと簡単になるはずだよ。

グリッドは、消費者が考えるような「バッテリー」を必要としないんだ。例えば、重力を使ってエネルギーを貯蔵することができる。水を貯水池に汲み上げて(貯蔵して)、重力を使ってタービンを通して流し込むことで電気に戻すことができるんだ。

グリッド規模になると、いろんな種類のバッテリーが実現可能になるよ。俺のお気に入りは、昼間に太陽光を使って重い物を持ち上げて、夜にそれが下がるときに発電機を回すやつだね。

普通じゃない曇りの週を乗り切るために必要なリチウムの量は天文学的になるだろう。異常な事象は高い設備投資と高効率のストレージで対処すべきじゃない。低い設備投資と低効率のストレージで対処すべきだよ(長期的なストレージも同様)。再度、Standard Thermalを指摘しておくよ。 https://www.standardthermal.com/ https://www.orcasciences.com/articles/standard-thermal-copy https://austinvernon.site/blog/standardthermal.html ストレージ容量あたり10セントだよ!

一方で、24時間サイクルで我々のグリッドがどれだけのエネルギーを必要とするかを人々は過小評価していると思う。普通じゃない曇りの週を乗り切るために必要なリチウムの量は天文学的だ。でも、だからこそ複数のエネルギー源が必要なんだよね?曇りの週でも、発電はするけど、十分ではない。それが本当のオフグリッドじゃない理由だよ。そうじゃなければ、5kwp(3電気)から15kwpに移行する必要があるからね。ちなみに、それをするために一番高いのはインバーターかマウントだよ。今や太陽光パネルは18mmの合板より安くなってるからね。

EVがバッテリー容量の無駄遣いだって言うのは、公平な意見じゃないと思うよ。家庭用バッテリーよりも、確実に手頃でアクセスしやすいし。家庭用バッテリーの値段、見たことある?俺の住んでるアメリカの地域では、設置費用がEVの一部のコストと同じくらいなんだ。でもEVには無料のドライブトレイン、シート、エアバッグがついてるからね!

パネルの交換にかかる生涯コストも含まれてるの?バッテリーも必要だと思うけど、これは別の話かな。パネルは直接的な追加コストになりそうだね。

もちろん。それが主なコストだよ(インバーターや取り付け費用も含めてね)。それを考慮しなかったら、運用コストだけ見たら、太陽光発電は信じられないくらい安くて、他のどのエネルギー源よりもずっと安いよ。

Ctrl-F: "リサイクル" -- 結果ゼロ "メンテナンス" -- 結果ゼロ "保険" -- 結果ゼロ ってことで、いい?