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アメリカの太陽光発電所

224日前原文(tech.marksblogg.com)

概要

  • GM-SEUS は全米の大規模太陽光発電所の 15,000超アレイ・290万枚パネル データセット
  • NOAA、NASA、USGS 出身研究者らによる詳細な構築
  • DuckDB、GDAL、QGIS などOSS活用によるデータ解析・可視化
  • Parquet形式 で効率的なデータ変換・圧縮を実施
  • 本記事は 配列データセットの構造と解析方法 に焦点

GM-SEUS: 米国地上設置型太陽光発電データセットの概要

  • Ground-Mounted Solar Energy in the United States (GM-SEUS) は、米国本土48州＋DCの大規模太陽光発電所データセット
  • 15,000以上の配列（arrays）、2,900,000枚以上のパネル（panels） を収録
  • データ構築は NOAA、NASA、USGS 卒業生を含む研究チームによる協力体制
  • 配列データとパネルデータの 2種のデータセット に分割
  • データセットの地理分布は ヒートマップ で可視化可能

解析環境とツール構成

  • AMD Ryzen 9 9950X（16コア/32スレッド、5.7GHz） 搭載ワークステーション利用
    • 96GB DDR5 RAM、Crucial T700 4TB NVMe M.2 SSD （最大12,400MB/s）
    • Corsair 1,200W電源、ASRock X870E Nova 90マザーボード
    • Ubuntu 24 LTS（WSL2経由でWindows 11 Pro上） で運用
  • Nvidia GTX 1080 GPU はWindowsでのドライバ互換性と ArcGIS Pro のため
  • GDAL 3.9.3、DuckDB v1.4.1 （H3, JSON, Lindel, Parquet, Spatial拡張）
  • QGIS 3.44 で主に地図レンダリング、 Tile+プラグイン でEsriベースマップ追加

データ準備・加工手順

  • US CENSUS州コードデータ（CSV） 取得
  • GM-SEUS本体データ（ZIP） をダウンロード・展開
  • 投影法（proj4） を抽出し、 EPSG:4326 へ再投影
  • DuckDB で
    • 幾何情報の2D化、座標反転・変換
    • NULL値変換・不要次元除去
    • バウンディングボックス・州名付与
    • ヒルベルト符号化順 で空間的にソート
    • Parquet形式・ZSTD圧縮 で保存（配列: 108MB→37MB、パネル: 1.1GB→334MB）

配列データセット（arrays.parquet）の構造

  • 15,017行 の配列レコード
  • 例レコードには 州名、容量、設置年、座標、傾斜角、設置方式など多数属性
  • 各カラムの データ型、NULL率、一意数、最小・最大値 をDuckDBで集計可能
  • 主なカラム例
    • COUNTYFP, STATEFP, arrayID, capMW, instYr, latitude, longitude, modType, mount, state_name, tilt, totArea など

配列データの可視化・集計

  • H3グリッド（レベル4） でヒートマップ作成
    • 各配列のバウンディングボックス座標から H3セルID 算出
    • 配列数をセル単位で集計し GPKG形式 でエクスポート
  • ArcGIS Pro と QGIS で地図描画
    • Parquet対応はQGISが優秀、ArcGIS ProはGPKGを推奨

データソース別・設置年別の集計

  • Sourceカラム でデータ出典（CCVPV, OSM, USPVDBなど）を管理
  • 設置年（instYr）ごとにソース別件数 をピボット集計
    • 2000年代後半から急増、 2010年以降に多くの新規アレイ
    • ソースごとのカバー範囲・時系列傾向を把握可能

GM-SEUS配列データセット活用のポイント

  • 全米規模の太陽光発電施設の空間分布・属性分析 が容易
  • OSSツール（DuckDB, GDAL, QGIS） で高速かつ柔軟な解析体制
  • ZSTD圧縮Parquet によるリモート・大規模データ処理の効率化
  • 設置年・容量・設置方式・地理的傾向 など多面的な分析が可能
  • 再エネ政策立案・市場分析・環境研究 など多用途に活用可能

Hackerたちの意見

タイトルはちょっと地味だけど、ブログ記事では、アメリカ本土48州とコロンビア特別区にあるユーティリティおよび商業用のソーラーファームに関する、15Kの配列と2.9Mのパネルデータセットを探ってるよ。このデータセットは、NOAA、NASA、USGSの卒業生を含む研究チームによって作られたんだ。

新しく建設されたソーラーファームの近くに住んでいる人たちは、そこに住むのが不満だっていう経験があるよ。でも、これは少数派の意見だと思う。実際、ソーラーファームの近くに住んでいる人はごく少数だからね。

└

具体的に何が不満だと言っているのか、教えてくれない？

└

ググってみたら、彼らの不満はこんな感じらしいよ：景色が台無し、土地の価値が下がる、生息地の破壊、インバーターファンの音。

└

風力タービンの近くに住みたくない気持ちはわかるけど、ソーラーファームの近くに住むことに問題があるとは思えないな。パネルは静かにそこにあるだけだし。

└

どんな発電所の近くに住むのが好きな人がいるんだろう？

└

農家の家族がいるから言えるけど、彼らは育った環境以外の近くに住むのが不満だよ。それに、雨のこと。農家の中には、朝から晩まで雨の文句しか言わない人もいるからね。

└

どんな建設にも反対する人が多いね。

└

4kwの「農場」の隣に住んでるのは結構嬉しいよ。これがなかったら、住んでる場所に電気を引くのに$25kのイーズメントを通さなきゃいけなかったからね。ソーラーの部分には$8k以下しかかかってないし、隣の家の電力よりもずっと信頼性が高いよ。でも、パネルセットを楽しんでるのは「 fringe」な意見かもしれないね。もっと大きな設置の近くに住んでる人たちを知ってるけど、彼らはその発電所についてあまり気にしてないみたい。

└

シェリングはこの問題の答えを持ってたんじゃなかったっけ？

└

僕はミシガンの田舎出身だけど、風車のある地域ではみんな文句を言ってるよ。景色か音か、どちらかだね。景色は確かにそうだけど、音は自分は聞いたことないな。でも、もう実家には帰らないし。ここ50年で唯一の新しい投資があったのが風車だよ。最初に始まった時は、風車から電力を運ぶためのインフラやステーションを作らなきゃいけなかった。母はその時、家の部屋を貸し出してお金を稼いでたけど、2年くらい続いたかな。その時はたくさんの仕事とお金が地域に入ってきたけど、今は風車がある土地を持ってる農家だけが利益を得てる。40年間見てきた景色に風車があるのを見るのはいつも不思議だよ。田舎の地域は徐々に重要なサービスを一つずつ失っていってる。専門医が病院に来なくなったり、歯医者や眼科医が引退したりして、地元で育った人が歯や遺伝子組み換えトウモロコシに情熱を持ってない限り、役割は大きな都市に移っていくんだ。30〜45分離れたところにね。

テキサスの西の方にあるソーラーファームを見たことがあるけど、すごいよ！地平線に湖のような青い光が見えて、近づくと巨大なソーラーアレイだってわかるんだ。DFWの南にある小さめのやつも通り過ぎるけど、妻が好きな州立公園にハイキングに行くときにね。印象的だけど、テキサス西部の巨大なファームには敵わないな。

└

テキサスには風力発電もたくさんあるよ。夜にドライブしてた時、道の両側に風車が見えるくらいだったんだ。高いから、上には赤い飛行機の警告灯がついてて、全部が同時に点滅してたのがすごく不思議だった。

このデータの悲しいところは、クリーンエネルギーがどれだけ政治化されてしまったかってことだね。青い州は太陽光エネルギーがたくさんあるけど、赤い州はあまりない。赤い州は日照量が多いのに、青い州はそうでもないのに。

└

テキサスはめちゃくちゃ赤い州だけど、再生可能エネルギー、特に太陽光では全国トップなんだよね。赤でも青でも、政府が再生可能エネルギーが利益を生む状況を作れれば、自然に任せられると思うよ。

└

政治化されてるのには同意だけど、再生可能エネルギーの発電量が最も多い州を見ると、君の2文目は支持されてないよ。共和党が主導する州には、風が有効な場所でたくさんの風力エネルギーがあるからね。

└

ウィスコンシン州のオコンタ郡では、住民がソーラーファームの建設に反対して大騒ぎしてるよ。州で最も貧しい郡で、必要なお金が入ってくるのにね。反対の理由は「農地が壊れる」「冬に雪をどうするの」「見た目が嫌」「静電気で周りの作物がダメになる」「周囲の温度が上がる」「ガラス繊維はリサイクルできないからダメ」などなど。

└

もちろん、他の人が指摘しているように、テキサスは再生可能エネルギーを助けてるよね。一方で、連邦レベルでは共和党の政権が再生可能エネルギーの補助金を削減する傾向があるんだ。赤い州は広いスペースがあって、規制が緩い方がイデオロギー的に好まれるはず。共和党の全国政治家が完全にコネクションを受け入れて、再生可能エネルギーの補助金を支持者にお金を渡す簡単な方法として位置付けてくれたらいいのに。「ああ、環境調査をしたら、赤い州に補助金付きの再生可能エネルギーの設置をたくさん置くべきだって分かったよ。」たくさんの余地があって、実際に国を助ける副作用になるかもしれないね…

└

アメリカにはソーラー発電に適した赤い州と青い州がある（田舎で、日差しがたくさんある場所）。アメリカ南西部の日当たりの良い広大な砂漠地帯には、カリフォルニア（青）、アリゾナ（赤）、ネバダ（接戦）、ニューメキシコ（青）、テキサス（赤）が含まれてる。州の人口が大統領選挙で好む政党は数十年単位で安定してないけど、ソーラーエネルギーの生産に適していることには変わりないよ。

└

青い州は一般的に人が多くて、もっとエネルギーが必要なんだよね。

└

私の赤い州はソーラーがたくさんあるから、使ってる情報源をもう一度確認した方がいいかも。なんか疑わしいし、最悪の場合は偏ってるみたいだし。

└

人口密度の問題が大きいんじゃないかな。中西部はずっと密度が低いし。フロリダとジョージアはどちらも太陽光発電の導入が進んでるし、しかも「赤い」州だよね。

└

え？風力エネルギーを見てみると、上位4州は全部赤い州だよ。その合計は次のいくつかの州よりもずっと多いし、これは絶対的なエネルギーだよ。風力の割合で見ると、同じように上位4州は赤い州だし、実際にはトップ10のうち7州がそうだよ。https://www.chooseenergy.com/data-center/wind-generation-by-...

乾燥して日当たりの良い西部は太陽光発電に最適なのに、現政権はカーボンニュートラルの未来を台無しにするために、いろんなプロジェクトをキャンセルしてる。数日前には、ネバダ砂漠で6GWの太陽光発電を建設する計画「エスメラルダ7」がかなり進んでいたのにキャンセルされた。無能さと詐欺まがいの行動が、この国を何十年も苦しめることになるだろう。

└

地元の環境への影響やサイズについての反論が結構あるみたいだね。 https://www.8newsnow.com/news/local-news/massive-esmeralda-s... でも、あまり詳しくないから自分の意見は持ってないよ。

└

これはBLMのコミュニケーションが下手で誤解されてるだけっぽい。

更新: アメリカ合衆国土地管理局が金曜日の午後、エスメラルダ7ソーラープロジェクトの「キャンセル」の通知の意味を明確にするために8 News Nowに回答した。7つのプロジェクトの環境レビューを統合する決定が変更され、各プロジェクトが提案を個別に提出するオプションが与えられることになった。BLMの声明: 「予算が切れる前の定期的な話し合いの中で、提案者とBLMはネバダ州のエスメラルダ7ソーラープロジェクトのアプローチを変更することに合意しました。プログラムレベルの環境分析を追求する代わりに、申請者はBLMに対して個別のプロジェクト提案を提出するオプションを持つことになります。」 BLMのNEPAウェブサイトにある「キャンセル – キャンセル」の通知は、環境レビュー段階にのみ適用されます。プロジェクト全体がキャンセルされたわけではありません。 https://www.8newsnow.com/news/local-news/massive-esmeralda-s...

推測だけど、ソーラーファームが地元であまり人気がない一番の理由は、社会的に見てディストピア的な巨大機械のように感じられるからだと思う。遠くの、友好的じゃない電力のために働いているように見える。地元の人々の福祉や命には全く興味がない感じ。一方で、ほぼ他のビジネス（農場、鉱山、石油掘削、倉庫など）は、地元の人をもっと雇ったり、地元コミュニティともっと関わったりするからね。

└

ブレードランナー2049の冒頭は、ビッグソーラーと地元の農家との永遠の闘争を簡潔に描写してたね。

└

輸出ベースのビジネスを「地元」として挙げてるのは意図的なの？その太陽光発電所は町に電力を供給してるかもしれないけど、どちらにしても美しい対比だね。

└

これって、アメリカの農地の50%以上がエタノール用のトウモロコシや輸出用のトウモロコシ・大豆を育ててるのと何が違うの？

この人が自分のセットアップを見せびらかしてるのがすごく楽しい。いつも面白い記事を書いてるし。

└

半分は自慢して、半分は何に使ったかの質問に答えたくない感じ。

太陽光パネルは日陰を作るよね。こういう風に（駐車場や歩行者道、バスベンチなど）太陽光を導入してる会社はあるのかな。

└

地元のミシガン州では、すべての駐車場に太陽光パネルを設置してるよ。追加の利点は、車がその下に停まってるから雪を払う必要がないってこと。https://ipf.msu.edu/about/news/solar-carport-initiative-earn... でも、雪が降った後に掃除しなきゃいけないのか、ただ太陽で溶けるのを待つだけなのかはまだ分からないんだ。午後に行くと、いつも雪は片付けられてるし。

└

うん、いろんな会社が駐車場でこういうことをやってるし、一部の政府の建物でもやってるよ。例えば、地元の図書館では駐車場の一部にパネルが設置されてるんだ。

└

これ、よく提案されるけど、実際に実現しないのは、パネルを支える構造のコストや、人がぶつかるリスクがあるからなんだよね。コストが下がればいいのに。駐車場や動物の放牧地、他のエリアも守りつつ、エネルギーを生み出せるしね。

└

中国は太陽光発電と魚の養殖を組み合わせることに力を入れてるよ。