世界を動かす技術を、日本語で。

カリフォルニア、バッテリーエネルギー貯蔵に投資し、計画停電を克服

概要

  • カリフォルニア州では近年、 計画停電や節電要請 が激減
  • バッテリー蓄電技術 の大幅な導入が電力安定化に寄与
  • 蓄電容量は 2020年比で3,000%増加 し、再生可能エネルギー活用を後押し
  • 電力網の安定化と 化石燃料依存の低減 が進行中
  • 安全性やインフラ老朽化など、今後の課題も残存

カリフォルニア州の電力安定化とバッテリー蓄電の役割

  • 長年続いた 夏季の計画停電や節電要請 が、2022年以降発生していない現状
  • CAISO(California Independent System Operator) による電力網の強化と安定化
  • バッテリー蓄電技術 の導入が、太陽光発電の余剰電力を夕方以降に供給可能に
  • 2020年の 500メガワットから15,700メガワット超 へと急成長した蓄電容量
  • 26,000メガワット以上の新規発電・蓄電設備 の導入実績
  • 夏季ピーク時の 信頼性向上 と化石燃料発電からの脱却

バッテリー蓄電の技術進化と課題

  • 一般的な リチウムイオンバッテリー は4~6時間の蓄電能力
  • 長時間蓄電用の 鉄空気電池やフローバッテリー など新技術も登場
  • コスト面では ガス火力発電所と同等、今後はさらに価格低下予測
  • 安全性の懸念 (例:Moss Landingの火災事故)
    • 発火時の高温・有害物質の拡散リスク
    • 技術多様化の必要性

政策・産業動向と国内製造

  • トランプ政権 による再エネ抑制策と、バッテリー国内生産支援
  • Sparkz社 など、米国内サプライチェーンに基づくバッテリー開発
    • リチウム鉄リン酸バッテリーなど、輸入金属依存の低減
    • 連邦税控除など政策支援の恩恵

電力網の将来と再エネ拡大

  • 老朽化した電力インフラ のアップグレードと改革の必要性
  • 環境審査の迅速化 による大規模再エネ・蓄電プロジェクトの推進
    • 例:Darden Clean Energy Project(85万世帯分の電力供給能力)
  • 安全性・環境リスク への対応と技術多様化
  • 石炭火力の全廃予定、再生可能エネルギー比率の上昇
    • 2024年には州内発電の約60%が再生可能エネルギー
    • CAISOの電力網は、平均で1日7時間100%クリーンエネルギーで稼働

今後の展望と課題

  • 電力網の近代化と柔軟性強化 の必要性
  • バッテリー技術の進化と多様化 による更なる安定化
  • 安全性・環境配慮 とコストバランスの追求
  • 再生可能エネルギー主体の電力供給体制 への転換推進

Hackerたちの意見

カリフォルニアは、2022年以降、エネルギー節約を呼びかける緊急のお願い、いわゆるフレックスアラートを発令していないんだ。これには気象データを考慮する必要があると思う。そこに至るまでの数年間、主要な都市エリアでは同時に記録的な高温の日が続いていて、時には山火事による悪化した空気質とも重なってた(つまり、普段は窓を閉めずにエアコンを使わない人も、そうせざるを得なかったってこと)。 > たった5年前に、記録を塗り替えるような熱波が電力網を限界まで押し上げて、州の多くが暗闇に沈んだことがあった。ここでそのことに触れているけど、以来同じような状況に直面したかどうかは話してないね。誤解しないでほしいけど、これは励みになるけど、記事のタイトルに「ロールバックアウトを乗り越えた」って書いてあるから、こういう反応を招いてるんだよね。面白いことに、記事の元のタイトルをURLスラッグで見ると、もっと控えめだったんだよね:california-made-it-through-another-summer-without-a-flex-alert

うん、君の言う通りだと思う。2022年は暑い夏で、9月には電力需要の記録を破った熱波があったからね。それに、2023年と2024年は本当に湿った雪の多い冬のおかげで、水力発電が大きく増えたことも忘れないでね。

そこに至るまでの数年間、主要な都市エリアでは同時に記録的な高温の日が続いていて、時には山火事による悪化した空気質とも重なってた(つまり、普段は窓を閉めずにエアコンを使わない人も、そうせざるを得なかったってこと)。これ、実際には過小評価してるよ。2022年の労働者の日の周辺の多日間にわたる熱波は、カリフォルニアだけじゃなくて、西部のほとんどを覆ってた。その時の電力需要は、当時の西部インターコネクション全体の記録を更新したし(2024年に更新されたけど)、今でもCAISOの全時代記録を保持してるんだ。

それに、いくつかの地域では火災シーズンが少し緩和されてるっていうのもあるね。これは、電力の送電が森林や自然保護区を通ることが多いから、関連性があるよ。

現在の技術では、長い日照時間に関連した需要を乗り越えることは、特に祝うべき成果じゃないと思う。

エンロンがカリフォルニアの電力でエネルギーのアービトラージをしてた頃のロールバックアウトの悪い日々を思い出すな。最近の悪い出来事としては、私の住んでるモントレー湾近くのモスランディングでのバッテリー火災があった。将来的にナトリウムイオンバッテリーを使えば、そのリスクはなくなるだろうね。「2025年1月16日、モスランディングのビストラ発電所(カリフォルニア州モントレー郡)のモスランディング300バッテリーエネルギー貯蔵システムが火災を起こした。」 - この300メガワットのシステムは約10万個のリチウムイオンバッテリーを保持していた。 - 約55%のバッテリーが火災によって損傷を受けた。 https://www.epa.gov/ca/moss-landing-vistra-battery-fire

小さなエリアに数百メガワットのエネルギーが蓄えられていると、リスクは避けられないよ。これには蒸気ボイラー、原子炉、バッテリー、ダムなどが含まれる。これはどうしようもないね。ただ、バッテリーの化学成分によっては、管理が簡単なものもあるかもしれないけど。

私が読んだ報告書によると、これは古い設備だったみたいだけど、現代のプラントと同じように設置されてたのかな?つまり、この故障シナリオには何か特別なことがあったの?私が見た写真では、モスのバッテリーは建物の中にあったんだ。私のバッテリー貯蔵のイメージは、火災リスクを最小限に抑えるために、互いにオフセットされた貨物サイズのコンテナなんだけど。あるいは、このプラントは、スペースが厳しい地域でよく行われる密集した構成だったのかな?

火災のリスクについてあまり話されてないのが気になる。バッテリーの設置が火事になると、実際には消火しないんだよね。燃え尽きるのを待つしかない。環境への影響はひどいよ。最近、セントラルバレーでこれが起こったんだけど、バッテリーサイトの名前は忘れちゃったけど、大きなところで、ドリスコールのイチゴ農園のすぐ隣にあったんだ。真夏の数日間にわたって黒いリチウムの煙が降り注いでた。編集:もしかして、同じ火事のことを話してるのかな?

2日前にナトリウムイオン電池についての投稿があったんだけど、特に大規模な蓄電に向いてるみたい。中国の戦略に関係してるっぽいね。でも、アメリカではほとんど普及してない(いくつかの試験的なものを除いて)。バッテリーエネルギー貯蔵を戦略として自慢するのに、将来のバッテリー貯蔵に関する最も重要な側面を無視するのは変だと思う。

中国の戦略に関係してるっぽいね それはグリッドストレージのこと?出典は?

ナトリウムイオンはグリッドバッテリーの未来かもしれないけど、今はそうじゃない。LFPの方が安い限り、ナトリウムを選ぶ理由はないよ。この状況は3〜5年で変わるかもしれないけど、今はナトリウムの方が高いから、割引や補助金がないと需要は少ない。経済的に理にかなうようになったら急速に切り替わるだろうけど、まだその時期じゃないね。

電気が五九(99.999%)の確率で供給されても、61セント/kW-hも払ってるならあんまり意味ないよね :/

これだ。電気代がネバダの約5倍だよ。

価格が犯罪的に高い。しかも、何も得られないし。カリフォルニアの森の多い地域に住んでると、バッテリーや発電機が必要になるよ。サンタクルーズ山脈に長期的に住む予定だけど、PG&Eは何も直さずに電気を切るだろうから、完全にオフグリッドになるつもり。

PG&Eの腐敗は、サンタクララの町にサービスを提供しているシリコンバレー電力によって明らかになってる。PG&Eの半分以下の料金で提供してるからね。

ちなみに、カリフォルニアの電力会社は、バッテリーを持っている消費者が理論的に平均的な料金を下げられるように、時間帯別の変動料金プランを提供し始めたよ。ただし、ネットメータリングプランにはまだ適用されてないけど。

フランスの電力ミックスはカリフォルニアよりずっとクリーンだよね。 - フランス: https://app.electricitymaps.com/map/zone/FR/5y/yearly - カリフォルニア: https://app.electricitymaps.com/map/zone/US-CAL-CISO/5y/year... それに、標準プランのkWhは20セント未満だし: - https://particulier.edf.fr/content/dam/2-Actifs/Documents/Of... フレックスプライスもあって、12.32セント/kWhまで下がることもある。原子力最高!

誇れることじゃないよ。ほぼ破産寸前の会社が所有している危険な古い原子炉が国有化されるところだし。 https://www.lemonde.fr/en/france/article/2023/02/03/the-long...

非世代的なタイムスケールで原子力を建設するのは難しいし、合理的な価格でなんて無理だよ。未来は太陽光だよ。空からの電気をキャッチする装置は、大量生産できるもので、数日で安価に作って空に向けて設置できるから。

ケベックは両方を上回ってるよ。水力発電最高! https://app.electricitymaps.com/map/zone/CA-QC/5y/yearly (透明性を持たせるために言うと、水力発電を再生可能エネルギーと呼ぶことには論争がある。)

フランスの電気料金は、卸売価格や生産コストではなく、政府が決めてるんだよね。だから、フランスの原子力発電所を運営しているEDFは、毎年巨額の損失を出してる。2023年には180億ユーロの損失が出たし。

この地図はすごくいいリソースだね、シェアしてくれてありがとう!「未来はすでにここにある — ただ均等には分配されていないだけだ。」 - ウィリアム・ギブソン

フィナンシャル・タイムズにはもっといい記事があるよ: https://ig.ft.com/mega-batteries/

彼らがバッテリーの蓄電容量が15,000 MWって言ってる時、MWhのことを言ってるのかな?ワットは時間に依存しないから、むしろジュール(ワット時)の距離に対する速度みたいなもんだよね。

ジャーナリストがWhを電力の単位として使わないのが理解できない。一般の人はそれを理解できるし、請求書や家電の評価にも使われてるから。HNでもWhを使わないことを擁護する人がいるけど、アメリカのどこかの電力会社が違う請求をしてるからって理由で。

公共事業は供給と需要を話すときにMWを使うんだよ。バランスを取るのが重要だからね。電力が重要なのは、グリッド接続の話をする時。請求の側や顧客は総エネルギー、つまりkWhに関心がある。ジャーナリストはその違いを知らないことが多いから、蓄電容量をワットで表記しちゃうんだよね。彼らはそれ以上のことを知らないし、気にもしない。ワットに4時間を掛ければワット時が出るって感じだね。

CAISOの資料には、バッテリーの容量がMWで記載されてるから、ジャーナリストだけを責めるのは違うと思うよ。「バッテリーの蓄電容量は、2020年の約500 MWから2024年12月には13,000 MWに成長した」ってさ。別のコメントでも言われてるけど、電力会社は「必要なときに使える容量」に興味があるんだよね、つまり即時発電のこと。

僕が一番イライラするのは、メディアがエネルギー貯蔵について出力だけを語って、容量を無視することなんだ。15.7ギガワットのストレージって、15.7 GWhを意味するの?容量は出力と同じくらい、いやそれ以上に重要だよ。

記事の以下の文から考えると、15.7 GWhの4倍から6倍、つまり60から90 GWhくらいはあるみたいだね。「バッテリーエネルギー貯蔵には課題がある。しかし、エネルギー貯蔵に最も一般的に使われるリチウムイオンバッテリーは、通常約4〜6時間の容量を持っている。これは、日が沈むときのピーク時にグリッドを支えるのには十分だけど、天然ガスで補填する必要がある隙間も残る。」

これもすごくイライラした。カリフォルニアのグリッドストレージバッテリーの標準は4時間なんだよね。

こういうことに興味がある者として、容量についてもう少し正確な情報があればいいなと思う。特に長期保存に関してね。でも!この文脈では、容量よりも出力の方が重要なんだ。グリッド規模のストレージに関する話では、出力がよく使われてるのを見かけるよ。(https://physics.stackexchange.com/q/854999 では、ここで説明するより詳しく解説されてる。)これは、グリッドオペレーターが即時の電力出力を最も重視しているからなんだ。グリッドをバランスさせる必要があって、もしそれにギガワットが必要なら、バッテリーが100 GWhあっても、1 MWでしか放電できなかったら意味がない。ここで説明されているバッテリーは、主にダックカーブのピークを処理するために使われるから(https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%80%E3%83%83%E3%82%AF%E3%82%AB%E3%83%BC%E3%83%96)、記事によるとリチウムイオンバッテリーは4〜6時間の容量があるみたいだから、4時間の容量があればその難しいピークを乗り越えるには十分そうだね。とにかく、GWhがどれくらいかという質問に戻ると、バッテリーが4時間のストレージを持っていると仮定すると、だいたい4h * 15.7 GW = 63 GWhのバッテリー容量になるね。(4時間はリチウムイオンの標準として見かける数字で、記事の「4〜6時間」という主張が本当なら保守的な見積もりだと思う。)これが少しでも役に立てばいいな!

LiFePO4の比率は1:3から1:4の間だよ。だから、定格出力で3〜4時間くらいは持つってこと。

カリフォルニアが2022年以来フレックスアラートを出してないってどういう意味?PG&Eは今年の9月と10月に3〜4回出してるけど、それとは違うの?