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プエルトリコのソーラー・マイクログリッドが停電を克服

概要

  • 2024年4月16日、Puerto Rico全土で停電が発生したが、Adjuntasでは電力が維持
  • Microgrid、太陽光発電、蓄電池の導入による地域のエネルギー自立
  • 老朽化した送電網と資金配分の問題が停電の根本原因
  • 住民主導の分散型エネルギーシステムの拡大
  • 政府の方針転換と住民のソーラー普及への影響

Puerto Ricoの停電と分散型エネルギーの台頭

  • 2024年4月16日、Puerto Rico全域で大規模停電が発生
    • Adjuntas では一部の商業施設や住民の電力が維持
    • Microgrid太陽光発電蓄電池 の組み合わせによる地域の自立
  • その他地域では24時間以上の停電が発生
  • 停電の原因は老朽化した送電網と管理不全
    • LUMA Energy によると、4月の停電は植生管理不足が原因
    • 2024年大晦日の停電は古いケーブルの故障、2024年8月のTropical storm Ernestoでは強風による大規模停電
  • 過去数十年にわたる投資不足とメンテナンスの怠慢
  • 2017年のHurricane Mariaで送電網が壊滅状態、約3,000人が死亡

送電網復旧と連邦資金の停滞

  • Hurricane Maria後、 Puerto Rico Electric Power Authority (PREPA) が民間企業と契約
  • FEMA による200億ドル以上の復興資金が割り当て
  • 官僚的障壁と政治的対立で資金活用が進まず
    • Javier Rúa-Jovet による「責任のなすりつけ合い」と指摘
  • 2024年5月、 U.S. Department of Energy が屋上ソーラー向け資金3億6500万ドルを送電網強化に転用発表
    • 「現状危機への迅速かつ効果的な対応」を理由に
    • Puerto Ricoのソーラー業界や Nydia Velazquez下院議員 から反発

太陽光発電と蓄電池の普及

  • 政治的混乱と資金停滞により、住民主導で Solar-plus-Storage システムが普及
    • リース、ローン、PPAによる民間資金調達
    • 毎月約4,000件の新規ソーラー+蓄電池システムが稼働
  • 2024年3月末時点で、 LUMA は1.14 GWの分散型ソーラー容量、2.34 GWhの分散型蓄電池を報告
    • 年間2 TWh以上の電力を太陽光で生産(全住宅消費の12.5%以上)
    • 主に住宅用ソーラーが成長を牽引

Adjuntasの実験的Microgrid戦略

  • Casa PuebloOak Ridge National Laboratory が連携
    • 複数のMicrogridを相互接続し、Puerto Rico本土の送電網に頼らない電力交換を実現
    • 「グリッド・オーケストレーション」戦略による冗長性とレジリエンス向上
  • 2024年4月、3つのMicrogridで相互運用テストを実施
    • 2つのMicrogridは独立運用
    • 5つのMicrogridで合計228 kWの太陽光発電、1.2 MWhの蓄電池容量
    • 住居と15の商業施設をカバー

Microgrid拡大と今後の展望

  • Casa Pueblo は2024年4月に「Community Laboratory for the Energy Transition」を設立
    • 学術・産業界と連携し、Microgrid技術の実証と拡張を目指す
    • 地理的に離れたMicrogridの接続が次の目標
  • 島全体で電力需要増加とハリケーンシーズンに備えた準備が進行
    • 太陽光+蓄電池は停電対策の有効な分散型リソース
  • 住民による自発的なソーラー投資の拡大
    • Massol-Deyá 「トップダウンではなく、住民によるボトムアップの変革」

まとめ

  • Puerto Ricoでは、老朽化した送電網と政治的障壁による停電が頻発
  • Adjuntasの事例は、分散型エネルギーとMicrogridの有効性を示す
  • 屋上ソーラー資金の転用は論争を呼ぶが、住民主導のソーラー普及は今後も拡大見込み

Hackerたちの意見

ソーラーは大好きだけど、「マイクログリッドを持てる人は停電から自分を守れる」っていうのと、ネットメータリングで「裕福な人が余剰発電に対してプレミアムをもらって、高需要の電力を割引で買い戻せる」ってのは、どんな定義の改善されたグリッドのレジリエンスにも繋がらない気がする。なんか変な「島全体の停電がない」っていう定義だけのような気がする。

別の見方をすると、早期導入者が量を増やして、価格が下がることで、もっと多くの人が手が届くようになるってことかな?

同意。自分の経験から言うと、規制された電力市場でも、発電ごとの利益を最大化するためにゲームが行われていて、安定性を直接悪化させてる。これらの抜け穴を修正するのは、規制当局にとって難しい。なぜなら、再生可能エネルギーの導入を促進しつつ安定性も求められているから。取引業者やオペレーター、生産者が誠実に行動せず、できるだけゲームをしているからね。

カリフォルニアのほとんどではネットメータリングはなくなってる(新しいソーラーに関して)。一般的に消えていくと思う。分散型ソーラーは、みんなにとってより安定したグリッドをサポートする(UL 1741-SBの要件に従って)。

ネットメータリングの条件によるね。もし古い方式で、1対1でクレジットを付与するなら、それはあまり役に立たないよ。(調べてみると、今のPRはたぶんそんな感じだね)。もし電力網に送った電力を、送ったときの条件に基づいてクレジットするなら、それは助けになるかも。適切な制御があれば、蓄電が電力網の安定性を高めることができるよ。ユーティリティ規模の蓄電プロジェクトを行う方がコスト的には効果的だろうけど、PRではプロジェクト管理が難しいから、個人資本を持っている人がソーラーとバッテリーをつなげて、需要が高いときにその一部を電力網に送るのは有用そうだね。

代替案は何?公平性は大事だけど、「全員が同じレベルのアクセスを確保するために中央集権的なグリッドだけを許可すべき」ってのは、現実を無視した頭を砂に埋めるアプローチだよ。中央集権的なグリッドは、機能しない官僚的な責任転嫁マシンに変わってしまってるし(停電の頻度が増えてるのがその証拠)。中央集権的なグリッドは本当の公平なアクセスを提供することもないし。代替案の一つは分散化で、記事でもそのことが触れられてるよ。 > 「町の環境保護団体Casa Puebloは、テネシー州オークリッジにあるアメリカ合衆国エネルギー省のオークリッジ国立研究所の研究者と協力して、プエルトリコのグリッドに接続せずに、複数のマイクログリッドを相互に電力を交換できる方法を開発した。この戦略はグリッドオーケストレーションと呼ばれ、もし一つの施設で電力が失われても他の施設は影響を受けないようにする。」これをやってるのは裕福な人たち?多分そうかも?でも、どんなR&D技術投資もそんな感じで始まるよね。政府資金の研究所が、これらのシステムが協調的な分散化を通じてレジリエンスを達成する方法を再考するのも含まれてるし。もしトリクルダウン経済学に真実があるなら、多くの人がアクセスできる分散型アプローチにこそ必要だと思う。中央集権的なアプローチは、ただ富を蓄積するだけだし。政府の研究資金の良い使い方だと思うよ。

俺の理解では、ソーラーとグリッドの両方に接続されているほとんどの家は、ソーラーを生産するためにグリッドが稼働している必要がある。理由は二つ。一つは、グリッドで作業している作業員を危険にさらさないため。もう一つは、ソーラーのACサイクルがグリッドのACサイクルと同期する必要があるから。これらの家はグリッドに接続されてないの?それとも、プエルトリコで使われているこれらの二つの問題に対処する技術があるの?

ストリングインバーターを使っているなら、エンファシススタイルのマイクロインバーターじゃなくても、ほとんどのものはグリッドなしで動作できるよ。特に、何らかのバッテリーシステムを追加すればね。これらは、発電機を接続する時に使うような転送スイッチの一種を使っていて、上流を切り離すんだ。

それは本当だけど、ソーラーに接続されたローカルバッテリーを追加すれば、基本的にどんな状況でも動作するデバイスが持てるよ。グリッドから切り離されても、ただ動かないのではなく、バッテリーで動くことができる。まだOPのリンクは読んでないけど、彼らはこんなことをやってるんじゃないかな:グリッド、ソーラー、バッテリー。

単なる調整の問題だね。「接続の喪失」と「停電」を混同してる部分もあるよ。

マイクログリッドは、孤立運転ができる特殊なインバーターと、自動切替スイッチを使っていて、停電時にメインの電力網から切り離されるんだ。これで独立して動けるし、自分たちの周波数調整もできるんだよね。

家が電力網から孤立してるなら、50/60 Hzの同期を心配しなくていいよ。停電時にUPSを使うのがその例だね。実際に私も経験したことがある。たくさんの家でつながっているバッテリーを同期させるのがどれだけ大変か、全然わからないよ。これは、数ヶ月前のスペインの停電ニュースの前には考えもしなかったことだね。

あなたが探してるのは「孤立運転」っていう言葉だと思うよ。バッテリーシステムを持つPVシステムが孤立運転できるようになってきてるし、もっと重要なのは、それが法律的にも問題ないってこと。電力網がダウンしたり、規格外になったときに、家を電力網から切り離して、ローカルで電力を供給し続けるんだ。テスラやシグエナジーがその例だね。中には、非常に短い時間でこれを実現して、全体の家のUPSとして効果的に動くものもあるよ。明かりがちらついたり、敏感なデバイスが再起動することもあるけど、他のものは電力網から切り離されるのに少し時間がかかって、孤立運転に入るんだ。

これはバッテリーのコストの問題かな。もし電力網から充電して、停電時に放電するバッテリーを持っていたら、予想される停電の期間に合わせて予算を組めば、なんとかなるかもしれないね…… ただ、そのバッテリーを最初に買えるかどうかが前提だけど。

停電の長さによるね。もし1日以上続くなら、ソーラーパネルがあれば必要なバッテリーの数を減らせるよ。

「もしグリッドから充電して停電時に放電するバッテリーを持っていたら」 これはうまくいかないよ。孤立したユニットが問題なく電力をグリッドに戻せるのは、周波数を観測できるからなんだ。停電が起きると、その情報は消えちゃう。ブラックスタートを行う必要があるけど、孤立した無調整の機器ではそれができないんだ。

問題は、停電が長時間続くと、実用的に大きなバッテリーの設置が必要になることだよ。数時間から1日程度の停電ならパワーウォールでなんとかなるけど、数日から数ヶ月続く停電だと、何らかの発電(太陽光でも他の方法でも)をしないといけなくなる。バッテリーはどんどん安くなってるけど、1ヶ月分の電気を貯めるよりも発電を買った方が安くなることはなさそうだね。

電力網について詳しくは知らないけど、こんな概念が南アフリカの電力問題に役立つかもしれないなって思ってる。私の街は常に停電があって、大多数の人が自宅にソーラーを設置する余裕がないんだ。

私の理解では、南アフリカの電力問題は長期的な政治的なものだよ。

大多数の人が太陽光発電を導入する必要はないよ。パキスタンも停電の問題があったけど、中国からの太陽光パネルやバッテリーの大量輸入で、電力網の負担が減って停電が頻繁に起こらなくなったんだ。実際、需要がかなり減ったせいで、石炭発電会社の資金調達にも影響が出てる。

エスコムはすでに「非準拠」の太陽光パネル設置について人々を訴えようとしてるよ。[1] 期待はしない方がいいね。南アフリカのANCのことは大体が政治的な問題で、エスコムは存在しないサービスを提供するためにお金を取りたいだけなんだ。そして、そのお金を友達や家族に流すために使うんだ。[1]

彼らはそれを試みたよ、特にBMWのような企業がね。でも、州営の電力会社が何も提供しないのにお金を取りたがるから、許可が下りなかったんだ。問題は、泥棒が銅のケーブルを盗むこともあって、マイクログリッドでも同じなんだよ。社会的・文化的な問題からは技術で逃げられない。社会主義的な文化の腐敗は現実で、その考え方を助長する文化を根絶するのが唯一の道だと思う。必要な要素は揃ってるけど、人々はまだ自分たちをロビンフッドの物語に置き換えて、すべてを壊してしまうんだ。

南アフリカの問題は、ANCが90年代に政権を取ったときに、エスコムが必要な発電所を建設するのを止めたことだよ。競争を発電市場に導入したかったみたいだけど、予想通り無能な政府だから競争は導入されず、問題は放置されてしまった。今、南アフリカは定期メンテナンスで発電所を一つ止めると、人口に対して十分な発電所がない状態になってる。でも、少なくともそのおかげで多くの人が余ったお金でアウディを買えたけどね。

太陽光発電は、パキスタンの田舎や都市で素晴らしい効果を発揮してるよ。実際、私たちは太陽光パネルの最大の輸入国になったんだ。

これについては、Voltsのこのエピソードで学んだよ。面白い結果が出てるね。 https://www.volts.wtf/p/pakistans-solar-boom

これは実際に素晴らしいニュースだね。あなたも彼らの二次的な目的(影を作ったりマイクロクライメートを改善したり)を利用してるのかな? https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S00489...

一方、第三世界の官僚主義がひどいイタリアでは、太陽光発電の設置を利用するための書類を整えるのに数ヶ月待たなきゃいけないんだ。自己設置のソリューションも800ワットに制限されてて、今の時代には全然足りないよね。

それは、余剰電力をグリッドに戻したい場合だけの話だよ。それを避ければ、設置できる太陽光パネルの最大出力は20kWに制限されるんだ。

あなたは明らかに、発展途上国で休日以外の時間を過ごしたことがないね。もしそうだったら、似たようなことは思わないはず。全然立場が違うから。

イタリアって今、発展途上国なの?

この記事は、太陽光発電提供者の視点を完全に受け入れてるように見えるし、電力網の維持を化石燃料の電力産業の利益に仕えるものとして描いてるね。...そして、終わりに近づくと: > 「次のマイルストーンは、地理的に近くないマイクログリッドを成功裏に接続することだ」とマッソル・デヤが言ってる。うん... ここは素晴らしいジャーナリズムだね、IEEE。

ここでよくわからないのは、相互接続の失敗が起きたときのルールを定義してるのか、それともグリッドに接続するには自分のストレージと太陽光発電が必要ってことなのか?3つの「島」をつなげたみたいに聞こえたけど。

それなら、原子力発電所を買った方がいいよ。停電を防げるのは原発だけだから。

原発は、記事で説明されているプエルトリコが抱える特定のタイプの停電を防ぐことはできないよ。ハリケーンや老朽化したインフラのせいで、中央集権的な発電所からの電力が分散型の消費者に届かないんだ。太陽光の利点は、消費の1/2km以内でエネルギーが生産されることだね。

フランスが参加してきた…

小さなコミュニティが核を作ることをどう考えてるのか気になるな。州がすでに彼らを失敗させてるのに。これが本当に面白いところで、プエルトリコ全体より小さい協同組合が行動を起こして自分たちを助けることができるし、グリッドの他の部分への圧力を軽減することもできるんだ! > 「停電を防ぐのは原子力発電所だけだ。」この文は、最大限に間違ってるって言えるくらい極端だよ。明らかに、他の技術でもできることだし。

誰か、こんな感じの家庭用ソーラーシステムのステップバイステップガイドとか良いリンク持ってる? - 建築許可がいらないくらい小規模で - 近所の人が文句言わないくらい見た目が良くて - 配線がほぼプラグアンドプレイなやつ。 自分が考えたのは、グランピング用の中型バッテリーパックを買って、壁にプラグを差し込んで冷蔵庫や他の高消費電力の家電(地下の除湿機とか)を繋ぐって感じ。 あと、裏のデッキに小さな屋根を作って、短い柱を使って基礎を作り、その上に屋根の柱を立てる。これなら建築許可がいらないはずだし、最後にその屋根にソーラーパネルを置いて、キッチンに置いたバッテリーに繋ぐっていうプラン。

Ecoflowみたいな会社が、折りたたみ式の小型パネルを簡単に繋げられるモバイルバッテリーパックを売ってるよ。屋根の設置も必要ないし、そのパネルはパックとセットで買える。 そのパックは延長コードにも繋げられるから、短期的な停電対策にはいいスタート地点だね。

自分もこんなことに興味ある!コストコの金属製の屋根じゃなくて、ソーラー屋根のパーゴラを作りたいな。JackeryやAnker Solixを使った同じくらいのサイズのシステムの動画をいくつか見たことあるけど、実際には2〜3枚のハーバーフレイトのパネルじゃ、家のオフィスを動かすのがやっとだよ。冷蔵庫はバッテリーをすぐに使い切っちゃうし。壁のコンセントに直接入力と出力を繋げられるって聞いたことがあるから、家電をバッテリーやインバーターに直接繋げなくても大丈夫だと思う。

DIYソーラーに関する情報はたくさんあるけど、地域によってかなり依存してるよね。許可やシステム設計のために。フロリダでは、平均的なパネルから高出力が得られるけど、許可の問題が多いんだ(悪く設置されたパネルはハリケーンの時に危険になるから、当然だよね)。ミシガンに住んでた時は、許可やゾーニングの問題はあまりなかったけど、冬の間に使える出力を得るには3〜4倍のパネルが必要だった。ほとんどの本当に小規模なソーラーシステムは、十分な出力や価値を提供しないから、非常に低消費電力のライフスタイルを送ってない限り、努力する価値はないと思う。

実際、かなり良いプランに聞こえるね。自分も芝刈り機で似たようなことをしたことがあるよ。ハーバーフレイトでバッテリーと単一のソーラーパネル、コントローラーや配線を買って、芝刈り機のバッテリーを充電するためにパネルを庭に置いてた。全体で、芝刈り機を含めて、庭の手入れにかかる費用の半分以下で済んだし、結果的にお金も節約できた。実験が終わった後(芝刈り機が草に対して低すぎて傷めてしまったことに気づいた)、芝刈り機を売って、残りを義理の父にあげた。そしたら、家にはプロに設置してもらったソーラーパネルと全館用のバッテリーを導入したよ。(エアコンには力不足だけど、まあいいや。)もし小規模でやり直すなら、Ecoflowのバッテリー(実際に買ったことある)とそれ用のソーラーパネルを買うかな。冷蔵庫のアイデアも良いと思う。ファンやライト、軽いエンターテイメントも動かせると思う。編集:今はEcoflowの代わりに「Anker」や「Jackery」にするかも、同じものがもっと安く手に入るかもしれないし。

「壁に差し込んで、冷蔵庫や他の高消費電力の家電を接続する」っていうのが、数ヶ月前にHNに投稿されてたんだ。なんでフラグが立てられたのかは分からないけど、詐欺かも?でも、君が聞いてることについての議論があるよ。