現地レポート アメリカ太陽光発電の最前線

加州に続きテキサスでも電力不足、異常気象で大停電

脆弱な電力網が露呈、信頼性に疑問符

2021/02/24 15:00
Junko Movellan=ジャーナリスト

エネルギーの「当たり前」が崩れる

 新型コロナウイルスは、社会の根本的な価値観や行動様式、需要と消費パターンを一変させた。「当たり前のこと」が、当たり前でなくなった。

 テクノロジーと経済でリーダー的な存在の米国なら、安定した電力供給が受けられるという当然の日常も、いまでは当たり前ではなくなった。

 デジタル化が浸透し、さらに脱炭素社会の実現に向けて、太陽光、風力発電などの再生可能エネルギーを電源とした建物、クルマの電化への加速を、連邦政府・州政府ともに推し進めようとしている矢先、その基盤となる電力供給インフラが万全ではないという事実が、昨年にカリフォルニア州、そして、この冬、テキサス州で露呈した。

 昨年夏カリフォルニア州で記録的な猛暑が続き、電力需給が逼迫したことから、同州の送電系統を管理するカリフォルニア独立系統運用機関(CAISO)は緊急事態宣言を発動した。さらに、強風により送電線が落下して山火事となるリスクを防止するため、大規模な計画停電を実施した。それでも今年1月には同州北部で強風により配電線が落下し、数日以上に及ぶ停電となった。

エネルギー“大国”で電力不足

 さらに今年2月中旬、今度は記録的な寒波の影響によりテキサス州で400万世帯以上もの広い地域が停電に陥った。氷点下で寒さが厳しくなり、暖房利用などの電力需要が急激に増加したところに、基幹エネルギーである天然ガスパイプラインや風力発電設備が凍結し、電力供給が減少したことが原因とされている。

 つまり、需要が増加するなかで、エネルギーの供給量が下がってしまったわけだ。

 テキサス州知事は風力発電が停電の原因だと非難した。

 テキサス州と言えば石油産業で有名だ。米エネルギー省エネルギー情報局(EIA)によると、2019年同州の天然ガス生産量は米国全体の25%、原油生産は同41%も占める。実は、同州は原油、天然ガスだけではなく、なんと風力発電でも全米をリードしている。EIAによると昨年8月時点で、同州には累積29.1GWもの風力が設置されている。これは2位のアイオワ州の約3倍で、群を抜く風力ナンバーワン州となっている(図1)。

図1●米国における稼働済み・稼働計画中の風力発電・州別ランキング(青緑:2020年8月までに稼働済み、深緑:2020年9月から11月までに稼働計画、緑:2020年12月に稼働計画)
(出所:EIA)
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最大の責任は火力の出力低下

 テキサス州の電力系統を管理するテキサス州電気信頼性評議会(ERCOT)が2月16日に行った会見によると、大寒波による影響で、停止を余儀なくされた発電所の出力規模は合計45GWに上った。そのうち15GWは風力発電で、残りの30GWは天然ガスと石炭による火力発電だった。つまり、失われた風力の発電能力も小さくないが、天然ガスと石炭火力はその2倍と、問題視された風力よりも電力供給不足への責任度合いは大きいといえる。ちなみに、2月14日午後6時に記録した需要ピークは69GWを超えた。

 ERCOTの2021年1月の電源別・電力供給比率を見てみると、天然ガス33%、風力25%、石炭22%、原子力12%となっている。風力の比率は他州と比べると高いものの、化石燃料の比率が断然高い(図2)。

図2●2021年1月におけるテキサス州の電源別電力供給(青色:天然ガス、緑色:風力、灰色:石炭、紺色:原子力、黄色:太陽光)
(出所:ERCOT)
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 風力の発電量が相対的に高いが、太陽光発電もすでに2%を占めている。実際、テキサス州は、太陽光発電の導入量で、カリフォルニア州に続き全米2位なのである。

 米国太陽エネルギー産業協会 (SEIA)によると、2020年第3四半期末において米国全土で累積88.9GWの太陽光発電が導入された。このうちカリフォルニア州で29GW、第2位のテキサスは6.8GWが導入済みである。

 厳冬で風力設備の停止が続発した中、太陽光発電は電力を供給し続けた。

メガソーラーは供給を維持

 太陽光発電開発事業者であるライトソースBP社は、「インパクト・ソーラー」と呼ばれる大規模な発電事業用太陽光の商業運転を今年1月から開始した。

 インパクト・ソーラーは、今回の100年ぶりという大寒波の中でも、通常通り朝8時から夕方6時まで稼働したという。猛烈な冬の嵐により空は曇っていたものの、計画停電が実施された2月14日には出力容量の80%は発電でき、電力はERCOTの系統に送られ、テキサス州の電力供給に貢献した。

 このプロジェクトは、パネル出力260MW、連系出力198MWに達し、テキサス州ダラスから北東120マイルにあるラマー郡に設置された。導入コストは、2億5000万ドルだった(図3)(図4)。

図3●テキサス州で稼働するライトソースBPのメガソーラー
(出所:Lightsource BP)
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図4●電力不足下のテキサス州で発電を持続したメガソーラー
(出所:Lightsource BP)
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両州の相違点と共通点

 カリフォルニア州とテキサス州は、いずれも経済と再エネ導入で米国をリードする存在だが、電力インフラでは、全く異なる点が2つある。

 1つ目は、テキサス州は電力小売市場を全面的に自由化しているが、カリフォルニア州ではまだ一部規制されている。2つ目は、テキサス州の電力網は、同州だけに隔離されていることだ。カリフォルニア州はCAISO、テキサス州はERCOTが電力系統運営機能を担っている。CAISOの電力網は、カリフォルニア州に隣接した州にも繋がっていて、一時的な供給不足の場合、近隣の州から電力を調達できる。実際、10GWもの電力を融通することが可能だ。一方ERCOTは、近隣の州と繋がっていないため、同州内で電力不足に見舞われた場合、外へ助けを求めることができない。

 一方で、エネルギー面で共通している点もある。昨年から今年、両州の電力系統運営機関が、異常気象の予測・計画に失敗し、期せずして同じ教訓を共有することになったこと。 さらに、カリフォルニア州は送電網の更新、テキサス州は凍結防止措置を含む発電設備の耐候性強化を怠り、信頼できる電力供給のインフラが整っていないという点である。両州ともに、電力網の信頼性が損なわれたと言える段階まで、事態は悪化している。