長さ

エネルギー貯蔵について読んでいると、長期貯蔵、季節貯蔵、日中貯蔵、または長期貯蔵などの用語に遭遇するかもしれません。 長期貯蔵には季節エネルギー貯蔵が含まれる場合があり、これにより電力の供給が年間の異なる時期にシフトされる可能性があります。 日中蓄電すると、電力供給が数日間にわたって変化する可能性があります。 そして、長期貯蔵は、送電網のクリーン エネルギーへの変革にとって特に重要であり、私がここで焦点を当てていることにもなります。

長時間とは、電力システムが放電できる時間を指します。 つまり、バッテリーが完全に充電されると、その持続時間は特定の電力容量で電力を供給できる時間数に等しくなります。 これは、システムが放電するまでにエネルギーを貯蔵できる時間を指す長期貯蔵とは異なります。

大量の風力および太陽光資源が送電網に接続されているため、長期間のエネルギー貯蔵により、過剰発電期間中の再生可能エネルギー資源の削減を防ぐことができます。 電力供給抑制は、送電網が過負荷になり、生成されるクリーンで手頃な電力をすべて吸収できない場合に発生します。 これにより、電力出力が意図的に減少します。 エネルギー貯蔵は、クリーン エネルギー リソースの効率的な使用を促進することでエネルギー削減を軽減し、余分な生産物を貯蔵し、最も必要なときに使用できるようにします。 再生可能エネルギーの導入が増加するにつれて、長期エネルギー貯蔵によって提供されるグリッドの柔軟性はより適切で有用なものになるでしょう。

長期貯蔵は、大量のエネルギーを貯蔵できるため、グリッドの柔軟性も向上します。 長期蓄電システムは、電力需要が低いときに充電し、後で最も必要なときに放電できます。 送電システムに高価なアップグレードが必要な場合は、代わりにエネルギー貯蔵装置を導入してこれらのサービスを支援できます。 継続期間が長いシステムでは、より頻繁に、より長期間動作するため、伝送装置の寿命をさらに延ばすことができます。 極端な気象現象や停電が長期化し、頻繁になるにつれて、長期間の放電により、乱流の送電網の状態にうまく対応でき、回復力が向上する可能性があります。

長期間のエネルギー貯蔵は、最長 1 日にわたって放電できるため、全容量値を持つと想定されます。 リソースのキャパシティ寄与によって、そのリソースがリソース十分性要件に対してどの程度カウントされるかが決まります。 12 ～ 16 時間未満の保管の限界有効耐荷重 (ELCC) は、保管の導入が増加するにつれて依然として低下する可能性がありますが、短期間の保管ほど急速ではありません。 (ELCC とは何か、そしてそれがなぜ重要なのかについて詳しくは、同僚の Mark Specht によるこの投稿をお読みください。)

「長時間」の単一の定義はありませんが、国立再生可能エネルギー研究所 (NREL) によると、最も一般的に挙げられる数値は 10 時間以上です。 NREL はまた、「長期間」の意味を議論する際には、アプリケーションに関するコンテキストが重要であるとも述べています。 たとえば、状況によっては 6 時間のバッテリーで十分な容量（ピーク需要に対応し、停電などのその他の悪条件をカバーできる能力）を提供できる可能性がありますが、状況によっては 100 時間の持続時間を持つストレージ システムの方が適切な場合もあります。必要。

短期エネルギー貯蔵と同様に、長期エネルギー貯蔵技術にもさまざまな形式と化学的性質があります。 最も一般的なタイプは、熱的、電気化学的、および機械的です。 最近、長期エネルギー貯蔵が大きな注目を集めているため、技術の状況は常に変化しています。

送電網事業者や電力会社は、すぐに利用できる最良の長期エネルギー貯蔵技術を選択して使用することはできないのでしょうか?

はいといいえ。

さまざまなテクノロジーにはトレードオフがあります。 揚水式水力発電は古くから存在しており、比較的効率が良く、他の選択肢ほど高価ではありませんが、このタイプのシステムを構築できる場所には制限があり、環境への影響を考慮する必要があります。 （タイムズスクエアの真ん中に巨大なダムがすぐに現れることはおそらくないでしょう！）

金属アノード電池のような電気化学システムは設置場所の制限が少ないですが、現時点では高価であり、古い技術ほど導入されていません。 テクノロジープロバイダーがさまざまなシナリオで長期エネルギー貯蔵システムのテストを続けるにつれて、追いついていないテクノロジーの「淘汰」が行われる可能性があります。 (パイロット プロジェクトがいかに重要であるかを理解するには、同僚の Guillermo Pereira によるこのブログ投稿を読んでください。)

さまざまな長期エネルギー貯蔵オプションを備えた電力網を持つ利点の 1 つは、より多様なサプライ チェーンが可能になり、特定の化学物質のみを調達する場合に生じる供給制約の一部が緩和される可能性があることです。

リチウムイオン電池は、リチウム、ニッケル、場合によってはコバルトなどの電池を構成する材料の需要が大きいため、現在大きな話題になっています。 この需要の増大に加え、これらの材料が有限であるという事実により、供給が制限される市場が形成されます。 これを念頭に置いて、長期エネルギー貯蔵のさらなる開発では、豊富な材料を使用して持続可能なサプライチェーンを実現する他の選択肢が何かを検討する必要があります。 送電網のニーズを最大限に満たし、再生可能エネルギーに移行するには、利用可能なテクノロジーの状況を調査することが重要です。

NREL のデータの一部を使用してエネルギー貯蔵の簡単なスナップショットを作成すると、12 時間揚水式貯蔵が長期間にわたって米国の貯蔵市場を支配してきたことがわかります。 時間の経過とともに、さまざまなサイズのより多くのバッテリーがオンラインで販売されるようになりました。 ストレージの必要性が高まるにつれて、より長い期間のオプションが導入されます。 NREL は、2050 年までに約 9.5 ギガワットの 10 時間使用可能な蓄電池が導入されると予想しています。 これは、700 万世帯以上の家庭に 10 時間電力を供給するのに十分な量です。

このタイプのエネルギー貯蔵は、グリッドのニーズの多くにとって理想的なソリューションのように思えます。 太陽光や風力などの再生可能エネルギーは、夜間や風が吹いていないときに常に利用できるとは限らないため、再生可能エネルギーは、どれだけ適切に電力を供給できるか（またはできないか）、つまり、電源を入れる能力についてしばしば批判されます。オンデマンドで電力を供給するにはオフになります。 エネルギー貯蔵を使用すると、再生可能資源によって利用されたエネルギーを貯蔵し、オンデマンドで使用できます。 しかし現時点では、長期間のエネルギー貯蔵は、私たちが望んでいた特効薬にはまだなっていません。

上で見てきたように、多くの有望な長期エネルギー貯蔵技術は依然として出現および成熟しており、まだ商業化されていません。 これは通常、当面は高価であり、現実世界のシナリオでは投資家、開発者、電力会社からの信頼が欠けている可能性があることを意味します。 州の公益事業委員会などの規制機関は、他の代替案と同様にまだ実地テストが行​​われていない技術を使用し、多額の費用がかかるプロジェクトの承認を躊躇する可能性がある。

それに加えて、エネルギー貯蔵は、電力会社、地域送電組織 (RTO)、または電力業界一般などのエネルギー事業体全体であまり明確に定義されていないリソースです。 エネルギー貯蔵は太陽光や風力と同じようには扱われず、その価値の標準化された定義と理解がなければ、その使用方法を正確に理解するのは困難になる可能性があります。

長期エネルギー貯蔵は、単に輝かしく刺激的な議論のテーマではありません。 これは、地球に信頼性が高く回復力のあるクリーン エネルギーを大量に導入するのに役立つ資源です。 再生可能エネルギーと連携して、最も必要なときに電力を供給し、太陽と風が十分にあるときは電力を節約できます。 経済のさまざまな分野にわたってエネルギー需要が増大する中、エネルギー業界の化石燃料への依存を軽減する上で長期エネルギー貯蔵が果たせる重要な役割を理解し、地域社会と地球にとってより良いソリューションでニーズを満たすことが重要です。

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著者について

マリア・チャベスは、懸念科学者連合の気候とエネルギー プログラムのエネルギー アナリストです。 マリアは、再生可能エネルギー技術と公平なエネルギー移行の重要性について書いています。

レイチェル・クリータス ポリシーディレクター

John Rogers エネルギーキャンペーン分析リーダー

ジュリー・マクナマラ シニアエネルギーアナリスト