ベースロードは神話である（2024年）

ベースロードは神話である ロードとジェネレーターがあるだけだ ショーン・フレミング 2024年10月17日 1122 シェア 電力に関する繰り返し語られるミームの一つに「ベースロード」があります。これは、効率を最大化するために、大きな発電プラントと一致させるべき、常に存在する最低限のロード（電力需要）があるという考え方です。 この考え方は古く、かつては事実に根ざしていましたが、今では時代遅れです。その持続は、本来生産的なエネルギーの未来に関する議論を歪めており、それを最初に動力を供給した石炭プラントのように、この言葉を廃止する必要があります。 しかし、少し立ち戻って、この言葉はどこから来たのでしょうか？ それは2つのことから生じます。常にグリッドで必要とされるロード（エネルギー）の最小量と、伝統的な熱力発電プラント（石炭で稼働するものなど）の運転特性です。 まず、ある地域で常に必要とされる安定したレベルのロードがあるというのは事実です。 下のチャートでは、緑の線が特定のロードが必要だった時間の数を示しています。カリフォルニアでは、約18ギガワットを下回る時間は事実上ありません。これが赤で示されたベースロードレベルです。少なくともこの量のロードが、一年中のあらゆる時間で必要とされていました。 この部分は依然として真実です。グリッドのどこかで、意味のある量のロードが常に必要とされています。 理解のギャップは、2番目の要因、つまり、このロードを大きな熱力発電で賄うことが本質的に効率的であるという信念にあります。 これは歴史的な偶然から来ており、大きな安定したロードは、伝統的な石炭火力および原子力発電プラントと非常によく一致していました。これらは石炭（または核分裂）を燃焼させて水を加熱し、蒸気を作り出してタービンを駆動して発電します。 どちらの場合も、水を適切な温度にするのに数時間かかる可能性があり、これらのプラントは需要の変動にうまく対応できません。それらは、一定の速度で安定して運転する方がはるかに効率的です。しかし、その安定した速度で運転する場合、これらの大きなプラントは歴史的に最も費用対効果の高いものの一部でした。 その結果、ほとんどの場所では、ベースロードを供給するように設計された、大きくて遅いが効率的な石炭および原子力プラントと、その上に、より速いがより高価なガス、石油、水力発電機が重ねられた発電機の層状システムが構築されました。 したがって、ベースロードは、特定の発電技術の経済的および運転上の特性から生まれた、電力システム内の設計上のショートカットになりました。 しかし、その特性のセットはもはや当てはまりません。 まず、私たちは石炭の段階的廃止の途上にあります。 米国では、これは何よりも経済的な話でした。過去20年間、天然ガスは世界的に見て歴史的に安価でした。既存の石炭プラントを稼働し続けるよりも、新しいコンバインドサイクルガスプラント（CCGT）を建設・運転する方が安価になりました。発電はそれに応じてシフトしました。大きな石炭火力および原子力プラントはもはや最も安価な電力ではなくなり、効果的に稼働するための安定した基盤を必要とします。 最新の発電技術も、ロードの変動に合わせてランプアップする能力が向上しています。 コンバインドサイクルガスプラントは、水を加熱してフル出力に達する場合でも、ガスの単純な燃焼に基づいて迅速に部分的な出力を達成できます。原子力原子炉も、ロードの変動に安全に従う能力が向上しています。バッテリーは、グリッドの変動を管理するための応答性の高いツールとして急速に普及しています。 これにより、非石炭発電機でのランプアップとランプダウンの効率ペナルティが大幅に減少しました。 では、なぜ私たちはまだベースロードについて話しているのでしょうか？ この神話は、それが満足のいくものであるため、存続しています。 ある種の人は、上記のロードの分布を見て、次のように考えるでしょう。 常に18ギガワットのロードがある。それを常に稼働する大きな発電機セットで賄うのが最も効率的だと感じるだろう。 ロードが18ギガワットを超える部分を処理するために、ロード追従プラントとピークプラントのこの層状システムを維持できれば、それはどれほどシンプルで美しく見えるだろうか？ 確実性をもって設計でき、必要なときに発電があることを確信できる。このベースロードに、ゼロカーボンで大きな原子力さえ一致させることができるかもしれない！ しかし、相対的なコストを実際に確認する必要があり、全体として最低コストを目指すことは、ますます複雑なリソースの組み合わせにつながります。 購読する 例えば、一定の100メガワット（MW）のロード（例：非韻を踏む詩を書くモデルをトレーニングするデータセンター）を供給する単一の100メガワット（MW）コンバインドサイクルガスタービンプラントがあるとします。 ガスプラントの固定費は年間約150,000ドル/メガワット（例：資本コスト、融資、間接費）、変動費は1メガワット時あたり約35ドル（例：燃料、メンテナンス）です。 プラントが年間を通じてフル稼働した場合、総コストは約4,560万ドルになります。これを生産された876,000 MWhのエネルギーで割ると、1 MWhあたりの実効コストは52.12ドルになります。 次に、100MWの太陽光発電プラントを組み合わせに加えることを検討してみましょう。太陽光発電プラントは、1日あたり約100MWを6時間発電し、レベル化コストは約20ドル/MWhです。 結果は次のようになります。 興味深いことに、ガスプラントからのエネルギーの平均コストは約52ドルから約57ドル/MWhに上昇しますが、全体的なコストは49ドルに低下します。 これは、固定費をより少ないメガワット時で割っているため、機械的に発生します。これは、人々が「再生可能エネルギーがベースロードリソースを損なっている」と指摘する点ですが、全体的なコストは低く、ガスプラントはまだ運転するための十分な報酬を得ています。太陽光発電プラントは、安定した「ベースロード」に侵入するとしても、建設されるべきです。 これにより、より広範なポイントにつながります。新しい発電機のレベル化コストが既存の発電機の限界コストを下回っている場合、それをシステムに追加することで平均コストを下げることができます。これは、既存の発電のヘッドラインコストが上昇した場合でも当てはまります。 その結果、太陽光発電のような新しい安価な発電技術により、ベースロードはもはや有用なフレームではなくなりました。日照時間の長い地域では、太陽光発電は、低コストのガスプラントの限界コストよりも安価になる可能性があります。西テキサスのような場所では、風力発電所も同様です。 確かに、これはどこでも当てはまるわけではなく、脱炭素化を目指す上で、ガス、原子力、地熱発電には重要な役割があるでしょう。しかし、それはそれらが特定の地域でより安価であるためであり、賄われるべきベースロードの塊があるからではありません。 ベースロードの層状メタファーの代わりに、日中や季節を通じて出入りする発電機のタペストリーを考える必要があります。これは決定的ではありません。太陽光や風力は意のままにランプアップできないためですが、確率的なタペストリーです。 システムは、価格の変動が大きく、長期的なリソース計画がより複雑に見えるかもしれませんが、最終的な結果は、すべての人にとってより低コストで、より豊富なエネルギーです。ベースロードの神話にしがみつくことは、そこへ到達するのに役立ちません。 Clean Energy Reviewをお読みいただきありがとうございます！新しい投稿を受け取るには無料で購読してください。 購読する さらに読む： Brattle Group - 「ベースロード」から柔軟なグリッドへ進む CleanTechnica - イーロン・マスクがベースロードパワーをハープーンした 1122 シェア 前へ 次へ