再生可能エネルギーの拡大は、電力網に大きな課題をもたらします。太陽放射と風力が変動し、送電網に供給される電力量も変動するためです。その結果、ヨーロッパのネットワークでは風の強い日や晴れた日には供給が過剰になることが多く、それ以外の日には供給が不足します。
しかし今回の新たな研究により、これは天候だけが原因ではないことが判明しました。欧州諸国と電力生産者がもっと緊密に協力すれば、送電網の変動の多くは回避できるだろう。彼らの研究では、過去 30 年間の大規模気象条件のデータが風力および太陽光発電の発電データと比較されました。これに基づいて、彼らは特に、ヨーロッパで蔓延している 7 つの主要な気象条件に関連して、風力発電がどのように動作し、将来的に変化するかをモデル化しました。
主な気象条件: 常にどこかで風が吹いている
ヨーロッパの天気は、特徴的な大規模な気象パターンによって決まります。一部の体制は大西洋上の低気圧を特徴とし、西ヨーロッパでは強風を引き起こしますが、同時に東では穏やかな状況を伴います。他の気象条件では、西ヨーロッパでは天気が穏やかですが、同時に南ヨーロッパとスカンジナビア北部では風が強くなります。
「大陸全体で風が全くないという気象状況はほとんどないので、ヨーロッパ全体には風力エネルギーの可能性がありません」とチューリッヒ工科大学のクリスチャン・グラム氏は説明する。つまり、風力発電所がヨーロッパ全土に分散され、常にどこかで風力発電が行われていれば、送電網の極端な変動は避けられるだろう。研究者らによると、変動レベルは現在の20ギガワット程度で安定する可能性があるという。
誰もが自分で計画を立てます
問題は、そのような欧州間の協力や計画すらまだ存在していないことだ。風力発電所は現在、特に北海周辺諸国に一方的に分散している。 2016/17 年の冬の場合のように、安定した高気圧により北海が数日または数週間にわたって穏やかであれば、ヨーロッパ全体の風力エネルギー生産量は大幅に減少します。
各国は主に風力発電のさらなる拡大に向けて独自の戦略に従っているため、この状況は将来さらに悪化する可能性があります。科学者らが判断したところによると、風が有利な条件での高い生産量と、穏やかな条件での低い生産量の差は、特に不利な条件では最大100ギガワットに達する可能性さえあるという。これはおよそ 100 基の原子力発電所の容量に相当し、数日以内に使用可能にするか削減する必要があります。
単独で進めるのではなく、協調して拡張する
しかし、研究者らが強調しているように、この問題は回避可能です。これを実現するには、各国がより緊密に連携し、現在風力発電がほとんど利用されていない欧州地域での発電容量の拡大も推進する必要がある。バルカン半島、ギリシャ、地中海西部、スカンジナビア北部が問題となります。これらの場所では、北海地域の高気圧によって穏やかな風が確保されている場合、風が十分に強く吹きます。逆に、地中海上の安定した高気圧地域では、そこでの風力発電が停止する可能性がありますが、それでも北海地域の風力発電所は十分な電力を生産します。
「したがって、ギリシャやブルガリアのような国の風力発電容量は、現在のヨーロッパの風力発電所の貴重なバランスとして機能する可能性があります」とインペリアル・カレッジ・ロンドンのイアン・スタッフェル氏は説明する。 「しかし、これには風力発電の可能性がある国の計画戦略におけるパラダイムシフトが必要です。」同時に、このような汎ヨーロッパのシステムに合わせて電力網もより適切に開発する必要があります。
研究者らは現在、エネルギー生産者やネットワーク運営者だけでなく、政府や政治家もこれらの新たな発見を活用し、ヨーロッパ全土での計画とネットワークの拡大をより適切に調整できるようになることを期待している。
出典: ETH Zurich、専門記事: Nature Climate Change、doi: 10.1038/nclimate3338
