公開日: 2024 年 12 月 11 日 / 更新日: 2024 年 12 月 11 日 - 著者: Konrad Wolfenstein
再生可能エネルギーに関してベースロード発電所は必要なのでしょうか？ – 画像: Xpert.Digital
増加する再生可能エネルギー: ベースロード発電所の時代は終わったのか?
圧力にさらされる原子力発電所と石炭火力発電所: エネルギー転換がベースロードをどのように変化させるか
ベースロード発電所は、常に必要な電力 (ベースロード) を供給するため、従来のエネルギー供給において中心的な役割を果たします。原子力発電所や石炭火力発電所などのこれらの発電所は継続的に稼働し、低い変動費で電力を生産します。しかし、再生可能エネルギー（RE）の拡大に伴い、その必要性がますます疑問視されています。
に適し：
なぜこれまでベースロード発電所が必要なのか
ベースロード発電所は、電力網の最小限の需要を満たすために不可欠でした。これらは、24 時間電気を生成し、連続運転時に経済効率が高くなるように技術的に設計されています。典型的な例は、褐炭発電所、原子力発電所、流れ込み型発電所です。ただし、これらのテクノロジーは柔軟性があまりなく、限られた範囲の再生可能エネルギーの変動する需要または固定電力にしか対応できません。
再生可能エネルギーがもたらす課題
風力や太陽光などの再生可能エネルギーは天候に左右され、常に発電し続けるわけではなく変動します。これらの特性により、従来の意味でのベースロードが技術的に不可能になります。それにもかかわらず、インテリジェントグリッド、ストレージテクノロジー、追加の柔軟な発電所を通じて電力供給を確実に確保できます。
エネルギー転換により、固定ベースロード発電所の必要性が減少しました。代わりに、再生可能エネルギーで賄えない電力需要の部分を、ガス発電所や水素ガスタービンなどのフレキシブルな発電所で賄うという「残留負荷」の概念が重要になっています。
ベースロード発電所はまだ必要ですか?
研究によると、再生可能エネルギーに基づくエネルギーシステムは、ベースロード発電所がなくても機能することができます。太陽光と風力エネルギーを貯蔵（蓄電池や水素など）、柔軟な負荷制御、残留負荷発電所と組み合わせることで、供給の安全性を確保できます。ベースロード発電所の統合は、それらが経済的に競争力がある場合にのみ意味がありますが、投資コストが高いため、そうでないこともよくあります。
残留負荷発電所は、いわゆる残留負荷をカバーするために使用される発電所です。残留負荷とは、電力需要から風力や太陽光などの変動する再生可能エネルギーからの固定電力を差し引いた後に残る部分のことです。これらの発電所は、供給の安全性を確保するため、再生可能エネルギーの特徴がますます高まっているエネルギー システムにおいて中心的な役割を果たしています。
残留負荷発電所の種類
- ガス発電所: 迅速に起動または停止できるため、特に適していると考えられています。
- バイオガスプラント: この再生可能エネルギー源は、残留負荷のカバーにも柔軟に貢献できます。
- 水力発電所 (揚水発電所など): 過剰な電力を貯蔵し、必要なときに再び放出します。
電源を確保するための代替アプローチ
- 貯蔵技術: 揚水発電所、大型バッテリー、または水素貯蔵は、生産と消費の間の変動を補うことができます。
- ネットワークの柔軟性: インテリジェント ネットワーク (スマート グリッド) により、需要と供給のより適切な制御が可能になります。
- 残留負荷発電所: これらは必要な場合にのみ稼働し、多くの場合、水素やバイオメタンなどの低排出技術が使用されます。
- 多様化: 分散型再生可能エネルギー源を幅広く組み合わせることで、個々のテクノロジーへの依存を軽減します。
ベースロード発電所は、再生可能エネルギーが主流のエネルギー システムにおいては、もはや絶対的に必要ではありません。供給の安全性は、再生可能エネルギー、貯蔵、柔軟な発電所、インテリジェントグリッドの組み合わせによって保証できます。ベースロードの概念はあまり重要ではなくなり、より柔軟で持続可能なソリューションが求められています。
再生可能エネルギーは、ベースロードとの関連においても、エネルギー供給においてますます重要な役割を果たしています。ただし、多くの再生可能エネルギー源は天候に依存し、したがって不安定であるため、ベースロードをカバーするための貢献は従来の発電所の貢献とは大きく異なります。それにもかかわらず、ベースロード電源への統合を可能にするさまざまなアプローチとテクノロジーがあります。
再生可能エネルギーとベースロードにおけるその役割
1. ベースロード再生可能エネルギー
- 流れ込み型発電所: これらは、一定の電力を生成できるため、当然のことながらベースロード機能を備えています。
- バイオマス発電所: 継続的なエネルギーも供給できるため、ベースロード対応であると考えられます。
- 地熱発電所: 地熱エネルギーを利用し、信頼性の高い安定した発電を提供します。
2. 風力および太陽エネルギーのベースロード能力には限界がある
- 風力発電所と太陽光発電所は天候に左右されるため、常に利用できるわけではありません。ただし、洋上風力発電所は全負荷時間が長いため、ほぼベースロードが可能であると考えられています。
- いわゆる「暗い無風状態」（風も日光もない）は、ストレージ ソリューションやその他のテクノロジーによって補わなければならない問題です。
3. ストレージテクノロジーと柔軟性
- 風力エネルギーや太陽エネルギーの変動を補償するために、バッテリー貯蔵、揚水発電所、水素貯蔵などの貯蔵ソリューションが使用されます。これらの技術により、過剰なエネルギーを貯蔵し、必要なときに放出することが可能になります。
- インテリジェント ネットワーク (スマート グリッド) は、再生可能エネルギーのフィードインを最適化し、供給のギャップを埋めることができます。
4. 基本負荷の概念の変更:
- 再生可能エネルギーの拡大に伴い、厳格なベースロードという従来の概念は、より柔軟なシステムに置き換えられつつあります。一定の基本供給ではなく、需要と供給のバランスを動的に調整することが目的です。
- 異なる再生可能エネルギー源（風力、太陽光、バイオマスなど）を組み合わせると、部分的に相互に補完し合うため、安定した供給を確保できます。
課題
- 再生可能エネルギーをベースロード供給に統合するには、ストレージと柔軟なネットワークの拡張が不可欠です。
- ガス発電所などの橋渡し技術は、供給ギャップを埋めるために一時的に必要となります。
- 長期的には、貯蔵と送電網管理の技術進歩があれば、完全に再生可能エネルギーに基づくシステムが可能になる可能性があります。
再生可能エネルギーは、適切な組み合わせ、貯蔵技術、インテリジェントなグリッド制御を通じてベースロードに重要な貢献をすることができます。ただし、厳格なベースロードという従来の概念は、より柔軟なアプローチに置き換えられつつあります。
従来のベースロード発電所は常にエネルギー供給において中心的な役割を果たし、電力網が必要とする最小限の電力を24時間継続的に供給してきました。この一定のエネルギー供給は、停電を回避し、送電網の安定性を確保するために不可欠です。
なぜ従来型のベースロード発電所が（依然として）必要なのでしょうか?
- 電源の確保: 時間帯や気象条件に関係なく、一定のエネルギー供給が保証されます。これは、産業プロセス、連続稼働する家庭用電化製品 (冷蔵庫など)、街灯などの公共インフラにとって特に重要です。
- グリッドの安定性: ベースロード発電所は、システム全体の安全な動作に不可欠な電力グリッドの周波数と電圧の安定性に貢献します。
- 低い変動費: これらの発電所は、通常は継続的に運転されるため、コスト効率よく発電できるように設計されています。
どの発電所がベースロードをカバーしますか?
従来、技術的に長期間にわたって発電できるベースロード発電所が使用されてきました。
- 従来の発電所: 信頼性が高く、変動する運転コストが低いため、ここでは石炭、原子力、天然ガスの発電所が主流です。
- 再生可能エネルギー: 流れ込み型発電所、バイオマス発電所、地熱発電所も、継続的にエネルギーを供給できるため、ベースロードをカバーするのに役立ちます。
今後の展望
再生可能エネルギーへの移行に伴い、ベースロード発電所の役割が再評価されています。
- 風力や太陽光などの揮発性発電機は、その生産が天候に依存するため、ベースロード機能を備えていません。したがって、それらの統合には、ストレージ ソリューション、または電力からガスへの変換や仮想発電所などの補完的なテクノロジーが必要です。
- 変動を補償し、再生可能エネルギーがベースロードをサポートできるようにするために、バッテリー貯蔵や揚水発電所などの貯蔵技術がますます重要になっています。
- 従来のベースロード発電所のない未来: シナリオは、再生可能エネルギーが効率的にネットワーク化され貯蔵されれば、従来のベースロード発電所がなくてもエネルギー システムが機能できることを示しています。
現在、エネルギーの安定供給には従来型のベースロード発電所が不可欠です。同時に、その重要性は、エネルギー転換の一環として、革新的な技術や持続可能なソリューションによって補完または置き換えられています。
に適し：