Towers of Power：接続されたビルが送電網に給電する方法

5月11日、バイデン政権は、マサチューセッツ州沖で40万軒の家庭や企業に電力を供給できる大規模な風力発電所、Vineyard Windプロジェクトを承認しました。この協定を発表したデブ・ハーランド米国内務長官は、「米国ではクリーン・エネルギーの未来は手の届くところにある」と宣言しました。

しかし、その未来を確実なものにするには、これまで以上にエネルギー生産者と消費者の間の統合を強化する必要があります。ある意味で、再生可能エネルギーの台頭は、状況を改善すると同時に、複雑化させる側面もあります。そして、再生可能エネルギーが進化し続けるのと同じように、よりクリーンなエネルギーへの新たな需要と依然として変動する供給を管理するのに役立つ新しいテクノロジー・プラットフォームも同様に進化します。

米国初の大規模なオフショア設備である風力発電所は、2035年までに炭素汚染のない電力セクターを実現しました。しかし、これは世紀半ばまでにネットゼロ排出の経済を実現することを目指す数多のプロジェクトのひとつに過ぎません。

欧州連合、パリ協定、国連の同様の目標に後押しされ、脱炭素化は世界的な潮流となっています。公益事業会社は大きな存在ですが、エネルギーの需要側であるエネルギー消費者も同様に重要です。地方自治体や地域から商業、製造業、さらには個人の家庭に至るまで、エネルギー消費者は、車両やヒーターなどの化石燃料を使用する資産を電気版に置き換えることで脱炭素化に貢献しています。

幸いなことに、今日の世界の温室効果ガス排出量の約70%が、クリーンな電化によって対処可能であると推定されています。課題は、こうした変化によってエネルギー・エコシステムが複雑化すると同時に、送電網に不安定性が生じ、管理が困難になることです。

電化は消費量を増加させ、新たな需要パターンをもたらします。同時に、風力発電と太陽光発電は天候によって変動するため、送電網の不安定性につながる可能性があります。風が吹かず、太陽も照らない場合、生産量を消費量が上回ることがあり、その結果、事業者側は電力系統に追加の電力を供給する必要が生じます。多くの場合、予備として確保していた化石燃料発電所を稼働させることによって対応します。しかし、これにはコストがかかり、脱炭素化の取り組みを台無しにするものです。

私たちの新しい、広範なエネルギー・エコシステムは、複雑な課題ももたらします。消費者が各自の小規模な太陽光や風力発電設備から発電した電力を、卸売価格で売買することを可能にするため、アグリゲーター（特定卸供給事業者）が市場に参入しました。また、規制当局も、ソーラー・パネル、風力タービン、バッテリー、さらには電気自動車などの何百万もの消費者機器を送電網に接続することを義務付けることで、エネルギー管理を複雑にしています。

しかし、この新たな複雑さは機会も生み出します。エネルギー市場への消費者参加は、特に電力会社がエネルギー・エコシステムに簡単に接続できる場合、電力システムの安定化に役立ちます。

デンマークの大手公益事業会社の1つであるAndel社は、すでにIBMと提携して、共同で設立されたIBM® Utility Flexibility Platformを使用して、この連携を実現しています。Andel社の副社長であるHenrik Iversen氏は、IBMのThink 2021会議で、これが「グリーン・エネルギーへの移行におけるミッシング・リンク」であると述べました。IoT（モノのインターネット）センサー、AI、ブロックチェーン、クラウドの組み合わせを活用したUtility Flexibility Platformは、特定卸供給事業者とその顧客をエネルギー・エコシステムと統合し、リアルタイムでインテリジェントなグリッド最適化を実現します。

再生可能エネルギーの変動や需要のピークにより送電網がバランスを取る必要がある場合、プラットフォームのAIは、HVACシステム、給水ポンプ、データセンターなどの接続された消費者資産が、パフォーマンスにほとんど影響を与えずに削減された容量で実行できる時期を分析します。このプラットフォームは、エネルギー消費量を一時的に削減し、予備発電所に依存する代わりに送電網に柔軟性をもたらします。

フレキシブル・プラットフォームはAIによるエネルギー需要と送電網の状態に関する洞察を活用します。これにより、トレーダーや特定卸供給事業者が直感や原始的なシステムに頼ってエネルギーを売買する従来の送電網バランス調整手法よりもはるかに正確な調整が可能になります。リスクは高くなる可能性があり、ある特定卸供給事業者は、予想を外した取引を行い、1日で1億米ドル以上の損失を被りました。

「AIによる洞察が憶測に取って代わる」とIversen氏は述べました

プラットフォームの消費者は、大きな利益を得ることができます。エネルギーを節約するだけでなく、消費量削減に対して送電網事業者が支払う料金で大金がかかっています。電力会社が予備発電所の運営費を支払う方法とほとんど同じです。不足しているときにエネルギーを送電網に戻すことで、消費者はキロワット時あたり最大9,000米ドルの収益を得ることができます。

「商業企業や産業企業の経営陣は、今後のビジネスのコストについて将来的に考えるようになり、エネルギー・コストが重要な要素であると考えるでしょう」と、IBMのエネルギー、環境、公益事業の北米デジタル・トランスフォーメーション担当エグゼクティブ、Larry K. Chaluupskyは語ります。「Flex Platformを使用してマーケットプレイスに参入することで、同社は余剰エネルギーを取引しながら、エネルギー性能を向上させることができます。使用量を削減することで、運用に大きな影響を与えることなく、エネルギー・コストを30%以上節約できます」。

IBM® Utility Flexibility Platformはすでにデンマークのコペンハーゲンでその可能性を示しており、Andel社は同市の建物でそれをテストしています。

デンマークではすでに50％の再生可能エネルギー、そのほとんどが風力発電と一部の太陽光発電で発電されており、2030年までに100％を実現する計画です。したがって、この環境設定は需要側のグリッド・バランシングに最適です。「この新しいITソリューションにより、デンマークは消費の柔軟性に焦点を当てたグリーンテクノロジーの開発と発展の推進力となると見込まれています。これは国際的な潜在力を持つ市場です」と、IBMとの提携発表でAndel社は報じています。

コペンハーゲンの3,600棟の建物で消費されるエネルギーの20%は柔軟性があり、送電網のバランスを取るために調整可能と推定されています。同市は以前から、市有の建物を最新のエネルギー管理システムやIoTに対応させていたため、これらの建物を「Utility Flexibility Platform」に無料で容易に組み入れることができます。

コペンハーゲン市の建物の技術部門責任者であるAnders Christian Lyngtorp氏は、スマートで柔軟なエネルギー管理について語ります。「それは柔軟性の要素を考慮する前の段階です。これは、当社が始めた当初はわかっていなかった長期的な副次的なメリットです」。

Utility Flexibility PlatformのAIは、送電網がいつエネルギーを必要とするか、そして各建物が快適に貢献できる量を感知します。都市の建物は現在テスト中ですが、このプラットフォームはエネルギー・エコシステムのすべての消費者を結び付けることができます。バッテリー技術が進化するにつれ、再生可能エネルギーによる余剰が生じたときに、その蓄電を協働させて活用することができます。

トランザクション自動化は、プラットフォームの主要な機能です。ブロックチェーンは、各エネルギー削減の価値を透明性を持って文書化し、市場価格で支払いを決済します。グリッド事業者が建物のエネルギー削減料を支払うと、Andel社はサービス料を保持し、残りの部分を市に還元しています。環境と都市にもメリットがあり、さらにAndel社には新たな収益源が生まれます。これは、汎用エネルギーや天然ガスの販売という厳しいビジネスにおいて、大変望ましいことです。

フレックス・エコシステムへの参加を検討している企業や個人にとって、北欧の規制環境は最も好ましいものとなっています。しかし、米国やその他の地域では、市場の活性化が期待される変化が起きています。国および企業のサステナビリティー目標は、参加を重視します。また、今後数年間でさらに異常気象や送電網の不安定性が増すと予測されているため、電力システムのバランスを取ることに大きなメリットがあります。

ただし、参加者は柔軟性パラメーターを慎重に評価する必要があります。重要な電気システムにおいて、運用ダウングレードをどの程度、またどの程度まで受け入れることができるかが焦点となります。IBM® Utility Flexibility Platformでは、AIとブロックチェーンがユーザーのガイドラインに沿ってこれらの値を決定し、いつでもプログラムへの参加を辞退できます。

柔軟性が本番環境に影響を与えるとしても、それだけの価値があるかもしれません。お客様の組織がまだ最新のスマート・エネルギー・システムにアップグレードしていない場合を想定してみてください。Andel社は、フレックス補償制度は投資回収率を33％加速させることができると報告しています。そしてもちろん、省エネとフレックス報酬制度により、エネルギー・コストの上昇を相殺できます。

「私たちは、車両の電化から低炭素エネルギー提供へのエネルギー業種・業務の構造的な転換に乗り出しています」とChalupskyは述べました。「課題は、この移行を通じて安全で信頼性が高く、コスト効率の高いグリッドを維持することです。市民の参加を通じて負荷を最適化することで、安定した移行を実現できます」。