分散型エネルギー資源（DER）とは
分散型エネルギー資源（DER）は、近くの場所に電力を供給する小規模なエネルギーシステムです。DERは、特定のサイトまたは機能にのみエネルギーが流れるように電力網に接続することも、隔離することもできます。
DERには、エネルギー生成技術とエネルギー貯蔵システムの両方が含まれます。分散型エネルギー資源によるエネルギー生成は、分散型発電と呼ばれます。
DERシステムは、さまざまなエネルギー資源を使用しますが、屋上のソーラー・パネルや小型風力タービンなどの再生可能エネルギー技術に関連付けられることがよくあります。
DERを使用するメリットはいくつかあります。再生可能エネルギー資源を使用して電力を生成する分散型エネルギー資源は、多くの場合、二酸化炭素の排出はありませんが、天然ガスを使用するDERは、他の化石燃料発電システムよりも二酸化酸素の排出量が少なくなります。これにより脱炭素化が可能になります。
DERは、電力システムのレジリエンスも強化します。DERは、電力需要が急増したときに中央発電所を補うのに役立ち、異常気象により電力会社のインフラに損害が生じた場合にバックアップ電力源として機能します。
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DERテクノロジーには、従来の化石燃料ベースのシステムと新しいクリーンなエネルギー技術の両方が含まれます。前者には、高レベルの温室効果ガスを排出する石油やディーゼルを使用する内燃機関が含まれます。排出量の少ない、または排出のないクリーンなテクノロジーには以下のようなものがあります。
太陽光発電システム
太陽光発電システム（太陽光パネルと太陽電池）は、DERとしてますます利用されるようになっています。世界全体では、2019～2021年にかけて167ギガワットの分散型太陽光発電システムが設置されました。1
風力タービン
DER風力タービンは、分散型風力発電とも呼ばれます。分散型風力発電設備の規模や発電能力はさまざまです。機器に電力を供給できる1キロワット未満から、工業用地に電力を供給できる100キロワットまでさまざまです。
燃料電池
燃料電池は、水素などの燃料を含む熱化学プロセスを通じて発電します。燃料電池に使用される水素のほとんどは、天然ガスを燃焼して製造されますが、再生可能エネルギーを使用して製造することもできます（「グリーン水素」として知られています）。水素燃料電池は一部の電気自動車に使用されており、一部の発電所でも利用されています。
コージェネレーション
コージェネレーションとは、ひとつのエネルギー資源から電気と熱を同時に生産することです。熱電併給またはCHPとしても知られるコージェネレーション技術では、天然ガスなどの化石燃料、またはバイオマスなどの再生可能エネルギー・ベースの燃料が使用されます。
マイクロタービン
マイクロタービンは、バイオガス、天然ガス、プロパン、その他の燃料源で稼働する小型の内燃機関です。そのほとんどは冷蔵庫ほどの大きさで、15～300kWの電力を生成します。比較的低い出力にもかかわらず、グループ化することで、廃水処理プラントなどの施設全体に電力を供給することができます。2
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エネルギー貯蔵とは、後で使用するためにエネルギーを貯めて保存しておくことです。分散型エネルギー資源として使用されるエネルギー貯蔵技術の例には、次のものがあります。
バッテリー・ストレージは、電力貯蔵の最も一般的な形態です。多くの電力会社は独自の大規模バッテリー・エネルギー貯蔵システム（BESS）を所有していますが、消費者の敷地内に小規模な「メーター外」のBESSを設置することもできます。住宅用BESSの設置は、2030年までに20ギガワット時に達すると予測されています。3
電気自動車（EV）は、充電ステーションに接続すると分散型エネルギー資源として機能します。Vehicle to Grid（V2G）技術により、EVのバッテリーに蓄えられた未使用のエネルギーを電力網に供給できます。V2Gエネルギー・プロジェクトは最近、ドイツ、英国、米国を含む一部の国で進展しています。
住宅用電気温水器は熱電池として機能し、エネルギーを熱として蓄えます。未使用の熱は、エネルギーとして電力網に「放電」できます。一部の送電網事業者は、すでに貯蔵目的で電気温室効果ガス・ヒーターを使用しています。一方で、オーストラリアやニューヨークの政策立案者や研究者は、分散型エネルギー資源として電気温室効果ガス・ヒーターの幅広い採用を奨励しています。
DERは特定のサイトにのみサービスを提供する場合がありますが、相互接続と呼ばれるプロセスを通じて、ローカルのエネルギー網に接続することもできます。相互接続は、管理的手段と技術的手段の両方を通じて行われます。DERの所有者は、相互接続の申請書を公益事業会社に提出する必要があり、また、適切なサポート・テクノロジーが導入されていることを確認する必要があります。このようなテクノロジーには、インバーターと呼ばれるデバイスが含まれます。
インバーターは、直流（DC）電力を交流（AC）電力に変換します。太陽光発電や風力発電所などの多くのDERユニットはDC電力を生成しており、エネルギーの送電と配電のほとんどはAC電力を通じて行われています。インバーターは、DERによって生成されたDC電力を電力網を通じて送電できるAC電力に変換します。
一部のDERは、まずマイクログリッド（地域に電力を供給する小規模な送電網）に接続した後で、より大規模な送電網に電力を供給します。通常、マイクログリッドは、1つ以上のDERテクノロジーで構成されています。マイクログリッドは、従来の大規模電力網と組み合わせて機能することに加えて、自律的に機能する「アイランド・モード」で運用される場合があります。
DERは、仮想発電所（VPP）と呼ばれるエネルギー・ネットワークに集約することもできます。エネルギー・プロバイダーやシステム運用者は、自社の供給が不足した場合に、電力需要を満たすためにVPPを利用することができます。
DERシステムは、人と地球にとって多くのメリットがあります。
エネルギー効率
DERは、近くの消費点に電力を供給することで、電力が送電線を流れるときに発生するエネルギー損失を削減するのに役立ちます。さらに、DER は需要応答プログラムを通じてより効率的なエネルギー管理を可能にします。電力会社は顧客にエネルギーの使用方法を変更するインセンティブを提供し、顧客のDERシステムにアクセスして電力需要に対応できるようにします。
低価格
DERシステムの消費者は、自社で使用するために安価なエネルギーを生産するか、地域の送電網にエネルギーを提供することに対してエネルギーの請求額を受け取ることができます（ネット・メーターとして知られています）。DERは電力会社にとって、費用対効果も高くなります。DERをシステムに統合することで、新しいエネルギー・インフラストラクチャーの開発に関連するコストを回避できます。
排出量の削減
多くの分散型エネルギー資源は、再生可能エネルギーや水素を使用しており、石油や石炭を使用するエネルギー生成よりも排出量が少なくなります。
電力システムのレジリエンス
気候変動により、異常気象や自然災害の頻度が増えており、電力インフラに損害が生じ、停電や中断が引き起こされる可能性があります。分散型エネルギー資源は、中央発電所が影響を受けた場合にエネルギー生成のバックアップ・オプションを提供することで、電力システムのレジリエンスを強化します。
分散型エネルギー資源にはメリットがありますが、消費者も送電網事業者も、DERの導入における課題に直面しています。
初期費用
DERシステムを導入することで、長期的にはエネルギー・コストを削減できますが、燃料電池や太陽電池アレイなどの分散型エネルギー資源の設置費用は数千ドル規模になる可能性があり、一部の消費者にとっては高価すぎる可能性があります。税額控除や補助金などの政府による奨励金により、初期費用を補填してもらえる場合があります。
電力網に過重な負担を強いる
20世紀に建設された電力網と配電システムは、双方向の流れ、つまり中央の発電所から消費者への電力の流れと、消費者が所有するDERから送電網への電力の流れに対応するようには設計されていません。そのため、送電網はDERからの電力に圧倒され、送電網が混雑し、地域が停電の危険にさらされる可能性があります。規制当局、送電網事業者、消費者を含むエネルギー・システムの利害関係者間の調整の強化と、スマート・グリッド・テクノロジーの活用は、これらの課題への対処に役立つ可能性があります。