風力および太陽光技術のコストが急落し、世界的な気候変動のコンセンサスが高まるにつれて、風力および太陽光の開発パイプラインが膨らんでいます。将来のエネルギー システムの分析では、炭素政策が導入された場合、風力および太陽エネルギーが 2050 年までに総電力供給の 35 ～ 65%、2100 年までに総電力供給の 47 ～ 86% を占める可能性があることが示されています (Luderer et al., 2017)。ただし、風力と太陽光資源の可変性と不確実性により、これらの資源を電力システムに統合することは、石炭、原子力、ガスなどの従来の発電源よりも複雑になります。
電力システムは、風力と太陽光資源からの大きな貢献でグリッドバランスを維持できるように、より柔軟になる必要があります。揚水式水力貯蔵、バッテリー、圧縮空気エネルギー貯蔵などの貯蔵技術は、この柔軟性を提供する上で重要な部分であると考えられています。ただし、ストレージ技術の将来のコストは、文献に見られる予測コストの範囲に反映されているように、非常に不確実です。将来の貯蔵技術のコストは、今後数十年で電力システムがどのように進化するかに大きな影響を与える可能性があります。
統合評価モデルは、特に気候変動緩和のためのエネルギー変換経路を特定するために、数十年にわたる世界のエネルギー経済環境シナリオを調査するためによく使用されます。このようなモデルは、代替エネルギー供給オプションと最終用途技術との間のコストとパフォーマンスのトレードオフを考慮して、エネルギー システム開発の傾向に関する洞察を提供します。通常、統合評価モデルは、貯蔵技術の固定コストの軌道を想定しており、分析では、貯蔵技術のコストがエネルギー システムの変革と気候変動の緩和に及ぼす可能性のある影響を無視しています。この調査では、世界的に統合された評価モデルを初めて使用して、将来の風力発電と太陽光発電の展開、さらには電力システムの感度を、貯蔵および水素技術の将来のコストの不確実性に対して評価することを示しています。
この研究では、蓄電池、揚水発電、圧縮空気エネルギー貯蔵、水素電気分解などの蓄電および水素技術の技術経済的表現を、よく引用されている MESSAGE モデルに追加しました。次に、さまざまな貯蔵および水素技術のコスト仮定を使用してさまざまなシナリオを実行し、電力システムの進化への影響を調査しました。結果は、大規模なストレージの展開は、技術経済的な仮定が楽観的である場合にのみ発生することを示しています。貯蔵と水素のコストが高く、炭素が制約された世界では、風力と太陽光資源は、水素燃焼タービンや太陽熱貯蔵による集光型太陽光発電などの柔軟な低炭素技術によって統合されています。しかし、このような将来の見方は、エネルギーシステムの移行と炭素削減のコストを大幅に増加させます。炭素政策がない場合、悲観的な水素と貯蔵の技術経済的仮定により、VRE の展開が減少し、石炭ベースの発電が増加します。
低コストの貯蔵および水素技術は、炭素が制約された世界で緩和コストを最小限に抑えるために重要であり、炭素が制約されていない世界では、変動する再生可能エネルギーの統合を促進し、石炭生成を軽減するためにも重要です。どちらの炭素政策の場合でも、大規模なストレージの展開は、技術経済の前提が楽観的である場合にのみ発生します。貯蔵および水素技術のコストを飛躍的に向上させる研究開発投資は、低炭素エネルギーへの移行の重要な要素です。
これらの調査結果は、Applied Energy 誌に最近掲載された、「グローバルな低炭素エネルギーへの移行を可能にする蓄電と水素技術の役割」というタイトルの記事で説明されています。 この作業は、トロント大学のマデリン マクファーソンと、国際応用システム分析研究所のニルス ジョンソンとマンフレッド ストルベッガーによって実施されました。
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