大気への温室効果ガス排出量の必要な削減は、今後数十年以内に行う必要があります。その期間中、かなりの量の再生可能エネルギーが導入されますが、課題はどの技術を優先するかです。
現在、発電用の風力発電と太陽光発電が勢いを増していますが、これらの技術は暖房部門を考えると十分ではありません。専門家は暖房目的での太陽熱技術の適用を提案していますが、この技術を国のエネルギーシステム全体の文脈で詳細に分析した研究はありません。さらに、個々の建物、ビルディング ブロック、または大規模な地域ネットワーク システムなど、さまざまな種類の太陽熱が存在します。
この知識のギャップを埋めることが、最近 Solar Energy に掲載された、将来のエネルギー システムにおける太陽熱の役割と可能性の包括的な評価に関する論文の目的です。 著者ケネス・ハンセンとブライアン・ヴァッド・マシーセンによる。将来のエネルギー システムにおける太陽熱のシェア拡大の結果を分析する目的で、EnergyPLAN という高度なエネルギー システム分析ツールで 4 つの国のエネルギー システムが複製されました。これらの国には、ドイツ、イタリア、オーストリア、デンマークが含まれており、ヨーロッパのさまざまな地域に位置し、エネルギー需要、資源、気候の点で異なります。これらの条件の違いにより、研究の例の国に匹敵する他の国にも調査結果を適用できる可能性が高くなりました.
太陽熱技術の拡大は、既存のシステムに似た将来のエネルギーシステムで調査されましたが、熱需要が減少したシステム、地域暖房ネットワークの拡大、および輸送および産業部門を除く再生可能エネルギーが支配的なエネルギーシステムでも調査されました。太陽熱エネルギー拡大の効果を一次エネルギー、エネルギーシステムコスト、CO2について定量化 -排出。
いくつかの調査結果は、太陽熱をこれらの国家エネルギーシステムにさらに統合することから直感的に期待できることと矛盾していました。最も注目すべきは、特定のシナリオで太陽熱などの変動する再生可能エネルギー源を設置すると、CO2 が増加したことです。 -エネルギーシステム全体への影響による大気への排出。例えば、電気と暖房を組み合わせたコージェネレーションユニットがある国では、太陽熱がこれらの発電所の稼働時間の短縮を引き起こしました。その結果、電力のみを生産する他のプラントはより多くの稼働を余儀なくされ、それによってエネルギー システムの効率が低下し、燃料 (つまり、石炭) の消費量が増加しました。
同様に、再生可能エネルギーの普及率が非常に高いエネルギー システムでは、さらなる太陽熱エネルギーの統合が指標にさまざまな影響を及ぼしました。特定のシナリオでは、これらのエネルギー システムに統合できる変動エネルギーの量に関する制限のために、太陽熱発電が他の低コストまたは変動技術と競合し始めました。
追加の太陽熱を設置した場合の総エネルギー システム コストへの影響は、一部のシナリオではわずかなコスト削減が示され、他のシナリオではわずかなコスト増加が示されたため、無視できる程度でした。ただし、一般的な傾向として、各建物にユニットを設置するよりも、大規模な地域ネットワーク システムに太陽熱を設置する方が経済的であることが示されました。太陽熱の統合により、固体燃料の消費が削減されました。これは、エネルギー システム全体が 100% 再生可能エネルギーに移行する将来において重要です。具体的には、バイオマス資源は不足しており、化石燃料の代替が少ない輸送および産業部門でより重要です。したがって、将来のエネルギー システムにおける太陽熱エネルギーの役割は、バイオマスやその他の固体燃料への依存を減らして、持続可能なしきい値内にとどめることです。
最後に、エネルギーシステム全体を調査することで、各国の太陽熱利用率の上限が特定されました。これらの制限は、高い時間分解能で分析する必要があるエネルギー生成と需要の間の調整のために存在します。さらに、熱需要が最も低い夏季に太陽熱発電がピークに達するため、過剰なエネルギーを蓄える能力に関して制限が存在します。エネルギーシステムの技術構成、エネルギー需要の発展、および太陽熱発電に接続された建物の数に応じて、これらの国の熱生成全体の最大太陽熱シェアは 3 ～ 12% の範囲です。ネットワークを介して直接的または間接的に。
現在の太陽熱技術の範囲と結果、および炭素排出量の少ない将来のエネルギー システムにおける影響については、ほとんど研究が行われていないため、これらの調査結果は重要です。太陽熱技術は、バイオエネルギーへの依存を減らし、代替の再生可能資源が限られている地域のオプションとして、将来のエネルギー戦略の一部であるべきです。この調査は、将来のエネルギー投資の優先順位付けをサポートし、エネルギー システムの一部の結果だけではなく、エネルギー システム全体を調査することの重要性を強調しています。
これらの調査結果は、ジャーナル Solar Energy に最近掲載された、将来のエネルギー システムにおける太陽熱の役割と可能性の包括的評価というタイトルの記事で説明されています。この作業は、デンマークのオールボー大学の持続可能なエネルギー計画研究グループの Kenneth Hansen と Brian Vad Mathiesen によって実施されました。
