科学＆テクノロジー

カリフォルニア州は、巨大な州が化石燃料なしで電力を自給できる方法を示している

カリフォルニアでは今春、奇跡に近いことが起こっている。3月初旬からほぼ毎日、太陽光、風力、地熱、水力発電の組み合わせで、州の電力需要の100%以上を賄っている。午後には、太陽光パネルだけで州の使用量を上回る電力を生産した日もあった。また、夜間には、過去数年の間に設置された大規模な商用バッテリーが、電力網への最大の供給源となることが多く、午後に蓄えられた余剰電力を州全体の消費者に送り返している。この波をゆっくりと作り上げるには、何年もの建設とサクラメントの確固たる政治的リーダーシップが必要だったが、突如、その波が頂点に達しつつある。カリフォルニアは世界第5位の経済大国であり、数か月の間に、クリーンエネルギーで繁栄する現代経済を運営できることを証明した。この偉業を見るのに良い場所は、マーク・ジェイコブソンの自宅だ。彼はスタンフォード大学のキャンパスの端にある典型的な郊外の袋小路の端に家族と暮らす、明るい2階建てのモダニズム建築の家だ。同大学でジェイコブソンは土木環境工学の教授を務めている。その理由の1つは、この家がエネルギー効率に優れた展示品だからだ。ソーラーパネルは、電力網につながっているにもかかわらず、彼の使用量を十分カバーする以上のエネルギーを生み出す。ガレージには、テスラが2台（ナンバープレートに「GHG Free」と書かれた2009年製ロードスターを含む）と、同社のパワーウォールバッテリーが2台ある。ジェイコブソンがツアーで最初に案内するのは機械室で、ここでは空気交換機が家から排出されるよどんだ空気から熱の97％を回収する。次はキッチンで、IHクッキングヒーターはガスに比べてエネルギー使用量を60％削減し、しかもお湯を2倍の速さで沸かす。 彼はまた、屋根のソーラーパネルで発電した電力の使用量を数秒ごとに監視する携帯電話のアプリも見せてくれた。「昨日は、屋根で発電した電力の17%がガレージのバッテリーに充電されました」と彼は言った。「そのうち8%は自宅で使い、79%は電力網に売りました。」しかし、ジェイコブソン氏に会いに行く本当の理由は、この移行は起こり得るし、起こるだろうと彼が言ったからだ。 記事 彼は共同執筆した サイエンティフィック・アメリカン2009年以来、彼は100%再生可能エネルギーの実現を訴えてきた。それは容易なことではなかった。2015年に彼がそのビジョンを示した論文で米国科学アカデミー賞を受賞した後、21人のエネルギー研究者が 分析 同アカデミーの雑誌は、ジェイコブソン氏がモデル化の誤りと「信じ難く、十分に裏付けられていない仮定」を立てていると非難している。だから、自慢することを再生可能エネルギーの急増のグラフをほぼ毎日投稿することと定義するならば、ジェイコブソン氏がこの春ソーシャルメディアで少し自慢しても許されるだろう。「昨年は、100% に達したことが何度かありました」と、彼の居間に座った私に話してくれた。「しかし、今年は、大規模な新しい太陽光発電所が稼働し始めたため、太陽光出力が 32% 増加し、風力発電も 11% 増加しました」。そして、電力網からの電力需要は 3% 減少した。これは主に、ジェイコブソン氏のように、多くの人が屋根にソーラーパネルを設置し、自家発電できるようになったためだ。カリフォルニア州では、再生可能エネルギーが転換点を迎え、十分な設備容量が確保されて、その実力を発揮し始めており、そのメッセージは全国に広がっている。1 月から 4 月にかけて、再生可能エネルギーは、 計上された アメリカの電力網に新たに追加される電力の99パーセントは石炭だ。「潮目が変わった」とジェイコブソン氏は先週ツイートした。「化石ガス、石炭、原子力は急速に『代替エネルギー』になりつつある」これは米国だけの問題ではありません。新しい 報告 英国のエネルギーシンクタンク、エンバーの調査によると、2023年には欧州連合（EU）は、 ロシアのウクライナ侵攻1か月間で再生可能エネルギーによる発電量が化石燃料による発電量を上回ったのは初めてだ。5月、エンバー 報告 風力と太陽光は現在、歴史上どのエネルギー源よりも速いペースで成長しており、原子力発電がピークを迎えた1960年代から1970年代の成長率をも上回っている。今週発表された新データによると、世界の二酸化炭素排出量は昨年もわずかに増加したが、ロッキーマウンテン研究所は先週発表した報告書で、再生可能エネルギーの急増で成長するアジア経済からのエネルギー需要の増加さえも賄えるため、世界では今年、化石燃料の使用がピークを迎える可能性があると宣言した。RMIグループは、過去10年間で「太陽光発電は12倍、蓄電池は180倍、EV販売は100倍に増加」していることを発見した。この成長を牽引したのは中国で、「太陽光発電は37倍、EV販売は700倍に増加」している。中国は「最初の主要電気国家になる態勢が整っている」ジェイコブソンはスタンフォード大学の研究者チームを率いており、2035年までに149カ国で風力、水力、太陽光発電を100%利用する計画をモデル化している。この春、彼のデータベースに追加された最新の国は、マダガスカル、ルワンダ、ウガンダ、エスワティニ（旧スワジランド）である。ジェイコブソンは、これらの国それぞれについて、温暖化予測を考慮に入れた数十年先の天気を30秒ごとに予測できるモデルを持っている。2050年6月のある日、マダガスカルの山岳地帯の気温が80度になり、家の中を70度にしたい場合、彼はそこの平均的な住宅の壁の断熱値を計算し、涼しくするために必要なエネルギーを示すことができる。そして、風力、水力、太陽光のどの組み合わせがそれを実現できるかを正確に示すことができる。ごくまれに、土地が小さすぎて、自国だけで必要なエネルギーを生産できない場所を見つけることもある。 （彼は太陽光と風力発電に使う土地を国土の約2％に制限している。）「シンガポール、ジブラルタル、そのような場所だ」と彼は言う。「それから沖合に行きます」。そして送電網の安定性のために、彼は風力と太陽光を比較的均等に組み合わせるように努めている。「それは熱波のときは気圧が高く、太陽はたくさん照っているが、風は弱まりがちだからです」と彼は言う。「その後、低気圧がやってきて嵐になり、太陽エネルギーが減少するが、気圧勾配によって強風が吹くのです」。水力は信頼できるエネルギー源で、電力を簡単に貯蔵して必要なときに送電できるため、彼の送電網では基本的に最大のバッテリーだが、干ばつでその供給量が減ったということは、ほぼ間違いなく太陽がたくさんあったことを意味する。「世界中のどこでも、供給と貯蔵によってエネルギーの需要を満たす方法を見つけることができます」と彼は言う。もちろん、重要な問題は、この移行が今後も拡大し続けるかどうかではありません。太陽光、風力、バッテリーのコストが劇的に低下し続けるため、今後も拡大し続けるでしょう。問題は、地球温暖化という容赦ない物理現象に追いつくのに十分な速さで拡大するかどうかです。（世界的に、5月は記録的な高温が12か月連続で記録されました。）そして、ここでのニュースは少し楽観的ではありません。国際エネルギー機関の新しい研究によると、現在のペースでは、2030年までに再生可能エネルギーの容量は2倍以上になりますが、パリ気候協定で設定された目標を達成するには、 3倍にする必要があるIEAのファティ・ビロル事務局長は「3倍化の目標は野心的だが達成可能だ。ただし、政府が約束をすぐに行動計画に変えればの話だが。世界中の国々には、より安全で手頃な価格の持続可能なエネルギーシステムに向けた進歩を加速させる大きなチャンスがある」と述べた。しかし、政府は気まぐれだ。民主党支持の州でさえそうだ。ニューヨーク州のキャシー・ホックル知事は今月初め、マンハッタンへの自動車交通に通行料を課し、市の公共交通機関の資金を集めるために考案された渋滞料金制度を廃止した。カリフォルニア州では、ギャビン・ニューサム知事が 非難を浴びている ジェイコブソン氏は、屋上や地域の太陽光発電への支援を削減し、大規模な公共事業規模のプロジェクトを支持したとして、バイデン政権を非難した。一方、ドナルド・トランプ氏は、11月に当選すれば、「掘削、掘削、掘削」し、「初日」に洋上風力発電を停止すると約束している。ジェイコブソン氏の計算によると、バイデン政権ですら、インフレ抑制法の資金の約40％を「炭素回収」などの高価な計画に費やしている。これは、化石燃料業界が炭素を燃焼し続けることを可能にするために設計されたもので、「その資金を太陽光発電の増設に使った方がはるかに安価である」にもかかわらずである。批評家は、カリフォルニア州の電気料金が国内で最も高い部類に入ることを見て、再生可能エネルギーが原因だと結論付けることがある、とジェイコブソン氏は言う。実際は「まったく逆だ」。カリフォルニア州の電気料金は、電線が原因となることが多い山火事や、サンブルーノやアリソキャニオンでの天然ガス災害によって高騰している。「再生可能エネルギーがなければ、料金はもっと高くなるだろう」とジェイコブソン氏は私に語った。（同氏は、再生可能エネルギーの普及率が高い他の米国の州、主にアイオワ州やダコタ州などの中西部の風力発電大国は、国内で最も電気料金が安いことを示すデータを持っている。）「今、秘訣は、導入、導入、導入だ。必要な技術の95％は揃っている」カリフォルニアの奇跡の大きさは、ジェイコブソンのような家から測ることができる。（私の経験では、太陽光発電住宅の所有者のほとんどは、メーターが逆回転するのを初めて見た瞬間に改宗した熱烈な信者だ。）しかし、オークランドの工業地区にある、信じられないほど雑然とした小さな研究室など、他の場所でも測ることができる。ダニー・ケネディは、再生可能エネルギーのベテランの第一人者であり、化石燃料からの移行を先導する企業を支援する非営利団体、ニュー・エナジー・ネクサスの代表である。ケネディは最近、オークランドにあるマグラシア・メタルズという設立2年の新興企業を私に見せるよう強く勧めていた。彼によると、同社は「太陽光を使って海水から金属を作っている」という。我々は、カリフォルニアでは欠かせない地ビール醸造所とコーヒー焙煎所のすぐ隣にある、改装された倉庫の中に研究室を見つけた。中に入ると、溶接ヘルメットをかぶった誰かが「気をつけろ、こっちに溶けた金属を流し込んでるぞ！」と叫んだ。我々は急いで建物の奥へ進み、元リチウム技術開発者のアレックス・グラントとケンブリッジ大学で教育を受けた化学エンジニアのジェイコブ・ブラウンという二人の若者に会った。彼らはマグラシアの創設者で、シリコンバレーに隣接する起業家らしいエネルギーに満ち溢れている。しかし、彼らが作っているのはアプリではなくマグネシウムだ。マグネシウムは世界で3番目に一般的な構造用金属だが、主に伝統的に製造コストが高いため、鉄鋼やアルミニウムに大きく後れを取っている。 #カリフォルニア州は巨大な州が化石燃料なしで電力を自給できる方法を示している