冬の嵐ウリの後、テキサスの電力網を強化する

2021年2月、テキサス州はウィンターストーム・ウリという厳しい冬の嵐に見舞われた。この嵐はアメリカの大部分に影響を与えたけど、テキサス州では特に被害が大きかった。嵐の間、テキサスの約69%の人々が平均42時間も停電した。停電は州のインフラに一連の障害を引き起こした。たとえば、停電は天然ガスの供給にも影響を与え、生産はほぼ50%減少した。この天然ガスの供給の乱れがさらに多くの発電所を停止させ、状況を悪化させた。また、水処理施設の停電により、49%のテキサス州民が水を利用できなくなった。

この時、テキサス州の電力需要は推定で76,819MWに達した。もし需要が満たされていたら、ERCOT（テキサス電力信頼性協議会）の電力消費の新しい記録が設定されていただろう。これは、冬の電力需要が夏の需要を上回った初めての歴史的な瞬間になるはずだった。悲しいことに、嵐によって約246人の死亡が推定され、経済的損失は800億から1300億ドルに達した。

#危機への対応

災害の後、今後同様の気象イベントの際にERCOTの電力網の信頼性を向上させるための議論がたくさん行われた。提案された解決策の多くは、電力供給を増やし、発電の信頼性を向上させることに重点を置いていた。テキサス州政府は、厳しい天候による停電を防ぐために発電所の冬季化を目的とした新しい規制を導入した。また、発電者が重要な時期に供給可能であることに対して補償を受けられるよう、新たな財政メカニズムも導入された。テキサスエネルギーファンドは72億ドルの価値があり、新しい発電所の建設を支援するために設立された。

#需要側の解決策

多くの取り組みが供給側の介入に焦点を当てているけど、需要側の解決策が電力不足を減らす重要な役割を果たす可能性がある。住宅と商業ビルのセクターは、極端な気温の時にエネルギーのニーズが大幅に増加することが多い。たとえば、ウィンターストーム・ウリの間、これらのセクターは総電力需要の最大83%を占めていた。

需要が発電機が供給できる量を超えると、ERCOTはユーティリティに負荷を減らすよう求める。住宅や商業の暖房ニーズに対する低温の影響は、この需要を緩和する方法を見つける必要性を強調している。テキサスの多くの建物は不十分な断熱材と電気暖房システムを持っていて、これらの問題に対処することでエネルギー性能と信頼性が大幅に改善される可能性がある。

#建物の性能と暖房需要

テキサスの大きな問題の一つは、多くの建物の断熱が不十分であることだ。2001年以前には建物のためのエネルギーコードが義務付けられておらず、その後も多くの住宅が推奨される断熱レベルを満たしていなかった。多くの家は電気暖房システムに大きく依存していて、寒い時期には特に脆弱になってしまう。気温が下がると、電気暖房システムの効率は低下し、電力の需要が増加する。

多くの建物が暖房のために依存するヒートポンプは、外気温が下がると効率が落ちる。つまり、気温が下がるにつれて、これらのシステムが建物を暖めるのに必要な電力が増え、電力網に大きな負担をかけることになる。厳しい寒さの中では、ヒートポンプはさらにエネルギーを消費するバックアップシステムに頼らざるを得ないことが多い。

#建物の改修評価

これらの問題に対処するため、建物の効率を向上させるための改修の可能性がある。断熱を強化し、より良い暖房システムに切り替えることで、テキサスの全体的なエネルギー需要を減らすことができる。この分析は、異なる改修シナリオがウィンターストーム・ウリの間にERCOTの電力網にどのように影響を与えたかを調査している。

#エネルギー需要のモデル化

エネルギー需要は、異なる建物改修シナリオを考慮したモデルに基づいて予測できる。この分析では、次の3つの明確な改修を調査した：1) エネルギー効率の向上、2) 暖房システムの電化、3) その両方の組み合わせ。これらの改修は、ウィンターストーム・ウリの間にどのように機能したかを比較するために、既存の建物に対してモデル化された。

嵐の間、建物の電気暖房の需要は急激に増加した。これらの改修がERCOTシステム全体の電力需要プロファイルをどのように変えたかを理解することが重要だ。

#ピーク需要に関する調査結果

ERCOTの電力需要は、安定した産業のニーズと変動する住宅や商業ビルのニーズに大きく影響される。住宅と商業セクターは、ウィンターストーム・ウリの時のように極端な天候の際に需要が大幅に増加することがある。この分析では、建物の暖房が嵐の間のピーク需要の重要な部分を占めていたことが示された。

異なる改修がどのように機能したかを調べることで、効率改修パッケージが全体的な電力需要を低下させる結果をもたらすことが明らかになった。効率的な改修により、嵐の間にかなりのピーク需要の低下が期待できた。

#電化の影響

暖房システムの電化は通常、中程度の気温で需要を減少させるけど、厳しい寒さの時には逆効果になることがある。この分析では、電化シナリオがウィンターストーム・ウリの間にピーク需要を高める結果をもたらすことがわかった。なぜなら、極端に低温の際にはヒートポンプの効率が大きく低下するからだ。一方、効率改修は全体的に需要を減少させることができた。

#パフォーマンスの比較

調査結果は、完全に電化された建物群が嵐の間にピーク需要を大きく増加させることを示している。それに対して、効率的な改修はERCOTの電力網によってより効果的に管理できるエネルギー消費の水準を維持できた。

#断熱材の役割

重要な点は、テキサスの多くの建物が適切な断熱材を欠いていることだ。これが暖房のための電力需要を増加させている。断熱材を改善することで、建物は大きなエネルギー節約を達成できるだろう。この分析は、建物の外装を強化し、暖房システムを改修することでエネルギー性能に大きな違いをもたらす可能性があることを示唆している。

#エネルギー効率のための実用的な解決策

この分析は、テキサスの建物のエネルギー効率を向上させるための明確な道筋を示している。より良い断熱、効率的な暖房システム、総合的な改修のためのインセンティブは、電力需要を低下させ、ERCOTの信頼性を向上させることができる。

#推奨事項の要約

1. 断熱の改善: 住宅と商業ビルの断熱材の質を向上させて、暖房シーズンのエネルギー需要を低下させる。
2. 効率的な暖房システムへの切り替え: ヒートポンプなど、寒冷地に適した効率的な電気暖房システムの使用を促進し、補助金を提供する。
3. 需要側の解決策の実施: ユーティリティ企業に対して、ピーク期間中の需要管理に焦点を当てた戦略を実施するよう促す。
4. 建築基準の優先事項: 新しい建物や大規模な改修に対して、十分な断熱とエネルギー効率の良い暖房ソリューションを要求する厳しい建築基準を施行する。
5. 住宅所有者の教育: 住宅所有者や商業プロパティ所有者に対して、エネルギー効率の利点や利用可能な改修プログラムについての認識を高める。

これらの推奨事項を採用することで、テキサスは電力網のレジリエンスを向上させ、極端な気象イベントの際の将来の電力不足のリスクを減らすことができるだろう。