海底に広がる数百マイルの風力発電所 海底に広がる数百マイルの風力発電所

海底に広がる数百マイルの風力発電所

海底に広がる数百マイルの風力発電所

最終氷河期には、高さ1マイル(約1.6キロメートル)の氷河が数十立方マイル(約1.6キロメートル)の岩石、砂、瓦礫を北米中部大西洋岸沖に押し流し、沖合40マイル(約64キロメートル)まで広がる広大な棚を形成しました。この長く平坦な海底と、それを覆う浅く風の強い海域は、数十の洋上風力発電所にとって理想的な場所です。そして、すべてが順調に進めば、これらのタービンを相互に結び付け、海岸まで戻すネットワークがまもなく完成するでしょう。

洋上風力発電は陸上風力発電に比べて大きな利点があります。地形の変化に邪魔されず、海上の風はより安定して強く吹きます。風力タービンを岸から十分離れた場所に設置することで、晴れた日以外は目に見えないため、「うちの裏庭にはない」という抵抗を受ける可能性が低くなります。課題は、電力を陸地、つまり利用する人々に届けることです。

アトランティック・ウィンド・コネクションは、海上エネルギーと陸上利用者を繋ぐ全く新しいモデルを提供する可能性がある。メリーランド州に拠点を置く送電線会社トランス・エレクトは、ニュージャージー州北部からバージニア州南部まで約350マイルに及ぶ50億ドル規模の海底送電網を建設することで、まさにこのモデルを実現することを提案している。アトランティック・ウィンド・コネクション(AWC)は、将来の風力発電所に複数の送電ハブを提供することで、中部大西洋岸沖を、開発業者にとって風力タービンを建設する魅力的かつ経済的な場所とする。AWCの送電線は、タービンから最大6ギガワットの低炭素電力を沿岸に送電することができる。これは、平均的な石炭火力発電所10基分の発電量に相当する。

これまでに、このプロジェクトはGoogle、クリーンエネルギー投資会社Good Energies、そして日本の商社丸紅から資金提供を受けている。トランスエレクト社によると、第1フェーズ(デラウェア湾からアトランティックシティまでの150マイル、総工費18億ドル)の建設を2013年に開始し、2016年までに稼働開始する予定だ。

アトランティック・ウィンド・コネクションの斬新さと可能性を理解するには、洋上風力発電システムの構成要素を理解することが役立ちます。最も単純な洋上風力送電は、複数の風力タービンを交流送電ケーブルに接続し、発電した電力を陸地まで送り返すというものです。(現在市場に出回っているほぼすべての風力タービンは、陸上送電網の標準である交流電力を発電しています。)しかし、交流ケーブルは一般的に短距離でしか効率が良くなく、特に地下や水中で使用する場合はその傾向が顕著です。

ケビン・ハンド

そのため、交流ケーブルで陸上に接続された風力発電所は、ケーブルが地上電力網にアクセスできる限られた地点に集中せざるを得なくなります。しかし、これらの地点が必ずしも風力発電所の設置に最適な場所とは限りません。風力タービンを可能な限り風の強い場所に設置すると、交流送電線では到底届かない距離まで電力を送電する必要があり、そのためには高圧直流ケーブルに加え、風車から出力される交流電力を直流に変換し、陸上で再び直流に戻すための一連の電圧変換器が必要になります。

AWCがこれほど野心的かつ革新的であるのは、複数の直流送電システムを連携させ、完全な多方向の海底送電網を構築するように設計されている点です。このシステムは、複数の風力発電所と陸上の需要家の間で必要に応じて電力を送電することが可能であり、これは前例のない規模と複雑さを伴います。

このネットワークのノードとなるのは、巨大な耐候性ボックスに入った洋上プラットフォームに設置された電圧変換器です。各変換器は他の風力発電所や変換所に接続されます。電力はこれらの発電所間だけでなく、陸上送電網に電力を供給する陸上の発電所にも供給されます。各電圧変換器は、陸上送電網の電力潮流の変化に瞬時に反応し、陸上の需給状況に応じて出力を調整します。その結果、AWCは単一の風力発電所に接続される前から、老朽化し​​過負荷状態にある中部大西洋岸地域の送電網の安定化に貢献し、電圧低下や停電を防止します。

マリウス・パウジオラ(ウィキメディア経由)

既存の送電網への負担軽減は、ほんの始まりに過ぎません。AWCは、既存の送電網に新しい風力タービンを接続できるようにすることで、風力発電所開発業者をこの地域に誘致するでしょう。これにより、開発業者は独自のケーブル敷設費用と、それらのケーブルを地上送電網に接続するためのインフラ整備費用を削減できます。開発業者は、風のある場所に自由に風力タービンを設置できるようになります。「送電網へのアクセスだけの問題ではありません」と、AWCの初期コンセプトを考案したマルキアン・メルニク氏は言います。「風力発電に最適な立地へのアクセスを提供することも重要です。」

しかし、AWCの最大の利点はその規模の大きさにあります。数百マイルに及ぶ海岸線に点在する風力発電所を結び付けることで、風は通常どこかで吹くため、その広さが個々の発電所における風の予測不可能性を埋め合わせます。安定した電力供給と、風力発電所開発者が既存の送電網に電力を供給することで節約できる費用を合わせると、風力発電は天然ガス発電、場合によっては石炭発電よりも安価になる可能性があります。

言うまでもなく、道のりは長い。AWCが実現するには、複数の規制当局の承認が必要となる。しかし、AWCが示す洋上風力発電への大規模かつ包括的なアプローチは、欧州で検討されている少なくとも2つの海底送電計画に既に反映されている。そして、AWCが中部大西洋地域に予測可能で低コスト、低炭素の電力供給に成功すれば、模倣プロジェクトの数は増加すると予想される。