電力グリッドの微妙なバランス：一定の周波数を維持し、需要に合わせたエネルギー供給を一致させる

要約

本記事では、世界最大の機械である電力グリッドについて探究し、7,300以上の発電所が11,000万キロメートルの送電線、変圧器、変電所で繋がれていることを紹介します。電力グリッドの機能は、グリッド全体で一定の周波数を維持し、エネルギー供給を需要に合わせる微妙なバランスに依存しています。電力グリッドの運営者は、高度な制御センターからグリッドを監視し、エネルギー需要を予測し、現在の需要に正確に合わせるためにどの発電所を稼働させるか調整します。また、本記事では再生可能エネルギーなどの断続的なエネルギー源の統合の課題や、負荷の柔軟性による二酸化炭素排出削減の可能性についても紹介します。

世界最大の機械

1967年2月、アメリカの電力グリッドがつながり、海岸から海岸まで一体化された機械が形成されました。現在、アメリカの電力グリッドは世界最大の機械であり、7,300以上の発電所が11,000万キロメートルの送電線、変圧器、変電所で繋がれています。電力グリッドは地球の大陸を横断し、24時間電気を送信しています。これらは大規模なエンジニアリングの偉業ですが、その機能は微妙なバランスに依存しています。

電力グリッドの微妙なバランス

電力グリッドのコンポーネントは常に協調して動作し、グリッド全体で一定の周波数を維持し、エネルギー供給を需要に合わせる必要があります。システム内に電力が過剰にあると、機器が過熱して損傷する危険があります。電力不足は停電を引き起こす可能性があります。電力グリッドの運営者は、高度な制御センターからグリッドを監視し、エネルギー需要を予測し、現在の需要に正確に合わせるためにどの発電所を稼働させるか調整します。

ディスパッチ曲線とエネルギー源

エネルギー源の利用可能性やコストなどの要素を考慮して、グリッド運営者はディスパッチ曲線を作成し、エネルギー源の使用順序をマッピングします。グリッドは通常、曲線の最初からエネルギーを使用します。通常、リソースは価格によって順序付けられます。最初のリソースは、生産コストが非常に低いため、再生可能エネルギーが多い傾向にあります。アイスランドやコスタリカのようないくつかのグリッドは98％以上のクリーンエネルギーで稼働しています。ただし、ほとんどのディスパッチ曲線には、二酸化炭素を排出しないエネルギー源と排出するエネルギー源の混合物が含まれています。つまり、電力がどこから来て、どの程度クリーンかは、毎日、数分おきに変化します。

断続的なエネルギー源の統合の課題

風力資源が豊富であるにもかかわらず、カンザス州などの一部の州では、夜間に風力エネルギーが特に豊富であるため、二酸化炭素を排出する発電所に頼ることがよくあります。そのため、カンザス州の風力エネルギーは、グリッドに損傷を与える過剰な電力を防ぐために定期的に廃棄されます。これは、世界的に大きな問題となっています。再生可能エネルギーへの依存は増加していますが、電力グリッドは断続的なエ