グリッドパリティ

グリッドパリティ（またはソケットパリティ）は、代替エネルギー源が電力網からの電力価格以下の均等化発電原価（LCOE）で電力を生成できる場合に発生します。この用語は、再生可能エネルギー源、特に太陽光発電や風力発電について議論するときに最もよく使用されます。グリッドパリティは、電力会社の視点から計算するか、小売消費者の視点から計算するかによって異なります。^[1]

グリッドパリティの達成は、エネルギー源が補助金や政府の支援なしに広範囲に開発できる候補となるポイントであると考えられています。グリッドパリティに到達すると、これらのエネルギー源への発電の全面的な移行が起こると広く信じられています。

ドイツは、2011年と2012年にそれぞれ公益事業規模の太陽光発電と屋上設置型太陽光発電で太陽光発電のグリッドパリティを達成した最初の国の一つでした。 ^{[2] : 11} 2014年1月までに、少なくとも19か国で太陽光発電システムのグリッドパリティがすでに達成されていました。^[3]

風力発電は2000年代半ばにヨーロッパの一部の地域でグリッドパリティに達し、価格が下がり続けています。

電力網からの電気料金は複雑です。先進国におけるほとんどの電源は、民間または公共のコンソーシアムが開発した産業規模の発電所で発電されています。電力を供給する会社と顧客に電力を供給する会社は、多くの場合、発電所から供給されるすべての電力に対して固定料金を設定する電力購入契約を締結する別の組織です。電線の反対側では、地域配電会社(LDC) が、さまざまな生産者から購入する電力をカバーする料金を請求します。

この関係は単純ではありません。たとえば、LDC は原子力発電所から大量のベースロード電力を低い固定費で購入し、その後、必要に応じて天然ガスのピーク電力をはるかに高いコスト (おそらく 5 ～ 6 倍) で購入する場合があります。課金ポリシーに応じて、LDC が支払う 2 つの料金を組み合わせた定額料金で顧客に請求される場合もあれば、入力コストを顧客価格に近づけようとする時間ベースの価格設定ポリシーに基づいて請求される場合もあります。

これらのポリシーの結果、「グリッドパリティ」の正確な定義は、場所によって異なるだけでなく、顧客ごとに、さらには時間ごとにも異なります。

たとえば、風力発電は配電側（顧客側ではなく）で電力網に接続します。つまり、風力発電は、一般的に安価な電力である水力、原子力、石炭火力発電所などの他の大規模な産業規模の電力と競合することになります。さらに、発電業者は配電事業者から市場に電力を運ぶ料金を請求され、均等化コストがさらに増加し​​ます。

太陽光発電には、顧客の屋根に設置された単一のソーラーパネルのような小さなシステムから簡単に拡張できるという利点があります。この場合、システムは、通常、同時に卸売価格よりもはるかに高い 納品後の小売価格と競合する必要があります。

また、あるエネルギー源がグリッドパリティに達しているかどうかを判断する際には、グリッド価格の変化を考慮することも重要です。たとえば、 2010 年から 2011 年にかけてメキシコで時間帯別料金が導入され、電力価格が全体的に上昇したことにより、多くの再生可能エネルギーが突如としてグリッドパリティに達しました。2000年代後半の不況により一部の地域で発生した電力価格の低下により、以前はグリッドパリティに達していたシステムが、もはや魅力的ではなくなる可能性もあります。

一般的に、燃料価格は上昇し続けていますが、再生可能エネルギー源の初期費用は引き続き低下しています。その結果、風力と太陽光のグリッドパリティが2015年から2020年の間に広く普及すると予測されています。

グリッドパリティは、太陽光発電の分野、特に太陽光発電(PV) の分野で最も一般的に使用されています。PV システムは燃料を使用せず、メンテナンスもほとんど必要ないため、均等化発電コスト(LCOE) はシステムの資本コストによってほぼ完全に左右されます。割引率がグリッド電力のインフレ率と同程度であると仮定すると、均等化コストは、当初の資本コストをシステムの寿命中に生産される総電力量で割ることで計算できます。

太陽光発電のLCOEは資本コストによって左右され、資本コストはパネルによって左右されるため、グリッドパリティを追跡する際にはPVモジュールの卸売価格が主な考慮事項となる。2015年の調査では、価格/kWhは1980年以降毎年10%下落しており、2030年までに太陽光発電が総電力消費量の20%を占めると予測されているが、国際エネルギー機関は2050年までに16%になると予測している。^[7]

これらの電源からの電気の価格は、1990年から2010年の間に約25倍下落しました。この価格低下率は、供給過剰により2009年後半から2011年半ばにかけて加速し、ソーラーモジュールの卸売価格は約70％下落しました。^[8]これらの圧力により、建設チェーン全体で効率化が求められ、そのため総設置コストも大幅に低下しました。インフレ調整後、1970年代半ばのソーラーモジュールのコストは1ワットあたり96ドルでした。ブルームバーグ・ニュー・エナジー・ファイナンスのデータによると、プロセスの改善と生産の大幅な増加により、2016年2月には99％低下して1ワットあたり68セントになりました。^[9] 価格の下落は続いています。カリフォルニア州パロアルトは、2016年に1キロワット時あたり3.7セントで太陽光発電を確保する卸売購入契約を締結しました。また、太陽が降り注ぐカタールでは、2020年に大規模な太陽光発電で発電された電力が、化石燃料由来の電力よりも1kWhあたりわずか0.01567ドル安く販売されました。^[10]

Solarbuzzグループが監視している太陽電池の平均小売価格は、2011年中に3.50ドル/ワットから2.43ドル/ワットに下落しており、2.00ドル/ワットを下回る価格への下落は避けられないと思われる。^[11] Solarbuzzは小売価格を追跡しているが、これには卸売価格に大幅な上乗せが含まれており、システムは卸売価格で購入する企業によって設置されるのが一般的である。このため、総設置コストは通常​​、パネルのみの小売価格と同程度である。最近のシステム全体の設置コストは、ドイツでは約2500ドル/kW _p ^[12]、英国では約3,250ドルである。^[13] 2011年時点で、PVの資本コストは原子力発電の資本コストを大幅に下回っており、さらに低下する見込みである。^[11]

予想される発電量がわかれば、LCOE を計算できます。モジュールは通常 25 年間保証され、その間にわずかな劣化しか生じないため、発電量を予測するために必要なのは、その地域の日射量だけです。PVWatts Archived 18 January 2012 at the Wayback Machineによると、長野県松本市の 1 キロワット システムは、年間 1187キロワット時(kWh) の電力を発電します。25 年の耐用年数にわたって、システムは約 29,675 kWh を発電します (システム劣化の小さな影響 (年間約 0.25%) は考慮していません)。このシステムの設置コストが 5,000 ドル (ワットあたり 5 ドル) の場合、これは世界価格に比べて非常に控えめな値ですが、LCOE = 5,000/29,675 ~= 17 セント/kWh となります。これは、日本の住宅用電力料金の平均である約 19.5 セントよりも低く、必要な金銭の時間価値の計算を省略したこの単純なケースでは、日本の住宅ユーザーにとって PV がグリッド パリティに達したことを意味します。

PV がグリッド パリティに達しているかどうかを判断するのは、その主な利点の 1 つである副作用のため、他のソースよりも複雑です。風力タービンや水力ダムなどのほとんどのソースと比較して、PV は 1 枚のパネルから数百万枚のパネルまでのシステムまで、うまく拡張できます。小規模システムの場合は、顧客の場所に設置できます。この場合、LCOE は、送電料金、税金などの上流のすべての追加費用を含むグリッド電力の小売価格と競合します。上記の例では、長野でグリッド パリティが達成されています。ただし、小売価格は一般に卸売価格よりも高いため、グリッドの供給側にインストールされたまったく同じシステムではグリッド パリティが達成されていない可能性があります。

これらすべての可能性を網羅するために、日本のNEDOはグリッドパリティを3つのフェーズで定義しています。^[14]

• 第1段階のグリッドパリティ：住宅用系統接続型太陽光発電システム
• 第2段階のグリッドパリティ：産業/運輸/商業部門
• 第3段階グリッドパリティ：一般発電

これらのカテゴリーは、置き換えられる電力の価格に基づいてランク付けされており、住宅用電力は商業用卸売電力よりも高価です。したがって、第 1 フェーズは第 3 フェーズよりも早く達成されると予想されます。

2006年の予測では、2016年から2020年の間に太陽光発電の小売グリッドパリティが達成されると予想されていましたが^{[15] [16]}、急速な価格下落により、最近の計算では時間スケールを大幅に短縮せざるを得なくなり、太陽光発電は既にさまざまな場所でグリッドパリティに達しているとの示唆が出ています。^[8]欧州太陽光発電産業協会（EPIA）は、PVは2020年までに多くのヨーロッパ諸国でグリッドパリティに達し、コストは2010年の約半分に低下すると計算しました。 ^[4]しかし、このレポートは、2010年から2020年の間に価格が36〜51％低下するという予測に基づいており、レポートが作成された年に実際に低下しました。オーストラリアでは2011年9月にパリティラインを超えたと主張されており^[17]、モジュール価格はそれ以降も下落し続けています。

クイーンズランド州政府が所有する発電会社スタンウェル・コーポレーションは、2013年に4,000MWの石炭火力およびガス火力発電で損失を出した。同社は、この損失は屋上太陽光発電の拡大によるもので、日中の電気料金が下がり、1MWhあたりの料金（通常40～50オーストラリアドル）がほぼゼロになる日もあったとしている。 [ ^{18] [19]}オーストラリア政府とブルームバーグ・ニュー・エナジー・ファイナンスは、屋上太陽光発電によるエネルギー生産が2014年から2024年の間に6倍に増加すると予測している。^[19]

2010年代初頭から、太陽光発電は補助金なしでも一部の地域で競争できるようになった。Shi Zhengrong氏は、2012年の時点で、補助金なしの太陽光発電はインド、ハワイ、イタリア、スペインですでに化石燃料と競争できる状態だったと述べた。太陽光発電システムの価格が下がったため、補助金が終了するのは必然だった。「2015年までに、太陽光発電は世界の半分で補助金なしで従来の電源と競争できるようになるだろう」。^{[20] [21] [更新が必要]}実際、最近の証拠によると、地中海沿岸諸国（キプロス）ではすでに太陽光発電のグリッドパリティが達成されている。^[22]

パリティが達成されると電源が自立するという予測は現実になりつつあるようです。多くの指標によると、PV は世界で最も急速に成長している電源です。

大規模設備の場合、1 ワットあたり 1 ドルを下回る価格が一般的です。一部の地域では、太陽光発電はグリッド パリティ (石炭火力発電やガス火力発電と競合できるコスト) に達しています。より一般的には、炭素価格が 1 トンあたり 50 ドルで、石炭火力発電の価格が 1 キロワット時あたり 5 セント上昇することを考えると、ほとんどの地域で太陽光発電がコスト競争力を持つことは明らかです。太陽光発電の価格低下は、急速に増加する設備に反映されており、2011 年の総設備容量は約 23  GWです。企業が収益性を回復しようと努めるため、2012 年には統合が進む可能性はありますが、今後 10 年間は引き続き堅調な成長が続くと思われます。すでに、ある推計によると、2011 年の再生可能エネルギーへの総投資額は、炭素ベースの発電への投資額を上回っています。^[11]

PV産業における劇的な価格低下により、他の多くの電源の魅力は薄れつつある。それでもなお、集光型太陽熱発電（CSP）はPVよりもさらに安価になるだろうという広く信じられた考えは残っているが、これは産業規模のプロジェクトにしか適していないため、卸売価格で競争しなければならない。ある企業は2011年に、オーストラリアでのCSPの生産コストは0.12ドル/kWhであり、技術の向上と機器製造コストの削減により、2015年までに0.06ドル/kWhに下がると予想していると述べた。^[23] Greentech Mediaは、カリフォルニアでのCSPとPV電力のLCOEは2020年までに0.07～0.12ドル/kWhに下がると予測した。^[24]

グリッドパリティは風力発電にも適用され、風の質や既存の配電インフラに応じて変動します。エクソンモービルは2011年に、風力発電の実質コストは炭素隔離なしでは天然ガスや石炭と同等になり、2025年までに炭素隔離ありの天然ガスや石炭よりも安くなると予測しました^。[25]

風力タービンは、2000年代半ばにヨーロッパの一部の地域でグリッドパリティに達し、米国でもほぼ同時期に達成されました。価格の下落により均等化発電コストは引き続き低下しており、ヨーロッパでは2010年に一般的なグリッドパリティに達したと示唆されており、資本コストが約12％削減されると予想されるため、米国でも2016年頃に同じポイントに達すると予想されています。^[26]しかし、北米の風力発電資源のかなりの部分は、送電距離が長いため、グリッドパリティを上回ったままでした。（電力源別のコストについては、OpenEIデータベースも参照してください）。

• 電力源別のコスト
• 固定価格買い取り制度
• ネットメータリング
• オンタリオ州グリーンエネルギー法（2009年）
• 太陽光発電
• ソーラーアメリカイニシアチブ

• 太陽エネルギーは化石燃料と同じくらい安価になった
• 太陽光発電は石炭と同じくらい安い…なぜもっと安くならないのか？