変動性再生可能エネルギー

変動性再生可能エネルギー（VRE）または間欠性再生可能エネルギー（IRES）は、風力や太陽光発電などの変動性のため、制御できない再生可能エネルギー源であり、ダム水力発電やバイオエネルギーなどの制御可能な再生可能エネルギー源、または地熱発電などの比較的一定のエネルギー源とは対照的です。

少量の間欠電力の使用は、電力網の運用にほとんど影響を与えません。大量の間欠電力を使用する場合は、電力網インフラのアップグレードや再設計が必要になる場合があります。^{[3] [4]}

変動エネルギーの大部分を電力網に吸収するための選択肢としては、貯蔵の使用、供給を平滑化するためのさまざまな変動エネルギー源間の相互接続の改善、水力発電などのディスパッチ可能なエネルギー源の使用、天候があまり好ましくないときでも十分なエネルギーが生産されるように余剰容量を持つことなどがある。エネルギー部門と建築、輸送、産業部門の間の接続を増やすことも役立つかもしれない。^{[5] : 55}

ほとんどの電力網における間欠的な再生可能エネルギーの普及率は低く、2021年の世界の発電量は風力7％、太陽光4％でした。 ^[6]しかし、2021年にはデンマーク、ルクセンブルク、ウルグアイは風力と太陽光で40％以上の電力を発電しました。^[6]変動性のある再生可能エネルギーの特徴には、予測不可能、変動性、運用コストの低さなどがあります。^{[7]これらは、再生可能エネルギーが通常}非同期発電機であることと相まって、需要と供給を確実に一致させなければならない系統運用者にとって課題となります。解決策としては、エネルギー貯蔵、需要反応、過剰容量の利用可能性、セクターカップリングなどがあります。^[8]小規模で孤立した系統では、高いレベルの普及には耐えられない可能性があります。^{[3] [9]}

電力需要と供給のマッチングは、間欠電源に特有の問題ではありません。既存の電力網には、需要の突然の大きな変化や予期せぬ発電所の故障など、不確実な要素がすでに含まれています。電力網は、これらの問題に対処するために、予測されるピーク需要を上回る容量を持つようにすでに設計されていますが、大量の間欠電力に対応するには大幅なアップグレードが必要になる可能性があります。^[10]

断続的な電源の問題を理解するには、いくつかの重要な用語が役立ちます。これらの用語は標準化されておらず、さまざまなバリエーションが使用される場合があります。これらの用語のほとんどは、従来の発電所にも適用されます。

• 間欠性または変動性とは、電源が変動する程度である。これには、昼夜サイクルなどの予測可能な変動性と、予測不可能な部分（不完全な地域天気予報）の2つの側面がある。^[11]間欠性という用語は予測不可能な部分を指すのに使用され、変動性は予測可能な部分を指す。^[12]
• ディスパッチ可能性とは、特定の電源が需要に応じて出力を追加する能力のことである。この概念は間欠性とは異なる。ディスパッチ可能性は、システムオペレーターが供給（発電機の出力）をシステム需要（技術的負荷）に一致させるいくつかの方法の1つである。 ^[13]
• 普及率とは、特定の電源から発電される電力量を年間消費量の割合で表したものです。^[14]
• 公称電力または銘板容量は、ユニットを分類するために当局に登録された理論上の出力です。風力や太陽光などの断続的な電源の場合、銘板電力は、使用可能な最大風や晴れた夏の日の強い日差しなど、理想的な条件下での電源の出力です。
• 設備利用率、平均設備利用率、または負荷率は、通常 1 年間の一定期間の実際の発電量と、その期間の実際の発電量の比率です。基本的に、これは発電所が発電した電力量と、その期間全体にわたって定格容量で発電所が稼働していた場合に発電したであろう電力量との比率です。
• 固定容量または固定電力は、「コミットメントの対象となる期間中、供給者によって常に利用可能であることが保証される」ものである。 ^[15]
• 容量クレジット：信頼性を維持しながらシステムから潜在的に除去できる従来の（ディスパッチ可能な）発電量。通常は公称電力のパーセンテージで表される。 ^{[16] [例が必要] [説明が必要]}
• 予見可能性または予測可能性とは、事業者が発電量をどれだけ正確に予測できるかということです。^[17 ]例えば、潮力発電は潮の満ち引き​​によって変化しますが、月の軌道は正確に予測できるため、潮力発電は完全に予見可能です。また、天気予報の改善により風力発電の予測可能性も高まります。^[18]

ダム式水力発電、バイオマス、地熱は、それぞれ潜在的エネルギーを蓄えているため、ディスパッチ可能です。一方、蓄えのない風力発電や太陽光発電は、削減（抑制）できますが、ディスパッチできません。

送電事業者は翌日にどの電源を使用するかを決定するために前日予測を使用し、天気予報は利用可能な風力発電と太陽光発電の出力を予測するために使用されます。風力発電の予測は数十年にわたって運用されてきましたが、2019年現在、^{[アップデート]}IEAは精度をさらに向上させるために国際協力を組織しています。^[19]

風力発電は変動性のある資源であり、特定の発電所が特定の時点で生産する電力量は、風速、空気密度、タービンの特性など、さまざまな要因によって異なります。風速が低すぎると風力タービンは電気を生成できず、風速が高すぎると損傷を避けるためにタービンを停止する必要があります。単一のタービンからの出力は、地域の風速の変化に応じて大きく急速に変化する可能性がありますが、より多くのタービンがより大きな領域に接続されるにつれて、平均電力出力の変動は少なくなります。^[10]

• 間欠性:総観規模よりも小さい地域、つまり平均的な国の大きさである約1000 km未満の地域では、特別な風が吹くような状況でない限り、天候はほぼ同じで、したがって風力もほぼ同じです。いくつかの研究では、地理的に多様な地域に広がる風力発電所が全体として発電を完全に停止することはめったにないことが示されています。^{[20] [21]これは、アイルランド、 [22] [23] [24]}スコットランド^[25]やデンマークなどの均一な地形の小さな地域ではほとんど当てはまりません。これらの地域では、年間数日間に風力発電がほとんど行われません。^[26]
• 設備利用率：風力発電の年間設備利用率は通常25～50％で、洋上風力は陸上風力よりも優れています。^[27]
• ディスパッチ可能性：風力発電はそれ自体ではディスパッチできないため、風力発電所は貯蔵機能を備えて建設されることがある。^{[28] [29]}
• 容量クレジット：風力発電の導入率が低い場合、容量クレジットは容量係数とほぼ同じです。風力発電のグリッドへの集中度が高まるにつれて、容量クレジットの割合は低下します。^{[30] [31]}
• 変動性:場所によって異なります。^[32] 海風は陸風よりもはるかに一定です。^[10]季節変動により出力が50%減少する可能性があります。^[33]
• 信頼性:風が吹いているときは、風力発電所は高い技術的信頼性を備えています。つまり、風速の低下や嵐によって、ある時点の出力は徐々にしか変化しません。嵐の場合は、停止が必要になります。一般的な風力発電所は、最悪の場合でも 30 分以内に停止することはほとんどありませんが、同等の規模の発電所は、予告なしに瞬時に完全に停止することがあります。風力タービンの完全な停止は、天気予報で予測できます。風力タービンの平均可用性は 98% で、タービンが故障したり、メンテナンスのために停止したりしても、大規模な風力発電所の出力のわずかな割合にしか影響しません。 ^[34]
• 予測可能性：風は変動しますが、短期的には予測可能です。風力発電の出力が1時間で10％未満変化する確率は80％、5時間で10％以上変化する確率は40％です。^[35]

風力発電は多数の小型発電機によって発電されるため、個々の故障が電力網に大きな影響を与えることはありません。風力発電のこの特徴は回復力と呼ばれています。^[36]

間欠性は本質的に太陽エネルギーに影響を与えます。太陽エネルギー源からの再生可能電力の生産は、特定の場所と時間の太陽光の量に依存するからです。太陽エネルギーの出力は一日を通して、また季節を通して変化し、ほこり、霧、雲、霜、雪の影響を受けます。季節要因の多くはかなり予測可能であり、一部の太陽熱システムは蓄熱を利用して一日中送電網の電力を生産します。^[37]

• 変動性：エネルギー貯蔵システムがない場合、太陽光発電は夜間には発電せず、悪天候時には発電量が少なく、季節によっても変動します。多くの国では、風力が低い季節に太陽光発電が最も多くのエネルギーを生産し、その逆も同様です。^[38]
• 容量係数標準的な太陽光発電の年間平均容量係数は10～20%であるが^[39] 、太陽を移動して追跡するパネルの容量係数は最大30%である。^[40]蓄熱機能付き太陽熱パラボラトラフ56%。^[41]蓄熱機能付き太陽熱発電タワー73%。^[41]

太陽光発電の断続性の影響は、発電と需要の相関関係によって異なります。たとえば、ネバダソーラーワンなどの太陽熱発電所は、米国南西部など、冷房需要の大きい地域の夏のピーク負荷にある程度適合しています。スペインの小規模なジェマソーラーサーモソーラープラントのような熱エネルギー貯蔵システムは、太陽光供給と地域の消費の適合性を向上させることができます。熱貯蔵を使用した改善された容量係数は、最大容量の減少を意味し、システムが発電する合計時間を延長します。^{[42] [43] [44]}

多くの国では、貯水池の環境への影響のため、新しい大型ダムは建設されなくなりました。流れ込み式水力発電プロジェクトは引き続き建設されています。^[45]貯水池がないと、発電量に季節的および年間的な変動が生じます。

潮力発電は、変動性のある再生可能エネルギー源の中で最も予測しやすいものです。潮は1日に2回逆転しますが、決して断続的ではなく、むしろ完全に信頼できます。^[46]

波は主に風によって作られるため、波から得られるエネルギーは風から得られるエネルギーに追随する傾向がありますが、水の質量により風力エネルギーよりも変動が少なくなります。風力エネルギーは風速の3乗に比例しますが、波力エネルギーは波高の2乗に比例します。^{[47] [48] [49]}

代替可能なディスパッチ可能な電源としては、石炭、天然ガス、バイオマス、原子力、地熱、貯水式水力発電が考えられる。^{[要出典] [要説明]}原子力や地熱を始動したり停止したりするよりも、一定のベースロード電源として使用する方が安価である。需要を超えて発電された電力は、暖房燃料を置き換えたり、貯蔵したり、別のグリッドに販売したりすることができる。バイオ燃料と従来の水力は、断続的に発電していないときに後で使用できるように保存しておくことができる。2020年代後半までに「ほぼ安定した」再生可能エネルギー（太陽光や風力によるバッテリー）の電力が既存の原子力よりも安くなると予測する人もいるため、ベースロード電源は必要なくなると言う。^[50]

石炭や天然ガスの燃焼に代わる温室効果ガスの排出が少ない代替手段は、最終的に化石燃料を地中に残された座礁資産にしてしまう可能性がある。高度に統合された電力網はコストよりも柔軟性と性能を重視し、結果として稼働時間が短くなり、稼働率が低下する発電所が増えることになる。^[51]

すべての電力源にはある程度の変動性があり、需要パターンも同様に変動性があり、供給者が送電網に供給する電力量に定期的に大きな変動をもたらします。可能な限り、送電網の運用手順は、高い信頼性で需要と供給を一致させるように設計されており、需要と供給に影響を与えるツールは十分に開発されています。変動の大きい発電を大量に導入するには、既存の手順の変更や追加投資が必要になる場合があります。

信頼性の高い再生可能電力供給の容量は、バックアップまたは追加のインフラと技術の使用によって満たされ、混合再生可能エネルギーを使用して間欠的な平均を超える電力を生産し、定期的な需要と予期しない需要を満たすために使用できます。^[52]さらに、不足する間欠性を補うため、または緊急時に備えるためにエネルギーを貯蔵することも、信頼性の高い電力供給の一部になり得ます。

実際には、風力発電の出力が変動すると、応答と予備力を提供するためにすでに設置されている、部分的に負荷がかかった従来の発電所が、その出力を調整して補正します。間欠電力の導入率が低い場合は、既存の応答レベルと瞬時予備力を使用できますが、導入率が高い場合は全体的な変動が大きくなるため、追加の予備力またはその他の補正手段が必要になります。

すべての管理グリッドには、電力グリッドの既存の不確実性を補うための運用予備力と「回転」予備力がすでに存在します。風力などの断続的なリソースを追加しても、運用予備力とバランス要件はシステム全体で計算され、特定の発電所専用ではないため、100% の「バックアップ」は必要ありません。

一部のガス発電所や水力発電所は部分的に負荷をかけられ、需要の変化に応じて変化したり、急速に失われた発電を補うために制御されます。需要の変化に応じて変化する能力は「応答」と呼ばれます。失われた発電を通常 30 秒から 30 分のタイムスケールで迅速に補う能力は「瞬動予備力」と呼ばれます。

一般的に、ピーク電源として稼働している火力発電所は、ベース電源として稼働している場合よりも効率が低くなります。従来のダム構成などの貯水容量を備えた水力発電施設は、ベース電源としてもピーク電源としても稼働できます。

グリッドは、1時間程度すぐに利用可能な電力を供給するグリッドバッテリープラントと契約することができ、これにより、障害が発生した場合に他の発電機を起動する時間ができ、必要な回転予備力の量が大幅に削減されます。 ^{[53] [54]}

需要応答とは、エネルギーの消費を供給とよりよく一致させるために変更することです。需要応答は、負荷をオフにしたり、追加のエネルギーを吸収して供給と需要の不均衡を修正する形を取ることができます。米国、英国、フランスのシステムでは、これらのシステムの使用に対して、有利な料金や資本コストの支援などのインセンティブが広く設けられており、負荷が大きい消費者が容量不足のときはいつでも負荷をオフラインにしたり、逆に余剰があるときは負荷を増やしたりすることが奨励されています。

特定の種類の負荷制御では、電力が不足している場合に電力会社が遠隔で負荷をオフにすることができます。フランスでは、CERNなどの大規模ユーザーは、EJP料金の奨励の下、システムオペレーターであるEDFの要求に応じて電力使用量を削減しました。^{[55] [56]}

エネルギー需要管理とは、ピーク時の料金引き上げなど、電力使用の調整を促すインセンティブのことである。リアルタイムの変動電力価格設定により、ユーザーは電力が安価に利用できる期間を活用し、電力が不足して高価な期間を避けるように使用量を調整するよう促される。^[57]海水淡水化プラント、電気ボイラー、産業用冷蔵ユニットなどの負荷は、出力（水と熱）を貯蔵することができる。また、いくつかの論文では、ビットコインマイニング負荷により、抑制が減り、電気価格リスクが回避され 、グリッドが安定し、再生可能エネルギー発電所の収益性が向上し、持続可能なエネルギーへの移行が加速すると結論付けている。^{[58] [59] [60] [61] [62] [63 ] [64] [65]}しかし、ビットコインマイニングは持続可能ではないと主張する人もいる。^[66]

即時の需要削減。ほとんどの大規模システムには、発電不足が発生した場合に相互に利益のある契約に基づいて即座に切断される負荷のカテゴリもあります。これにより、即時の負荷の削減または増加が可能になります。

負荷が低く、風力や太陽光からのディスパッチ不可能な出力が高い場合、送電網の安定性を確保するには、ディスパッチ可能なさまざまな発電源の出力を下げるか、場合によってはエネルギー貯蔵を使用して需要が高い時間帯に出力をシフトするなどして、制御可能な負荷を増やす必要があります。このようなメカニズムには、次のものが含まれます。

揚水発電は最も普及している既存の技術であり、風力発電の経済性を大幅に向上させることができます。貯蔵に適した水力発電所の可用性は、グリッドごとに異なります。典型的な往復効率は80％です。^{[10] [70]}

従来のリチウムイオン電池は、2020年現在、グリッド規模の蓄電池として最も一般的に使用されているタイプです^{[アップデート]}。^[71]充電式フロー電池は、大容量で応答の速い蓄電媒体として機能します。^[13] 水素は電気分解によって生成され、後で使用するために貯蔵することができます。^[72]

フライホイールエネルギー貯蔵システムは、化学電池に比べていくつかの利点があります。耐久性が非常に高いため、頻繁にサイクルしても寿命が著しく短くなることがありません。また、応答速度とランプ速度も非常に速いです。数秒以内に完全放電から完全充電に移行できます。^[73]毒性のない環境に優しい材料を使用して製造でき、耐用年数が過ぎたら簡単にリサイクルできます。^[74]

熱エネルギー貯蔵は熱を蓄えます。蓄えられた熱は暖房に直接使用することも、電気に変換することもできます。コージェネレーションプラントの場合、熱貯蔵は比較的低コストで機能的な電気貯蔵として機能します。氷貯蔵空調氷は季節を問わず貯蔵でき、需要が高い時期に空調の源として使用できます。現在のシステムでは氷を数時間貯蔵するだけで済みますが、十分に開発されています。

電気エネルギーを貯蔵すると、貯蔵と回収が完全に効率的ではないため、いくらかのエネルギーが失われます。また、貯蔵には資本投資と貯蔵施設のスペースも必要です。

風力タービン1基からの発電量は変動が大きい場合があります。例えば風力発電所でタービンを何基追加しても、各タービンの出力の相関が不完全である限り、統計的な変動は少なくなります。相関は各タービン間の距離により常に不完全です。同様に、地理的に離れた風力タービンや風力発電所は相関が低く、全体的な変動性が低下します。風力発電は気象システムに依存するため、どの電力システムでもこの地理的多様性の利点には限界があります。^[75]

複数の風力発電所が広範囲に広がり、一緒にグリッド接続されると、小規模な施設よりも安定して変動が少なく電力を生産します。風力発電の出力は、天気予報、特に多数のタービン/発電所から、ある程度の信頼性を持って予測できます。風力発電の出力を予測する能力は、特に新しい施設からのデータが収集されるにつれて、時間の経過とともに向上すると予想されます。^[75]

太陽エネルギーから生産される電力は、風力発電による変動的な供給を相殺する傾向があります。通常、風が最も強くなるのは夜間と曇りまたは嵐のときで、風が弱く晴れた日には日照時間が長くなります。^[76]さらに、風力エネルギーは冬季にピークを迎えることが多いのに対し、太陽エネルギーは夏季にピークを迎えます。風力と太陽光を組み合わせることで、ディスパッチ可能なバックアップ電源の必要性が減ります。^[77]

• 場所によっては、電力需要と風力発電量の間に高い相関関係がある可能性があります^{[要出典]。}特に、気温が低いために電力消費が増加する場所では、冷たい空気の方が密度が高く、より多くのエネルギーを運ぶことができるためです。
• 許容される導入率は、予備発電へのさらなる投資によって増加する可能性があります。たとえば、ある日は断続的な風力発電を 80% 生成し、風のない日が多い日は、天然ガス、バイオマス、水力などのディスパッチ可能な電力を 80% 代替することができます。
• すでに水力発電量が多い地域では、相当量の風力発電を取り入れるために発電量を増減させる可能性がある。ノルウェー、ブラジル、マニトバはいずれも水力発電量が多く、ケベック州は電力の90%以上を水力発電で生産しており、ハイドロ・ケベックは世界最大の水力発電会社である。米国の太平洋岸北西部は、既存の水力発電によって風力エネルギーが十分に補完される別の地域として特定されている。^[78]水力発電施設の貯蔵容量は、貯水池の大きさ、環境およびその他の考慮事項によって制限される。

余剰時には近隣の送電網に電力を輸出し、必要に応じて電力を輸入することがしばしば可能である。この方法は、ヨーロッパでは一般的である^[79]。また、米国とカナダの間でも行われている^[80] 。他の送電網との統合により、変動電力の実効的な集中度を下げることができる。例えば、デンマークのVREの普及率は高いが、ドイツ、オランダ、スカンジナビアの送電網と相互接続しているため、システム全体に占める割合はかなり低い。変動性を補う水力発電は、国を越えて利用できる。^[81]

輸出/輸入計画をサポートするには、送電インフラの容量を大幅にアップグレードする必要があるかもしれません。送電中にエネルギーの一部が失われます。変動電力の輸出の経済的価値は、輸出グリッドが輸入グリッドに、有用な電力を有用な時間に魅力的な価格で提供できるかどうかに部分的に依存します。

需要と発電は、モビリティ、熱、ガスなどのセクターが電力システムと連携することで、よりよく一致させることができます。たとえば、電気自動車市場は最大の貯蔵容量源になると予想されています。これは、他の柔軟性源と比較して、変動性のある再生可能エネルギーの普及率が高い場合に適した、より高価なオプションである可能性があります。^[82]国際エネルギー機関は、季節的な需要と供給の不一致を補うためにセクターカップリングが必要であると述べています。^[83]

電気自動車は需要が低く生産量が多い時期に充電することができ、場所によっては車両から送電網に電力を送り返すこともできる。^{[84] [85]}

普及率は、電力システムにおける一次エネルギー（PE）源の割合をパーセンテージで表したものです。 ^[14]普及率の計算方法はいくつかあり、それぞれ異なる普及率が得られます。普及率は次のように計算できます。^[86]

1. PE電源の公称容量（設置電力）を電力システム内のピーク負荷で割ったもの。
2. PE電源の公称容量（設置電力）を電力システムの総容量で割ったもの。
3. 特定の期間に PE 電源によって生成された電気エネルギーを、その期間の電力システムの需要で割ったもの。

断続的な変動源の浸透レベルは、以下の理由により重要です。

• 大量のディスパッチ可能な揚水発電所、貯水池または調整池を備えた水力発電所、または天然ガス火力発電所などの他のピーク発電所を備えた電力網は、断続的な電力による変動に容易に対応することができます。^[87]
• 比較的小規模で相互接続性のない電力システム（離島など）では、揚水発電やバッテリーなどのよりクリーンなエネルギー源や貯蔵が費用対効果の高いものになるまで、柔軟性を確保するために、燃料消費量が少ない既存のディーゼル発電機を維持する場合があります。[ ^{88] [89] [90]}

2020年代初頭には風力と太陽光が世界の電力の10％を生産しますが^[91]、40～55％の普及率の供給はすでにいくつかのシステムで導入されており^[6] 、英国では2030年までに65％以上が計画されています。^{[92] [93]}

各システムの間欠性を補う能力はそれぞれ異なり、システム自体も時間の経過とともに変化するため、一般的に受け入れられている最大普及レベルはありません。普及率の許容範囲または許容範囲外の数値に関する議論は、関連性や重要性が地域要因、グリッド構造と管理、既存の発電能力に大きく依存するため、慎重に扱い、使用する必要があります。

世界中のほとんどのシステムにおいて、既存の普及レベルは実際的または理論的な最大値よりも大幅に低い。^[86]

風力と太陽光を組み合わせた場合の最大普及率は、地域集約、需要管理、貯蔵がない場合には約70％から90％、12時間の貯蔵があれば最大94％と推定されています。^[94]経済効率とコストの考慮が重要な要素となる可能性が高く、特にコストの考慮が二次的なものである場合、技術的解決策によって将来的にさらに高い普及率が検討される可能性があります。

風力および太陽エネルギーのコストの見積もりには、風力および太陽の変動性による「外部」コストの見積もりが含まれる場合もあれば、生産コストに限定される場合もあります。すべての発電所には、生産コストとは別のコストがあり、たとえば、必要な送電容量や発電能力の喪失に備えた予備容量のコストなどが含まれます。多くの種類の発電、特に化石燃料由来の発電には、汚染、温室効果ガスの排出、生息地の破壊などのコストの外部性がありますが、これらは通常直接考慮されません。

経済的影響の大きさは議論されており、場所によって異なりますが、普及レベルが高まれば大きくなると予想されます。普及レベルが低い場合、運用準備金や調整コストなどのコストは重要ではないと考えられています。

間欠性により、従来の発電タイプとは異なる、または異なる規模の追加コストが発生する可能性があります。これには次のようなものが含まれます。

• 送電容量：送電容量は、負荷率が低いため、原子力や石炭火力発電よりも高価になる可能性があります。送電容量は、通常、予測されるピーク出力に合わせて調整されますが、風力の平均容量は大幅に低いため、実際に送電されるエネルギーの単位あたりのコストが上昇します。ただし、送電コストは総エネルギーコストのわずかな部分です。^[95]
• 追加の運転予備力: 風力や太陽光の追加が需要パターンに合わない場合、他の発電タイプと比較して追加の運転予備力が必要になる場合がありますが、これは既存の発電所を低出力で稼働させるだけなので、追加の発電所の資本コストが高くなることはありません。つまり、回転予備力です。すべての風力発電に同量の「バックアップ容量」が必要であるという主張とは反対に、断続的な発電機は「ピーク時に出力の可能性がある限り」基本容量に貢献します。バックアップ容量は個々の発電機に帰属しません。バックアップまたは運転予備力は「システムレベルでのみ意味を持つ」ためです。^[96]
• バランス調整コスト：電力系統の安定性を維持するために、需要と負荷のバランスをとるために追加のコストが発生する場合があります。電力系統のバランスを改善するにはコストがかかりますが、長期的には節約につながります。^{[97] [98] [99] [100]}

多くの国では、さまざまなタイプの変動性再生可能エネルギーについて、政府は時々、特定の変電所に接続する一定容量の太陽光発電を建設するための密封入札を企業に呼びかけています。最低入札を受け入れることで、政府は一定期間、または一定の総電力量まで、kWhあたりの価格で購入することを約束します。これにより、投資家は卸売電力価格の変動に対して確実性を得ることができます。^{[101] [102] [103]}ただし、外貨で借り入れた場合、為替レートの変動リスクは依然としてあります。^[104]

英国の電力システムの運営者は、再生可能エネルギーによる発電が十分であれば2025年までにゼロカーボンで運営でき、2033年までにカーボンネガティブになる可能性があると述べている。 ^[105]ナショナルグリッド電力システムオペレーターは、新しい製品とサービスがシステムの全体的な運用コストの削減に役立つと述べている。^[106]

再生可能エネルギーが相当量ある国では、太陽光発電は毎日正午ごろに価格低下を引き起こします。PV生産はこれらの時間帯の需要増加に従います。下の画像は、再生可能エネルギーのシェアが40%を超えるドイツにおける2022年の2週間を示しています。^[107]需要が低いため、夜間と週末も価格が下がります。PVと風力発電のない時間帯は、電気料金が上昇します。これにより、需要側の調整が発生する可能性があります。産業界は時間単位の価格に依存していますが、ほとんどの一般家庭は依然として固定料金を支払っています。スマートメーターを使用すると、十分な再生可能エネルギーが利用可能で価格が安いときに、たとえば電気自動車に電力を充電するなど、個人の消費者も動機付けることができます。

変動するエネルギー源を補うには、発電の柔軟な制御が不可欠です。ドイツの例では、揚水式水力発電、ガス発電所、無煙炭が急速に増加しています。褐炭は日々変動します。原子力とバイオマスは理論的にはある程度調整可能です。しかし、この場合、インセンティブはまだ十分ではないようです。

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• シヴァラム、ヴァルン（2018年）。太陽を操る：太陽エネルギーを操り地球に電力を供給するイノベーション。マサチューセッツ州ケンブリッジ：MITプレス。ISBN 978-0-262-03768-6。

• 風力エネルギーのグリッド統合 2012-05-10 にWayback Machineでアーカイブ