ヨーロッパの停電の原因は何ですか?

月曜日にスペインとポルトガルで数百万人が停電に見舞われた停電の原因は未だ完全には解明されていないものの、イベリア半島の99%でサービスが復旧した。スペインの送電インフラの運営を担う公営企業、レッド・エレクトリカは、停電の原因としてサイバー攻撃、人為的ミス、異常気象の可能性を暫定的に否定している。同社は、今回の事故は2度の「発電停止」に起因する可能性があり、再生可能エネルギー源特有の不安定さに起因する可能性があると指摘している。

専門家は、このような全停電は例外的で稀な事象であるものの、電力システム自体の安全策でもあると強調しています。電力網を安定的に運用するには、エネルギーの生産と消費のバランスを維持する必要があります。バランスの崩れは停電を引き起こすだけでなく、インフラに損害を与える可能性もあります。

系統のバランス維持はシステムオペレーターの責任であり、変電所からの電力周波数、電圧、負荷などのパラメータをリアルタイムで監視します。発電量と需要量に大きな乖離が生じた場合、不均衡を回避するために、系統の特定のエリアで自動解列が作動します。最も深刻な状況では、これらの自動解列の影響がネットワーク全体に及ぶ可能性があります。

「この大規模停電は、わずか5秒で発電能力の半分以上が失われたために発生した」と、レオン大学鉱山工学部の電気工学教授、アルバロ・デ・ラ・プエンテ・ヒル氏はスペインのサイエンス・メディア・センター（SMC）へのコメントで述べた。電力網は、発電と需要の急激な落ち込みをバランスさせることができず、自動的に内部および欧州全体の電力網から遮断することで自らを保護した。

レオン大学電気工学教授のミゲル・デ・シモン・マルティン氏は、SMCへのコメントの中で、送電網のバランスは通常、3つの要素によって保証されると説明しています。1つ目は、メッシュと呼ばれる複雑な相互接続された送電線網で、送電網全体に電力を分配し、過負荷を防止します。2つ目は、隣国の送電網との相互接続です。これにより、発電と需要のバランスをとるために、必要に応じて電力を輸入または輸出することができます。

最後に、「機械的慣性」と呼ばれるものがあります。発電所で発電を行う大型の回転機械である同期発電機も、その巨大な回転部品に大量のエネルギーを蓄えます。例えば、石炭火力発電所を想像してみてください。発電量を増やすために石炭の燃焼を止めても、発電に使用する巨大で重いタービンは、内部に蓄えられたエネルギーのおかげで、しばらくは回り続けます。機械的慣性として知られるこの現象は、電力網の急激な変動に対する緩衝材として機能します。エネルギーの発電量と需要量のバランスが崩れると、同期発電機は回転速度を上げてバランスを取ります。つまり、必要に応じてエネルギーを吸収または放出することで、電力網のショックアブソーバーとして機能しているのです。

「強固な相互接続と豊富な同期発電機を備えた、大規模で網目状の電力系統は、より安定し、故障の可能性が低くなります」とデ・シモン・マルティン氏は述べている。「スペイン半島の電力系統は、高電圧および超高電圧における高度な網目構造と、大規模な同期発電容量により、歴史的に堅牢で信頼性の高いものでした。しかし、ピレネー山脈という地理的障壁によって、国際連系が限られていることが常に弱点でした。」

彼のデータによると、スペインとヨーロッパ諸国間の電力融通能力、つまりスペインがヨーロッパ大陸から引き出したり送出したりできる電力量は、スペインの設備容量のわずか3%に過ぎない。これは、欧州連合（EU）が加盟国に2030年までに15%達成という目標を大きく下回っている。

スペインの電力システムへの再生可能エネルギーの統合が進んだことで、系統の分断問題とそれに伴う電力系統の需給バランス調整の必要性が悪化した可能性がある。スペインの国家統合エネルギー・気候計画によると、同国は2030年までに電力の81%をクリーンエネルギー源から供給するという目標を掲げている。昨年末時点で、再生可能エネルギーはスペインの設備容量の66%を占め、国内電力の58.95%を発電していた。主な電源は風力、太陽光、水力であった。

デ・シモン・マルティン氏は、火力発電所や水力発電所とは異なり、風力発電システムや太陽光発電システムは同期発電機ではなく電子インバータを介して系統に接続されているため、機械的慣性がないことを指摘する。したがって、これらの慣性のないエネルギー源の割合が増加すると、エネルギーシステム全体の堅牢性は低下する。つまり、同期発電機の数が減れば減るほど、系統全体のバランスの急激な変化への対応能力が低下するということだ。「連系容量が低く、インバータベースの再生可能エネルギー発電の割合が高いため、今日の系統はより脆弱であり、擾乱への対応力は低下している」とデ・シモン・マルティン氏は結論づけている。

大規模停電を再び起こさないために

短期的または中期的に同様の事態が再び発生する可能性は低いものの、専門家はシステムの回復力を強化するための対策を緊急に実施する必要があることに同意している。

バレンシア工科大学電気工学部の副学部長であるマヌエル・アルカサル・オルテガ氏は、SMCに対し、当面の解決策は「需要が低い時間帯に太陽光発電の発電量を制限し、系統に慣性を与え、周波数変動への対応力を高めるローリング発電を優先すること」だと述べた。また、再生可能エネルギーの大量導入による慣性損失を相殺するため、系統に周波数・電圧安定装置を組み込む必要があると考えている。

デ・ラ・プエンテ・ヒル氏は、「半島が孤立しなくなるよう、フランスや他のヨーロッパ諸国との電力系統の相互接続を強化することが最優先事項だ」と付け加えた。また、半島の既存システムの柔軟性を高め、「再生可能エネルギーの変動性を補える貯蔵メカニズムを増やす必要がある」とも考えている。これらすべてには、確実なエネルギー転換のための投資、計画、そして明確な戦略が必要だ。

スペインのペドロ・サンチェス首相は火曜日の記者会見で、太陽光発電や風力発電の過剰利用や欧州電力網との連携不良が停電の主な原因ではないと否定したが、何が起きたのかについてはいかなる仮説も否定できないと述べた。スペイン政府と欧州委員会は、送電網の故障原因の調査を開始したと発表している。

この記事はもともとWIRED en Españolに掲載されたもの で、スペイン語から翻訳されています。