Name: 再生可能エネルギー・グリッド設計における3つの重要課題をエンジニアが解説｜WSJ Pro Perfected (Engineer Explains Three Key Issues in Renewable Grid Design | WSJ Pro Perfected)
Uploaded: 2025-06-04T03:32:46.000Z
Duration: 6 min 17 s
Description: VoiceTubeの動画で発音を聞きながら英語表現を覚えよう！学べる英語：

Renewable energy, like wind and solar, has created a hidden infrastructure problem.

風力や太陽光のような再生可能エネルギーは、隠れたインフラ問題を引き起こしている。

関係詞節（制限と非制限）

The issue is that power grids, which carry electricity to homes and businesses, weren't designed for wind and solar.

問題は、家庭や企業に電気を送る送電網が、風力や太陽光発電用に設計されていないことだ。

And even though renewables have become a larger part of the overall power supply, grid infrastructure hasn't kept up.

自然エネルギーが電力供給全体に占める割合が大きくなっても、送電網のインフラは追いついていない。

It's why some grid experts say renewables contributed to the severity of the blackout across Spain and Portugal in April.

4月にスペインとポルトガルで発生した停電の深刻さを自然エネルギーが助長したと言う送電網の専門家がいるのはそのためだ。

So we asked a mechanical engineer with over 15 years of experience to explain the hidden risks of renewables, and three ways to make the grid more resilient to disruptions.

そこで、15年以上の経験を持つ機械エンジニアに、自然エネルギーの隠れたリスクと、送電網を途絶に強くする3つの方法について説明してもらった。

Renewable power, wind and solar specifically, don't provide something we call inherent rotational inertia, which is something that has provided stability to the grid for decades, since basically it was first invented.

再生可能エネルギー、特に風力発電と太陽光発電は、固有の回転慣性と呼ばれるものを提供しない。

Conventional power plants, like coal and natural gas, have inertia built into their design.

石炭や天然ガスのような従来の発電所は、その設計に慣性が組み込まれている。

This is a 3D-printed model of a gas turbine.

これはガスタービンの3Dプリントモデル。

So we burn the natural gas here, and it creates this large spinning piece of rotating machinery.

ここで天然ガスを燃やすと、回転する大きな機械ができる。

And this thing, this whole deal, is connected to a generator that might be sitting over here that produces our electricity.

この発電機は、私たちの電気を作る発電機とつながっている。

All conventional power plants produce electricity that matches the frequency on the grid, which is 60 hertz in the U.S.

従来の発電所はすべて、送電網の周波数（米国では60ヘルツ）に合わせて電気を生産している。

And all the power generators, they all need to be in sync.

そして、すべての発電機は同期している必要がある。

If a power plant goes down, the inertia provides buffer time for other energy sources to jump in.

発電所がダウンしても、惰性で他のエネルギー源が飛び込んでくるバッファ時間がある。

Imagine how if you're riding a bike and you stop pedaling, you continue to move forward.

自転車に乗っていて、ペダルを漕ぐのを止めると、前に進み続けることを想像してみてほしい。

The momentum that you have would help you get up the initial portion of that hill.

その勢いは、坂の最初の部分を登るのに役立つだろう。

The grid can only tolerate a small change in frequency.

グリッドはわずかな周波数の変化しか許容できない。

Anything too drastic, and power plants will disconnect from the grid to protect themselves from damage.

あまりに劇的なことがあれば、発電所はダメージから身を守るために送電網から切り離すだろう。

Using more renewable energy and fewer conventional power sources means there's less inherent inertia in the network, which can increase the risk of widespread blackouts.

再生可能エネルギーをより多く使用し、従来型電源をより少なくすることは、ネットワークに内在する慣性を少なくすることを意味し、広域停電のリスクを高める可能性がある。

Solar, by its nature, is not actually rotating.

太陽はその性質上、実際には回転していない。

And wind turbines, even though they are spinning, don't rotate at speeds that match the frequency of the grid.

また、風力タービンは回転しているとはいえ、送電網の周波数と同じ速度で回転しているわけではない。

So one of the best solutions to address the lack of inherent rotational inertia is to use a grid-forming inverter.

そのため、固有の回転慣性の欠如に対処する最善の解決策のひとつは、グリッド形成インバーターを使用することである。

This technology essentially provides renewable energy with synthetic inertia.

この技術は基本的に、合成慣性で再生可能エネルギーを供給する。

Most inverters at renewable power plants today are grid-following, meaning they rely on the grid's voltage and frequency.

今日の再生可能エネルギー発電所のインバーターのほとんどは、グリッド・フォロー、つまりグリッドの電圧と周波数に依存している。

So if there's an outage, the inverter loses its reference and can't function.

そのため、停電が起きるとインバーターはリファレンスを失い、機能しなくなる。

Grid-forming inverters are more advanced.

グリッド形成インバーターはより高度なものである。

They can operate independently and support the grid when there's a disruption.

独立した運用が可能で、混乱時には送電網をサポートする。

ソーラーパネルは直流電流を生成する。

You could imagine it as sort of a constant supply of current coming out of the solar panel.

ソーラーパネルから常に電流が供給されているようなイメージだ。

But our grid operates on alternating current.

しかし、我々の送電網は交流で動いている。

And so we need to take this blue line, and we need to turn it into a waveform that's operating at 60 hertz.

そして、この青い線を60ヘルツで動作する波形に変える必要がある。

That's what a grid-forming inverter does.

それがグリッド形成インバーターだ。

And because it's adjusting everything electronically, it can react to frequency changes much faster than a conventional generator.

また、すべてを電子的に調整するため、従来の発電機よりもはるかに速く周波数の変化に対応できる。

It also has an endless supply of synthetic inertia.

また、合成イナーシャも無限に供給される。

Grid-forming inverters are really, really great at allowing us to, say, build a microgrid.

グリッド形成型インバーターは、例えばマイクログリッドを構築するのに非常に適している。

So imagine a military installation, for instance.

例えば、軍事施設を想像してみてほしい。

But Todd says they're not as effective when it comes to managing a larger region.

しかし、トッドによれば、より広い地域を管理するとなると、それほど効果的ではないという。

You could imagine you've got all these different regions of some state that are all connected.

ある州のさまざまな地域がすべてつながっていると想像してもらえばいい。

今、これらすべてを同期させる必要がある。

With rotational inertia, we have decades and decades of understanding and history of managing across large regions.

回転慣性によって、私たちは何十年、何十年もの間、広大な地域を管理してきた理解と歴史を持っている。

With an increasing penetration of renewables, we find ourselves in a new world where we have new challenges to address.

自然エネルギーの普及が進むなか、私たちは新たな世界に身を置き、そこで取り組むべき新たな課題に直面している。

Grid-forming inverters also require additional measurements, like voltage, frequency, and temperature.

グリッド形成インバーターは、電圧、周波数、温度などの追加測定も必要とする。

And that can be done by, imagine, say, we put in a whole bunch of instrumentation all over the grid to make sure that we've got awareness on what's happening at each location or within the transmission line on the grid.

例えば、送電網のあちこちに計測器を設置し、それぞれの場所や送電線内で何が起きているかを把握できるようにする。

Todd's second solution to renewable energy's lack of inherent inertia is something called a synchronous condenser.

再生可能エネルギー固有の慣性の欠如に対するトッドの2つ目の解決策は、同期コンデンサーと呼ばれるものだ。

I am a mechanical engineer, and so I'm a bit of sucker for rotational machines.

私は機械エンジニアなので、回転機械には目がない。

And a synchronous condenser is just that, a large, spinning piece of machinery similar to the gas turbine model you saw earlier.

そして同期コンデンサーはまさにそれであり、先に見たガスタービンのモデルに似た、回転する大きな機械の一部である。

Instead of actually injecting natural gas into this system, we actually take electricity from the solar panel, and we get this large, spinning mass that provides additional rotational inertia.

このシステムに天然ガスを注入する代わりに、ソーラーパネルから電気を取り込み、さらに回転慣性を与える大きな回転塊を得る。

He says, ideally, this should be paired with a grid-forming inverter to get the best of both worlds.

理想的には、グリッド形成インバーターと組み合わせることで、両方の長所を生かすことができるという。

There is a trade-off that we have to acknowledge.

トレードオフがあることは認めなければならない。

Not all that electricity is being sold into the marketplace.

その電力がすべて市場に売られているわけではない。

Instead, some of that electricity needs to go into spinning this large piece of steel.

その代わり、電力の一部はこの大きな鉄の塊を回転させるために使われる必要がある。

本質的には保険に加入するようなものだ。

It's a cost that is incurred, but it provides some level of risk-adjustment benefit to the overall grid so that it ensures that it continues to operate reliably.

これは発生するコストだが、送電網全体にある程度のリスク調整効果をもたらし、送電網の信頼性を維持することができる。

So our third opportunity to improve the resilience of the grid would be to have backup power supply, what we call battery energy storage systems, or BESS.

送電網の回復力を向上させる3つ目のチャンスは、バックアップ電源、いわゆるバッテリー蓄電システム（BESS）を導入することだ。

So there's a transmission tower that's out here in the distance, and we provide power along these transmission lines, and then eventually it gets dropped down to this battery energy storage system.

遠くに送電塔があり、この送電線に沿って電力を供給し、最終的にこのバッテリー蓄電システムに落とす。

It stores power in one location, and it has a large set of inverters in another location.

ある場所に電力を蓄え、別の場所に大規模なインバーターを設置する。

And so the battery, this fills up with energy over time, and then it gets provided to these inverters, and then those inverters eventually will feed back power into the grid when it is needed.

そして、バッテリーは時間とともにエネルギーを充填し、インバーターに供給され、インバーターは最終的に必要な時に送電網に電力を供給する。

If there's an unexpected outage, batteries can deploy excess energy to stabilize the grid.

予期せぬ停電が発生した場合、バッテリーは余剰エネルギーを配備して送電網を安定させることができる。

The use of battery energy storage systems has been increasing at a significant rate over the last handful of years.

バッテリー・エネルギー貯蔵システムの利用は、ここ数年の間に著しい勢いで増加している。

But prior to that, the cost of batteries were very high.

しかし、それ以前はバッテリーのコストが非常に高かった。

Now the cost of batteries have declined so dramatically that this is a solution set that is being brought to bear in significant quantities all across the world.

現在、バッテリーのコストは劇的に低下しており、これは世界中で大量に導入されているソリューションである。

As renewable energy becomes more prevalent, Todd says the key to reducing the risk of widespread outages is to keep building and improving the infrastructure supporting it.

再生可能エネルギーが普及するにつれ、広域停電のリスクを減らす鍵は、それを支えるインフラを構築し、改善し続けることだとトッドは言う。

すべてのエネルギー源にはトレードオフがある。

It's critical for us to keep thinking about how do we design in a way that we best balance all of these trade-offs.

このようなトレードオフのすべてのバランスを最適な形でデザインするにはどうすればいいかを考え続けることが重要なのだ。