再生可能エネルギーの比率が高い欧州や米国の一部地域などの電力市場において、最も重要な季節は夏と冬である。これらの正反対の季節は、再生可能電力が発電される時期と必要とされる時期の間で拡大するミスマッチという、類似した課題をもたらす。夏季には、カリフォルニアや南欧などの日照の多い地域では、使用できる以上の電力が発電されることが多く、価格がゼロ以下に押し下げられる。冬季になると状況は一転し、需要が高まるまさにその時に、グリッドはクリーンな電力が不足する状態に陥る。このミスマッチは、電力市場の変動性を引き起こす最大の要因の一つである。
この広範なパターンの中で、ドイツ語で「Dunkelflaute（暗い凪）」として知られる極端な状況がある。これは、風力と太陽光の発電量が設備容量の15%を下回る、長く憂鬱な期間（48時間以上）を表している。
稀ではあるが、こうした再生可能エネルギーの不足は電力価格に劇的な影響を与えることがある。2024年12月、ドイツの再生可能エネルギー出力の低下により、午後5時の前日市場価格は936ユーロ/MWhまで急騰した—これは季節平均の10倍以上であり、他の欧州諸国でも日平均価格が300ユーロ/MWhを超えた。米国では、テキサス州のERCOTのような市場が冬季の緊急事態の際に急激な価格高騰を経験している。
これらの例は重要な点を示している：再生可能エネルギーの出力が低下したり、システム条件が変化したりすると、市場はすぐにより高コストの資源に依存し、価格は急激に変動する可能性がある。
供給ショック、価格高騰、市場対応のメカニズム
この強い価格変動の一因は、電力市場自体の構造にある。
米国と欧州の価格は、電力の平均コストによって設定されるのではない。代わりに、需要を満たすために必要な限界ユニットによって設定される。実際には、これは通常、最後に（そして最も高価な）発電機が価格を決定することを意味する。
この「メリットオーダー」構造は、再生可能エネルギーが利用可能である限り、価格は低く維持される傾向があることを意味する。しかし、再生可能エネルギーの出力が低下すると、システムはギャップを埋めるためにより高コストの化石燃料発電所に頼り、価格は急速に上昇する。
発電機を持つ電力会社やエネルギートレーダーにとって、この変動性は課題と機会の両方をもたらす。過去には、化石燃料の予備力が最後の手段としてのデフォルトの安定剤だった。しかし、将来志向の回復力のあるエネルギーシステムでは、解決策はますます発電側と需要側の両方の柔軟性にあるはずだ。
回復力は柔軟性から始まる
この柔軟性を提供する最も重要な技術の一つは、バッテリーエネルギー貯蔵システム（BESS）である。これらは、エネルギーが豊富にある時に安価なエネルギーを貯蔵し、供給が少ない時にグリッドに戻すことができる。しかし、今日のバッテリーは通常1〜2時間の貯蔵時間を持ち、依然として短期的なグリッドバランシングに向けられている。
したがって、そのギャップを埋めるには、より広範なソリューションミックスが必要である。風力、太陽光、水力、地熱を組み合わせた多様な再生可能エネルギーポートフォリオは、自然に天候による変動を平滑化できる。需要側の柔軟性と、デジタルグリッド管理および最適化ツールが、さらなる回復力を追加する。これらのソリューションを組み合わせることで、より安定で効率的なエネルギーシステムの基盤が築かれ、変動の激しい市場で柔軟な資産のための新たな収益機会が生まれる。
市場設計がまだ遅れている領域
しかし、多くの市場では、これらの柔軟性オプションは規制構造が化石燃料中心のグリッド向けに構築されているため、わずかな役割しか果たしていない。これに対処するために、バランシング市場は1時間未満の柔軟性、より小規模な柔軟性リソースを許可する必要があり、容量市場は新興の長時間貯蔵を報酬するべきである。
ローカル柔軟性市場もこの進化の一部であるべきだ。住宅用バッテリー、屋上太陽光発電、商業需要応答などの分散型リソースを混雑ポイントの近くで活性化することで、配電ネットワークへの負担を軽減し、コストのかかるグリッド強化の必要性を回避できる。適切に設計されれば、消費者をシステムの回復力に貢献する存在に変えることができる。
適応し始めているシステム
まだ多くのことが残されているが、進歩の兆しが現れている。多くの電力市場は1時間から15分の取引間隔に移行している—これは再生可能エネルギー発電の変動性を反映した長い間待たれていた改革である。取引間隔を不均衡決済期間と一致させることで、新しい構造は価格シグナルを鋭くし、予測を強化し、バッテリーや需要応答リソースなどの迅速に対応する資産が参加しやすくなる。北欧諸国でのもう一つの重要なステップは、価格透明性のある最終顧客契約だった。これは、すでに設置されているヒートポンプやEV充電の柔軟性を活用する簡単な方法である。
実際、回復力に関する議論でしばしば見過ごされるのは、エネルギー取引自体の役割である。現代の貯蔵および需要資産はもはや単一の市場で運用されていない。それらは複数の市場—前日、当日、バランシング—を移動し、システム条件の変化に応じて容量を再配分する。単一のバッテリーが同じ日に最大5つの異なる市場に参加し、卸売りの裁定取引と予備力提供の間を切り替え、価格シグナル、不均衡、変化する予測に分単位で反応することがある。
予測更新、失敗した入札、または予期しないグリッド条件に適応するアルゴリズムによって駆動されるこの種の市場横断的な最適化は、柔軟性をリアルタイムサービスに変換する。それは単に安く買って高く売ることだけではない。それは精度を持って不足と変動性に対応し、実際のシステムニーズに合わせて配電することである。
その意味で、取引は柔軟性の運用層となる。それは分散型で、データ駆動型で、動的に最適化されたシステムが決定を下す方法である。堅牢な取引能力がなければ、柔軟性は潜在的なままである。それらがあれば、経済的に価値があり、システム的に不可欠な安定化力となる。
前途：技術と市場設計の出会い
Dunkelflaute（暗い凪）が浮き彫りにするのは、風と太陽の一時的な不足だけでなく、不足、不確実性、変動性に対処するためのエネルギーシステムの広範な準備状況である。これらのイベントは非常に稀であるが、発生すると、柔軟性が不足している場所、インフラが圧力を受けている場所、市場メカニズムが利用可能なリソースを動員するのに不十分な場所が明らかになる。
欧州と米国全体で、オペレーターとエネルギートレーダーは、より迅速に対応し、時間枠を超えてよりインテリジェントに取引し、より戦略的に柔軟性を配電するためのツールを開発している。
しかし、インフラの革新が市場の近代化と一致しなければならない点に達している。それは単により多くのバッテリーや太陽光パネルを設置することだけではない。それはそれらのシステム的価値を認識し、それを解き放つ価格設定、規制、取引フレームワークを作成することである。すべての課題が市場設計だけで解決できるわけではなく、すべてのリスクが技術によって排除できるわけでもない。しかし、総合的に見れば、よりスマートな市場とよりスマートなツールは、回復力のある、再生可能エネルギー駆動のエネルギーシステムの背骨を形成する—それはより清潔なだけでなく、化石燃料が支配するものよりもますますコスト効率が高く価値があるものである。
再生可能エネルギーの希少性の稀なエピソードは、引き続きグリッドをテストするだろう。それらは天候依存型システムの避けられない特徴であり、それぞれが電力市場の変動性の根本的な要因を露呈させる。多様化された再生可能エネルギー、柔軟な技術、AI最適化された運用、近代化された市場ルールにより、冬の最も暗く静かな時間帯でも、電気は点灯し続け、エネルギー転換は軌道に乗り続けることを確保できる。
