アメリカ合衆国の風力発電

アメリカ合衆国の風力発電ではアメリカ合衆国における風力発電について述べる。アメリカの風力発電はここ数年で非常に大きく拡大している。2013年末の時点で、容量は61,108MWに上る。この累計設備容量は国別で見ると中国に次いで2位である。2013年末の時点で合計容量12,000MWの計画が建設中であり、このうち10,900 MWが第4四半期に建設が始まった。
2014年の12ヶ月間で、アメリカ合衆国国内で風力によって発電された電力は171.02TWhであり、すべての発電量のうち4.18%であった。
クリーンエネルギーの顧問団は2012年の報告で新型の集合型風力発電所はkWhあたり5-8セントで発電可能と結論付けており、風力発電が多くの化石燃料発電と価格競争力を持つとしている。2013年、エネルギー情報事業団は新規導入分の風力発電に対する「平準化コスト」は地理的影響を考えてkWhあたり7-10セントと推定しているが、風などの制御不可能なエネルギー源の平準化コストは化石燃料や地熱などの制御可能なエネルギー源の平準化コストと比べるのではなく、回避可能原価と比較されるべきであるとしている。
16の州が1,000MWをこえる発電容量を導入しており、ミシガン州が2013年の第4四半期にこれを達成している。テキサス州は全米50州で最大の12,355MWの風力発電容量を保持しており、カリフォルニア州が5,830MW、アイオワ州が5,178MWで続く。カリフォルニアのアルタウインドエナジーセンターはアメリカ最大のウインドファームで1020MWの出力を誇る。アメリカ国内最大の風力原動機製造業者はGEエナジーである。
アメリカ合衆国エネルギー省(DOE)が発表した『20% Wind Energy by 2030』報告書は2030年に風力発電が国内電力の20%を供給することを想定しており、このうち4%は洋上風力発電によるとされる。アメリカでは1992年以来、風力発電に対して生産税額控除(PET)が適応されており、風力由来の電力の販売に税の控除が行われ風力発電の導入が強く後押しされていた。この制度の期限は2012年末までだったものの、2013年1月1日に生産税額控除はもう一年間延期された。しかし、風力発電への将来の税的利益に対する不確実性は、いくつかの企業の生産設備の移転や閉鎖を導いている。

歴史

アメリカ国内初の複数の風力発電機を持つ風力発電所は1940年に建設されたノースダコタ州、ペティボーンの5基の発電機で、ガイドタワーに商用の小型風力発電機を取り付けたものであった。
1980年には世界初のウインドファームとしてニューハンプシャー州のクロッチド山に30kWの風力発電機が20基導入された。
1974年から1980年代半ばにかけて、アメリカ合衆国政府は産業界と共に技術を進展させ、大規模な商業風力発電を可能にするための活動を開始した。実用規模の風力原動機産業を生み出す計画の下で、アメリカ国立科学財団や後には合衆国エネルギー省(DOE)から資金提供を受けNASA式風力原動機が開発された。主に4種の設計で、合計13機の風力原動機が運転を開始した。この研究開発計画で鋼管のタワー、可変速度発電機、複合ブレード素材、部分的スパンピッチコントロールなどが開発され、空力学的・構造的・音響工学的設計能力が伸張し、現在使用されている多くの数メガワット級風力発電機の草分けとなった。
1980年、カリフォルニア州は風力発電に対して租税の還付を始め、この制度は電力会社の初期の風力発電導入に資金を提供した。これによってアルタモント峠風力発電所のような大規模風力発電所が建設されるようになり、集められた風力発電機は、現在の基準からすれば小さく非経済的であったものの、1985年の時点で世界の風力による発電量の半分はアルタモント峠で発電されていた。1986年末から、10億ドルの工費をかけ、多くのもので発電量が100kWに満たないような小型の風力発電機おおよそ6700機がアルタモントに建設され、一年あたり55億kWhを発電した。
1992年には、初めて生産税額控除(PTC)が導入された。これによって風力発電の導入は大きく加速された。2011年現在、導入量ではアメリカ合衆国は中国に次いで世界2位である。

風力発電の潜在性

国立再生可能エネルギー研究所(NREL)によると、アメリカ合衆国本土では10,459GWの陸上風力発電の潜在性があるとされ、1年当たり37ペタワット時を発電可能とされており、現在のアメリカの合計電力消費の9倍以上に上る。アラスカや、ハワイでも有力な風力源が存在する。
アメリカ合衆国エネルギー省が2008年に発表した 20% Wind Energy by 2030 は電力の全体の20%を風力発電で供給し、電力の全体の4%は洋上風力によるものと想定している。しかしながら、2011年のアトキンソンセンターの支援で行われた官学産の研究者集団の報告によれば、これを達成するには、価格・性能・信頼性の大幅な進展が必要とされている。風力から20%をえるためには305 GWの風力原動機が必要で、2018年以降に毎年16 GWの増加、年率14.6%の成長が必要で、さらに送電網の改善が必要である。
陸上風力資源の潜在性が高いことに加えて、アメリカは洋上風力資源の潜在性も高く、 NRELの2010年9月に発表された別の報告によるれば、アメリカは4,150 GWの名目で潜在洋上風力容量を持ち、国内の全電源からの発電容量1,010GWの4倍以上に上る。

アイオワ

アイオワ州の発電容量は2012年末の時点で5,137MWであり、テキサス、カリフォルニアに告ぐ3位である。風力発電は2012年には州内の発電量の25%を占めている。アイオワ州は1983年から再生可能エネルギー運用構成基準を導入しており、風力産業へ50億ドル近くの投資が行われている。州で最大の風力基地は2011年12月に完成した南西部のローリング・ヒルズウインドファームで443.9MWの発電容量を持つ。

オクラホマ

ホクラホマはアメリカ国内でも最大級の風力源があるとされ、小型風力発電機の主要製造者であるバーギー・ウィンドパワー(Bergey Windpower)社はオクラホマに所在する。風力発電産業での能力開発につながる授業が技術学校やコミュニティ・カレッジ、大学などで行われている。オクラホマ風力イニシアティブ(Oklahoma Wind Power Initiative)によって州内での風力発電の開発を支援している 。

イリノイ

風力は再生可能エネルギー運用構成基準で支援されており、2007年から制度が始まり、2009年に強化されており、この中で電力会社からの再生可能エネルギーを2010年までに10%、2025年までに25%にすることを要求している。イリノイは軸高80mの風力発電機を利用した場合、最大の推定で249,882 MWの風力発電容量を導入できる可能性を持つ。

カンサス

2012年、カンザスは多数の風力発電計画が完成し、アメリカの風力発電市場でも最大、最速級の成長となっており、1441MWの新しい容量が追加され、合計で2712MWとなった。カンザス州はテキサスについで2番目に風力資源の潜在性が高いとされている。最新の推計ではカンザスは950GWの風力容量の可能性があり、毎年3,900TW/hの電力を生産可能であるとされ、これは2011年にアメリカ合衆国で石炭、天然ガス、原子力から生産されたすべての電力以上の値である。

ワイオミング

北米で提案されている最大の商用風力施設としてチョークチェリー/シエラ・マドレ風力発電所計画が存在する。アンシュッツ・コーポレーションの全額出資子会社のパワー・カンパニー・オブ・ワイオミングはBLMに対してカーボン郡、ローリンズで約千基の風力発電機の建設を申請した。この計画では2000MWから3000MWの電力容量を設置することが提案されており、3-4年かけて建設し、計画の寿命は30年と見積もっている。
ホワイトマウンテンウインドエナジー計画ではロックスプリングス北西のホワイト山 (ワイオミング州)に最大240基の風力発電機を建設し360MWの風力発電基地を設置することが提案されている。

産業動向

2005年から多くの風力発電機生産会社がアメリカに施設を開所している。2007年の主要業者十社のうちヴェスタス、GEエナジー、ガメサ、スズロン、シーメンス、アクシオナ・エナジー、ノルデックス SE等がアメリカの風力発電機製造業で高い影響力を持つ。加えて、実用規模の風力発電機生産における国内主要業者としてクリッパー・ウィンドパワーが存在し、GEと併せて2008年の国内風力発電機市場の50%を占めていた。センビオンもアメリカ国内でよく利用される企業の一つである。
2007年1月までに合計70の生産工場が、建設開始・拡張または公表されている。2008年には30の新規生産施設の計画が公表されており、風力業界は今後の数年も国内生産への転換継続が続くことを期待している。
2009年4月、100社以上が風力発電機の部品などを生産しており、タワー、複合ブレード、ベアリング、ギアなどさまざまな部品の生産に1000人以上が雇用されている。伝統的な産業州の多くの企業が風力産業への参入のために新設備を準備している。
彼らの生産施設は40の州にまたがっており、南東部からスチールベルト、グレートプレーンズ、太平洋岸北西部など広範に雇用を集めている。
エネルギー省は2030年の風力エネルギー20％を達成するために国内の主要6社と共に動いている。エネルギー省はGEエナジー、シーメンス、ヴェスタス、クリッパー・ウィンドパワー、スズロン、ガメサと了解覚書を交わしている。覚書の中で、エネルギー省と6社はタービンの信頼性と運用性関連の開発研究、風力発電施設の立地戦略、タービン認証と風力タービンの普遍的相互接続のための規格の構築、設計・プロセス自動化・製造技術など製造の発展、労働力の開発など5つの分野に関連する情報の収集・交換に協力することとなっている。

ウインド・パワリング・アメリカ

アメリカ合衆国エネルギー省 (DOE) は米国全体の風力利用拡大を目指す戦略としてウィンド・パワリング・アメリカ (WPA) という戦略を持つ。 WPAでは風力開発に関する障壁を打破するために、風力発電で中核となる州や農・牧場主、アメリカ先住民、地元電力組合、私有電力事業、学校などの利害関係者と共同する。
WPAは風力発電に高い潜在性を持つものの、運用計画の少ない州に焦点を当てている。WPAは風力発電についての利点、課題、風力技術の実施と導入の影響などについて公正かつ公平な情報を提供しており、これらの情報は政策立案者、団体、市民がそれぞれの地域社会で風力発電についての教育と情報を得た上での意思決定に役立てられている。

その他政府の政策

エネルギー省の国立再生可能エネルギー研究所(NREL)はテキサス州イングルサイドの新型最先端風力発電機のブレード試験施設などいくつかの技術計画を発表している。テキサスNREL大型ブレード研究・試験施設は最大70mのブレードを試験することができる。これはエネルギー省・NREL・ヒューストン大学の国家共同事業体によって建設、運営される予定で、大学が施設の所有と運営を行い、エネルギー省は最大200ドルの資本費を資金投入し、NRELは技術的・運用的支援を提供する。ブレード試験施設は1200万ドルから1500万ドルの費用が見積もられており、2010年に完成する予定である。この施設はガルフ海岸に接しており、マサチューセッツの沿岸に建設中の類似した施設を保管する。
また、NRELは風力発電会社のシーメンスの発電部門やファーストウィンドと合意に調印している。シーメンスはコロラド州ボルダー近郊で新たな研究開発施設を立ち上げ、商業規模の風力発電機をNRELの国立風力技術センター(NWTC)に設置・試験することに合意した。ファーストウィンドはハワイ州西マウイ山地に30MWのカヘアワ風力発電所所有・運営しており、この施設内にNWTCが遠隔研究提携協力施設が設立できるようにすることで合意した。NWTCのマウイ支部はファーストウィンドと電力貯蔵やマウイ島電力網への自然エネルギー統合を含む改良型風力発電技術の開発研究で協力する。
2008年7月、テキサスは主要都市に送電している、州内の送電会社の電力網に対して49.3億ドル規模の拡大を承認した。新送電網は2013年に完成する予定で、建設費用は住宅顧客で毎月4ドル程度の手数料から回収するとされる。これまで送電容量が足りていないことで風力発電機の停止が強制されており、2009年でテキサス州内の17%の風力由来電力が損なわれていた。
風力発電開発において多くの場所で送電量限界が開発の妨げとなっている。ダコタ、ミネソタ、アイオワなどからシカゴ都市圏や南東部に最大12,000MWの電力を送れる送電網としてグリーンパワーエクスプレスが提案されている。この送電網計画では4000km程の超高圧電線(765KV)が追加される予定であり、連邦エネルギー規制委員会からいくつかの承認を受けている。新送電網の電力線はタイタン風力発電所計画のような人口希薄地の電力源から、電力需要の高い東部の人口密集地までの送電することが求められている。反対派はこの送電線は石炭火力発電所からの電力の送電に利用されると主張している。
2010年、エネルギー省は送電要件の研究に6000万ドルを与えた。2006年以降、エネルギー省は3年に一度送電混雑報告を提供することを求められている。
近年のアメリカの風力政策で一般的に、最初の10年間の運営で発電した電力の売却時にメガワット時あたり約20ドルの連邦生産税額控除を提供することで拡大を図ってきた。また、自然エネルギー源由来の電力を一定の割合で売却するよう義務付ける再生可能エネルギー運用構成基準(RPS)が、半分の州で実施され風力産業の拡大を促している。現在、議会は長期的な自然エネルギー政策を策定できずにおり、風力発電の発展を損なっている。生産税額控除は、1992年に初めて導入されたもので、これまで各年の税額控除が投資家にとって有利な条件を整え、開発を後押ししているため延長されてきていたが、2012年の終わりに政策が期限切れとなり、風力開発活動は鈍化している。短期的には、一年間の政策延長が2013年の初めに決定され、2013年末までに建設中の計画に税額控除を提供し2014年末までに完了する計画であるが、期限切れが決定した後毎年開発は93%、73%、77%と鈍化している。

立地の考慮

アイオワ州のような場所の農家やコロラド州の牧場主などの間で風力発電所の競争がある。自身の投資を行っていない農家は一般的に地元企業から一基の大型の先進的な風力発電施設の場所代としてロイヤリティーで3000ドルから5000ドルを受け取る。
景観や生態系への問題はいくらかの風力発電計画にとって場合によって重要であり、環境問題は発電所の選考において考慮される。
世界的に見れば風力発電計画での地域社会との協議や公共の直接的な関与が風力発電への賛同を増やすことを助けており、海外の風力発電所では旅行者の観光資源になっているものもある。

マサチューセッツ

民間開発業者のケープウインドアソシエイツによってマサチューセッツ州ケープコッド沖のナンタケット入り江のホースシュー浅瀬で沖合い集合型風力発電施設として468MW級のケープウィンド計画が承認されている。計画がスケジュールどおりに進めばアメリカ国内の沿岸地域で初の洋上風力発電所となる予定である。計画は2001年に結成された計画に反対するナンタケット入り江保護同盟と対立している。計画の費用は25億ドルとされる。

ロードアイランド

2004年、知事が州として2020年の再生可能資源からの発電を15%にすることを目標にした。州当局はDeepwater Wind社を選定し、ブロック島沖の連邦水域内に15億ドルをかけて385MWのウインドファームを建設する。発電機100基を導入予定であり、毎年1.3TWhの電力を提供できるとしており、これは州内で使用される電力の15%に当たる。2009年、Deepwater社はナショナル・グリッドと電力30MWを当初価格kWhあたり24.4セント、2億ドルからで販売する合意に調印した。

ニュージャージー

2007年、ニュージャージーは18ヶ月の海洋/風力生態基線研究を実施するために440万ドルの賞金を出し、自然エネルギー開発者が沖合いに試作、建築を行うことを許可する前に海や浮力研究を後援する最初の州となった。研究は海洋沖の指定地域で、既存の経済資源として利用されている鳥類、魚類、海産資源や海亀の回遊性のパターンや現在の分布と存在量の測定に焦点を当てている。2008年、新連邦規制で洋上風力発電所群を建設可能な領域が大幅に拡大した。以前は計画は3海里(5.6km)程度の浅い水域のみでのみで許可されていた。アメリカ合衆国の排他的経済水域は約200海里(370km)ほどあるが、沿岸からの距離の増加は可視性を減らす。米国沖の海域は欧州などに比べて深いため、異なった設計が必要となる。2010年6月、ニュージャージー州環境保護局は洋上風力の開発の影響は「無視できる」とする研究結果を発表した。すぐ後、洋上風力経済開発法がニュージャージー立法府によって立法され、ニュージャージー州知事によって制定された。この法は洋上風力計画の支援として金融刺激策と税額控除を提供する。また、新しく洋上風力自然エネルギー証書(OREC)計画が認可され、ORECを受け承認を得るために開発者が従うべき規則が定められた。

大西洋沖風力送電網計画

大西洋沖風力送電網は大西洋海岸に建設され沖合風力発電に対する利用提供が提案されている送電基幹。Trans-Elect Development Companyによる南バージニア、デラウェア、南ニュージャージー、北部ニュージャージーの岸に電力を供給する計画にグーグル、投資会社グッドエネルギーズが主な投資家として50億ドルを投資している。この提案されたシステムは環境保護家や連邦規制当局から高く評価されているが、この種のプロジェクトの初期段階にありがちな重大なリスクをもたらす不測の技術的課題やコスト超過の問題などが存在する。このような沖合風力発電への基幹電線は国家電力戦略の要素になっている。 2013年1月17日、大西洋沖風力送電網は開発の第1段階でベクテルを設計調達建設(EPC)契約者、アルストムを技術顧問として選択したと発表した。

環境規制

連邦政府は風力発電機の羽による鳥類やコウモリ等への被害を絶滅の危機に瀕する種の保存に関する法律、渡り鳥保護条約法、ハクトウワシ・イヌワシ保護法などの元で管轄している。2009年、ハクトウワシ・イヌワシ保護法の下、内務省はこれらの鳥類への被害が避けられないと考えられる場所での活動のために、「意図せぬ加害」を許す許可を発行できるようになった。しかし2013年12月時点で、風力発電事業者に行動許可は与えられていない。
合衆国魚類野生生物局は鳥類や蝙蝠などの野生生物への影響を最小化するための風力発電機の設計と立地の自主的なガイドラインを発行している。最初の暫定ガイドラインが2003年に発表され、最新版は2012年に発表されている。最良の管理手法が連邦法に違反した風力発電機による野生生物への被害を防ぐものではない場合でも「しかしながら違反発生の場合、この事業は事業担当者との意思疎通やガイドライン遵守など開発者の文書説明の努力を考慮する」と文書には記録されている。
2013年、オバマ政権はハクトウワシ・イヌワシ保護法の運用において、石油企業や電線所有者に対しては違反を積極的に追求しながら風力産業を保護しているとしてダブルスタンダードだと非難された。政権は風力発電企業による猛禽類の死亡数の報告を明かすことを拒否し、これを明かすことは企業秘密を明かしてしまうことだと述べている。政府はワシントンからの事前承認なしに、連邦法執行分野の委員に風力会社に対して鳥類の死に対する起訴をしないように命令した。この政策は環境と自然エネルギー促進の交換だといわれている。
2013年11月、連邦政府は風力発電事業者に対して初めて、1918年の渡り鳥保護条約法に違反する保護された鳥類を殺した罪により、刑事上の有罪判決を行った。ワイオミング州の2基の風力発電機でイヌワシ14匹を含む160匹の鳥類を殺した罪でデューク・エナジーは有罪となり、100万ドルの罰金を科された。アメリカ合衆国司法省はデューク社が鳥類に被害が出ることを知った上で発電所を設計し、設置した非難した。一方デューク社は鳥類の殺傷を自己申告しており、風力発電機による鳥類の被害を減らすための魚類野生生物局の指針は建設時には発行されていないと主張した。告発された後、デューク社は毎年60万ドルかかるレーダー検出方式を採用し、大量の鳥が飛来した場合に発電機を止めるように設計しなおした。会社はシステムは稼動しており、レーダーの導入以降よりも長い期間イヌワシの死は観測されていないと言及している。
2013年12月、合衆国魚類野生生物局は風力計画にワシへの被害を許容する30年の許可を発行することを発表した。以前にも許可制度は存在したものの、5年間の期限であり許可証が発行されたことも無かった。30年間の許可の下、風力発電開発者はワシの被害の報告を要求され、許可は5年ごとに見直される計画であった。風力エネルギーへの投資を戸惑わせる法的不確実性と見られる測定はやめることを意図していた。政府はそれは行政管理上の変更であるため、変更に当たっての環境の再調査は必要ないと述べている。新しい規制は風力発電によって人為的に引き起こされるワシの被害は2パーセント以下であり、規制を大規模に緩和しワシの被害は監視すれば十分であると指摘してきたアメリカ風力協会に歓迎された。ワシへの被害許可を5年から30年に延ばすことはアメリカ合衆国鳥類保護協会、アメリカ合衆国自然保護協会、シエラクラブ、オーデュボン協会、全米人道教会などかなりの保護団体から反対されている。