米国のエネルギー網は、急速な電化と急増するエネルギー需要により、送電インフラに前例のない負担をかけ、極限状態に置かれている。人工知能(AI)ブームにより、ハイパースケーラーが全国でエネルギーを大量に消費するデータセンターキャンパスの開発を競うなか、エネルギー需要は急上昇している。同時に、クリーンエネルギー政策と再生可能エネルギーへの転換により、電気自動車から冷暖房システムに至るまで、生活の電化が進んでいる。この変化は、米国の電力需要がわずかにしか伸びなかった過去20年間とは明確な断絶を意味する。長期間にわたる消費の横ばいは、送電網の計画担当者に大規模な送電拡張への投資をする動機をほとんど与えなかった。

北米電力信頼度協議会(NERC)が1月に発表した公式評価によると、米国の電力網地域の60%(15地域中9地域)が、早ければ2030年にもエネルギー需要を満たせない「中程度」または「高い」リスクに直面している。「高い」リスクの指定は、平常時のシナリオで需要がまもなく供給を上回ることを示す。「中程度」リスクは、資源は十分であるものの、極端な気象事象の際に重大な供給不足が発生しうることを意味する。ニューヨークやペンシルベニアなど、米国で最も人口の多い地域の一部が、こうしたリスクにさらされた電力網によってカバーされている。

これは国のエネルギー安全保障にとって重大かつ緊急の問題である。「短期的には、この不均衡は送電線の定格容量を超えて送電することを意味し、設備の故障を招くおそれがあります」とAtmosの最近のレポートは述べている。「長期的には、特に需要のピーク時に停電を引き起こす可能性があります」

これはエネルギー安全保障と経済への重大な脅威であるだけでなく、生死に関わる問題でもある。需要のピークは通常、極端な気象事象によって引き起こされ、その際に人々は快適さのためではなく必需品として暖房や冷房を必要とする。今年2月に発表された権威ある医学誌『ランセット』の研究によると、2000年から2019年にかけて、世界では毎年約50万人が熱により死亡していた。同研究は、エアコンが年間およそ19万人の死亡を防いでいると推定している。寒冷気候もまた、人命に対する現実的かつ増大する脅威である。今後これらの極端な気象パターンはより激しく、より頻繁になるとみられており、エネルギー需要は増加し続け、送電網の信頼性はかつてなく重要になる。

カナダ、米国、メキシコの電力網をカバーする非営利の監視機関であるNERCは、これらのリスク上昇の背後にあるいくつかの重要な要因とボトルネックを指摘した。その最初で最も顕著なものは、AIブームが駆動する急上昇するエネルギー需要である。国際エネルギー機関(IEA)のデータによると、米国の電力消費は年平均でほぼ2%増加すると予測されており、過去10年間の伸び率の2倍以上である。データセンターはこの成長の重要な部分を占めており、IEAは、AI最適化サーバーが増加の主要な牽引要因となり、世界のデータセンターの電力消費は2030年までにおよそ倍増する可能性があると推定している。

次の電力網安定性への脅威は、国内エネルギーミックスにおける風力や太陽光発電といった、間欠的で気象に依存する電源の割合の増加である。エネルギー貯蔵は気象依存型電源の変動性の高まりに対する解決策となるが、蓄電池システムの拡大と長期貯蔵ソリューションの開発は、発電能力の増加に追いついていない。

また、電力網は、この大規模なエネルギーフローの増加に対応するために必要な送電容量の追加においても大きなボトルネックに直面している。「一部の地域では、調達リスクの増大とサプライチェーンの遅延により送電開発が妨げられています。遅延のその他の理由としては、経済的影響、計画・建設上の問題、許認可上の問題、ニーズの変化などが挙げられます」とNERCのレポートは詳述する。「今後10年間で建設中または計画中のプロジェクト約900件のうち、少なくとも390件が当初予定の運転開始日から遅延しています」。これにより、すでにひっ迫しているパイプラインにさらなる負担がかかっている。ローレンス・バークレー国立研究所の年次分析が記録しているように、全国の系統接続待ち行列は近年膨張しており、その大半が再生可能エネルギーである数千の発電プロジェクトが、電力網への接続許可を何年も待っている。

その結果、追加容量が実際に電力網へ接続されるまでの期間はますます長くなっている。再生可能エネルギー事業者、そして現在では大手テック企業がこの分野に参入し、国のエネルギー環境が多様化・競争激化するなか、発電設備の系統接続プロセスはより複雑になり、大幅に遅くなっている。

「必要な改革はますます明確になっています」とAtmosは主張する。「系統運用者は接続審査を合理化し、プロジェクトが待ち行列から撤退したり順位を変更したりした際に発生する連鎖的な再評価を減らすことができます。電気事業者や地域の計画担当者は、個々の発電事業者の申請を待つのではなく、将来の予想されるニーズに基づいて送電網を建設できます。新規データセンターやその他の大口電力ユーザーは、新規発電や地域の電力網アップグレードと調整できます。国の分断された電力網間のより強固な連系は、地域が余剰電力を共有し、極端な需要期間により効果的に対応することを可能にするでしょう」。規制当局はこの方向で動き始めており、2024年に米国連邦エネルギー規制委員会(FERC)は、系統接続プロセスを加速し、長期的かつ協調的な送電計画を義務付ける命令を発行した。しかし、国の分断された電力網全体でこれらの改革を実施することは、依然として道半ばである。

課題は、これらが多数のプレイヤーと個別の電力網を巻き込む巨大な問題であり、そのような改革を調整することは決して容易ではないことである。しかし、電力網の拡張と更新という共通目標に結集できないという選択肢は存在しない。AIが生み出したエネルギーの怪物は消えず、その代償を人命で測るべきではない。

Oilprice.comのHaley Zarembaによる