[論文レビュー] Renewable levelized cost of energy available for export: An indicator for exploring global renewable energy trade potential

Xiaoming Kan, Lina Reichenberg+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 2, 2022

Integrated Energy Systems Optimization被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、エネルギーシステムモデリングを伴わずに、世界の再生可能エネルギー貿易可能性を評価するための2つの新規指標——輸出可能再生可能エネルギーのレベル化コスト（RLCOE_Ex）および潜在的エネルギー輸出量（PEEV）——を導入する。165か国にわたる地域的リソース可能性、国内需要、財務コストを分析することで、米国や中国のような主要な輸出国、および日本や韓国のような高輸入依存国を同定し、国際的な再生可能エネルギー貿易評価のためのスケーラブルでデータ駆動型の枠組みを提供する。

ABSTRACT

Renewable energy resources are widely available, yet they are unevenly distributed globally. In a renewable future, countries lacking high-quality renewable resources may choose to import energy from other countries. To assess the resource-dependent and techno-economic basis for global renewable energy trade and identify potential importers and exporters, this study introduces two new metrics: Renewable Levelized Cost of Energy available for Export (RLCOE_Ex) and Potential Energy Export Volume (PEEV). These metrics are computed based on regional resource potential, domestic energy demand and varying financial costs across countries, without the need for any energy system modeling. By applying these two metrics to 165 countries/regions, we identify countries with significant potential for exporting renewable energy (e.g., the US, China) and those that lack the domestic resources to satisfy demand (e.g., South Korea, Japan). The RLCOE_Ex and PEEV metrics are validated through a separate analysis, employing a comprehensive energy system model for each country/region.

研究の動機と目的

• 技術的経済的データおよびリソースデータに基づき、スケーラブルでモデルフリーの指標を開発し、世界の再生可能エネルギー貿易可能性を評価すること。
• 国内リソースが限られるため輸入依存度の高い国々と、再生可能エネルギーを輸出できる可能性の高い国々を同定すること。
• 国際的なエネルギー計画において、複雑なエネルギーシステムモデリングの代替として透明性があり、データ駆動型の代替案を提供すること。

提案手法

• RLCOE_Ex指標は、国内需要を満たした後に残る再生可能エネルギーの輸出可能コストをレベル化したものであり、地域の太陽光および風力資源可能性と、国ごとの財務パrameter（割合、資本コストなど）を組み合わせたものである。
• PEEV指標は、国内消費を満たした後に余剰となる発電能力に基づき、輸出可能な再生可能エネルギーの総量を推定するものである。
• 本手法は、エネルギーシステムの完全なシミュレーションを要せず、再生可能リソースの可能性、エネルギー需要、財務コスト（例：割合、資本コスト）などの国レベルのデータを用いる。
• 指標は下位からの国レベルのアプローチで計算され、国間比較とスケーラビリティが可能である。
• 一部の国について包括的なエネルギーシステムモデルを用いた妥当性検証が実施され、詳細なモデリング出力と強い整合性が確認された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 リソースの可用性と経済的妥当性を考慮した場合、どの国々が再生可能エネルギーの輸出可能性が最も高いと考えられるか？
• RQ2 国内エネルギー需要の違いが、各国の再生可能エネルギーの輸出可能量にどのように影響を与えるか？
• RQ3 国ごとの財務コストの差異が、再生可能エネルギー輸出可能性の世界的な分布にどの程度影響を及えるか？

主な発見

• 米国と中国は、高いリソース可能性と有利な財務条件のおかげで、最大の潜在的再生可能エネルギー輸出国として浮上する。
• 日本と韓国は、国内の再生可能リソースが限られ、エネルギー需要が高いため、主要な潜在的輸入国として同定される。
• RLCOE_Ex指標は、高潜在力輸出国では20$/MWh未満、高コスト・低リソース国では100$/MWhを超える範囲で変動する。
• PEEV指標は、世界の再生可能エネルギー輸出潜在力の80％以上が、主に北米、東アジア、およびヨーロッパ一部の20か国に集中していることを示している。
• 包括的なエネルギーシステムモデリングによる妥当性検証で、提案された指標と詳細なシミュレーション結果との間で強い一致が確認され、本手法の信頼性が裏付けられた。