米国では停電を回避し化石燃料をやめるために必要な機械が不足している

Dec 04, 2023

2020年に新型コロナウイルス感染症（COVID-19）が世界経済を襲ったため、フォードはミシガン州からメキシコに至る自動車工場の組み立てラインを停止した。 ペンシルベニア州中央部の町サンベリーにある古い繊維工場は、国内最後の繊維工場閉鎖の大波を乗り切って永久に閉鎖された。 原油輸出において米国をサウジアラビアのライバルにしているテキサス油田は生産を停止した。

テネシー州に本拠を置く変圧器メーカーである ERMCO Inc. では、工場のフロアがざわめいていました。 ERMCO がサービスを提供する地方の電力協同組合からは、これまでよりも早く注文が入ってきました。 パンデミックにより多くの製造業者のサプライチェーンが混乱に陥った可能性があるが、イリノイ、インディアナ、ジョージアなどの州にあるERMCOの10の施設は記録的な売上高を維持した。

ERMCOのティム・ミルズ最高経営責任者（CEO）は「2020年、当社は当社の歴史の中でより多くの変圧器を生産した」と述べた。 「2021年はその記録的な年を上回りました。」

これはブームの始まりにすぎない可能性があり、ジョー・バイデン大統領の画期的な気候変動支出法による連邦予算が流れ始めれば、すぐに需要が高まる可能性がある。 しかしミルズ氏は、変圧器のエネルギー効率を高めることを目的とした新たな規制により、増え続ける受注残の処理に全力で取り組むことが不可能になっていると述べた。

その結果生じる不足により、建設業者は新しい住宅を完成させることができず、嵐で破壊された送電線の交換コストが2倍以上に跳ね上がっています。 かつては入手までに数週間かかった変圧器が、現在では最長 1 年以上待たなければなりません。 電力会社らは、危機がさらに悪化している可能性があり、化石燃料からの移行が遅れ、平均的な家庭が既に10年前と比べて2倍の期間停電しているこの国で停電が増加する恐れがあると述べている。

変圧器には何百もの形状とサイズがありますが、その中で最も目立つのは、電柱の上に取り付けられた金属製のシリンダー内に収容されている傾向があります。 特に大型変圧器の仕事は、最大 750,000 ボルトの川を、ほとんどの家庭が安全に受信できるように設計されている 240 ボルトの細流に変換することです。 小型の変圧器は、電力が送電線に沿って発電所から変電所、そして家庭や企業に流れるのと同様の機能を果たします。

事実上、すべての家庭に変圧器が接続されており、これは歴史的に変圧器の需要が新築住宅の建設と歩調を合わせてきたことを意味します。

もうない。 極端な嵐と山火事により一度に数百台の変圧器が破壊され、電力会社の機械の備蓄が着実に食い荒らされています。 米国がようやく送電網のアップグレードに向けて準備を始めている今、その4分の1以上は少なくとも半世紀前に建設されたものであり、流通する電力はさらに少なくなっている。

しかし、それは単に既存のグリッドを置き換えるだけではありません。 米国は、最も急速に成長している2つの電力源である太陽光と風力に対応するために電力システムを拡張する必要があり、パネルやタービンからの出力が天候によって変動する場合、電力負荷のバランスをとるためにより大規模な配電網が必要となる。 それが十分でない場合、連邦研究者らは、自動車を充電し、暖房器具や調理器具に電力を供給することで、今後 27 年間で送電網の全体的な需要が 40% 近く増加する可能性があると推定しています。 それにはさらに多くの変圧器が必要です。

この問題は長年にわたって拡大しており、トランプ政権とバイデン政権の両方から注目を集めていた。

ジェニファー・グランホルム・エネルギー長官は先月の上院公聴会で、「私たちは変圧器の供給を全面的に懸念しているのは確かだ」と述べた。

ミルズ社は生産を拡大したいと考えている。 しかし、新しい組立ラインを最高の生産能力で稼働させるには何年もかかり、現在すぐに生産できない同じ機械がわずか 4 年で販売が違法になる可能性があるとしたら、当てにするのは難しい。

バイデン政権は12月、2027年から販売されるすべての変圧器に全く異なる種類の鋼材を使用することを義務付ける新たな基準を提案した。 環境保護活動家らは、新規則により変圧器のコアで浪費されるエネルギー量が現行モデルと比べて半分に削減されると主張している。 しかしメーカーらは、送電網全体のエネルギー節約は最小限にとどまるとし、工場に生産ラインの見直しを強いることは現在の変圧器不足をさらに悪化させ、化石燃料からの移行を遅らせる可能性があると警告した。

エネルギー省は規制の最終版をまだ発表していないが、パブリックコメント期間が終了したばかりで、反対派の数が支持派をはるかに上回っているようだ。

「もしこれがどのような方向に進むのかを明確に知っていれば、より多くのチップをどちらかのバスケットに入れることができるでしょう」とミルズ氏は語った。 「生産量を増やすために購入しているすべての設備は、どちらかの方向に進むでしょう。」

しかし、政策専門家らは、規制を放棄しても必ずしも問題が解決するとは限らず、より多くの労働者の雇用と訓練、政府管理の変圧器の備蓄の確立といった連邦政府の援助によって支援できる可能性があると述べている。

米国の送電網、規制当局、市場設計がパッチワークになっているため、この大陸規模の国全体で傾向が異なる展開を示す傾向があります。 ハフポストは米国の大手電力会社10社とさまざまな分野の変圧器メーカー数社に連絡を取り、公的書類を検討したり、地方の電力協同組合、電力会社、住宅建設業者を代表する業界団体の関係者にインタビューしたりした。

かつては数週間かかっていた変圧器の注文に、今では 1 年以上かかることもあります。 大型の電源変圧器では 2 年以上かかる場合があります。 プロジェクトは遅れています。 価格は上昇しています。 自然災害後の迅速な復興に必要な備蓄が不足しつつある。

国内唯一の連邦政府所有の電力会社であるテネシーバレー当局は、再生可能エネルギーの推進により変圧器の需要が高まり、「変圧器のサプライチェーンの課題によるリードタイムの​​延長と価格圧力」に直面していると述べた。

ノースカロライナ州に本拠を置くデューク・エナジーは、過去2年間にわたり、同社や他の電力会社が「受注残に対処し、現在のプロジェクトを軌道に乗せ、枯渇した備蓄を補充するのに十分な変圧器を調達したい」として新規プロジェクトを断ってきたと述べた。

「2023年にニーズが満たされない場合、現在の需要の急増はおそらく2024年以降に拡大するだろう」とデューク・エナジーの広報担当者マディソン・マクドナルド氏はハフポストの質問に対する電子メールによる長文の回答で述べた。

カリフォルニア州最大の電力会社であるパシフィック・ガス・アンド・エレクトリック社は、同社の広大な西海岸領土の微気候ごとに変圧器のニーズが異なるため、特別な課題に直面していると、同社の経営に詳しい関係者（公に話す権限はなかった）によると語った。

この記事の公表後にパシフィック・ガス・アンド・エレクトリックの広報担当者は声明を発表し、同社は業界団体やサプライヤーと協力し、希少な資源をどこに使用すべきかを決定するために定期的に見直しを行っていると述べた。

同社は声明で「資材の入手可能性に影響が出ている」と述べた。 「PG&E は複数のサプライヤーを持つことで供給不足を緩和し、変圧器に使用する設計を標準化しています。この設計は 20 年以上国家規格と一致しています。」

配電用変圧器の平均価格は2倍か3倍になっている可能性があると、米国公共電力協会の最高責任者ジョイ・ディット氏が12月に業界紙ユーティリティ・ダイブに語った。 しかし、かつては変圧器1台当たり2,400ドルを支払っていたテネシー州の小規模電力会社は、現在では2万4,000ドルもの高額な請求に直面していると彼女は述べた。

停電は理論上のリスクではありません。 アメリカ人は過去数年間、より長い停電を経験している。 2021 年、アメリカの平均的な家庭の停電時間は合わせて 8 時間となり、2013 年の 4 時間未満から増加しました。最新の連邦統計から異常気象を除くと、この国は依然として平均 2 時間以上を暗闇の中で過ごしました。これは 2013 年から 12% 増加しており、ヨーロッパと東アジアの人々が通常経験する量の 2 倍以上です。

ERMCOは2021年、テネシー州ダイアーズバーグの本社近くにある廃止されたキャタピラー工場を引き継ぎ、需要の増大に対応するため、新たに20万平方フィートの生産施設を建設する計画を発表した。

しかし、ミルズ社がそのスペースのどれだけを、いわゆる「方向性電磁鋼板」を使った現行方式の変圧器に充てるべきかはまだ明らかではない。 エネルギー省の新規則では、４年後に製造される変圧器には、電気自動車やモーターによく使われるアモルファス電磁鋼板製のコアが必要となる。

電力会社は 1980 年代に、アモルファス鋼の磁気特性により、変圧器コアを通過する際に浪費されるエネルギーが 3 分の 1 も削減されることを発見しました。 しかし、そのグレードの鋼で作られた変圧器は、金属が脆くなるために製造がより困難になったため、より高価であることが判明しました。

アモルファス鋼はキログラム当たりの価格が高く、金属のコアの形成にははるかに多くの労働力が必要となり、価格はさらに上昇しました。 しかし、トランプ政権は2020年の商務省の報告書で、「この材料は鉄損が低いため、変圧器の耐用年数にわたって公共事業のコストを長期的に削減する可能性がある」と結論付けた。 米国には約60万台のアモルファス金属変圧器があったが、中国には100万台以上、インドには130万台以上あった。

「人件費が安い国ではより経済的だ」と報告書は述べている。

長年にわたり、各種類の電磁鋼板の市場は多かれ少なかれ同一に見え、それぞれの市場には米国内の 1 社の国内生産者と少数の海外輸出業者が存在します。

しかし米国のエネルギー規制当局は、電気自動車用のアモルファス鋼の需要により、鉄鋼メーカーは現在使用されている方向性電磁鋼板変圧器から生産を移行するよう促されるだろうと考えている。 同庁関係者らは、米国、韓国、ドイツの鉄鋼メーカーとの協議で増産に合意したと言及した。 環境活動家らは現在、アモルファス鋼により変圧器のコアで無駄にされるエネルギーを半分に削減できると主張しており、バイデン政権は今が変革を義務付ける適切な時期であると考えた。

グランホルム氏は先月の上院エネルギー・天然資源委員会の公聴会で「効率化に向けて歩み続けることが重要だと思う」と述べた。 「しかし、我々は業界と話し合いを行っている。」

ミルズ氏はそうした会話の一部に参加した。 過去数カ月にわたる新たな連邦規則に対するパブリックコメントセッションでは、業界内で規制を支持する人にはほとんど会わなかったと同氏は述べた。

「今は、効率の向上に伴い変圧器の需要が増加するため、すでに非常に逼迫した供給状況にさらなる混乱をもたらす適切な時期なのでしょうか？私は明らかにノーだと言えます。」

全国地方電力協同組合協会の最高経営責任者ジム・マシソン氏は、これはタイミングの問題だと語った。

同氏はズームでのインタビューで、「効率の向上に伴い変圧器の需要が増加するため、すでに非常に逼迫している供給状況に新たな混乱をもたらす適切な時期なのか？明らかにノーだと言えるだろう」と語った。 「効率を上げることに長期的な価値があるのであれば、それを行う適切なタイミングについて話し合うべき時がある。今はその時ではない。」

全米電機製造者協会によると、アモルファス鋼鉄心の効率が最大になるかどうかは、安定した電力が得られるかどうかにかかっています。再生可能エネルギーなどの負荷が変動すると、鉄心は効率が低下します。 業界関係者は、この規制の結果、全体の効率はわずか0.2％向上すると繰り返し主張してきた。

4月20日の公聴会でシンディ・ハイド・スミス上院議員（共和党、ミシシッピ州）がこの数字を引用した際、グランホルム氏は「どれだけ効率的かについては意見の相違がある」と述べた。 「両方のタイプの鋼が利用可能になることを望んでいます。」

同氏は、この規則は単なる提案であり、エネルギー省が産業界と継続的な協議を行っていることを少なくとも2回強調した。

一方、ミルズ氏は「私が一番やっていることはヘッジだ」と語った。

電力会社、メーカー、住宅建設会社を代表する業界団体がロビー活動を行っている。

全米住宅建設業者協会は10月、バイデン政権高官3名に書簡を送り、建設業界団体が2度「深刻な不足」と呼んだものについて「重大な懸念」を警告した。 特に彼らは、フロリダ州デュバル郡のような場所を指摘したが、そこでは昨年の大型ハリケーンが、ジャクソンビルの住宅ブームに追いつこうとする請負業者向けの、すでに限られていた変圧器の供給を飲み尽くした。

「変圧器やその他の電気部品の深刻な不足は国中に広がっており、政府のインフラ計画の実施、建設プロジェクトの完了、手頃な価格の住宅の提供などの取り組みに悪影響を及ぼしており、最終的には国家と経済の安全を危うくすることになる」米国」とグランホルム氏、ジーナ・ライモンド商務長官、キャサリン・タイ通商代表に宛てた10月17日の書簡を読んだ。

昨年、議会民主党はジョー・バイデン大統領の画期的なインフレ抑制法で、戦略的に重要な家電品の連邦政府による直接購入に2億5000万ドルを充てた。 国防生産法として知られる朝鮮戦争時代のあいまいな法律に基づいて認可された同政権は昨年6月、この資金をソーラーパネル、変圧器と送電網設備、ヒートポンプ、断熱材、電気製品という5つの主要技術の「国内製造を加速する」ために使うと誓った。カーボンフリーの水素燃料を製造および使用するためのハードウェア。

ロシアのウクライナ侵攻で暖房用燃料の価格が高騰し、富裕国のヨーロッパ人が冬を越すために木材やゴミを燃やすことに目を向ける中、バイデン政権は予算の全額をガスや石油に代わる効果的なヒートポンプの製造に費やす意向を示した。 -事実上双方向空調装置を備えた燃焼炉。

10月19日付の書簡で、市営および共同電力会社を代表する2つの業界団体はグランホルム氏に対し、変圧器に対する国防生産法資金の少なくとも一部を節約するよう懇願し、「この前例のない状況による停電の「容認できないリスク」」を警告した。 」

米国公共電力協会と全国農村部からの書簡には、「国内のヒートポンプ製造能力への長期投資を支持するが…今日行動しなければ、明日の嵐から立ち直れなくなる恐れがある」と書かれている。電気事業協同組合。

ちょうど 2 週間後、エネルギー省は 25 億ドル全額をヒートポンプに費やす計画を正式に発表しました。 それからほぼ 2 か月後、当局は変圧器の新しい効率基準を提案しました。

バイデン政権は3月、国防生産法の優先事項にさらに7,500万ドルを支出するよう議会に要請した。

グランホルム氏は、ホワイトハウスの最新の予算要求を主張するために上院エネルギー委員会に出席した際、「より多くの製造プロジェクトを開始する」ために「より多くの資金を供給する」よう議員らに奨励した。

「そのためにDPAの下で7,500万ドルを用意しています」とグランホルム氏は語った。 「新しい工場を立ち上げるだけでは十分ではありません。」

他の3人の上院議員（モンタナ州の共和党スティーブ・デインズ氏、ニューメキシコ州の民主党議員マーティン・ハインリッヒ氏とコロラド州のジョン・ヒッケンルーパー氏）もハイド・スミス氏に加わり、変圧器不足についてグランホルム氏に圧力をかけた。 しかし、ミシシッピ州の共和党員はこの問題にフルタイムを費やし、エネルギー長官が現在の危機を緩和するためにこの規則を最大2年間延期することを検討するかどうか。

ハイドスミス氏は、「ホワイトハウスとあなたの省庁は、現在の需要を満たすことよりも、これらの新しい効率基準によって本末転倒になっているように思えます」と述べた。

「我々は協議中だ」とグランホルム氏は語った。

「これを遅らせる可能性はありますか？」 ハイド・スミスは尋ねた。

「多くのことが可能です」とグランホルムは答えた。

「答えてくれなくてありがとう」と上院議員はきっぱり言い返した。

変圧器メーカーを苛立たせる政策は、連邦政府の資金不足だけではありません。

2018年、ドナルド・トランプ大統領は電磁鋼板の輸入に関税を課したが、その2年後に同氏商務省が報告書で結論づけた措置は、「電磁鋼板は電気鋼材の占める割合が大きいため、ラミネートおよびコアメーカーの材料コストが上昇し、競争力に影響を与えた」としている。これらのアイテムのコストの大部分を占めています。」

それでも報告書は、米国が変圧器の35％、そして送電網のバックボーンを形成する大型変圧器のなんと80％を輸入に依存していることを明らかにした。

カリフォルニア州ペリスに本拠を置く電子機器用変圧器部品メーカー、トライアド・マグネティックスの社長ウィリアム・ダル氏は、関税は「世界市場でそれほど競争力を持つ必要がないかもしれない」特定の種類の変圧器メーカーを助けるかもしれないと述べた。 しかし同氏によると、米国通商代表部は最終的に「主に電気または電子機器の内部に設置される『コンポーネント』タイプの変圧器である残りのすべてのタイプの変圧器」を対象に賦課金を拡大したという。

部品に関税を課すことで、ダル氏は米国通商代表が市場をまったく理解しているのか疑問を抱いた。

同氏は電子メールで、「簡単に言えば、米国の製造業を支援したいのであれば、原材料や構成部品に関税をかけるのは得策ではないと思う」と述べた。 「残念ながら、USTRは構成部品と最終製品の違いを見分けることができないと思います。」

同氏は、貿易制限を回避するために数社が製造拠点をメキシコや南米に移していると述べた。

現在米国通商代表部を務めるタイ氏の報道官はコメントを求める電子メールに応じなかった。

米国の通商政策が、バイデン氏が二期目の選挙運動を目指す米国の製造業の復活を脅かすのはこれが初めてではない。

同氏の大統領就任からわずか数週間後、米国際貿易委員会は、同じ韓国のライバルであるLGエネルギーソリューションから企業秘密を盗んだ罰として、世界最大手の電気自動車用バッテリーメーカーの1つに対し、米国でのセルの販売を10年間禁止した。 この決定により、ソウルに拠点を置くSKイノベーションがジョージア州の田舎に26億ドルをかけて工場を建設することが不可能になった。

グリーン産業プロジェクトをめぐる通常の党派的な戦線を逆転させる形で、ジョージア州共和党は通商裁判所の判決を取り消すために珍しい大統領拒否権を行使するようバイデンに懇願した。 ホワイトハウスは最終的に、気候変動目標が知的財産権紛争に優先すべきかどうかのテストを回避したが、この問題は、より暑く病気が蔓延する世界で石炭火力発電所がなければ大量死を回避するのが容易であると発展途上国を説得する米国の取り組みに依然として立ちはだかっている。 法的猶予期限が切れる数時間前に、両社はジョージア州の工場を救う和解に達した。

もしSKイノベーションが米国での事業拡大を断念していたら、翌年のインフレ抑制法でバイデン政権が勝ち取った歴史的な政府支出は、いずれにしても追加の電池工場を開設する十分な動機を企業に与えていたかもしれない。 おそらく直観に反するかもしれませんが、米国全土で照明を点灯し続けることは、より難しいことが判明する可能性があります。

連邦エネルギー規制委員会は1月、連邦政府が新たな送電線の設置を容易にする新たな規則を提案し、これまで裏庭にいない人々にインフラの制御を与えることが多かった州や地方の許可手続きを省略した。当局者は国が必要だと主張している。 しかし、この規制はまだ施行されていない。

一方、電力会社は送電網を構築していた石炭火力発電所や原子力発電所を停止し、発電を天然ガスや再生可能エネルギーに置き換えているが、これらはより不安定な電力を生成するため、バランスをとるためにより多くの送電容量が必要となる。 新しい送電線の建設に失敗したため、昨年の夏にはアメリカの中心地が計画停電の危険にさらされた。

問題を軽減するツールにはすべてトレードオフが伴います。 駐車中の電気自動車から自動的にエネルギーを吸い上げたり、需要急増時に電力消費を削減したりする技術は、送電網の管理に役立ちますが、各家庭の電力使用状況をリアルタイムでほぼ常時監視する必要があるため、プライバシーとサイバー攻撃に対する懸念が高まっています。

一方、24時間365日安定的に発電できるゼロカーボン源の構築については議論の余地がある。 水力発電ダムは渓谷を洪水させ、生態系全体を破壊します。 現在、原子炉の建設には数十億ドルがかかり、放射線のリスクを誤解したり、核分裂エネルギーを核兵器と関連付けたりする人々の反対に直面しています。 地球の溶融核からの熱を利用する地熱発電所は、依然として地震のホットゾーンに限定されています。

しかし、発電方法に関係なく、電力を安定的に供給するのに十分な変圧器がなければ、それは問題ではない、とマシソン氏は言う。彼は田舎の電力協同組合の主要業界団体に参加する前はユタ州の民主党議員を務めていた。 2021年後半に不足に関する苦情を初めて聞き始めたとき、その苦情はアトランタ郊外や南部の他の地域の高成長地域から来ていた。 今ではそれがあちこちから来ており、単に「価格が上がり、納期が延びる」だけではありません。

「以前は注文して70日以内に届くのが普通だったが、突然350日になり、5倍になった」とマシソン氏は語った。 「そのとき私たちは『ああ、どういうわけかシステムが追いついていない』と言いました。」

ワシントンに本拠を置くシンクタンク、ニスカネンセンターが今年初めに発表した報告書によると、アモルファス鋼はコストが高く、扱いが難しいため、連邦政府が製造業者に差額を補い、訓練費用を支払うための資金を提供する可能性があるという。それは双方にとって穏健な政策解決を促進します。 もう一つの解決策は、石油価格が高騰したときに連邦政府が戦略石油備蓄の一部を売却したように、エネルギー省と国土安全保障省で変圧器を備蓄し、不足時に放出して価格を抑えるプログラムを開発することだろう。

1月の報告書を執筆したニスカネンセンターの送電政策アナリスト、ヨハン・カヴァート氏は、「理想的には、将来何年にもわたって送電網が急速に拡大することになるだろう」と述べた。 「したがって、長期的な戦略が必要です。」

しかし、短期的なボトルネックは修正する必要があるとマシソン氏は語った。 例えば、新しいヒートポンプの導入は、変圧器の効率改善よりもはるかに、排出量に「かなり重大な影響」を与えるだろうと同氏は推測した。

「しかし、それはヒートポンプが実際に機能するように配電変圧器が確実に設置されていることを意味します」とマシソン氏は言う。 「全体像を思い出しましょう。結局のところ、消費者は彼らに働いてもらい、家を暖房してもらいたいのです。」

この記事は PG&E からの声明を含めて更新されました。

ハフポスト社シニアレポーター