風力・太陽光エネルギーポテンシャルのマルチスケール・多次元解析

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a systematic methodology and identifies data gaps for renewable potential assessment, useful for further research on VRE integration and resource variability.

🏢実務担当者:Can inform site selection and renewable project planning, particularly for offshore wind and rooftop PV, by highlighting key constraints and data priorities.

🏛政策担当者:Offers a pragmatic framework to prioritize renewable pathways and regions based on potential reliability, helping to set realistic targets and investment strategies.

再生可能エネルギーの導入は、気候変動の緩和と持続可能なエネルギーシステムへの移行の要である。風力発電と太陽光発電は、将来のエネルギー構成において主要な電力源になると予測されている。したがって、そのポテンシャルの正確な評価は不可欠であり、そのような評価は気象学的、地理的、技術的、経済的、および導入関連の側面を同時に考慮しなければならない。風力発電と太陽光発電は、気象・気候に依存する変動性再生可能エネルギー（VRE）であるため、気象学的ポテンシャルは重要な決定要因であり、エネルギーシステムの効果的な脱炭素化に不可欠である。本論文は、VREの4つの利用経路を検討する：(1) 陸上風力、(2) 洋上風力、(3) 大規模太陽光発電（PV）、(4) 屋上PV。本論文は、(i) 各経路のポテンシャル水準がどの程度確実に推定できるか、(ii) 大きなポテンシャルと低い不確実性によりどの経路が特に有望か、(iii) それらのポテンシャルをより良く評価し、活用し、実現するためにどのような措置を講じる必要があるか、を問い、議論する。地上ベースの日射観測の信頼性と利用可能性が評価され、太陽光および洋上風力資源の時空間変動性が定量化される。さらに、VRE拡大のための地理的、技術的、環境的、社会経済的要因が分析される。一連のデータセット、モデリング手法、評価基準が、空間（局所から全球）および時間（日内から年々）スケールにわたってテストされる。本論文に含まれる4つの研究は、気象学的観点から、VREの全体的なポテンシャルは、特に洋上風力資源において莫大であるが、 substantialな空間的・時間的変動の影響を受けることを強調する。これは、第一にサイト選定が極めて重要であること、第二に、異なるサイトに位置する複数のVRE源が、安定した供給を確保するために互いに補完し合わなければならないことを浮き彫りにする。粗いグリッドデータ製品と高密度の観測ネットワークの欠如のため、小規模な空間的資源変動（例えば都市部における）を推定することは特に複雑である。地理的制約に関しては、分析する空間スケールが細かいほど、ポテンシャルの推定が困難になる。基本的に、気象学的および地理的ポテンシャルの分析には、大きな空間的・時間的範囲と高い空間的・時間的解像度との間の妥協が必要である。風力および太陽エネルギーにおける技術的進歩は、VREの効率的な利用にとって極めて重要であり、気候変動による資源利用可能性の低下を補償することができる。社会的受容性は、VREプロジェクトの実施における強力な障壁である。4つのVRE利用経路について、正確なポテンシャル評価に対する具体的な障壁が明らかになる：1. 陸上風力：地域横断的な複数の環境影響を定量化するための標準化されたBACI（before-after control-impact）フレームワークがなく、社会的受容性を制限している；2. 洋上風力：指定海域、容量目標、タービン技術、および気候変動による風力資源変動の変化に関する不確実性；3. 大規模PV：地上ベースの日射データが疎で一貫性がなく、信頼性の高い資源マッピングを妨げている；4. 屋上PV：高解像度の建物および屋根インベントリデータ、ならびに国家規模に適用可能な都市内日射モデルの欠如。 substantialで依然として大部分が未活用のポテンシャルを考慮すると、洋上風力エネルギーと屋上太陽光発電システムは、土地利用競争が少ないため社会的に受け入れられる可能性のあるVRE拡大のための特に有望な機会を提示する。しかし、その正確なポテンシャル評価は、克服しなければならない major な課題と不確実性に依然として直面している。これらのデータおよび方法論上のギャップを特定し、それらに対処する方法を提案することにより、本論文は、世界中での再生可能エネルギーの持続可能な拡大のための堅牢な知識基盤を構築するために必要な具体的な研究、データ収集、および方法論的開発を概説する。結果として、これらの知見は、特定されたギャップを埋めることができる将来の研究のための強固な基盤を提供すると同時に、政策立案者および利害関係者に、有望でありかつ信頼性の高いデータ駆動型ポテンシャル評価に適したVRE経路および地域を優先するための実用的なフレームワークを提供する。優れた科学的実践と社会的意欲の組み合わせを通じて、エネルギーシステムの持続可能な変革を促進する証拠に基づく合理的な決定を下すことができる。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Deploying renewable energy is a cornerstone of climate change mitigation and the transition to sustainable energy systems. Wind and solar power are projected to become the dominant electricity sources in future energy mixes. Accurate assessment of their potential is therefore indispensable, yet such assessment must simultaneously consider meteorological, geographical, technical, economic, and implementation-related aspects. Because wind and solar power are weather- and climate-dependent variable renewable energies (VREs), meteorological potential is a key determinant and essential for effectively decarbonizing energy systems. This thesis examines four utilization pathways of VRE: (1) onshore wind, (2) offshore wind, (3) utility-scale photovoltaics (PV), and (4) rooftop PV. The thesis asks and discusses: (i) how reliably the potential levels of each pathway can be estimated, (ii) which pathways are particularly promising because of large potentials and low uncertainties, and (iii) what steps need to be taken to better assess, exploit, and realize those potentials. The reliability and availability of ground-based solar irradiance observations are evaluated, and the spatiotemporal variability of the solar and offshore wind resource is quantified. Moreover, geographical, technical, environmental, and socio-economic drivers for VRE expansion are analyzed. A suite of datasets, modeling approaches, and evaluation criteria is tested across spatial (local to global) and temporal (intra-daily to inter-annual) scales. The four studies included in this thesis highlight that, from a meteorological perspective, the overall potential of VRE is vast, particularly for offshore wind resources, but is subject to substantial spatial and temporal variations. This underscores, first, that site selection is crucial, and second, that multiple VRE sources located at different sites must complement each other to ensure a constant supply. Because of coarse, gridded data products and the absence of dense measurement networks, it is especially complex to estimate small-scale spatial resource variability (e.g., in urban areas). With regard to geographical restrictions, the finer the spatial scale analyzed, the more difficult it becomes to estimate potential. Fundamentally, analyses of meteorological and geographical potentials require compromises between large spatial and temporal extents and high spatial and temporal resolutions. Technical advances in wind and solar energy are of great importance for the efficient use of VRE and are capable of compensating for potential climate change-driven declines in resource availability. Social acceptance is a powerful barrier for implementing VRE projects. For the four VRE utilization pathways, concrete barriers to precise potential assessments emerge: 1. Onshore wind: no standardized before-after control-impact (BACI) framework for quantifying multiple environmental impacts across regions, limiting social acceptance; 2. Offshore wind: uncertainties in designated sea areas, capacity targets, turbine technologies, and climate change-induced changes in wind resource variability; 3. Utility-scale PV: sparse, inconsistent ground-based irradiance data, impeding reliable resource mapping; 4. Rooftop PV: lack of high-resolution building and roof inventory data, and intra-urban solar irradiance models applicable to national scales. Considering the substantial, still largely untapped potential, offshore wind energy and rooftop solar PV systems present especially promising opportunities for expanding VRE that could be socially accepted because they involve lower land use competition. However, their accurate potential assessment still faces major challenges and uncertainties that must be overcome. By pinpointing these data and methodological gaps and proposing ways to address them, this thesis outlines the specific research, data collection, and methodological developments required to build a robust knowledge base for the sustainable expansion of renewables worldwide. Consequently, the findings provide a solid foundation for future research that can close the identified gaps, while simultaneously furnishing policymakers and stakeholders with a pragmatic framework to prioritize those VRE pathways and regions that are both promising and amenable to reliable, data-driven potential assessments. Through a combination of good scientific practice and social willingness, evidence-based, rational decisions can be made that promote a sustainable transformation of the energy system.

• openalex https://doi.org/10.6094/unifr/284475first seen 2026-08-01 05:10:40