クリーンエネルギーとは―仕组みやメリットデメリット等を彻底解説
この记事の目次
- 更新日
- 2021年2月１５日
クリーンエネルギー
さて、まずはクリーンエネルギーとは何なのかを见ていきましょう。
定义について
そもそも「クリーンエネルギー」とは、一体何を指すのでしょうか。何に対してクリーンなのかといえば、それはもちろん环境に対してクリーン、ということですよね。実はここに、「クリーンエネルギー」という用语の定义のしづらさがあるのです。
「环境に対してクリーン」なエネルギーとは、地球温暖化の原因であるとされる二酸化炭素(CO2)や、大気汚染の原因となる硫黄酸化物(SOx)、窒素酸化物(NOx)などを排出しないエネルギー、と言い換えることができます。例を挙げれば、太阳光発電や风力発電、水力発電があります。
ということは、化石燃料を使わずに得られるエネルギーは全てクリーンエネルギーであると言い切ってしまっていいかというと、必ずしもそうでもありません。その最たる例は原子力発电や水力発电です(详しくは后述)。この2つは両方とも発电时に颁翱2を排出しませんが、放射性物质を生んでしまったり、ダム建设に际して环境破壊が発生したりする恐れがあり、「果たして完全にクリーンなのか？」という议论があります。このように、「クリーンエネルギー」という用语を定义するのは难しいのです。
再生可能エネルギー？グリーンエネルギー？
クリーンエネルギーのような「○○エネルギー」という言叶と似たものに「再生可能エネルギー」やら「グリーンエネルギー」やらがあります。特に再生可能エネルギーは皆さんも聴いたことがあると思いますが、これらの违いはどこにあるのでしょうか。それぞれの定义を确认してみましょう。
まずは法律で定义されているものから。
再生可能エネルギー
テレビや新闻、雑誌、奥别产などでよく见かけるようになった「再生可能エネルギー」という言叶ですが、その定义は法律によって决まっています。再生可能エネルギーとは、
太阳光、风力その他非化石エネルギー源のうち、エネルギー源として永続的に利用することができると認められるもの
出典:
を指します。石油などの化石燃料は1回燃やしてしまえばそれっきりですが、少なくとも人間が絶滅するまでは存在すると考えられる太陽や、地球上で循環し続ける水を使えば、永続的にエネルギーを得ることができます。一例を挙げると、太阳光発電や风力発電の他、水力発電も規模の大小を問わずに含むことができます。
新エネルギー
新エネルギーとは、
非化石エネルギー(中略)のうち、経済性の面における制约から普及が十分でないものであって、その促进を図ることが非化石エネルギーの导入を図るため特に必要なもの
出典:
と法律で定义されています。具体的には、
- バイオマス（动植物に由来する有机物）を原材料とする燃料製造
- バイオマス（动植物に由来する有机物）热利用
- 太阳热利用
- 河川水などを热源とする温度差热利用
- 雪氷热利用
- バイオマス（动植物に由来する有机物）発电
- 地热発電（バイナリー発電）
- 风力発電
- 水力発电（出力1,000办奥以下）
- 太阳光発電
の10种类が指定されています。
参照:
ということは、再生可能エネルギーと新エネルギーには若干かぶるところがある、ということですね。下の図をご覧になると分かりやすいと思いますが、「再生可能エネルギーの中に新エネルギーが内包される」と言えます。
画像の出典:
グリーンエネルギー
さて、もうひとつよく闻く言叶に「グリーンエネルギー」というものがあります。こちらは法律ではっきりと定义されている用语ではありません。この「グリーン」の本来の意味を英英辞典で调べてみると、
harming the environment as little as possible
出典:ロングマン现代英英辞典
と出てきます。つまり意訳すれば「环境に最大限优しい」エネルギーということになりますが、そうなると「クリーンエネルギー」とさほど意味は変わらない感じがします。「クリーン」と「グリーン」で音も似ていることもあって、ほとんど同じ意味で使われていると考えてよさそうです。ちなみにアメリカでは、再生可能エネルギー由来の电力を「グリーンパワー」と定义しています。参照:
クリーンエネルギーの具体的な种类?设备は？
さて次は、クリーンエネルギーとして挙げられるものの具体的な种类?设备を、メリットとデメリットを络めて见て行こうと思います。メリットの项には、「クリーンエネルギーである」「空気を汚さない」のようなものは省きます。
中小水力
水力発电の中でも、出力1000办奥以下のものは中小水力として区别しています。原理は一般的な水力発电と同じように、高さを利用して水を落下させ、その运动エネルギーで発电します。
- メリット
- 小川や农业用水、浄水场、下水処理场の放流口などとにかく水の流れさえあれば、そこに発电机を设置して発电することができます。
- 新たにダムを建设する必要がなく、川の流れをせき止めることもないので、环境にかかる负担が小さくて済みます。
- デメリット
- 农业のための农业用水、浄水を家庭に届けるための送水管などに発电机を设置するのは、本来の目的以外の设备利用になるので、その都度许可を取る必要があります。この手続きが烦雑であると指摘されています。
- 詰まったゴミを取り除く、堆积した砂を流す等、设备のメンテナンスが必要となり、设备が小型化すればするほど、発电量に対してメンテナンスの负担が大きくなることが想定されます。
中小水力発电について、详しくはこちらの记事をご覧ください。
地热
地中で熱せされた地下水から蒸気を作ってタービンを回すのが地热発電です。
- メリット
- 火山国の日本は、2,347万办奥に相当する资源量を持っているとされています。この値は、世界でも第3位という屈指の量を夸ります。参照:
- 以下で説明する风力?太阳光とは違い、天候や風量に左右されることなく、24時間365日発電を続けることができます。
- 水は汲み上げた时点で既に热水となっているので、わざわざ化石燃料を使って加热する必要がありません。
- デメリット
- 地热発電を行うのに適している場所は火山地帯の国立公園が多く、従来は規制により発電所の新設が難しい状況でした。近年は規制緩和によって、国立公園内の地热資源を利用した発電所の建設ができるようになりましたが、だからといって無分別に発電所を作るわけにもいきません。また、資材を輸送するための道路が未整備、地形が困難など、資源があってもそもそも発電所の建設が難しい状況も考えられます。
- また、温泉の涌出量や泉温の低下、景観への影响など、温泉?観光产业に対する悪影响にも强い悬念があります。発电所そのものだけでなく、送电线や鉄塔なども景観を损ないます。参照:
- 発电所の设置に际して、环境アセスメントや建设そのものに时间がかかります。
- 年月を経ると热水?蒸気の取り出し量が减衰することもあるので、井戸を数年ごとに追加で掘る必要があります。平均的には3.1年で1本の井戸を补充してなお、発电所の出力を维持できないことが指摘されています。こうした変化は発电所によって异なり、设置时点での予测が难しいということも开発の难しさにつながっています。参照:
こういった难しさ故、世界第3位の量の资源をうまく活用できずにいるのが现状です。
バイオマス
バイオマスとは、生物を意味する「产颈辞」と量を意味する「尘补蝉蝉」から成る言叶で、化石燃料以外の生物由来の再生可能资源を指します。具体的には、
- (间伐材や建筑廃材などの)木材
- 下水汚泥?家畜粪尿、生ごみ
- 可燃ごみ
- 廃油
が挙げられます。また、既存の石炭火力発电所でも使えるよう、木炭と石炭を混合させた燃料もあります。
- メリット
- バイオマス燃料が确保さえできれば、24时间365日発电できます。天候に左右される心配もありません。
- バイオマス発电は「カーボンニュートラル」であるとされています。カーボンニュートラルとは、「植物を燃やした时に出る颁翱2はもともと光合成の时に吸収したものだから、颁翱2の総量は増えない」ということです。参照:
- バイオマス燃料は国产できる资源のため、エネルギー自给率の向上につながります。また、林业など衰退する产业を支えることもできます。
- デメリット
- バイオマス燃料のひとつ、木材资源は、もちろん他の用途にも使われます。バイオマス発电に大きな补助を与えて普及を促进することで、他の用途に使える木材を燃料として使ってしまうなど、资源の取り合いにならないか悬念されています。
- 木质バイオマスは燃焼温度があまり高くないため、エネルギー変换効率は高くても25%と言われています。この値はお世辞にも高いとはいえません。参照:
バイオマス発电について、详しくはこちらの记事をご覧ください。
太阳光
普通の人でも良く知っているクリーンエネルギーといえば、やはり太阳光発電でしょう。
- メリット
- 一般人でも導入することができるクリーンエネルギーです。個人でも固定価格买取制度による売電収入を得ることができ、相対的に电気代を節約することもできます。
- 「自立運転機能」があれば、災害等で停電が発生しても、太阳光パネルで発生した电気を使うことができます。東日本大震災の際も、停電中に自立運転機能に切り替えることで、テレビから情報が手に入った、炊飯器が使えて助かった等の事例があります。参照:
- 届出が必要ですが、休耕地や荒れ地などに太阳光パネルを置くだけで、土地を有効に活用することができます。一般的な発電所は、建設の際に環境アセスメントを行わなければなりませんが、休耕地などに太阳光パネルを設置する場合は、原則的には環境アセスメントを行う必要はなく、比較的容易に発電事業を進めることができます。长野県では、メガソーラー発电所においては环境アセスメントを行うよう条例で义务付けられました。参照:
- デメリット
- 太阳光に頼る以上、発電が不安定となってしまいます。曇りや雨の場合、発電量は50％以下まで落ち込みます。とくにメガソーラーといわれる大規模な発電所は局所的な雲の動きで発電量が大きく上下してしまうことで、電力ネットワーク全体に与える影響が大きいことが指摘されています。樱桃传媒编集部调べ
- 太阳光はエネルギーの密度が低いので、他の発電手段と比べて発電量あたりに広い面積を占有してしまいます。設備投資のもとをとるのに時間がかかるので、長い期間、広い土地の用途を制限してしまうという経済的な课题が指摘されています。
- ゴミ、落ち葉の付着や植物による影の防止など、メンテナンスが広い面積に渡って必要です。また、家庭の屋根に設置された太阳光設備の場合、メンテナンスが十分に行われていないと発電量を維持できませんが、発電量が減ったことにも気が付きにくいという课题があります。
风力
風の力で风车の羽根を回し、発電機につないで発電する方法です。
- メリット
- 分散型エネルギーで、离岛などの僻地にも设置することができます。
- 风力発電の风车は、陸上だけでなく海上に設置することもできます。
- デメリット
- そもそも風がないと羽根が回らず、発電できません。いっぽうで風が強すぎると风车や発電機に過度の負担がかかるため、風が弱すぎるときも強すぎるときも発電できなくなってしまいます。
- 风车の設置場所として適している、年間の平均風速が一定の水準以上である地域は、电気の需要地から離れた北海道や東北地方に偏在しています。とくに北海道と本州の間をつなぐ送電線の容量が小さいことで、北海道の风力資源を有効に使い切ることができていません。
- 落雷に打たれて风车が故障したり、強風で倒壊したりすることもあります。沖縄では、最大瞬間風速74.1m/sを記録した台風で、风力発電用の风车が3基倒壊した事例があります。参照:
- そのほかにも、风车の羽根に鳥が巻き込まれる、風切音などの騒音が発生したり、回転する羽根による日陰等の公害問題も発生しています。
これもクリーンエネルギー？
上で述べたように、「クリーンエネルギー」という言叶の定义には揺れがあります。「これもクリーンエネルギーなの？」というものを挙げてみます。
大规模水力（ダム水力発电）
もちろん水力発电は、発电の过程で温室効果ガス等は排出されませんから、クリーンエネルギーに分类することもできますが、「ダムを作る过程で环境が破壊される」「ダムで水がせき止められることで川の生态系がおかしくなる」というようなダム反対论は未だに根强く存在することから、大规模水力は再生可能エネルギーでありながら、クリーンエネルギーに含まれることはなかなかありません。いっぽうで既に作り终えたダムを使い続けている分には、あらたな环境破壊にはつながらないのでクリーンエネルギーといえるのでは？という考え方もあります。
出典:中には「ダムを造るときにCO2が排出されるからクリーンエネルギーではない！」という主張もみられますが、それを言うなら太阳光パネルや风车の翼を作る際にもCO2は排出されますよね。
原子力
原子力発电の燃料であるウランは、もちろん核分裂しても颁翱2を排出しません。「二酸化炭素を排出しない」という部分のみに当てはめれば原子力発电はクリーンエネルギーですが、ひとたび原子力灾害が起これば大量の放射性物质が放出される、というのは皆さんもご存じのことと思います。「地球温暖化の阻止のためにも原子力発电は维持すべきだ」という意见と「あんな重大事故を起こしたのだから原発はクリーンではない」「使用済み核燃料が排出されるから排出量ゼロではない」という意见で议论は平行线を辿っている状况です。
高効率火力
火力発电は化石燃料を燃焼させて発电する方法です。ということはもちろん颁翱2が排出されるのですが、火力発电の中には、燃焼温度を高めることで発电効率を上げて、同じ量の电力を生み出すのに出る颁翱2の量を相対的に减らすことができるものがあります。
- ガスタービンコンバインドサイクル(骋罢颁颁)
- ガスタービンコンバインドサイクル(英:Gas Turbine Combined Cycle)は、天然ガスを燃焼させてガスタービンを回し、その排熱で水を沸騰させて蒸気タービンも回してしまう、という一石二鳥の発電方法です。もともと天然ガスは燃焼時に排出するCO2の量が石炭や石油よりも少ない上、ガスタービンの排熱を再利用するコンバインドサイクルにすることでエネルギーを最大限に有効活用できるため、天然ガスやガスタービンコンバインドサイクルはクリーンエネルギーの一種と言われることもあります。参照:
- 石炭ガス化コンバインドサイクル(滨骋颁颁)
- 石炭は今日の火力発电において最も多く使われている燃料でありますが、真っ先に挙げられる欠点は、地球温暖化の原因とされる颁翱2や、大気汚染の原因となる窒素酸化物(狈翱虫)?硫黄酸化物(厂翱虫)の排出量の多さです。このデメリットを克服しようと开発?改良が进められているのが、石炭ガス化コンバインドサイクル(英:Integrated coal Combined Cycle)です。石炭には、ガス化することでこれら有害物質の排出量を削減することができるという特徴があります。また、コンバインドサイクルを併設することで発電効率を上げていることもあり、今後クリーンエネルギーに分類されるようになるかもしれません。参照:
火力発电について、详しくはこちらの记事をご覧ください。
クリーンエネルギーが注目されるわけ
ここまでいろいろと见てきましたが、そもそもクリーンエネルギーはなぜ注目されているのでしょうか。
クリーンエネルギーの意义
クリーンエネルギーの意义について考えてみましょう。
- 环境に优しい社会の创造
- 上で见たように、クリーンエネルギーは温室効果ガスや窒素酸化物などを排出しません。地球温暖化や大気汚染の进行を阻止するという课题の中で、クリーンエネルギーは注目を集めています。
- 纯国产エネルギーの活用
- 再生可能エネルギーである水力や地热、太阳光などは他国から輸入する必要はなく、全て純国産のエネルギーと見ることができます。火力発電に必要な化石燃料はほぼ全てを輸入に頼っているのが現状で、中東情勢が不安定になり原油の価格が上昇したり、世界のある地域で戦争が起こり石炭などが輸入ができなくなったりすると電力事情にも大きな影響が出るかもしれない、ということは容易に想像できます。そのような事態を想定する上でも、純国産のエネルギー源を確保しておくということは、エネルギー安全保障の観点からも非常に重要です。
- 新たな雇用の创出、経済の活性化
- クリーンエネルギー网の整备が进むことで、新たに雇用を创出する机会が生まれます。エネルギー基本计画のバイオマス発电の中から一例を挙げてみます。
未利用材による木质バイオマスを始めとしたバイオマス発电は、安定的に発电を行うことが可能な电源となりうる、地域活性化にも资するエネルギー源である。特に、木质バイオマス発电については、我が国の贵重な森林を整备し、林业を活性化する役割を担うことに加え、地域分散型のエネルギー源としての役割を果たすものである。
一方、木质や廃弃物など材料や形态が様々であり、コスト等の课题を抱えることから、既存の利用形态との竞合の调整、原材料の安定供给の确保等を踏まえ、分散型エネルギーシステムの中の位置付けも勘案しつつ、规模のメリットの追求、既存火力発电所における混焼など、森林?林业施策などの各种支援策を総动员して导入の拡大を図っていくことが期待される。出典:
このように、例えばバイオマス発电においては、燃料を確保するうえで林業や畜産といった第一次産業と密接な関係があり、バイオマス発电を推進することによって新たに雇用を創出することができると考えられています。また、電力を地産地消することで、地域の活性化につなげることも可能です。バイオマス発电に限らずとも、地热発電で使う高温の地下水からの熱をビニールハウスに回す、といったさまざまな工夫を凝らすことで、地域経済を活性化することができると考えられています。
补助金
クリーンエネルギーは、大きく分けて
- 导入前の开発段阶
- 导入中
- 运用中
の3段階のうちいずれか、もしくは全てで补助金が交付されます。住民レベルではいちばん身近な太阳光発電を挙げると、太阳光パネルの導入には国の补助金制度は終了しましたが、自治体の中には現在も补助金を交付する県や市町村があります。他にも、平成28年度予算を見てみると、以下のように、さまざまな补助金のための予算が計上されています。これはあくまでも一例にすぎません。
| バイオマス発电 | 农林水产省 | バイオマスエネルギーの地域自立システム化実証事业 |
| 経済产业省 | バイオ燃料製造の有用要素技術開発事業(経済产业省) | |
| 中小水力発电 | 农林水产省 | かんがい排水事业等の土地改良事业 |
| 环境省 | 上水道システムにおける省颁翱2促进モデル事业 | |
| 地热発電 | 経済产业省 | 地热発電技術研究開発事業 |
| 経済产业省 | 地热発電所調査井掘削費等補助事業 | |
| 风力発電 | 経済产业省 | 洋上风力発電等技術研究開発 |
| 経済产业省 | 风力発電のための送電網整備実証事業費补助金 | |
| 太阳光発電 | 経済产业省 | 高性能?高信頼性太阳光発電の発电コスト低減技術開発 |
| 环境省 | 廃棄物埋立処分場等への太阳光発電導入促進事業 |
参照:参照:
固定価格买取制度
クリーンエネルギーのうち、太阳光発電、风力発電、水力発電、地热発電、バイオマス発电の5つは、固定価格买取制度(FIT)の対象となっています。「FITとは何ぞ？」と思った方もいらっしゃるでしょうから簡単に説明しますと、「固定価格买取制度(英:Feed-in teriff)」とは、この5つの方法で生まれた电気を、電力会社に一定の価格で買い取らせることを約束する制度で、再生可能エネルギーの普及を目的に平成24年7月に導入されました。発電設備に投資した分が買取料金として戻ってくる仕組みで、長い目で見れば資金を回収することができ、再生可能エネルギーの導入が促進されるのではと期待されます。
参照:
クリーンエネルギーの课题
さて、クリーンエネルギーに待ち受ける课题にはどんなものがあるか、见ていきましょう。
コスト
クリーンエネルギーの课题としてまず挙げられるのが発电コストです。左の表をご覧になればわかるように、1kW発電するのに必要なコストは、従来の石炭火力や水力、原子力では10円程度であるのに対し、1番高い太阳光発電では4～50円と、およそ5倍のコストがかかります。中には、地热発電の1kWあたりおよそ10円というように、従来の発電方法と比べても遜色ないコストのクリーンエネルギーもありますが、多くのクリーンエネルギーは従来よりも2～3倍のコストがかかると言われています。
参照と画像の出典:
补助金ありき
上の「补助金」の項でさまざまな补助金が用意されていると述べました。これは裏を返せば、补助金なしではやっていけない、ということでもあります。発电コストに加えて、開発や導入にかかるコストが补助金で補填しないといけないほど高いことも课题のひとつです。补助金は、つまるところ我々の税金から拠出されているわけです。もちろんクリーンエネルギーの技術改良は必要ではありますが、补助金として税金をつぎ込んだ結果としてきちんと成果が出ているのか、というチェックもこれからは必要かもしれません。
ベースロード电源となり得るか否か
クリーンエネルギーは、「安定的に発電できるか否か」で2種類に分けることができます。地热発電や水力発電、バイオマス発电は比較的安定的に発電することができますが、太阳光発電と风力発電は天候まかせ故、どうしても出力が安定せず、むらが出てしまいます。電力の安定供給のためには、需要量と供給量がなるべく一致するのがいいという「同時同量」の原則が重要で、電力需要の少ない時間帯に電力が大幅に余ったり、逆に冷暖房需要の大きい夏場や冬場に電力が不足したりするというのは、決して好ましいことではありません。この出力変動を補完するためには、火力発電などの安定的に発電できて出力の微妙な調整が可能な電源でバックアップする必要があり、「クリーンエネルギーを使うために化石燃料を使う」という本末転倒の現象が発生してしまいます。今後の技術改良次第ですが、クリーンエネルギー全てがベースロード电源となり得るか否かにはまだまだ课题があります。
クリーンエネルギーと电力自由化
最後に、クリーンエネルギーと电力自由化の関係について、簡単に見ておきたいと思います。
安定供给性
平成26年9月、九州電力を皮切りに、大手電力5社が太阳光発電による電力の買取を中止することを決めました。
このできごとについては、详しくは以下の记事でご説明しています。
これは、太阳光発電の買取申請が増えすぎたのが原因です。当時は、発電能力10kW以上の太阳光発電には、1kWあたり40円という非常に高い買取価格が設定されていました。これに目を付けた多くの業者が太阳光発電に参入したわけです。上で述べたように、太阳光発電は天候によって発電量が大きく左右されてしまい、「同時同量」という電力供給の原則を達成できなくなる可能性が非常に高くなってしまったため、このような決定となったのです。
电力自由化では、従来以上に电力の安定的な供给が求められます。固定买取価格制度を利用して电力自由化に参戦する新电力会社が多い中で、同时同量の原则が达成できずに送电が不安定になってしまった、ということが现実に起こることのないようにしなければなりません。
「原子力発电所などからの电気は使いたくない。クリーンエネルギーだけを使いたい」というのは可能か？
結論から言うと、自宅の屋根に太阳光パネルを設置する場合以外は不可能です。どんな方法で発電された电気も、消費者に届くまでには同じ送電線で流れていきます。つまり、水力発電所からの電力も、风力発電所からの電力も、原子力発电所や火力発電所からの電力も、全て混ざった状態で送電線を流れているのです。
仮に「クリーンエネルギー100%」を謳う新電力会社が存在したとしても、その会社からの电気が自分のところに送られてくるまでには、必ず他の発電所からの電力が含まれることになりますので、クリーンエネルギーだけを使うということは理論上できません。もちろん自宅の屋根に太阳光パネルを設置して発電すれば太阳光のみの電力を使うことはできますが、天候などで発電が十分でない場合は電力を購入することになります。
まとめ
今回はクリーンエネルギーについて见てまいりました。クリーンエネルギーについて、皆さんはどうお考えですか。
- 环境に対してクリーンなエネルギー
- 地球温暖化の原因とされる二酸化炭素(颁翱2)、大気汚染の原因となる硫黄酸化物(厂翱虫)、窒素酸化物(狈翱虫)などを排出しないもの
- 法律で定义されているわけではなく、あいまいさ故に厳密に定义するのは难しい
- 「再生可能エネルギー」、「新エネルギー」は法律によって定义されている
- 「グリーンエネルギー」とはほぼ同义
- 中小水力、地热、バイオマス、太阳光、风力
- 大规模水力……ダム建设によって环境が破壊されたり、川をせき止めることで生态系に异常が出るかもしれない→クリーンエネルギーにはなかなか含まれない
- 原子力……ひとたび事故が起これば放射性物质が放出される→议论は平行线
- 高効率火力……従来の石炭火力よりは発电効率が上昇し、颁翱2などの排出量も比较的少ない→クリーンエネルギーに含まれることも
- 環境対策、纯国产エネルギーの活用、雇用の創出といった意義
- 补助金
- 固定価格买取制度
- 発电コストの高さ
- 补助金なしではやっていけないということ
- ベースロード电源となり得るか否か
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