脱炭素社会を目指す中で注目されている再生可能エネルギーは、持続可能なエネルギー源です。さまざまな再生可能エネルギーの利点と特徴を知ることで、なぜ再生可能エネルギーが必要なのかをわかっていただけるはずです。
地球環境の保護と持続可能な未来のために、積極的な再生可能エネルギーの利用を考えましょう。本記事では、再生可能エネルギーの種類とその特徴について詳しく解説します。
再生可能エネルギーとは？
再生可能エネルギーは、化石燃料ではなく太陽光や風、バイオマスなどの自然エネルギーを利用するエネルギーです。これらのエネルギー源は、枯渇しない資源であり、温室効果ガスの排出を抑えることができます。
また、再生可能エネルギーは国内で生産が可能であり、輸入に頼る必要がありません。世界の脱炭素化に向けた取り組みにおいても重要な役割を果たすエネルギーとして注目されています。
再生可能エネルギーのメリットとは？
日本のエネルギー供給は現在、石油や石炭などの化石燃料に依存していますが、再生可能エネルギーへの移行が進んでいます。ではなぜ再生可能エネルギーへの切り替えが必要なのか？化石エネルギーから再生可能エネルギーに切り替えるメリットをご紹介します。
エネルギー自給率の向上
日本はエネルギー資源に乏しいので、輸入に頼ったエネルギー供給に依存しています。しかし、再生可能エネルギーは地球上に存在する自然の資源を利用するため、国内でも生産が可能です。
太陽光や風力などの再生可能エネルギーの活用により、エネルギー自給率を向上させ、安定したエネルギー供給を実現できます。これによって、日本の資源に制約のある状況を打破しようと、国や多くの企業が努力しています。
環境への配慮
再生可能エネルギーの最大のメリットは、温室効果ガスの排出を抑えることです。温室効果ガスは地球温暖化の最大の原因になっています。再生可能エネルギーの利用はその削減に貢献することになり、世界的な取り組みとして掲げられている「パリ協定」の目標達成にも欠かせません。
代表的な再生可能エネルギーの種類や特徴
再生可能エネルギーの種類は主に下記のようなものがあります。
それぞれの発電方法や特徴を紹介します。
- 太陽光発電
- 水力発電
- 風力発電
- 地熱発電
- バイオマス発電
- 太陽熱利用
- 地中熱利用
- 雪氷熱利用
- 温度差熱利用
太陽光発電
太陽光発電の発電方法は、太陽の光をパネル（太陽電池モジュール）に当てることで、光エネルギーを電気エネルギーに変換する方式です。設置には日当たりの良い平地や屋根など広いスペースが必要です。
太陽光発電の特徴
太陽光発電の特徴は、持続的でクリーンな発電が可能であること。資源を消費せずに太陽の光を利用するため、環境に優しいのは言うまでもありません。送電設備のない場所や非常時の電源としても有効です。
しかし、晴天時にしか発電できないので、夜間や日照不足の時には電力供給が制限されるため、安定した電力供給には課題があります。また、従来の発電方法に比べて導入コストが高いことも挙げられます。
水力発電
水力発電は、高い場所にある水を低い場所に落とし、水流で水車を回転させることで発電します。日本の水資源の恵まれた地域では古くから盛んに行われてきました。大規模なダムでの発電だけでなく、河川や農業用水を利用した中小規模の発電も行われています。
ただ、水路式、調整池式、貯水池式、揚水式など、様々な発電方法がありますが、いずれも大規模な設備が必要になります。
水力発電の特徴
水力発電の特徴は、天候や気候に左右されずに安定したエネルギー供給ができることです。また、水力発電は長い歴史と豊富な技術・ノウハウを持っているので、信頼性が高いのも特徴の一つ。しかし、初期費用が高く、河川の状況調査などの詳細な計画が必要となるため、運用を開始するまでには時間がかかる場合もあります。
風力発電
風力発電機には「ブレード」と呼ばれる羽があり、風がブレードに当たると回転します。その回転エネルギーを内部の発電機で電気に変換するのが風力発電の発電方法。温室効果ガスを排出せず、環境に配慮した発電方法として注目されています。特に風の強い土地柄である北海道、東北、九州地方に多くの風力発電設備があります。陸上風力と洋上風力（着床式、浮体式）の2つのタイプがあり、将来的には洋上風力の割合が増加すると予想されています。日本では欧米に比べて導入が遅れていましたが、2000年以降は順調に増加傾向にあります。
風力発電の特徴
風力発電の特徴は、陸上や洋上、そして夜間でも発電が可能であることです。風のエネルギーは効率的であり、電気への変換率も高いというメリットがあります。ただし、現時点では発電コストが高く、開発段階での調整コストもかかります。また、日本の地形の複雑さから、風力発電の導入量は世界的に見て低い状況です。
また、風力発電は風の状況に左右されるため、供給の安定性に課題があります。大規模な運用が可能であれば発電コストを抑えられますが、現在の日本では高いコストが課題です。
地熱発電
地熱発電は、地下に存在するマグマを熱源とする発電方法です。地下1,000〜3,000メートルにあるマグマ層には、地上での雨や雪が浸透し、マグマの熱によって蒸気となります。
高温の蒸気を掘り出し、タービンを回すことで発電します。一般的にはフラッシュ方式とバイナリ方式の2つの発電方法があり、目的や状況に応じて使い分けられます。
地下のマグマを利用するため、燃料の枯渇がなく、長期的に安定した供給も可能です。日本のように火山地帯が多く、化石燃料であるガスや石油が不足している地域にとっては適した発電方法と言えますよね。地熱エネルギーは持続可能な再生可能エネルギー源であり、地球環境への負荷も低いとされています。
地熱発電の特徴
地熱発電の特徴は、高温の蒸気や熱水を発電に利用するだけでなく、地域の暖房などに再利用することができる点です。天然の蒸気を利用するため、有害なガスの発生がなくクリーンなエネルギーなのも見逃せません。時間に制約されずに連続的に発電が可能であり、安定した電力供給が実現できます。
ただし、地熱発電が可能な場所は、温泉や公園などの施設と重なることが多いため、地域との調整が必要になります。また、導入コストが高く、発電所の建設と運用開始までに時間がかかるため、普及が進んでいないという問題があります。
バイオマス発電
バイオマスとは、化石燃料以外の動植物などから得られる再生可能な資源のことです。そのバイオマス燃料を燃やし、その熱で蒸気を発生させてタービンを回すことで電力を発生します。この発電方法は天候に左右されず、燃料があれば安定して電力を供給することができます。
バイオマス発電は、燃焼時に排出されるCO₂量と同量のCO₂をバイオマスが吸収しているため、大気中のCO₂量を増やすことはありません。つまり、クリーンで環境にやさしい発電方法と言えますね。
バイオマスは豊富に存在し、農業や森林などから生まれる廃棄物や副産物を利用することもできます。こんなことからもバイオマス発電は、持続可能なエネルギー源として注目されています。
バイオマス発電の特徴
バイオマス発電の特徴は、廃棄物を燃料として活用できること。廃棄物の減少や再利用に貢献し、循環型社会への実現に役立ちます。木材や家畜の糞尿などが燃料となるため、国内で供給を確保しやすく、燃料不足になりにくい安定した電力供給が可能です。
またバイオマス発電は火力発電の一種なので、二酸化炭素の排出はあるものの、燃焼時に排出される二酸化炭素と同量の二酸化炭素をバイオマスが吸収しているため、大気中の二酸化炭素量を増やすことはありません。
しかしバイオマス燃料は広範な地域に分散しているため、収集や運搬、管理にコストがかかるという課題があります。また、バイオマス発電所の稼働には人が集まる地域であることが求められます。
ただし、捨てられていたり放置されていたりする資源を有効に活用することで、環境保護に貢献するメリットもあります。バイオマス発電は廃棄物の処理とエネルギーの供給を結びつけることができるエコな発電方法と言えます。
太陽熱発電
太陽熱発電は、機器の構造が単純で比較的古くから利用されてきた方法です。太陽の熱エネルギーを集めて熱媒体を温めることで、給湯や冷暖房の運転エネルギーを作る方法です。
太陽の光をレンズや反射鏡で集め、それによって生まれた熱を利用して蒸気タービンを回して発電を行います。太陽光発電と混同されがちですが、太陽熱発電は電気を作り出すのではなく、主に給湯や暖房などの利用に適しており、エネルギーの有効活用と省エネに寄与するとされています。
太陽熱発電の特徴
太陽熱発電の特徴は、まず導入コストがエネルギー源である太陽のエネルギーを利用するため永久的に無料です。また、システムが簡単で専門知識が不要なため手軽に導入できます。
さらに、太陽熱発電は太陽光発電と比較してエネルギー効率が高いという特徴があります。太陽光発電の効率が7%〜18％であるのに対し、太陽熱発電は40％〜60％と高い効率を誇ります。
しかし太陽熱発電は湿度に弱く、梅雨などの湿度が高く曇天の続く季節には効率が低下します。天候や日照時間に左右されるため、安定性にも課題があります。
また、広い平地が必要なため、日本の地形にはあまり適していないと言えます。初期導入コストはも高く、家庭用では数十万円、業務用では数百万円規模になるため、普及にはコスト低減が求められます。
地中熱発電
地中熱発電は、地下200m程度に蓄えられた熱を利用する再生可能エネルギーの一つです。夏は外気よりも低く、冬は外気よりも高い温度差を活かし、給湯や冷暖房に利用されます。
地中熱利用にはヒートポンプ、ヒートパイプ、水循環、空気循環、熱伝導の5つの方法があり、用途や条件に応じて適切な方法を選ぶことができます。
地中熱発電の特徴
地中熱発電は、外気温に左右されずに利用できる再生可能エネルギーです。冷暖房時に熱を屋外に放出しないため、ヒートアイランド現象を抑制できます。また、稼働時の騒音が非常に小さいという利点もあります。しかし、地中熱発電の導入には初期コストが高く、設備投資の回収に時間がかかるという課題があります。
温度差熱発電
温度差熱発電は、地下水や河川水などの水源を熱源として利用する再生可能エネルギーです。夏場は水温が低く、冬場は水温が高いという特性を利用して、水が持つ熱をヒートポンプを使用して給湯や冷暖房のエネルギーに変換します。
また、水源の温度差を利用するため、特定の地域の地熱や太陽光の影響を受けずに利用できます。それに伴い、環境にも配慮したエネルギーであり、持続可能な都市開発や低炭素社会の推進に貢献することが期待されています。ただ、水源の選定やシステムの設計など技術的な課題もあります。
温度差熱発電の特徴
温度差熱発電の特徴は、地下水や河川水など身近な熱源を活用できること。都市型のエネルギー供給源として注目されており、給湯や冷暖房のほか、温室栽培や融雪用の熱源としても利用できます。
しかし、温度差熱発電のシステム導入には大規模な建設工事が必要であり、初期コストが高いという課題があります。技術や設備の進化によってコスト低減が進められていますが、導入にはまだ課題が残っています。また、都市型のエネルギー供給源とするには地域の特性や需要との調整が必要です。
雪氷熱発電
雪氷熱発電は、冬に降った雪や外気で凍らせた氷を保管し、夏場など冷熱が必要な時にそれらを活用します。雪や氷を倉庫に貯蔵し、野菜などの保存や建物の冷房に利用することができます。この方法は主に北海道を中心に日本で導入が進んでいます。
季節のエネルギー需要のバランスを調整し、省エネルギーな冷房や冷蔵を実現するために有効な方法とされています。
雪氷熱発電の特徴
雪氷熱発電の特徴は、0～5℃の温度と適度な湿度を保つことができるため、食物の保存に最適です。冷蔵庫や冷凍庫とは異なり、電力を使用せずに雪や氷の冷却効果を利用するため、ランニングコストも低く抑えられます。特に夏場の冷房に利用する場合、一般的な電気冷房に比べてランニングコストが約1/4程度に抑えられます。
しかし、雪や氷を夏場まで貯蔵することは手間がかかります。雪や氷の集めたり運搬したりする費用も発生するため、初期費用や運用コストには注意が必要です。
多様な種類がある再生可能エネルギーを利用しましょう
再生可能エネルギーは、地球環境に配慮しながら持続可能なエネルギーを生み出す手段です。日本を含む多くの国で導入が進み、エネルギー自給率の向上や環境負荷の削減が期待されています。
再生可能エネルギーの大きな特徴は、多様な種類が存在することです。太陽光発電、風力発電、地熱発電、バイオマス発電など、地域の特性やエネルギー需要に応じて使い分けることで、効率的なエネルギー供給が可能となります。
しかしながら、一部の技術や設備はまだ開発途中であり、正確なデータやコスト面での課題が残っています。それでも、持続可能な社会の実現を目指し、私たちは再生可能エネルギーへの関心を高める必要があります。
弊社の『とくとくファーム0』では、活用予定の土地や耕作放棄などを所有している企業様と、再生可能エネルギー設備の導入を検討している企業様の間に立ち、非FIT型太陽光発電の開発や物件の紹介、売買仲介のサポートを行っています。
弊社では創業から29年、累計15,000以上の実績を持ち、単に太陽光発電の施工だけでなく、ESG投資や脱炭素経営、CSRといった観点からどのような運用方法がベストなのか調査・ご提案いたします。また、大量一括仕入れなどを行うことにより、太陽光発電のコスト低下に向けて努めています。
脱炭素経営の方法について悩んでいる方や太陽光発電について関心を持ち始めた方は、この機会にぜひご相談ください。無料の個別セミナーでは、より詳細に脱炭素経営や非FIT型太陽光発電に関する内容をご説明しています。
