脱炭素経営を進めていくには、エネルギー問題についても広く理解しておく必要があります。中でも次世代エネルギーに関しては、エネルギー関連以外の企業にとっても導入メリットのある内容です。
そこで今回は、次世代エネルギーの種類や特徴、本命とされるエネルギーについて詳しく解説します。脱炭素経営のために次世代エネルギーを取り入れたい方などは、参考にしてみてください。
次世代エネルギーとは
次世代エネルギー（代替エネルギー）とは、二酸化炭素排出量がゼロもしくは少ないエネルギーのことです。
例えば太陽光発電や風力発電などは、次世代エネルギーとして区分されます。
なお、化石燃料不使用の再生可能エネルギーは、次世代エネルギーと同じ意味で用いられるケースもありますが、再生可能エネルギーのひとつとして次世代エネルギーが位置づけられているケースもあります。
次世代エネルギーが必要とされる背景
次世代エネルギーが必要とされる背景には、化石燃料をはじめ、原子力発電の環境負荷や将来性も関係しています。
化石燃料とは、石炭や石油・天然ガスといった燃料を指します。さまざまな産業で用いられており、火力発電の燃料としても活用されています。
ただし化石燃料は有限のため、いずれ枯渇してしまうことが考えられます。また石炭・石油・天然ガスを燃焼させると二酸化炭素を排出し、環境負荷の増加につながるという問題点も残されています。
原子力発電に関しては、核分裂反応による熱で水を加熱し、熱水から発生する蒸気で発電機のタービンを回転させて電気を起こす仕組みです。発電時に二酸化炭素を排出しないものの、核の廃棄物に関する取扱いや事故発生時のリスクといった問題があります。
そのため、化石燃料や原子力発電に代わる次世代エネルギーを重視した電源構成や産業活動などが、持続可能な社会を構築していく上で必要だとされています。
主な次世代エネルギーの種類
続いては、主な次世代エネルギーの種類と特徴についてわかりやすく解説します。
太陽光発電
太陽光発電は、太陽光パネルに搭載された太陽電池に光が当たると電気を生み出す次世代エネルギーで、発電時に二酸化炭素を排出しません。
また、企業や個人に普及が進んでいるエネルギーのひとつであり、ほかの発電方式と比較してコストや設置面積といった点でも導入しやすいと言えます。なお電力への変換効率は20％前後です。
主なメリットは、空いたスペースや山間部などさまざまな場所に設置可能だということです。また、発電した電気は自家消費したり売電したりできます。
一方、日中しか発電できない、雨や雪の日は発電量が低下するといったデメリットがあり、常時一定の発電量を保つのは難しいと言えます。
風力発電
風力発電は、発電機に接続されたブレード（風車の羽根）を風の力で回転させて発電する次世代エネルギーです。
発電時に二酸化炭素を排出しないだけでなく、日中や夜間を問わず発電できるのもメリットと言えます。さらに、変換効率が30～40％程度と比較的高めな点も、特長のひとつです。
ただし、風の強い場所でなければ一定の発電量を確保できないため、設置場所が限られます。さらに風が吹く強さは自然任せであり、安定した電力量を発電できないのもデメリットです。
水力発電
水力発電は、高い場所から落ちる水の力で水車を回転させて発電機を動かし、発電させる次世代エネルギーを指しています。設備の種類は、ダムを利用した水力発電のほか、上下水道などを活用した小規模な中小水力発電の2種類に分かれています。
変換効率が80％程度と高効率な点や、水量の調整で電力需要に合わせた発電を目指せるのが大きなメリットです。
一方デメリットとして、一定の雨量を記録している地域や落差のある場所でしか発電できない点が挙げられます。また、ダムを活用した大型の水力発電所は既に全国各地で開発されているため、中小水力発電でなければ新規導入が難しい状況です。
地熱発電
地熱発電は、地中の熱や蒸気を活用して発電機のタービンを回転させ、発電する次世代エネルギーです。
日本には火山が多いので、地熱発電に適した土地も比較的多い傾向にあります。そのため、地熱発電との相性がいいと言えます。変換効率については、太陽光発電と同じく20％前後です。
一定の発電量を常に保てるのが大きなメリットで、これは風力発電や太陽光発電などと異なる強みでもあります。また発電の際に使用した蒸気や熱水は、暖房や農業などに活用することが可能です。
しかし導入コストが特に高く、なおかつ土地の選定作業に時間がかかります。地熱発電に適した土地を見つけたとしても、1,000～3,000m程度まで掘削しなければならず、設置までの作業負担や時間、コストという点でデメリットが多い側面もあります。
バイオマス発電
バイオマス発電とは、生ごみや食品加工の際に出る廃棄物、家畜の糞尿などから取り出したバイオガスや、間伐材などの木質燃料で発電を行なう次世代エネルギーです。
変換効率は20％前後で、3種類の発電方式に分かれています。
1つ目は、バイオマス燃料の燃焼で発生した蒸気でタービンを回転させる「直接燃焼方式」です。2つ目は、バイオマス燃料の熱処理によって取り出したバイオガスでタービンを回転、もしくはエンジン式発電機の燃料として活用する「熱分解ガス化方式」です。
そして3つ目は「生物化学的ガス化方式」で、バイオマス燃料を発酵させて取り出したガスでタービンを回転、もしくはエンジン式発電機の燃料として活用します。
バイオマス発電の場合は、風力発電や水力発電と異なり自然環境に左右されずエネルギーを取り出せるので、一定の発電量を見込めるのがメリットと言えます。また、原料は大気中の二酸化炭素を吸収したものなので、発電時に発生した二酸化炭素量と相殺できます。
一方、デメリットとしては、発電時に発生する廃液の処理や燃料の調達コストなどが挙げられます。また、バイオマス燃料の調達しやすい場所に発電設備を設置しなければ、バイオマス燃料の輸送コストなどによる負担が増えてしまいます。
バイオマス熱利用
バイオマス熱とは、バイオマス発電で発生した蒸気や、バイオマス燃料の発酵により発生したガスを指します。暖房設備や給湯設備の燃料として活用できるのが、主な特徴と言えます。
メリットは、バイオマス発電で余ったバイオマス燃料を有効活用できだけでなく、都市ガスの代替エネルギーとしても活用できる点です。
ただし自社で調達するにはバイオマス発電設備が必要になるので、バイオマス発電を活用した事業を先に検討しておくことが必要になります。
太陽熱利用
太陽熱利用システムは、太陽集熱器で太陽の熱を吸収し、空気や水などに熱を伝えて暖房や給湯に活用する設備を指します。小型の住宅用タイプだけでなく、産業用の大規模な設備も製造されているので、自社の暖房や給湯設備に導入することが可能です。
導入コストの低さやシンプルなシステム、二酸化炭素排出量ゼロという点は、主なメリットと言えます。ただし天候によっては熱エネルギーを得られないので、不安定なエネルギーという側面もあります。
温度差熱利用
温度差熱利用とは、外気との温度差がある河川や地下水から熱エネルギーを取り出し、冷暖房や給湯設備に活用する次世代エネルギーのことです。
河川や地下水の水温は夏場なら外気より低く、冬場なら外気より高い性質を持っています。そこで、ヒートポンプなどの設備で熱エネルギーを取り出せば、冷暖房などに使用することが可能になります。
このように、二酸化炭素排出量ゼロで熱エネルギーを得られるのが、温度差熱利用のメリットです。ただし大規模な設備が必要のため、導入費用の高さなどはデメリットになります。
雪氷熱利用
雪や氷を保管し、夏場などにビルやマンションの冷房に使用したり農作物を冷やしたりする次世代エネルギーが雪氷熱利用です。
積雪量の多い地域では毎年一定の雪や氷を確保でき、また、ほかのシステムと異なりエネルギーを比較的簡単に取り出せるのがメリットです。
しかし、積雪量の少ない地域では雪氷熱利用の導入が難しいと言えます。さらに暖房に必要な熱エネルギーを作り出せない点はデメリットです。
次世代エネルギーの本命は？
続いては、次世代エネルギーの本命として注目されているエネルギーや概要について確認していきましょう。
水素エネルギー
水素エネルギーは、使用時に二酸化炭素を排出しないというクリーンな特徴を持っていて、さまざまな原料から作り出せる次世代エネルギーです。
また、長期保存可能で大量に輸送できるほか、水素発電や水素エンジンなど多種多様な設備に活用できるのが大きなメリットでもあります。
水素は、エネルギーの作り方によってグレー水素、ブルー水素、グリーン水素と呼ばれています。このうち、ブルー水素とグリーン水素はクリーンなエネルギーと言えます。
グレー水素は、化石燃料の石炭や天然ガスの燃焼によって生成された水素です。製造過程で二酸化炭素を排出するため、クリーンエネルギーではありません。
一方、ブルー水素は化石燃料で製造するものの、二酸化炭素を特殊な設備で回収および貯留します。そのため二酸化炭素は大気中に排出されないので、環境負荷に配慮された水素でもあります。
またグリーン水素は特にクリーンと言える水素で、太陽光発電などの再生可能エネルギーと水で作られ、二酸化炭素も排出しません。
アンモニア
窒素と水素で作られたアンモニアは、主に肥料として活用されているものの、発電設備の燃料や水素の輸送手段などにも活用可能な次世代エネルギーです。
国主導でアンモニアに関する技術開発も進められていて、将来的に燃料などに活用される可能性のあるエネルギーでもあります。
アンモニア発電は、化石燃料と混ぜて燃焼させる「混焼」と、アンモニアのみで燃焼させる「専焼」に分けられます。専焼のアンモニア発電の場合は二酸化炭素を排出しないため、環境負荷を抑えながら電力を活用することが可能です。
また水素は可燃性であるものの、水素と窒素によってアンモニアにしておけば、輸送時の事故リスクを抑えられます。
核融合
核融合は、重水素と三重水素の原子核を融合させた際に得られるエネルギーを指します。
主なメリットは、莫大なエネルギーを取り出せることに加え、原子力発電と異なりメルトダウンのリスクが原理上起こらず、さらに二酸化炭素を排出しないといった点です。
また太陽光発電や風力発電などと異なり、常に一定のエネルギーを得られるため、火力発電や原子力発電のようにベースロード電源として活用できる可能性があるのも大きなメリットと言えます。課題としては、まだ研究段階であり、また手軽に導入できないということが挙げられます。
コストや立地、運用しやすさという点で太陽光発電がおすすめ
水素やアンモニア、核融合は、次世代エネルギーの本命として注目されているものの、生成するための建物や設備の建設コスト、技術的な難易度という点において、すぐに取り入れられるエネルギーとは言えません。
そこでおすすめの次世代エネルギーが、太陽光発電です。
ここからは、次世代エネルギーとして導入しやすい太陽光発電の強みについてわかりやすく解説していきます。
さまざまな場所や面積に設置可能
太陽光発電の場合は、風力発電や水力発電、地熱発電などと異なり、さまざまな場所に設置できるのも強みのひとつです。
例えば、太陽光の当たる場所があれば、基本的に建物の屋根や壁面、地上、水上などで発電できます。また太陽光パネルの設置枚数は調整可能なので、住宅の屋根といった小さなスペースから2ha（ヘクタール）などの広い土地にまで設置することが可能です。
設備の設置面積に悩んでいる企業にとっては、導入しやすいポイントと言えます。
1kWあたりの初期費用が抑えられている
経済産業省の「令和5年度以降の調達価格等に関する意見」によると、産業用太陽光発電（出力10kW以上）の初期費用は、1kWあたり23.6万円です。
一方で、ほかの再生可能エネルギー発電設備は、地熱発電なら1kWあたり168 万円（中央値）、陸上風力発電は1kWあたり34.7 万円（中央値）、中小水力発電で1kWあたり225 万円（中央値）、木質等バイオマス発電の場合は1kWあたり42.0万円（中央値）と、いずれも太陽光発電よりコストが高い傾向にあります。
そのため、コストを抑えながら次世代エネルギーで発電事業を行ないたい場合は、太陽光発電がおすすめだと言えます。
出典：経済産業省ウェブサイト
これからの運用は非FIT型太陽光発電
太陽光発電の運用を検討し始めた方の中には、FIT制度の認定を受けるべきか悩んでいる方も多いかと思います。FIT制度は、固定単価で電力を買い取ってもらえる国の支援制度で、売電収入の見通しを立てやすいといったメリットがあります。
しかし、FIT認定を受けない非FIT型ならではの強みもあるので、導入前に非FITを検討してみることをおすすめします。
最後は、非FIT型太陽光発電のメリットやおすすめの理由について解説します。
FIT制度の影響を受けない
FIT制度の固定買取期間には期限が設定されています。そのため、FIT型太陽光発電に頼った運用を行なった場合、固定買取期間終了後にどう活用していけばいいのか行き詰ってしまう可能性もあり、注意が必要です。
また、FIT制度の認定を受けたり制度を活用し続けたりするには、同制度の規制に沿って運用していかなければいけません。制度の仕組みや規制内容の変更・追加といった影響を受けやすい状況に置かれていることが、デメリットのひとつです。
一方、非FIT型太陽光発電で運用を始めれば、最初からFIT制度に必要な書類作成や申請手続き、そのほかの規制の影響を受けずに済みます。
FIT制度に頼らない運用ノウハウを積み重ねていけば、今後FIT制度そのものが終了したとしても太陽光発電事業を続けることができるでしょう。
売電より効率的に電気料金を削減可能
二酸化炭素排出量の削減だけでなく電気料金の負担も軽減したい場合は、非FIT型の方がおすすめと言えます。
FIT制度の固定買取価格は毎年下落し続けています。実際、2024年度の固定買取価格は、地上設置型かつ出力50kW以上で1kWhあたり9.2円です。
一方、電気料金の電力量料金単価は、東京電力の高圧電力Aで1kWhにつき22.54円、夏季期間の単価なら1kWhにつき23.67円かかります。
つまり、固定買取価格より電力量料金単価の方が高い状況であり、FIT制度を活用しても電気料金削減効果を伸ばしにくいのがネックです。
非FIT型太陽光発電を導入した場合は、発電した電力の全量を自家消費に充てられるため、買電量を直接削減できます。これにより、売電より効率的に電気料金を削減することが可能になります。
非FITなら環境価値のある電力を運用可能
FIT型と異なり、非FIT型太陽光発電の場合は環境価値を残したまま電力を活用することができます。
FIT制度の電力買取コストは、電力会社だけでなく国民も再エネ賦課金という形で負担しています。また再エネ賦課金の中には環境価値が含まれているので、再生可能エネルギー由来100%の電力としてや、環境価値のある電力としてはみなされていません。
そのため、環境負荷の少ない電力を活用しているという点をアピールすることが難しく、脱炭素経営においてはデメリットになります。
非FIT型太陽光発電を運用した場合であれば、環境価値の含まれた電力として電力供給先に売電したり、全量を自家消費したりできるのが大きな特徴です。
企業価値の向上を図る上でも、非FIT型太陽光発電はメリットの多い次世代エネルギーと言えます。
次世代エネルギーは脱炭素経営につながる！
次世代エネルギーとは、二酸化炭素の排出量がゼロもしくは少ないエネルギーのことです。その種類は多数あり、熱や電力、ガスとして活用できるのも大きな特徴と言えます。
脱炭素経営のために次世代エネルギーを取り入れたい方などは、今回の記事を参考にしながら非FIT型太陽光発電を検討してみてはいかがでしょうか。
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