再生可能エネルギーのメリット・デメリット！ 再生可能エネルギーは日本の地形に向いている

再生可能エネルギーは太陽光発電以外にも水力発電や風力発電、地熱発電など様々な種類があります。どれも石油などの化石燃料を必要とせず、二酸化炭素を排出しないので、地球に優しいクリーンなエネルギーです。しかし、そんな再生可能エネルギーにもメリットとデメリットが存在します。今回はそれぞれの再生可能エネルギーの特徴やメリットとデメリットについて解説します。

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を使用せず、地球のどこにでも存在しているため国内で生産可能であり、二酸化炭素を増加させないエネルギーのことを指します。

再生可能エネルギーのメリット・デメリット

再生可能エネルギーのメリット・デメリットは次の通りです。

再生可能エネルギーのメリット

再生可能エネルギーのメリットは以下の通りです。

・化石燃料と違い、枯渇の心配がない
・再生可能エネルギーは温室効果ガスを排出しないので、地球温暖化対策になる
・日本の自然や地形とマッチしている
・災害時など、緊急時用の電源になりうる
・エネルギー自給率が高まる

再生可能エネルギーのデメリット

再生可能エネルギーのデメリットは以下の通りです。

・発電量は季節や時間、気候などの影響を大きく受けるため発電量のコントロールは困難
・状況によっては、発電量が安定しない
・場所を厳選しなければ発電量が少なくなってしまうエネルギーもあるため、発電設備設置場所が限定される

再生可能エネルギーの種類別特徴とメリット・デメリット

再生可能エネルギーには主に以下のような種類があります。

太陽光発電

1つ目が「太陽光発電」です。

太陽光発電は、太陽光が太陽電池に照射されることで、太陽電池を構成している半導体の電子が動き、電気が発生する仕組みになっています。

太陽電池は電力を蓄える機能はなく、太陽の光エネルギーを直接電力に変換する発電機の役割を果たします。

太陽光発電のメリット

太陽光発電のメリットは以下の通りです。

・太陽光が当たれば電力を生み出してくれる発電方法
・燃料を必要としないので、排気ガスやCO2、燃えかす、使用済み燃料の処理なども発生しない
・火力発電のようにエンジンやタービンといった稼働部分がないため、故障が発生しにくく信頼性が高い

太陽光発電のデメリット

太陽光発電のデメリットは以下の通りです。

・太陽光が当たっていない、夜間や日照不足の時間は発電することができない
・電力を毎日一定量供給するという「安定性」の面では弱い部分がある
・初期費用が高い
・草むしりや故障対応などのメンテナンス費用がかかる

風力発電

2つ目が「風力発電」です。

風力発電は、風力発電機と呼ばれる設備を使って発電します。風力発電の仕組みは以下の通りです。

①ブレード（風力発電機の上部に付いている羽の部分）に風が当たる
②ブレードが回転し、その回転が動力伝達軸を通じてナセル（装置）に伝わる
③ナセルの中で、増速機がギアを使って回転数を増やし、回転速度を速める
④回転を発電機で電気に変換
⑤発電された電気は塔体の中を通ってトランス（変圧器）で昇圧される
⑥送電線または配電線を通って電気が届けられる

風力発電機の高さは、地上に建設される場合でも、高いものでは100m以上の大きさになるものもあります。風力発電には次のような種類があります。

・陸上風力（陸地に設置する風力発電）
・洋上風力（海の上に設置する風力発電）

風力発電のメリット

風力発電のメリットは以下の通りです。

・一定の風速があれば、昼夜を問わず電力を生み出してくれる発電方法
・燃料を必要としないので、排気ガスやCO2、燃えかす、使用済み燃料の処理なども発生しない
・地球環境にやさしい安全でクリーンなエネルギーとして普及が進んでいる

風力発電のデメリット

風力発電のデメリットは以下の通りです。

・風力発電は発電量が風に左右される
・風が吹かない、風が弱すぎる、台風などの風が強すぎて危険なときには発電不可能
・電力を毎日一定量供給するという「安定性」の面では弱い部分がある
・季節によって変化があるため、年間を通した風況を考慮して風力発電所を建設する必要性がある

水力発電

3つ目が「水力発電」です。

水力発電は、水を高いところから落下させることで生まれる位置エネルギーを利用して、水車を回転させて電気をつくる仕組みのことを指します。

水力発電は大きく分けると以下のようになります。

・河川や農業用水路などに発電用水車を設置：流れ込み式
・ダムに貯めた水を放流することで発電：貯水池方式、調整池式、揚水式

ダムを利用する貯水池式、調整池式、揚水式は、発電量の増減の調節が短時間にできるため、電力の需要状況に合わせて稼働させることができます。

最近は、基本的にある程度の落差と流量のあるところであれば場所を問わない「小水力発電」が見直されています。小水力発電は自然への影響が非常に少なく、私たちの生活圏に近いところで稼働することができます。

水力発電のメリット

水力発電のメリットは以下の通りです。

・太陽光や風力発電よりも天候に左右されない
・水という再生可能エネルギーを有効活用した、最もクリーンな発電手法
・温室効果ガスも大気汚染の原因となる酸化物も排出しない
・水流や水量を変化させることで、発電量を容易にコントロールすることができる
・水資源に恵まれた日本にとっては、優秀な純国産エネルギー

水力発電のデメリット

水力発電のデメリットは以下の通りです。

・大型発電所の建設は、森林など自然環境に対する影響が大きい
・多大な建設費用や送電コストがかかる
・水資源を利用するため、その年の降水量によって影響をうける場合がある

地熱発電

4つ目が「地熱発電」です。

地熱発電は「地熱貯留層」と呼ばれる地下1,000～3,000mの場所から汲み上げた蒸気や熱水によって、タービンを回して発電しています。

「地熱貯留層」とは、地上で降った雨が 深さ数千mのマグマ溜まりに到達して蒸発し、熱水として溜まっている場所のことです。
地熱発電には次のような種類があります。

・フラッシュ方式（地下の高温の蒸気を直接利用する方法）
・バイナリー方式（沸点の低い別の流体を利用する方法）

フラッシュ方式とは、鋼管杭を使って貯留層から200度以上の熱水を直接くみ上げて利用する方式です。
発電に使われた後の蒸気は、冷却塔で冷やすことにより水になります。

バイナリー方式とは、水よりも沸点の低い有機媒体等を熱水で温めて作り出した蒸気によってタービンを回し、発電する方式です。

すでに掘削済みの温泉熱や温泉井戸の蒸気を利用する方式です。そのため、新たな掘削、還元井等は使用しません。環境にも優しいので、今後の普及に大注目です。

地熱発電のメリット

地熱発電のメリットは以下の通りになります。

・CO2をほとんど出さずにエネルギーを作り出すことができる
・地球内部のマグマの熱を使うので、エネルギー源が枯渇する心配がない
・太陽光発電や風力発電のように、発電量が昼夜、年間で変動することがないため、安定した発電量を得られる

地熱発電のデメリット

地熱発電のデメリットは以下の通りになります。

・発電設備を作るための調査や開発に大変な時間とコストがかかる
・地熱発電に適した場所が国立公園の中であったり、温泉地であったりすることが多い

バイオマス発電

5つ目が「バイオマス発電」です。

バイオマス発電は、バイオマスを直接燃焼またはガス化することでタービンを回し、発電する手法です。

バイオマスとは、動植物等の生物から作り出される有機性のエネルギー資源で、一般に化石燃料を除くものを総称しています。

バイオマス発電は燃料を燃やすとCO2を発生しますが、「カーボンニュートラル」という考え方に立っており、燃焼を行っても結果的に大気中のCO2の増加にはつながらない発電方法とされています。
また、燃料として再生可能なエネルギー源を用いるので、バイオマス発電は再生可能エネルギーと位置づけられています。

バイオマス発電は燃やす燃料とその燃焼方法によって、大きく次のように分ける事ができます。

①直接燃焼方式：燃料（木くずや間伐材、可燃性ごみ、精製した廃油など）を直接燃焼して蒸気タービンを回し発電を行う
②熱分解ガス化方式：燃料（木くずや間伐材、可燃性ごみなど）を熱処理することでガス化し、ガスタービンを使って燃焼させることで発電を行う
③生物化学的ガス化方式：燃料（家畜の糞尿や生ごみ、下水汚泥など）を発行させることでメタンなどのバイオガスを発生させ、そのガスをガスタービンで燃焼させて発電を行う

バイオマス発電のメリット

バイオマス発電のメリットは以下の通りになります。

・CO2を増加させずにエネルギーを作り出すことができるクリーンな発電方法
・廃棄物の残りからエネルギーを取り出し、再利用することで無駄なくエネルギーを活用できる
・地域のゴミ処理場のそばにバイオマス発電所を併設すれば、ゴミを地域のエネルギー源として有効活用できる
・他の再生可能エネルギーに比べて地理的自由度が高い
・燃料さえ確保することができれば、安定した発電量が見込める
・再生可能エネルギーの“ベース電源”として活用することができるかもしれない
・バイオマス発電は廃棄物の再利用にも繋がることから、 SDGsなどが目指す「循環型社会」にも貢献できる再生可能エネルギー

バイオマス発電のデメリット

バイオマス発電のデメリットは以下の通りになります。

・発電所を建設する時、燃料を調達しやすい場所であり、かつ電力系統に接続しやすい場所であるか考慮しなければいけない
・「ベース電源」にするためには、安定的に燃料を確保することと、その保管場所等のスペースを確保することが課題となる

まとめ

再生可能エネルギーのそれぞれの特徴やメリット・デメリットについて解説してきました。以下、まとめになります。

・再生可能エネルギーのメリットは「枯渇しない・CO2を排出しない・非常時電源になる・エネルギー自給率があがる」こと
・再生可能エネルギーのデメリットは発電量が天候や場所に左右されること
・再生可能エネルギーは火山や山、川など自然豊かな日本の地形にマッチしている

再生可能エネルギーは自産自給できる、地球環境に優しいエネルギーです。今後の地球環境を考えると、メリット・デメリットを理解した上でそれぞれの特徴を活かし、一般家庭でも使用可能な主要エネルギーとして普及していく必要があるといえるでしょう。