再生可能エネルギーとは？種類とメリット・デメリットを解説
再生可能エネルギー（Renewable Energy）とは、資源の枯渇が懸念される石油や石炭、天然ガス等の有限な化石エネルギーと異なり、太陽光、風力、水力等の永続的に再利用できる非化石エネルギーを意味します。脱炭素社会・カーボンニュートラルの実現に向けて、化石エネルギーから非化石エネルギー・再生可能エネルギーへの転換が求められています。この記事では、再生可能エネルギーの種類、導入のメリット・デメリットを解説します。
再生可能エネルギーとは
再生可能エネルギーとは、化石燃料のように有限ではなく、永続的に利用できるエネルギーのことです。英語では、Renewable energyと呼ばれます。化石燃料との大きな違いとして、枯渇の心配がないことや、使用の際に地球温暖化の原因となる温室効果ガスが排出されないことが挙げられます。
自然エネルギーとの違い
自然エネルギーは、自然環境から得られるエネルギーです。太陽光や風力、中小水力や地熱が当てはまります。自然エネルギーは、枯渇することがなく永続的に利用できるため、再生可能エネルギーの一種です。
新エネルギーとの違い
新エネルギーとは、太陽光や水力、風力などの再生可能エネルギーのことです。その中でも、日本の法律で特に普及が推進されているエネルギーのことを指します。
グリーンエネルギーとの違い
資源エネルギー庁が実施している「グリーンエネルギーCO2削減相当量認証制度」の運営規則によると、グリーンエネルギーは石油・石炭・天然ガスなどの化石燃料、また原子力による発電でないものとして定められています。同時に、発電過程において温室効果ガス及び硫黄酸化物・窒素酸化物等有害ガスの排出がゼロか、または著しく少ないことも求められます。このような定義から、グリーンエネルギーと再生可能エネルギーはほぼ同義になります。
クリーンエネルギーとの違い
クリーンエネルギーは、地球温暖化の原因となる温室効果ガスを排出しない、あるいは排出が少ないエネルギーのことです。よって、再生可能エネルギーはクリーンエネルギーであると言えます。ちなみに、原子力発電に関しては、温室効果ガスを排出しなくても放射性廃棄物が出たり放射線流出の可能性があったりするため、クリーンエネルギーには分類されません。
再生可能エネルギーが求められる理由
ではなぜ現在、再生可能エネルギーが必要とされているのか見ていきましょう。
地球温暖化防止
まず1つ目の理由として、地球温暖化防止が挙げられます。再生可能エネルギーは、化石燃料を利用しないエネルギーです。化石燃料を利用すれば、温室効果ガスである二酸化炭素が排出され地球温暖化の原因となってしまいます。地球温暖化問題は年々深刻になっており、そのため温室効果ガスを排出しない再生可能エネルギーに注目が集まっているのです。
資源の有限性
日本は現在、電力のほとんどを火力発電に依存しており、化石燃料の使用量も多い状態です。しかし、化石燃料の自給率は大変低く、中東地域からの輸入に頼っています。そのため、中東地域の情勢や国際価格の影響を激しく受けています。
また、化石燃料は有限なため、いつか必ず枯渇します。
一方で、再生可能エネルギーは、自然のエネルギーを使っているため、自給自足が可能でかつ永続的に利用できるエネルギーです。よって現在、再生可能エネルギーが化石燃料の代替エネルギーとして求められています。
再生可能エネルギーにおける課題
再生可能エネルギーの利用にはメリットがある一方で、導入に際して多くの課題があるのも事実です。どのような点が、再生可能エネルギー利用拡大の障壁となっているのか説明します。
発電量が不安定
再生可能エネルギーの多くが、自然界に存在する枯渇しないエネルギーを利用しています。そのため、季節や天候によっては十分なエネルギーを得られないこともあります。安定した供給が難しいということは、停電を頻繁に起こすことにつながってしまうでしょう。
天候に左右されずに発電可能な手法や、発電場所の分散によって安定的な供給ができないか研究が進められています。
発電コストが高い
技術や設備に高いコストがかかってしまうことも、日本において再生可能エネルギーの導入が進まない原因となっています。しかし、世界的にみると既に発電コストは低下してきています。日本でも、2017年改正FIT法から、大規模太陽光発電に対する入札制度や中長期的な買い取り価格の目標設定が始まりましたが、これらの動きが適正な価格競争を生み、発電コストが低下することが期待されています。
発電可能な場所が限られる
火力発電は比較的場所を選ばない発電方法であるのに対し、再生可能エネルギーの多くが限られた場所でしか動力源を得られない手法です。そのため、発電量も少なくなってしまいます。
再生可能エネルギーの種類
ここでは、再生可能エネルギーには具体的にどんな種類があるのかについて、経済産業省が公開しているなっとく！再生可能エネルギーの分類をもとに解説します。
太陽光発電
太陽光をエネルギー源とする太陽光発電は、再生可能エネルギーの一種です。太陽電池に光が当たることによって発電します。エネルギー源が太陽光なので基本的にどこでも発電が可能であったり、屋根や壁などの普段使用しないスペースに設置できたりと、比較的導入しやすいシステムのため、日本においても年々導入量が増加しています。一方で、天気により発電量が一定でないことや、設置にコストがかかることなどが課題です。
風力発電
風力発電もまた再生可能エネルギーです。風をエネルギー源として風車を回すことにより発電します。風力発電は大規模におこなうことができれば、発電コストが低く、変換効率も良い発電方法であるため、日本でも導入量が増加しています。また現在は、設置場所を広げるために洋上風力発電が検討されています。
バイオマス
バイオマスは、再生可能な生物由来の有機性資源です。木くずや家畜排泄物などが当てはまります。一方、化石燃料も生物由来ではありますが、バイオマスには当てはまりません。バイオマスは、燃焼したりガスに変換したりして利用するため、使用時に二酸化炭素を排出しますが、これはカーボンニュートラルと捉えられているので、環境にやさしいエネルギーとして認識されています。本来廃棄していたものを利用しているため、循環型社会の構築に貢献できるという利点があります。
水力発電
水資源の豊富な日本では、昔から水力発電が盛んでした。近年は大規模なダムによる発電のみならず、中小規模な水力発電の開発が進んでいます。クリーンエネルギーであるのはもちろんのこと、エネルギー変換効率がどの発電方法よりも高いのが特長です。しかし、大規模なダム建設をおこなう場合は、初期費用がかかったり、環境破壊につながったりといった側面もあります。
地熱発電
火山の多い日本は、地熱発電ができる場所が多い国です。東北や九州に特に多く見られます。蒸気によってタービンが回り発電されるという仕組みです。地熱発電には、フラッシュ方式とバイナリー方式があります。フラッシュ方式は、地下にある熱水をくみ上げ、蒸気を取り出し、動力源とします。そのため、何か所か採掘をおこなう必要があります。一方、バイナリー方式は、既にある温泉熱や温泉井戸を利用するので新たな採掘が不要です。そのため、環境に優しい発電方法といえます。
発電時に発生する蒸気や熱水が農業用ハウスや魚の養殖に利用されている事例もあります。とはいえ地熱発電に適する場所は、国立公園や温泉のある地域であることが多く、設置が難しいという問題点があります。
太陽熱利用
太陽の熱エネルギーをパネルに集めることで温水や温風を作ることができるので、それを給湯や冷暖房に利用します。システムは複雑でなく導入しやすい上、エネルギーを熱に変換する効率が高い手法です。
雪氷熱利用
雪氷熱利用とは、寒冷地において、冬の間の積雪や低い気温を利用して凍らせた氷を保管しておき、気温が上がる夏に冷房や農作物の冷蔵のために使うことです。豪雪地帯では雪の処理費用が問題になりますが、このような雪の活用法によりコスト削減につながっています。しかし、雪や氷を保管する設備や運搬に費用や技術が必要という課題も存在します。
温度差利用
河川や海水、下水や地下水は、大気と比べて温まりにくく冷めにくいという性質を持っています。そのため、夏には大気より温度が低く、冬には温度が高いという現象が起こります。これを利用したのが温度差利用です。温度差により生じたエネルギーをヒートポンプによって熱に変換するという仕組みです。ヒートポンプとは、熱を温度が低いところから高いところに移動させることのできるものです。冷暖房や融雪用熱源、農作物の温室栽培などさまざまなものに利用できるため注目されていますが、大規模な工事が必要なため高い費用がかかってしまいます。ただ、熱源と電気消費地の近さから、都市型エネルギーとして活用することが検討されているため、地方公共団体との協力次第では今後利用が拡大していくと考えられます。
地中熱利用
地上から深さ10~15mの地中の温度は大気の温度変化の影響を受けないため、ほぼ一定です。そのため、気温に比べて夏は低い温度、冬は高い温度ということになります。地中熱利用では、ヒートポンプによって熱を移動させ、その熱を冷暖房や給湯に活用します。一般的な冷房は熱を屋外に放出するため、都心のヒートアイランド現象の原因になっているとして問題視されていますが、地中に放熱するという性質上、比較的気温上昇につながりにくいと言われています。しかし、設置のためのコストは避けられないというのが現状です。
空気熱
空気熱もまたヒートポンプを利用して熱を得る手法です。空気は、圧力を高くすれば温度が上がり、圧力を低くすれば温度が下がるものです。ヒートポンプで空気中の熱を吸い込み、電力で圧力を上昇させ高温にし、この熱を暖房や給湯に使います。圧力をかける際に電力を使用してはいますが、それを差し引いても大きな熱エネルギーを得ることができるのです。
その他
海水の力を利用した発電も注目されています。太陽光によって暖まった海面付近の水と深海の水の温度差をエネルギー源としたり、波の上下動、潮の満ち引き、海流の動きなどを利用したりとさまざまな方法が考案されています。まだ研究段階の技術もありますが、今後の活用が期待されます。
再生可能エネルギーに転換して持続可能な社会を
再生可能エネルギーは、地球温暖化につながる温室効果ガスを排出しない上、化石燃料のように枯渇する恐れのないエネルギーです。発電量が不安定であることや、発電コストがまだまだ高いといった課題はあるものの、技術の進歩によってさまざまな再生可能エネルギー利用が広がっています。ぜひ再生可能エネルギーに転換して、持続可能な社会の構築に貢献しましょう。
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