【総まとめ】再生可能エネルギーの種類、それぞれのメリットや課題をまとめて解説

再生可能エネルギーが注目を浴びています。
世界情勢の影響による燃料費の高騰、地球温暖化による気候変動など様々な理由がありますが、これらに起因する「化学燃料」というキーワードにフォーカスしなければいけません。

再生可能エネルギーとは、温室効果ガスを排出しない自然由来のエネルギーのことです。

地球全体の環境問題に、世界各国が温室効果ガスを排出しない「脱炭素社会」を目指しています。
脱炭素を進める中で重要になるのが、再生可能エネルギーの存在です。
では、そもそも再生可能エネルギーとは何なのか、どんな種類があるのかを今回の記事では解説します。

再生可能エネルギーについておさらいしましょう

再生可能エネルギーとは、石油や石炭、天然ガスなどの限りがある化石燃料でなく、太陽光や風、バイオマス燃料などをエネルギー源とするエネルギーのことです。

枯渇せず、どこにでもあり、温室効果ガスの排出がないのが大きな特徴となっています。
資源の量に限りがある化石燃料とは違い、再生可能エネルギーは自然のエネルギーを利用するため、海外からの輸入に頼ることなく国内での生産も可能です。

再生可能エネルギーには大きく2つのメリットがあります。

地球温暖化防止

再生可能エネルギーの1番のメリットは、温室効果ガスの排出がない、または増加させないことでしょう。
温室効果ガスは地球温暖化の大きな要因となっています。

地球温暖化を食い止めるためにも、温室効果ガスは減らしていかなければなりません。

現在世界では「パリ協定」に基づき、温室効果ガスの削減目標が掲げられています。

その目標の達成のためには、再生可能エネルギーへの切り替えが必要不可欠になります。

エネルギー自給率のUPにつながる

日本はエネルギー資源が乏しい国で、資源エネルギー庁によると、2019年時点のエネルギー自給率はわずか12.1%しかありません。
つまり、エネルギーの多くを海外からの輸入に依存している状況です。

それに加え、冒頭にも挙げた国際情勢などの影響や、災害などの影響をもろに受けるため、エネルギーを安定的に供給できないリスクを抱えているのです。
実際に、2022年3月に政府から初めて「電力需給ひっ迫警報」が出され、大規模停電の危機が訪れた地域がありました。

この問題を解決する方法のひとつが再生可能エネルギーです。
太陽光や風力など、地球上にあるものを利用したエネルギーなので日本でも生産が可能です。

これをうまく活用すればエネルギー自給率が上がり、資源の乏しい日本でも安定したエネルギー供給が可能となるでしょう。

再生可能エネルギーの種類、メリットや課題

では再生可能エネルギーには現在どういった種類があるのか、それぞれのメリットや課題を見ていきましょう。

太陽光発電

1番よく耳にするのが太陽光発電です。
再生可能エネルギーといえば太陽光発電というイメージを持ってる方も多くいるのではないでしょうか。
2020年の日本の太陽光発電は、全発電電力量の8.5%を占めています。

太陽光発電はシリコン半導体に光が当たると電気が発生し、太陽の「光エネルギー」を直接「電気エネルギー」に変換して活用しています。

太陽光発電の特徴

• エネルギー源は太陽の光なので、基本的に設置する場所の制限がない。
• 屋根や壁などのデッドスペースへの設置ができる。
• 送電設備のない場所での電源として使える。
• 非常用電源としても使用可能。

太陽光発電の今後の課題

• 天候に左右されやすく、安定した電力の供給には弱い面がある
• 導入コストが高く、低コスト化が求められている

→導入障壁を下げるため積極的に助成金が出ていますので事業者の皆様は是非チェックしてください。

風力発電

風力発電機には「ブレード」という羽がついていて、そこに風が当たることで回転し、そのエネルギーを電気へと変換するのが風力発電の仕組みです。
2020年の日本の風力発電量は、全発電電力量の0.86%です。

風力発電の特徴

• 陸上でも洋上でも発電できる。
• 風があれば夜間でも発電が可能。
• 大規模な運用ができれば発電コストを抑えられる。（火力発電並み）
• 風のエネルギーは効率性が高く、電気エネルギーへの変換率が良い。

風力発電の課題

• 太陽光発電と同じく安定的に供給するという面では弱い
• 強すぎる風力でも良くなく、無風でもいけないため場所を選ぶ必要がある

水力発電

水力発電は、水を高いところから低いところへ向けて勢いよく流し、そこに設置してある水車を回転させることによって発電する仕組みです。
日本は水資源に恵まれているので、水力発電は昔から盛んに行われてきました。

国内のみでまかなえる貴重なエネルギー源で、ダムでの大規模な発電だけでなく、河川や農業用水などを利用した中小規模の発電も含めて、幅広い規模で行われています。
2020年の日本の水力発電は、全発電電力量の7.9%です。

水力発電の特徴

• 天候や気候などの自然条件に関わらず、安定したエネルギーの供給が可能。
• 一度発電所を作れば、長期スパンでの稼働ができる。
• 歴史のある発電方法なので、技術やノウハウが充実している。

水力発電の課題

• 水力発電は、初期費用がかかることが大きなネック
• ダム式などの大型水力発電は、環境への影響なども調査が必要となり、地域や地元住民の理解も必要かつ新しく設置するとなると場所の選定が厳しくなってきている

バイオマス発電

バイオマスとは、化石燃料以外の、動植物などから生まれた再生可能資源を指します。
バイオマス発電は、そのバイオマス燃料を燃やして熱せられた蒸気でタービンを回すことで発電する方法です。

再生可能エネルギーの中でも天候に左右されず、燃料さえあれば安定して電気を供給できる発電方法として注目されています。
2020年の日本のバイオマス発電は、全発電電力量の3.2%です。

バイオマス発電の特徴

• 廃棄物を燃料にできるため、廃棄物の減少や再利用に貢献し、循環型社会を推し進められる。
• 木材や家畜の糞尿などが燃料となるため、国内で捻出しながら燃料不足になりにくく安定供給が可能。
• 火力発電の一種のため二酸化炭素排出はあるが、燃料となるバイオマスが燃焼時に排出する二酸化炭素と同量の二酸化炭素を吸収しているため、大気中の二酸化炭素量を増やすことにならない。

バイオマス発電の課題

• バイオマス燃料は、対象となる燃料資源が広い地域に分散している
• 燃料となる資源の購入費、資源を木材チップにする費用、燃料の運搬など発電コストが高い

地熱発電

地熱発電は、地下のマグマを熱源とした発電方法です。
マグマは地下1,000〜3,000mに存在し、地上で降った雨や雪がマグマ層まで浸透するとマグマの熱で蒸気となりその場に留まります。

この高温の蒸気を掘り出して、タービンを回すことで発電するのが一般的な方法です。
フラッシュ方式とバイナリ方式の2種類の発電方法があり、用途に合わせて使い分けられています。
2020年の日本の地熱発電は、全発電電力量の0.25%です。

地熱発電の特徴

• 発電に使う高温の蒸気や熱水を、地域の暖房などに再利用できる。
• 時間にとらわれずに発電でき、途切れることなく供給が可能。

地熱発電の課題

• 地熱発電が行える場所は、温泉や公園などの施設と重なることから、地域との調整が必要
• 導入コストが高く、発電設備を作るにあたっての調査や開発がなかなか進んでいない

太陽熱利用

太陽熱利用は、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。
太陽光発電と混同されがちですが、太陽熱利用は電気ではなく、主に給湯や暖房に使われるのが基本となります。

機器の構造が単純で、比較的昔から利用されてきました。

太陽熱利用の特徴

• 太陽のエネルギーを利用するので、エネルギー源そのものの導入コストは永久的に無料。
• システムが簡単なので、専門知識などがなくでも手軽に導入が可能。

太陽熱利用の課題

• 太陽熱利用システムは初期導入コストが高く、家庭用で数十万円、業務用では数百万円規模になっている
• 天候や日照時間に左右されるので、安定性には欠ける

雪氷熱利用

雪氷熱利用は、冬に降った雪や、外気で凍らせた氷を保管しておき、冷熱が必要となる夏場などに活用する再生可能エネルギーです。

倉庫に雪や氷を貯蔵して野菜などを保存したり、氷を冷熱源として建物の冷房に利用したりします。

雪氷熱利用の特徴

• 0～5℃のチルドと呼ばれる温度と適度な湿度を保つため、食物の保存に最適。
• 夏期の冷房にする場合、一般的な電気冷房に比べランニングコストが約1/4程度ですむ。

雪氷熱利用の課題

• 夏場まで雪や氷を貯蔵しなくてはならない、収集・運搬にもコストがかかるため高い
• 保冷材からの放熱損失があり、冷熱改修や供給性能向上に関する技術開発

温度差熱利用

地下水、河川水、下水などの水源を熱源とするのが、温度差熱利用です。

水温と気温を比べ、夏場は水温の方が低く冬場は水温の方が高いという特性を利用し、水が持つ熱をヒートポンプによって給湯や冷暖房のエネルギーにしています。

温度差熱利用の特徴

• 熱源が身近にあり、都市型の供給源として期待が高まっている。
• 給湯や冷暖房以外にも、温室栽培や融雪用熱源などへの利用も可能。

温度差熱利用の課題

• システム導入の建設工事が大規模なので、初期コストが高い
• 都市型のエネルギー供給源とするには、地域との連携も進めていく必要がある

地中熱利用

地中熱とは、地面から200m程度ぐらいの深さに溜まっている低温の熱エネルギーのことです。

夏場の外気よりも低く、冬場の外気よりも高い熱になるので、この温度差を利用して給湯や冷暖房のエネルギーにするのが地中熱利用です。

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、シーンに合わせて使い分けられています。

地中熱利用の特徴

• 外気温に左右されず利用することが可能なエネルギー源。
• 冷暖房時に熱を屋外に放出しない構造なので、ヒートアイランド現象になりにくい。
• 稼働時騒音が非常に小さい。

地中熱利用の課題

• 初期コストが高く、設備投資の回収に時間がかかる
• 認知度が低い

以上、再生可能エネルギーの種類についてまとめました。
総じてコストが高くなりがちなところが課題となっています。

それでも日本においてはエネルギー自給率を上げることが環境への配慮だけでなく、将来的に重要と考えます。

いかに再生可能エネルギーの導入・運用コストを抑えつつ、エネルギー供給の転換を出来るかが今後の日本の国内エネルギー供給の安定化の鍵となってくるでしょう。

エネトクでは再生可能エネルギーの一つである太陽光発電システムの導入推進を行っています。
各種補助金のご紹介もできますのでお気軽にご相談ください。
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