環境

9種類の再生可能エネルギーとは?特徴やメリット・導入事例

エネルギーの多くを輸入に頼っている日本において、自国で生産できる再生可能エネルギーはとても重要なものです。今後エネルギー不足が懸念される社会において、枯渇しない再生可能エネルギーの需要は増加していくでしょう。再生可能エネルギーには太陽光や風力、バイオマスなどの多くの種類があり、それぞれにさまざまな特徴があります。

本記事では、再生可能エネルギーの種類や特徴、各エネルギーの使用割合について解説します。

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再生可能エネルギーとは

再生可能エネルギーは、太陽光や風力、地熱といった自然界に常に存在するエネルギーを指し、有限な資源である化石エネルギー(石油や石炭、天然ガス等)のように枯渇してしまう心配のないエネルギーです。「エネルギー供給構造高度化法」においては、「太陽光、風力その他非化石エネルギー源のうち、エネルギー源として永続的に利用することができると認められるものとして政令で定めるもの」と定義されています。

自然環境を利用してエネルギーを生産するので、温室効果ガスを排出せず、環境への負荷が少ないことが特徴で、安全な国内生産エネルギーとして、今後の生産拡大が期待されています。

再生可能エネルギーを利用した発電方法9種類の特徴

再生可能エネルギーにはさまざまな種類があり、その特徴は多岐に渡ります。ここでは、以下の9種の再生可能エネルギーについて解説します。

  • 太陽光発電
  • 風力発電
  • バイオマス発電
  • 水力発電
  • 地熱発電
  • 太陽熱利用
  • 雪氷熱利用
  • 温度差熱利用
  • 地中熱利用


太陽光発電

太陽光発電は、パネルで受けた太陽光から電気をつくり、家庭で使える電気に変換する発電方式です。設置可能な場所が多く、自家消費や地産地消を行う分散型エネルギーリソース(※)として期待されています。

※分散型エネルギーリソース……発電所からの電力供給ではなく、需要場所で直接発電し電気を供給する設備

特徴

  • 屋根などを使用可能なため、家庭でも場所を占有せず比較的に簡単に導入可能
  • 災害時の非常用電源として活躍
  • 設置する地域などの制限がない

風力発電

風の力で風車を回すことで、風のエネルギーを電気エネルギーに変換する発電方式です。風力発電は、風が恒久的に吹く場所であれば陸上・洋上を問わず設置可能であることも利点です。その中でも、洋上風力発電は大規模導入が可能であり、今後の再生可能エネルギーにおいて主要な発電方法になると期待されています。

特徴

  • 陸だけでなく海の上にも設置可能なため、導入の選択肢が広い
  • 発電コストが安く、効率的に生産可能
  • 風さえあれば昼夜に関わらず発電可能

バイオマス発電

動植物などのバイオマス(再生可能な生物資源)を、燃焼やガス化し発電を行う技術です。燃焼した際にはCO2が発生しますが、バイオマスとなる植物が成長する過程で光合成を行い、CO2を消費しているため、トータルでは大気中のCO2が増加しない仕組み(カーボンニュートラル)です。

特徴

  • それまでゴミとして捨てられていたものを資源化し利用可能
  • 天候に左右されず発電が可能

水力発電

水を高所から低所へ落とし、その勢いで水車を回すことで電気エネルギーを生み出す仕組みの発電方法です。ダムのような大規模施設から、河川の流水や農業用水、上下水道を利用する中小水力発電まで、高低差をつくることができる水域であればさまざまな場所で発電できます。

特徴

  • 水をせき止める、汲み上げる等の方法を用いて、需要に合わせて発電量を調整可能
  • 水の勢いにより発生するエネルギーの80%を電気に変換可能で、発電効率(エネルギー資源を電力に変換できる割合)が高い(火力発電などのエネルギー効率は3~4割程度)

地熱発電

火山性の地熱地帯から取り出した蒸気を利用して、タービンを回し発電する技術です。1966年には発電所の運転を開始している、昔から利用されている再生可能エネルギーです。

特徴

  • 発電に使用した蒸気などを資源として再利用できるため、エネルギーを無駄なく使用できる
  • 天候・昼夜を問わず安定した運転が可能
  • 日本は豊富な地熱資源を有しているため、さらなる生産拡大が期待できる

太陽熱利用

太陽の熱エネルギーを太陽集熱器に集め、給湯や暖房に利用する仕組みです。太陽の光を電気に変換する太陽光発電とは違い、太陽熱利用は熱エネルギーとして使用します。

特徴

  • 太陽熱利用は変換効率が約50%と、エネルギーを効率的に利用可能(火力発電などのエネルギー効率は3~4割程度)
  • パネルが小さく、設置場所が確保しやすい

雪氷熱利用

雪や氷のような冷却エネルギーを保管し、冷熱が必要なときに使用する仕組み。寒冷地のみで利用可能なエネルギー使用方法です。

特徴

  • 処理などに莫大なコストがかかっていた雪を、環境資源として有効活用できる
  • 水分を多く含む雪の特性上、冷却物が乾燥しづらく農作物の保存に適している

温度差熱利用

外気と海や河川の水との温度差を利用し、冷水や温水をつくることで、冷暖房や給湯に活用します。大気中などの未使用熱を効率的に集めるヒートポンプを使い、適切な温度に調整して使用します。

特徴

  • 自然界に存在する熱を利用するので、天候に左右されず安定したエネルギー供給が可能
  • 熱源と消費場所が近い性質上、都市型の新エネルギーとして期待

地中熱利用

地中の深さ10cmの地温は、年間平均気温と等しく、夏と冬には大気と比べ10℃から15℃ほどの温度差が生まれます。その地温と大気中の温度差を利用し、効率的に冷暖房や給湯システムを使用する仕組みが地中熱利用です。

特徴

  • 冷房時に熱を排出しないため、ヒートアイランド現象の緩和が期待できる
  • 通常のエアコンが使用できない外気温 -15度以下の環境でも利用可能

 

※ヒートアイランド現象……社会活動などで排出された熱により、都市の気温が都外よりも高くなる現象

再生可能エネルギー3つのメリット

 持続可能なエネルギーとして期待されている再生可能エネルギーには、さまざまなメリットが存在します。また、持続可能な社会を目指すSDGs達成おいても、重要な役割を担っています。ここでは、再生可能エネルギーがもつ、3つのメリットについて解説します。

1. 資源の枯渇防止

SDGs15の目標のひとつである「目標7.エネルギーをみんなにそしてクリーンに」にも掲げられているように、エネルギー問題への解決策は世界全体が抱える課題です。世界的な人口増加や、アジアを中心とした途上国の発展に伴い、化石燃料の使用が大幅に増加し、資源の枯渇が懸念されています。2040年には、2014年の約1.3倍までエネルギー需要が増加すると考えられており、化石燃料をはじめとする有限な資源だけでは、エネルギー需要が満たされなくなるでしょう。

再生可能エネルギーは、自然界に存在する資源を利用して生産するので、半永続的に使用可能です。再生可能エネルギーの生産を拡大することで、資源の枯渇が抑えられ、誰もが平等にエネルギーを使用できる世界へと繋がります

(出典:世界のエネルギー事情|エネルギーの現状 |エネルギー|事業概要|関西電力 (kepco.co.jp)

2. 温室効果ガスの削減

SDGsの目標13「気候変動に具体的な対策を」でも挙げられているように、温室効果ガスの排出量増加による地球温暖化への対策は、世界での大きな課題となっています。産業の発展など、人の活動が活発化することで温室効果ガスが大幅に増加しています。もし、このまま増加していけば、21世紀末には平均気温が約2.6~4.8℃、海面水位が約45~82cm上昇すると考えられており、温室効果ガスを大幅に削減するための施策が必要です。

参照:気象庁 Japan Meteorological Agency (jma.go.jp) 

再生可能エネルギーは、温室効果ガスを排出せずに生産可能で、地球温暖化対策としても非常に重要な役割をもっています。現在日本では、2014年度以降5年連続で前年よりも温室効果ガスの排出量が減少しています。この要因のひとつとして、再生可能エネルギーの割合上昇が挙げられています。

(出典:環境 | 日本のエネルギー 2020年度版 「エネルギーの今を知る10の質問」 |広報パンフレット|資源エネルギー庁 (meti.go.jp)

3. エネルギー自給率の改善

日本で供給されているエネルギーのうち、77%(2018年)は化石燃料が占めており、日本は多くのエネルギーを海外からの輸入に依存している状況です。2018年時点においてのエネルギー自給率は11.8%と、主要国の中でも非常に低い水準にあり、エネルギーの安定的な供給に課題を抱えています。自国のエネルギー自給率が低ければ、資源を確保する際に、国際状況に大きく左右され、安定した確保が困難になってしまうでしょう。そこで、100%国内で生産できる再生可能エネルギーの割合を増やすことによって、エネルギー自給率増加へと繋がります

(出典:安定供給 | 日本のエネルギー 2020年度版 「エネルギーの今を知る10の質問」 |広報パンフレット|資源エネルギー庁 (meti.go.jp)

再生可能エネルギーが占める割合

諸外国に比べ大きく遅れていますが、日本においても再生可能エネルギーの割合は徐々に増え始めています。2018年時点での再生可能エネルギーの割合(大規模水力を含む)は16.9%まで伸びており、2012年から約年間18%の伸び率となっています。

しかし、2011年の東日本大震災の際に、国内の原子力発電所が停止して以降、化石燃料への依存率が高まっていることが大きな課題です

国のエネルギー政策の方針「エネルギー基本計画」では、2030年までに化石燃料の割合を41%まで減らし、再生可能エネルギーを36%~38%に引き上げることを目標として掲げています。再生可能エネルギーと化石燃料をほぼ同じ割合にすることで、エネルギー自給率を高め、輸入に依存した化石燃料からの脱却を目指しているのです。

 

(出典:2020—日本が抱えているエネルギー問題(前編)|スペシャルコンテンツ|資源エネルギー庁 (meti.go.jp)

再生可能エネルギー別で見ると、大規模施設での水力発電を除けば、太陽光が多くを占めています。その要因としては、再生可能エネルギーで生産した電気を買い取る「固定価格買取制度(FIT)」で生まれる利益の周知が進み、一般家庭だけでなくメガソーラーのような大型設備を設置する事業が増加したことや、設置コストの軽減、環境問題への意識向上などが考えられます。

(出典:2020—日本が抱えているエネルギー問題(前編)|スペシャルコンテンツ|資源エネルギー庁 (meti.go.jp)

再生可能エネルギーの導入事例

再生可能エネルギーの生産は、自治体や企業を主体として、多くの場所で導入が進められています。ここでは、再生可能エネルギーごとに導入事例を紹介します。

太陽光発電の導入事例

電力の地産地消率80%!全国一の太陽光の街(静岡県浜松市:浜松新電力)

浜松市は、太陽光発電の設備導入件数8,787件、設備導入量485,128kWと全国一を誇ります。日照時間が安定的で全国トップクラスという特性を生かした施策として、事業が縮小傾向にある養鰻場跡地などを利用し、大規模な太陽光発電(メガソーラー)を導入。多くの学校の屋根に太陽光パネルを導入し、発電量が分かるモニターを校舎内に設置するなどして、市民を巻き込み市全体として取り組みを行っています。

参照:浜松新電力|知ってる?電力の地産地消|資源エネルギー庁 (meti.go.jp)

風力発電の導入事例

国内初!沖合における洋上風力発電(千葉県銚子沖・福岡県北九州市沖)

国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)が、日本初の着床式洋上風力発電設備を設置し、実証研究事業を行いました。これにより洋上風力発電を導入する技術を確立し、今後さらなる洋上への風力発電施設拡大への第一歩して成功させました。現在は、民間の発電事業者に譲渡され運転を継続しています。

参照:NEDO: 国内初!沖合における洋上風力発電への挑戦―プロジェクト現場レポート―プロジェクト背景

バイオマス発電の導入事例

真庭バイオマス産業杜市構想(岡山県真庭市)

平成17年に「真庭市木質バイオマス活用地域エネルギー循環システム化実験事業」を始め、バイオマス発電への取り組みを開始しています。利用率の低い林地残材や樹皮を処理し、燃料として供給をすることで、未利用バイオマスの活用を促進しています。真庭市新庁舎建設時に、空調設備へ木質バイオマス冷暖房システムを導入するなど、市としてバイオマス発電に取り組み、地域の活性化に繋げています。

参照:真庭バイオマス産業杜市構想(PDF)

 

水力発電の導入事例

伊那市における小水力発電(長野県伊那市)

急峻な地形と豊かな水資源を有する伊那市は、水力発電に適した土地であり、地域の特性を生かした地域復興への取り組みを実施しています。高遠ダムへの発電設備の設置や、美和一貫水路・南非持トンネル出口付近での発電設備を利用した道の駅における電力の自家消費など、地域活性化に貢献しています。また、地域で発電を行うことにより、災害時の対策にも繋がっています。

参照:伊那市における小水力発電の方向性について報告書(PDF)

地熱発電の導入事例

岩手県における地熱・温泉熱利用

岩手県は、地熱資源のポテンシャル量が全国で第2位と、非常に多くの地熱地帯を有しており、それらの資源を活用して、多くの事業に再生可能エネルギーを利用しています。八幡平市にある八幡平温泉郷では、地熱蒸気を利用して温泉を造成しているほか、岩手県盛岡市のつなぎ温泉ホテル大観では、温泉の熱をヒートポンプで暖房と給湯に利用しています。そのほかにも、奥中山高原温泉では、排湯を利用したハウス栽培による農業活用など、県をあげてさまざまな事業に活用しています。

参照:岩手県 地熱・温泉熱利用ガイドブック(PDF)

太陽熱利用の導入事例

経済産業省資源エネルギー庁では、太陽熱利用を促進するため「太陽熱フィールドテスト事業」を実施。導入が進んでいない公共施設や集合住宅などを対象に、太陽熱利用システムを設置し、運転データを4年間収集することで、その実用性の検証を行いました。

ブルーマリンスポーツクラブ小諸

シャワールームや温水プール、ジャグジー、サウナに太陽熱を利用した給湯システムを導入しました。年間で約79万円のコストを削減できたほか、年間で24.3tのCO2削減に成功しています。

むさしや食品有限会社新工場

70度のお湯を毎夕2,000リットル程度使用しているため、大量のお湯を太陽熱で沸かす設備を導入しました。年間で約27万円のコストを削減できたほか、年間で8tのCO2削減に成功しています。

参照:太陽熱フィールドテスト事業情報 1. 事業の概要 あったかエコ太陽熱 (meti.go.jp)

雪氷熱利用の導入事例

やまがたゆきみらい推進機構

雪氷熱エネルギーは、平成 14 年に「新エネルギー利用等の促進に関する特別措置法」で新エネルギーとして位置づけされたことで、公共施設や農業施設などに導入が拡大しています。毎年夏に雪がもつエネルギーを体感できる「真夏の親子雪体験バスツアー」への利用や、雪氷熱エネルギーを利用した県産品として「自然薯の雪室貯蔵への取り組み」など、地域活性化にも繋がっています。

参照:雪国の住まい・生活ハンドブック (PDF)

温度差熱利用の導入事例

札幌市の導入事例:西区民・保健センター

流雪溝(道路下に水路をつくり、河川水や下水道処理水の流れを利用し、雪を河川に流すシステム)の下水処理水排熱を利用して、保健センター内の暖房設備へ活用しています。全国初の試みです。

参照:温度差熱利用/札幌市 (city.sapporo.jp)

地中熱利用の導入事例

「青森県地中熱利用推進ビジョン」

青森県の再生可能エネルギーポテンシャルは、県内エネルギー消費量の111%を賄うことが可能と推定され、それらを活用する取り組みを実施しています。弘前大学内へのヒートポンプを使用しない地中熱利用融雪システムの導入、地中熱と風力によるハウス栽培支援システムを活用した、青森県西津軽郡木造町「冬の農業」推進プロジェクトの実施など、エネルギーポテンシャルを生かしたエネルギーの活用を行っています。

参照:「青森県地中熱利用推進ビジョン」について(PDF)

まとめ

資源を消費せずに利用できる再生可能エネルギーは、持続可能なエネルギーとして大きな注目を浴びています。環境負荷が少ないなど、さまざまなメリットがあり、化石燃料に代わるエネルギーとして、生産の拡大が期待されています。再生可能エネルギーには、太陽光での発電や水力、風力、バイオマス発電など多くの種類があり、それらの特徴を生かした導入事例も増加しています。日本でも再生可能エネルギーの割合を上げていくことが目標とされており、今後の生産拡大が期待されます。

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SDGsコンパス編集部

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SDGsコンパス編集部

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