エネルギーⅠ

再生可能エネルギー/新エネルギー

再生可能エネルギーとは、化石燃料や原子力などと異なり、自然環境から持続的に採取できるエネルギーのことである。自然エネルギーと同じ意味で使われている。

一方、新エネルギーは政策的な用語で、再生可能エネルギーのうち普及に支援が必要なものを指醜もともと1997 年に制定された新エネルギー利用等の促進に関する特別措置法( 新エネ法) で使われるようになった。この時の新エネルギーの定義は、技術的に実用化段階に達しつつあるが普及が十分でなく、石油代替エネルギーの導入を図る上で特に必要なものとしていた。

同法の施行令には、太陽光、風力、太陽熱、雪氷冷熱などの自然エネルギーのほか、燃料電池やコージェネレーション( 熱電併給) システムなど、エネルギーの高効率転換技術も含まれていた。一方、実用化段階にある大規模水力や、地熱発電、研究開発段階の波力・海洋温度差発電などは新エネルギーではなかった。

このため、新エネルギーの普及率を欧米など海外の自然エネルギー普及率と比較する際などに誤解を生じやすかった。欧米では自然エネルギー全体を対象とするのに対し、日本は新エネルギーのみを積算するため、水力などが入らず実態よりも普及率が低く見えてしまうのである。
わかりにくさを解消するため、政府は新エネルギーの範囲を見直すとともに、大規模水力を含めた自然エネルギー全体の普及率も前面に出すことにした。新エネ法施行令を改正し、地熱発電( バイナリー方式のみ)と小水力発電( 出力1000kW 以下) を新エネルギーに追加する予定だ。一方、自然エネルギーではない次のものを除いた。① 廃棄物発電、② 電気自動車、③コージェネレーション、④燃料電池。

2002 年制定の新エネルギー等電気利用法( RPS法) は、電力会社に新エネルギーの利用を義務づけ、導入に弾みを付けた。

RPS 法( 新エネルギー等電気利用法)

RPS法(「電気事業者による新エネルギー等の利用に関する特別措置法」) は、風力や太陽光発電など新エネルギーの普及を促すため、電気事業者に新エネルギーの一定の利用量を義務づけた法律(2003 年4 月施行) 。対象となる新エネルギーは、風力、太陽光、地熱( バイナリー方式など一部)、中小水力(1000kW 以下) 、バイオマスを熱源とする熱による発電で、10 年までに122 億kWh( 導入率1.35 %)の導入を定めた。

07 年4月に施行されたRPS法施行令の一部改正は、対象となる新エネルギーに、「バイオマスを原材料とする水素を用いる燃料電池」を加えた。中小水力は、「水路式の水力発電」としてきたものを、水路式に限定せず河川維持用水利用発電や利水放流水発電も対象設備に加えた。法律の趣旨は再生可能エネルギーの導入を促進することにあり、新エネルギーの導入率を段階的に引き上げる。11~14 年度までに新エネルギーの利用義務を160 億kWh(1.6 %)に拡大する。電気事業者は自らの新エネ発電が利用義務量に達しない場合、ほかの事業者から新エネルギー電気相当量を「環境価値( 新エネルギー発電の付加価値)」として購入できる。

11年度からは、太陽光発電の環境価値を風力などほかの新エネルギー発電の2 倍の量に換算する優遇策も決まった。
風力発電のコストが1kWh に付き10~14 円であるのに対し、太陽光発電のコストは現在1kWh に付き約40 円。10年までに20 円台までコストダウンできる見通しを織り込んでも割高になるとの理由だ。
実際に電気事業者間で売買される環境価値の価格は、1kWh 当たり4 ~11 円程度の幅で推移し、実勢価格は4 ~5 円と「買い手市場」だ。新エネ発電をしても、「売れ残り」の環境価値が無駄に消失する事例も起きている。電気事業者の中には、新エネルギー発電の義務量を今回の程度引き上げるだけでは、新エネの飛躍的な普及は難しいとの声も多い。

太陽光発電

太陽電池を使って光のエネルギーを電気に変えること。太陽電池の世界市場は1 兆5000 億円で、今後も年率30 %の高い成長率が見込まれている。市場をけん引しているのは日本とドイツだ。ドイツは太陽光発電電力を電力会社が高額で買い取る制度により導入量が増え、2004 年には新設の太陽電池容量で初めて日本を抜き世界1位になった。

日本では1994 年から始まった政府の補助金制度によって、太陽電池を主に一般住宅に設置してきた。さらに余剰電力を電力会社が自主的に高く買い取ってきたため普及が進んだ。設置件数は04 年度に22万件を突破。政府は10 年度に1kWh 当たりの発電コストを家庭の電気代並みの23 円にする目標を掲げている。RPS法の導入目標量の引き上げも、追い風になる可能性がある。

太陽電池には様々な方式がある。一般的なのはシリコン結晶を用いる「結晶系」。単結晶型と多結晶型があるが、主流は多結晶型で、太陽光エネルギーを電気エネルギーにする変換効率は11 ~15 %と高い。しかし、市場拡大に伴ってシリコンが不足し、原材料費が高騰するといった問題も生じている。
そこで注目されるのが、シリコンの使用量を減らせる「薄膜系」の太陽電池だ。代表格がアモルファス(非結晶) シリコン太陽電池。薄くて軽く、低コストにできる強みがあるが、変換効率は5~8%と低かった。しかしここ数年、アモルファスシリコン層の上に多結晶シリコン層を積層したハイブリッド型や微結晶シリコン層を積層したタンデム型などが開発され、変換効率が10%以上と大幅に向上し、用途が広がっている。

一方、シリコンを全く使わない化合物系太陽電池も登場した。銅やインジウム、ガリウム、セレンの化合物を数ミクロンに積層した『CIGS 系』だ。変換効率は11~18 %と高い。
このほか有機物系の「色素増感型」太陽電池もある。プラスチックなどの基板に色素を塗る簡単なプロセスで作るが、耐久性に課題が残る。

バイオマスエネルギー

バイオマスを原料にして得る再生可能エネルギー。
バイオマスとは、生物( バイオ)の量( マス)を意味する合成語だ。主なバイオマスの種類には、①木質系、農業・畜産・水産系の残さなどの乾燥系、② 食品廃棄物、バガス(サトウキビの搾りかす)、家畜ふん尿、下水汚泥、生ゴミなどの湿潤系、③製紙工場の廃液、古紙、糖・でんぷん、廃食用油などがある。

バイオマスに含まれる炭素や水素を発酵、分解、燃焼することでエネルギーを取り出せる。光合成によって生物の体内に蓄えられたエネルギーなので、太陽エネルギーを利用していることになる。薪や動物のふんを燃料に使うなど、古来より人類はバイオマスエネルギーを利用してきた。近年ではサトウキビやトウモロコシからバイオ燃料を製造したり、ゴミや下水汚泥で発電するなと多くの方法が開発されている。

バイオマスはカーボンニュートラルの考え方が適用されるため、地球温暖化対策の1 つとして注目されている。政府は2002 年12 月、「バイオマス・ニッポン総合戦略」を閣議決定し、長期的にバイオマスの利用を拡大する方針を明らかにした。

京都議定書目標達成計画は、バイオマスの熱利用について、10 年度に原油換算で308 万kg の導入を見込んでおり、そのうち50 万k 剖よバイオマス燃杵で賄う計画である。08 年2 月には、農林漁業有機物資源のバイオマス燃料を原材料として利用することを促進する法案が国会へ提出された。バイオマスエネルギーの普及拡大に向けて、メーカーや商社が技術開発にしのぎを削っており、全国の自治体で導入の動きが活発化している。

一方、いわゆる匡ネルギー作物」の利用の弊害も指摘されている。軽油を代替できるバイオディーゼル燃料の原料であるパーム油を生産するためにインドネシアなどで熱帯雨林が伐採されている。世界的なバイオマス燃料の生産や利用の拡大に伴い、とうもろこしや小麦などの穀物価格が急上昇するなど、食糧との競合も問題になっている。

水素エネルギー

水素から取り出すエネルギーのこと。酸素と反応させると、熱と電気が取り出せる。化石燃料を燃やしてエネルギーを取り出すと、C 02や硫黄酸化物( SO X) 、窒素酸化物( N OX) などが生じる。水素は燃やしても水しか出ないため、クリーンエネルギーとして注目されている。

だが、水素は単体では地上にほとんど存在しないため、何らかのエネルギーを使って製造しなければならない。この点は、電気エネルギーと同様だ。製造方法は複数あるが、現在では化石燃料から作るケースが大半だ。天然ガスと水蒸気を反応させたり、石炭をガス化して製造する。化学プラントで副生成物として得られる場合もある。

将来的には、再生可能エネルギーで水を電気分解して水素を作ることで、よりクリーンなエネルギー源になると期待されている。ただし、水素エネルギーを普及させるには、安全に大量の水素を輸送・貯蔵する技術を確立する必要がある。

水素ステーション

水素を燃料に走る燃料電池車などに水素を供給する施設のこと。ガソリンと水素の性質は全く異なることから、既存のガソリンスタンドを水素ステーションとして流用することは不可能といわれている。燃料電池車の普及のためには、全国各地に新たに水素ステーションを設置する必要がある。

そこで、国や企業が多くの実証事業を展開している。2008 年1 月時点で、首都圏に10 ヵ所の水素ステーションが開設されている。水素の製造方法は複数あるため、それぞれのステーションで異なる方法を採用し、技術検証や安全性の確認を実施している。水素の製造方法には、ガソリンや灯油、天然ガスから取り出す方法のほか、製鉄時に発生する副生成物の水素を活用する方法、水の電気分解で水素を作る方法などがある。

米国ではカリフォルニア州が10 年までに200 ヵ所程度のステーションを設置する「水素ハイウェー・ネットワーク構想」を進めている。

グリーン電力

自然由来の持続的に利用可能なエネルギーである「再生可能エネルギづで発電した電力。再生可能エネルギーの主な種類としては、① 水力、②太陽光・太陽熱、③風力、④ バイオマス(生物資源) 、⑤ 地熱、⑥ 波力などがある。
日本では、石炭、石油などの化石燃料や原子カエ和レギーに対するこれらの再生可能エネルギーのうち、普及のための政策的支援が必要なものを「新エネルギりと総称している。2002 年には、新エネルギー等電気利用法(RPS法) を制定し、電力会社に新エネルギーの利用を義務づけた。

石油や石炭などの化石燃料や核燃料のウランなどは、有限で枯渇する恐れがある。温暖化ガスの排出や廃棄物処理などの面で環境負荷も大きい。これに原油高などの追い風も加わり、再生可能エネルギーへの関心が高まっている。
欧州連合( EU) は01 年に再生可能エネルギー推進指令を発効し、10 年までに総エネルギー供給量の認地中熱利用地表から数m下の地中は、年間を通じてその地域の平均気温とほぼ同じ温度で安定している( 日本では10 ~15 ℃)ため、夏は涼しく冬は暖かい。この自然の冷熱を地中熱と呼ぶ。発電に使われる高温の「地熱」とは異なる。地中熱を利用することで、空調や融雪などの大幅な省エネができる。

仕組みは、樹脂製のU字パイプを地下数m~数十m まで挿入し、水を循環させるのが一般的。道路融雪の場合、路面の下に張り巡らせたパイプ切中を地中で温められた水が循環して雪を融かす。
住宅向けの冷暖房システムも商品化している。2004年に旭化成ホームズ(東京都新宿区) が発売したシステムは、エアコンで冷暖房する場合に比べて電力消費量が4 割強削減できる(延べ床面積132m2 の戸建て住宅での試算) 。この場合、導入費用は約270万円で、エアコンと床暖房を設置するよりも110万円高いが、国の補助制度を使えば、5年程度で差額を回収できるという。

12 %を再生可能エネルギーにする目標を掲げている。
ドイツでは、00 年4月に再生可能エネルギー法が施行された。そこでは、一次エネルギー消費の5割を再生可能エネルギーに代替することを目指している。デンマークやスウェーデン、イギリスも再生可能エネルギーの供給率拡大に力を入れている。
これに対して日本は、10年度に再生可能エネルギーの普及率を約7%にする計画である。07年4月に、RPS法の新エネルギーに小規模水力とバイオマスエネルギーを追加し、14 年度の導入目標を160 億kWhと従来目標から31 %増やした。

一方、企業や個人を対象としたグリーン電力制度も始まっている。日本自然エネルギー( 東京都中央区)や自然エネルギー・コム( 東京都中野区) などが「グリーン電力証書」を販売しており、温暖化対策やCSR(企業の社会的責任) などの目的で購入する企業が増えている。日本自然エネルギーの契約実績は、07 年12月時点で137 団体、1 億1063 万kWh に達する。

クリーンコールテクノロジー

環境負荷を低く抑えた石炭の利用技術。石炭は化石燃料の中で最も可採埋蔵量が多いものの、エネルギー源として燃焼した場合、石油や天然ガスに比べて、窒素酸化物( NOX)や硫黄酸化物(SOX)、水銀などの有害物質が発生しやすく、熱量当たりのC02排出も多い。そこで、こうした石炭の環境面での課題を克服する技術が模索されている。

排ガス浄化では、脱硝・脱硫装置の高性能化のほか、米国などの規制を先取りして水銀除去装置の製品化が進んでいる。温暖化対策としては、発電効率を高めるために、石炭を熱分解してガス化し、ガスタービンと蒸気タービンを回す複合発電の燃料にする「石炭ガス化発電」の実用化が間近になっている。

ただ、発電効率を上げても、炭素含有率の多い石炭は石油や天然ガスに比べ宿命的にC02排出が多い。そこで、最後の“切り札’として、石炭火力の排ガスからC02を分離し、海中や地中に隔離することも検討されている。

地中熱利用

地表から数m下の地中は、年間を通じてその地域の平均気温とほぼ同じ温度で安定している( 日本では10 ~15 ℃)ため、夏は涼しく冬は暖かい。この自然の冷熱を地中熱と呼ぶ。発電に使われる高温の「地熱」とは異なる。地中熱を利用することで、空調や融雪などの大幅な省エネができる。

仕組みは、樹脂製のU字パイプを地下数m~数十m まで挿入し、水を循環させるのが一般的。道路融雪の場合、路面の下に張り巡らせたパイプ切中を地中で温められた水が循環して雪を融かす。
住宅向けの冷暖房システムも商品化している。2004年に旭化成ホームズ(東京都新宿区) が発売したシステムは、エアコンで冷暖房する場合に比べて電力消費量が4 割強削減できる(延べ床面積132m2 の戸建て住宅での試算) 。この場合、導入費用は約270万円で、エアコンと床暖房を設置するよりも110万円高いが、国の補助制度を使えば、5年程度で差額を回収できるという。

石炭ガス化発電

石炭を低酸素状態で熱分解( 蒸し焼き)して、水素と一酸化炭素にガス化して精製し、その可燃性ガスでガスタービンと蒸気タービンを稼働させること。
火力発電の最高効率は、天然ガス複合発電( コンバインドサイクル)という、ガスタービンの廃熱で蒸気ターンを稼働させる方式で、最新鋭のものでは発電効率は約50 %に達する。固形である石炭ではガスタービンはそのままでは回せず、最高でも約40 %だ。

発電効率の飛躍的なアップを目指して、石炭ガス化発電のプロジェクトが国内外で進んでいる。日本では三菱重工業などが実証試験を繰り返しているほか、電力会社などの共同出資で事業開発会社が設立されている。

天然ガス複合発電は、将来的にガスタービンの前に燃料電池を連結した方式が計画されており、そうなれば発電効率は60 %を超える。そうした複合発電の最新技術を転用できる石炭ガス化発電も、将来的には同レベルの高効率発電が実現する可能性が高い。

小水力発電

ダムを使わない数子kW 以下の水力発電のこと。小水力発電に厳密な定義はないが、NEDO( 新エネルギー・産業技術総合開発機構) のマイクロ水力発電導入ガイドブックによると、10 万kW 以上を大水力、1万kW 以上~10 万kW 未満を中水力、1000kW 以上~1:万kW 未満を小水力、100kW 以上~1000kW未満をミニ水力、100kW 程度以下をマイクロ水力と分類している。

小水力発電は、空調用の冷却水をはじめ、工場の排水、浄水場の水、農業用水、ダムの維持流水など、流れと落差があるところに導入されている。
未利用エネルギーを回収するという点で省エネルギーにつながる。発電した電力は自家消費するだけでなく、電力会社への売電もできる。
2003 年4 月施行の新エネルギー等電気利用法(RPS法) は、小水力を太陽光や風力と並んで新エネルギーに指定し、水路式で1000kW 以下の設備を対象にしている。

ペット共生住宅管理士

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