再生可能エネルギーとは
再生可能エネルギーの種類や特徴、昨今注目を集める理由について解説する 再生可能エネルギー（以下、再エネ）とは、太陽光や風のように自然界に存在する資源を利用したエネルギーを指す。エネルギー供給構造高度化法（エネルギー供給事業者による非化石エネルギー源の利用及び化石エネルギー原料の有効な利用の促進に関する法律）は、再エネについて、「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」と定義している。
具体例を挙げると、太陽光発電、風力発電、水力発電、バイオマス発電、地熱発電、太陽熱利用、バイオマス熱利用などだ。再エネは繰り返し使える上に、温室効果ガスの一種である二酸化炭素を排出しないという特徴がある。温室効果ガスは深刻化する気候変動問題の主たる原因と考えられているので、化石燃料から再エネへの転換は、日本のみならず世界全体にとっての課題と言っても過言ではない。
また、再エネは、エネルギーセキュリティの観点からも重要だ。火力発電所は、何らかの事情によって化石燃料の輸入が困難になれば最悪の場合、稼働停止に追い込まれるが、その点で再エネは主に国産のエネルギー源を用いるので、こうしたリスクを回避できる。
再エネと似た言葉に、「自然エネルギー」や「非化石エネルギー」、「新エネルギー」がある。自然エネルギーは再エネと同じ意味だが、非化石エネルギーと新エネルギーはそれぞれ指し示す対象が若干異なっている。
2012年のFIT制度移行、太陽光発電が急速に普及した非化石エネルギー
非化石エネルギーとは、再エネに加え、原子力発電を含めた言い方である。原子力発電も再エネと同様、発電時に二酸化炭素を発生させないので、総称してこう呼ばれる。
新エネルギー
一方、新エネルギーは、再エネから大規模水力発電やフラッシュ方式の地熱発電、潮力発電、空気熱、地中熱などを除いたエネルギーのことをいう。新エネルギーと再エネは混同されやすいので注意が必要だ。日本では、2012年7月に始まったFIT制度（再エネの固定価格買取制度）以降、太陽光発電を中心に再エネが急速に普及した。FIT制度は、再エネで生み出した電力を、政府が電力会社に対して一定期間、固定価格で買い取ることを義務付ける制度である。つまり、発電設備の持ち主は将来にわたって収益が保証されるわけだ。
これによって再エネは非常に魅力ある投資対象と見なされるようになり、導入が進んだ。このとき買い取りの対象になったのは、太陽光発電、風力発電、中小水力発電、バイオマス発電、地熱発電の5つである。
ただ、一口に再エネといっても、そのメリットやデメリットは電源によってさまざまだ。そこで、FITの買い取り対象になった電源を中心に、各再エネの特徴について見ていく。
再生可能エネルギーの一覧と特徴
太陽光発電
太陽光発電は、光が当たると電気を生み出す「光起電力」という半導体の性質を利用した発電方式だ。太陽の光を電気に変える太陽電池は、太陽光パネルやソーラーパネルとも呼ばれる。日本でもっとも普及した再エネ電源が太陽光発電だ。経済産業省によれば、2021年3月末時点で、日本にある再エネ発電設備の75％は太陽光発電である。
太陽光発電は仕組みが単純であり、基本的に太陽が当たる場所であれば機能する。それゆえ、もともとは灯台や無人観測所など、人が頻繁に足を運べない場所の電源のために利用されていた。一般家庭で利用可能な数少ない再エネでもある。
ただ、太陽光発電には出力が安定しないという弱点がある。太陽光発電は、日が出ていなければ発電しないため、夜間はもちろん、日中も曇天や雨天であれば発電しない。天候は急に変わることも珍しくなく、ある一定の発電量を継続して生み出すことはできないのだ。
電気はためておくことができないため、需要と供給、すなわち消費と発電が常に一致していなければ停電を引き起こしてしまう。そのため、出力の調整ができないことは太陽光発電の大きなデメリットである。また、太陽光発電によって大量の電力を一度に生み出すためには、日当たりのよい広大な土地が必要になる。山地の多い日本では、諸外国に比べると大規模な太陽光発電所を建設するための用地を確保しにくい。
風力発電
風の力でブレードと呼ばれる羽根を回し、その回転する力で発電機を動かすのが風力発電の仕組みだ。風力発電には、ブレードの回転軸が地面に対して水平になるタイプと垂直になるタイプがある。
また、設置場所によっても、陸地に設置する陸上風力発電と海上で稼働させる洋上風力発電の2種類に分けられる。洋上風力発電は、日本では実証試験を除いて例がなく、現在は秋田県沖をはじめとする複数個所で開発プロジェクトが進められている。
太陽光発電とは違い、風力発電は風が吹いていれば夜間も発電し続ける。ただし、一定量の風が吹く場所でなければ設置ができず、適地はあまり多くない。また、太陽光発電と同様、出力が安定しないというデメリットがある。
日本にある再エネ発電設備の75％は太陽光発電（2021年3月時点）であり日本で最も普及している再生可能エネルギーであるといえる
茨城県神栖市須田浜海岸の波崎ウインドファーム水力発電
水が高いところから流れてくる力を利用して水車を回し、発電機を動かす方式が水力発電だ。ダムにある大型のものから、小川に設置する超小型のものまでさまざまある。
水力発電は、規模によって小水力発電とか中小水力発電、大規模水力発電などと分類される。明確な区分のルールはないが、新エネルギー利用等の促進に関する特別措置法が、出力1000㎾以下の水力発電を新エネルギーとして定めていることから、これを小水力発電として扱うことが多い。さらに、FITの買い取り対象である3万㎾未満の水力発電をまとめて中小水力発電、それ以上を大規模水力発電として区別することが一般的である。
水力発電は、メンテナンス時を除けば一定量の電力を生み出し続けることができる。バイオマス発電のように細かく出力を調整することはできないものの、太陽光発電や風力発電のように発電量が大きく変動することはない。したがって、安定した供給量が見込める電源といえる。
ただし当然、水が流れる場所でなければ設置することができず、導入できる場所は極めて限定的だ。また、水は地域住民も利用するため、発電所の建設に際しては、地域住民の理解を得なければならない。
バイオマス発電
バイオマス発電は、生物資源を燃焼させ、その熱でタービンを回し、発電する方式である。原理は火力発電と変わらない。それゆえ、太陽光発電や風力発電とは違い、出力を調整できるという大きなメリットがある。
バイオマス発電の燃料となるのは、間伐材や農業残渣、廃材のほか、食品加工廃棄物、家畜の排せつ物、下水汚泥などさまざまだ。他に利用用途がないものを発電に生かせるという利点もある。しかも、燃料を燃やして生じた熱を給湯や暖房に利用することも可能だ。これは、バイオマス熱利用と呼ばれる再エネである。
他の再エネ電源は基本的に燃料代が無料であるうえ、放っておいても発電するのに対し、バイオマス発電は燃料の供給が必要となる。つまり、燃料代やそれらを運ぶ運搬代、さらに燃料供給者の人件費が必要となる。燃料代と運搬代の水準は、発電所の設置場所によって大きく変わる。日本には、例えば牧場に隣接するバイオマス発電所がある。
地熱発電
地熱発電も原理は火力発電と同じである。地面を掘って熱水と蒸気からなる熱流体を取り出し、これによってタービンを動かして発電するのだ。地熱発電には、フラッシュ方式とバイナリー方式の2種類がある。熱流体で直接タービンを回す仕組みがフラッシュ方式であり、熱流体でいったん沸点の低い作動媒体を沸騰させ、その蒸気でタービンを動かすのがバイナリー方式だ。
フラッシュ方式の地熱発電所を建設するためには、200度前後の高温の熱流体が必要になるため、適地が限られる。より深く掘削する必要もあり、開発を始めてから頓挫するリスクもゼロではない。
バイナリー方式であれば、100度前後の熱流体を有効活用することができる。適地も増え、開発リスクもフラッシュ方式に比べれば低い。いずれにせよ、天候や時間帯に関係なく、年間を通じて一定量の電力供給が可能な点が、地熱発電の特徴である。
ただし、地熱発電所開発はプロジェクトの調査から計画立案、設計、施工、運転開始まで10年以上の年月を要することもある。開発リスクが他の再エネ電源に比べて大きい点が、地熱発電のデメリットだ。
信州の小水力発電 太陽熱利用
FITとは関係がないが、太陽熱利用にも触れておこう。太陽熱利用は、太陽の熱で温水や温風をつくって利用するシステムである。これも太陽光発電と同様、一般住宅で利用可能な再エネだ。太陽光発電が普及する以前、住宅の屋根に取り付ける設備といえば太陽熱温水器であったが、今は太陽光パネルに取って代わられている。
太陽熱利用設備も、太陽光発電と同様、天候に左右されるというデメリットがある。
住宅の屋根に取り付けられた太陽熱温水器その他の再生可能エネルギー
この他に以下のような再エネもある。
温度差熱利用
海水や河川水、地下水などの水温と外気温との差を利用した冷暖房システム。これらの水は年間を通じて温度があまり変わらないため、夏は外気より温度が低く、冬はより温かい。そこで、ヒートポンプと呼ばれる機器を介して、この水の熱を夏は冷房、冬は暖房のために利用するのである。
雪氷熱利用
冬に降った雪や冷たい外気で凍った氷をたくわえ、夏になってから冷房のために使用するというもの。雪が大量に降る地域でなければ利用は難しく、雪や氷を保管する設備が必要になるが、自然の力を有効に利用できる。
潮力発電
潮の流れる力でタービンを回す潮流発電と、満潮時にためた海水を干潮時に放流して水の流れを作る潮汐力発電に分かれる。
空気熱利用
ヒートポンプを介して、空気の熱を給湯や暖房に用いる技術。
地中熱利用
年間を通じてほぼ一定である地中の熱を冷暖房や給湯に活用すること。
なぜ再エネが注目されているのか
カーボンニュートラルの実現に向け、再エネの推進が欠かせない再エネが注目を集めるようになったきっかけは、2015年のパリ協定だ。地球の平均気温の上昇を、産業革命以前と比較し2度より十分低く保ち、1.5度に抑える努力をすることに、世界197の国と地域が合意したのである。その後、2018年に国連のIPCC（気候変動に関する政府間パネル）が「1.5度特別報告書」のなかで、地球の平均気温の上昇を1.5度未満に抑える重要性を説いた。
こうしたなか、各国は続々と「カーボンニュートラル」の達成に向けた目標の設定を始めた。カーボンニュートラルは、「脱炭素社会」や「ゼロカーボン」とも呼ばれ、温室効果ガスの排出量が実質ゼロの状態を指している。この「実質ゼロ」とは、人為的な温室効果ガスの排出量が、森林などが吸収する温室効果ガスの排出量よりも少なくなることを意味する。そこで、省エネルギー化を推進しつつ、化石燃料の代わりに再エネを導入していくことが求められているのである。日本でも2020年10月、当時の菅義偉首相が、2050年までにカーボンニュートラルの実現を目指すことを宣言した。
これらを背景として、ESG（環境・社会・企業統治）投資が広がりつつある。ESG投資においては、環境的、社会的な課題解決に力を入れている企業こそ成長が見込めるという考えに基づいて投資先を選定する。株式を公開している大手企業にとっては、株価維持のためにはESGを意識した経営をせざるを得なくなり、再エネの活用を推進するインセンティブが強まった。しかも、取引先にも同様のアクションを求める流れが広がれば、中小企業にとっても無関係ではいられなくなるのである。非上場企業も再エネを推進しなければ、大手企業との取引ができなくなる恐れがあるからだ。
再エネの将来展望と普及に向けた課題
国のエネルギー政策の指針を示すエネルギー基本計画の最新版では、「2050年カーボンニュートラルを実現するために、再生可能エネルギーについては、主力電源として最優先の原則の下で最大限の導入に取り組む」との方針が盛り込まれている。
再エネの普及は道半ばであるものの、化石燃料由来のエネルギー源に比べればコストが高いため、さらなる導入拡大のためにはコストダウンが不可欠である。適地の減少や国民負担の増大、地域との共生といったさまざまな問題を一つひとつ解決していかなければならないだろう。
再エネのさらなる普及には課題もある。それらを一つひとつ解決していかねばならない
