現行の新エネルギー現在、政令で指定されているものは、以下の通りである[1]。 バイオマス燃料製造(アルコール燃料、バイオディーゼル、バイオガスなど) バイオマス熱利用 バイオマス発電 太陽熱利用(給湯、暖房、冷房その他の用途) 太陽光発電 温度差エネルギー 雪氷熱利用 地熱発電(バイナリ方式のものに限る) 風力発電 マイクロ水力(”発電以外の用途に供される工作物に設置される出力が千キロワット以下である発電設備を利用する発電”) 現状と将来我々の周りにはいくつかのエネルギー資源が存在するが、水力・風力・太陽熱など古来から使われていたものの改良や、植物、地熱、波力、海洋温度差、太陽光発電といった近年の科学によって開発されたものが新エネルギーである。現在主力となっている化石燃料によるエネルギーはいずれは枯渇する有限の資源である。化石燃料や原子力エネルギーには環境への影響などに大きな問題があり、新エネルギーの開発は国際的にも重要な課題になっている。 1998年時点でのエネルギー資源の内訳は以下の通り。 石油 40%, 天然ガス 22.5% 石炭 23.3% 原子力 6.5% 水力 7.0% バイオマスなど 0.7% 実に全体の3/4以上を枯渇性エネルギーに頼っており、特に運輸の分野ではそのほとんどを石油に頼っているのが現状である。 新エネルギーはその定義上、いずれもまだ黎明期を脱していないが、潜在的な利用可能量は大きいと見込まれている。さまざまな新エネルギーについて、開発と利用が並行して進められている。 新エネルギーは地球温暖化への対策の一環として積極的な利用が進められ、将来は世界のエネルギーの数割が再生可能エネルギーで賄われるとも予測されている。再生可能エネルギー#利用状況と見通しを参照。 新エネルギーの特性を生かして、分散型電源として活用する試みも盛んである。 分散型電源分散型電源とは、需要地の近くに分散して配置し、発電を行う小規模な発電設備群。二次送電系統への連係を中心とした小規模電源。太陽光・風力・燃料電池などの出力エネルギーが小さい発電設備で構成される。 利点 廃熱の利用(コジェネレーション) 送電ロスが少ない 系統安定と直流送電 自然エネルギーなど不安定な電源を使用することから、発電量にムラが出るため、1次送電系統に影響を与えないように系統安定化技術が開発されている。また、分散型電源の多くは直流で出力され、直流送電は非同期連系ができることから、直流送電と組み合わせる場合もある。さらなる効率化を求める場合、将来的には、使用機器自体をACアダプタ無しに直接DC接続することも考えられる。 コジェネレーションコージェネレーション、またはコジェネレーション(cogeneration)、英語ではcombined heat and powerともいわれる。これは、内燃機関、外燃機関等の排熱を利用して動力・温熱・冷熱を取り出し、総合エネルギー効率を高める、新しいエネルギー供給システムのひとつである。 略してコージェネ、コジェネとも呼ばれ、熱電併給(ねつでんへいきゅう)、古くは熱併給発電(ねつへいきゅうはつでん)ともいった。 日本においては、京都議定書の発効に伴い、製造サイドとして電機メーカーやガス会社が、需要者サイドとしてイメージ向上の効果も狙うスーパーマーケットや大エネルギー消費者である大規模工場などで関心が高まっている。 コジェネレーションを発展させたものに、トリジェネレーションがある。 ガスタービンエンジンシステム 発電用ガスタービンエンジンより排出される排気によって蒸気を作成する。 蒸気吸収冷凍機で冷熱を製造したりと、蒸気使用設備で有効に使用される。 特にガスタービン発電機と、その排熱を利用した蒸気タービン発電機を複合した発電をコンバインドサイクル発電という。 発電効率15〜33パーセント、総合効率で65〜75パーセントが可能である。 ガスエンジンシステム 発電用ガスエンジンの排気排熱ボイラで蒸気を製造したり、エンジン冷却水で水道水を加熱し給湯する。 蒸気を蒸気使用設備で使用したり、蒸気吸収冷凍機で冷熱を製造したりする。また、温水を温水使用設備や給湯で使用したり、温水吸収冷凍機で冷熱を製造したりする。発電効率27〜45パーセント、総合効率で65〜85パーセントが可能である。 ガスエンジンでヒートポンプを駆動する形式もある。 ディーゼルエンジンシステム 発電用ディーゼルエンジンの排気排熱を蒸気製造や給湯に利用し、また、エンジン冷却水で水道水を加熱し給湯する。 蒸気を蒸気使用設備で使用したり、蒸気吸収冷凍機で冷熱を製造したりする。また、温水を温水使用設備で使用したり、温水吸収冷凍機で冷熱を製造したりする。発電効率35〜40パーセント、総合効率で70〜75パーセントが可能である。 燃料電池システム 天然ガスから取り出した水素と空気中の酸素から電気をつくりだし、発生する熱を蒸気や温水として回収する。発電効率35?65パーセント、総合効率で80パーセントが可能である。排ガスもなく、騒音や振動も少ない。大型で高効率のものは現在、実証実験段階にあるがコストが問題である。 導入条件 建物内部で必要となる熱量を電力量で割った値を熱電比という。熱電比は建物の用途によって異なり、ホテルや病院では大きく、オフィスビルやデパートなどでは小さい値をとる。コジェネレーションシステムによって供給される熱電比が、建物の需要する熱電比と大きく異なる場合、コジェネレーションを導入してもエネルギーを有効に利用することができない。また、住宅など熱需要の大きい時間帯と電力需要の大きい時間帯がずれている建物もあり、このような場合も大きな省エネ効果を期待することはできない。そこで、生成する熱電比をある程度変えることのできるコジェネレーションシステムも存在する。 家庭用 従来は事業所がメインだったが、最近では燃料電池や都市ガスを利用した家庭用のコジェネレーションも登場してきている。 燃料電池(エネファーム) エコウィル(小型ガスエンジン発電) 新エネルギーによる代替可能性をめぐる議論原子力・火力発電などを代替する可能性についても議論がなされている。化石燃料や原子力を推進する側からは、エネルギー密度が低い、不安定で系統安定化が必要、設備コストが高い、発電効率が低い、発電単価が高い、基幹エネルギー源として利用するには絶対量が不足しているなどの批判が見られる。しかし根拠に乏しいものや今後見込まれる性能向上を無視したもの、条件の悪い場合だけを強調するものも多い。再生可能エネルギー#懐疑論を参照。 |