エネルギーの基礎と種類

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エネルギーは大きく2つに分類される。1次エネルギーと2次エネルギーである。

1次エネルギーとは、石油や石炭、天然ガス、原子力、再生可能エネルギーなどを指す。この内、化石燃料(石油、石炭、天然ガス)は、いずれは枯渇するであろう有限のエネルギーだ。


2次エネルギーとは、電力、ガソリン、灯油、都市ガスなどがこれにあたる。

1次エネルギーを加工・変化などさせて取り出したエネルギーが2次エネルギーということである。

ここでは現在のエネルギー事情を解説する。

1次エネルギーについて

主な1次エネルギーとして挙げられる、石油、石炭、天然ガスだが、日本はそのほとんどを輸入に頼っている。
「石油」は原油の99.7%を中東、ロシア、インドネシアなどから輸入している。「石炭」はほぼ全量をオーストラリア、インドネシア、ロシアから輸入している。「天然ガス」は97.8%をオーストラリア、マレーシア、ロシアから輸入している。

今のペースで化石燃料を消費すると「石油」は約53年、「石炭」は約109年、「天然ガス」は約56年で枯渇してしまうと言われている。

❖再生可能エネルギー

1次エネルギーの仲間に、再生可能エネルギーと言われるものがある。
再生可能エネルギーの特徴として以下の3点が挙げられる。

①枯渇しない ②どこにでも存在する ③CO2を出さない

再生可能エネルギーは上記の点から近年注目されています。ここからは再生可能エネルギーについて具体的に紹介します。

○太陽光発電

太陽電池を屋外に設置し、太陽電池内部の半導体が持っている光起電力効果という物理現象により、太陽の光によって直流電流を発生させる。その直流電流をパワーコンディショナーという装置で交流に変換して必要な電力として使う発電方法である。

空きスペースにソーラーパネルの設置が可能で、コストも下がってきているので今後も普及していくと見られています。なお、以前は日本が太陽光発電設置設備量No.1であったが、近年ではドイツや中国が上位にいます。

○風力発電

 

太陽光発電の次に見ることの多い発電方法で、その名の通り風を利用する発電方法である。
再生可能エネルギーの6%程度の利用である。安定した風力の得られる北海道や青森などの海岸部や、沖縄の島々に設置されている。

風力発電は、温暖化ガスの排出量が少なく非常にクリーンな発電方法である一方で、出力電力が風速に依存しているため需要と供給に関係なく変動してしまうなどの問題点も挙げられる。

○太陽熱発電

 

太陽から得られる熱エネルギーを集熱器で集め、給湯などに利用する発電方法。
最近は減少傾向に見られる。

太陽がエネルギー源のため、枯渇の心配がなく、また燃料を用いないためCO2を排出せず、燃料費がかからない環境にやさしい発電方法といえる。

○バイオマス発電

木材や家畜排泄物、生ゴミなどの廃棄物など、生き物に由来する燃料を燃やしたり、ガスにして発電する発電方法です。

燃料を燃やすとCO2が発生するが、その植物の成長過程で光合成によりCO2を吸収しており、
ライフサイクル全体で見るとCO2を増加させていないことになり収支はゼロとなる。

このような性質のことをカーボンニュートラルという。

○地熱発電

地下に蓄えられた地熱エネルギーを蒸気や熱水などの形で取り出し、タービンを回して発電を行う発電方法です。
火山の多い日本では有効な発電方法ですが、発電される電力は少ないです。

枯渇エネルギーに依存しないクリーンなエネルギーで、天候、季節、昼夜問わず安定した電力を得られますが、探査・開発に時間がかかってしまったり、初期費用が高額であると言った点もあります。

なお、日本における地熱発電の発電量は、2010年段階でおよそ530MW、他の発電を含めた総発電量のわずか0.2%です。

○水力発電

水の位置エネルギーを利用した発電方法です。
クリーンなエネルギーとして注目されていますが、
大規模なダムの建設などが必要なこともあり環境への影響も大きいです。

近年では小水力発電と呼ばれる、農業用水路や小さな河川を利用する出力が1000KW以下の水力発電設備の設置が進んでいます。

❖2次エネルギーについて

二次エネルギーの代表格は電気(電力)である。
電力は、火力発電、水力発電、原子力発電が主流となってまかなっていたが、東日本大震災以降は原子力の割合が減少し、その分を火力発電でまかなう体制となっている。

都市ガスも二次エネルギーの一つである。
都市ガスの販売数は年々増加しており、都市ガスの使用量が増加するということは天然ガスの輸入増加につながる。
したがって天然ガスの価格高騰も気になるところである。

 

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