【2022年版】再生可能エネルギーを巡る世界の潮流は？その種類とメリット・デメリット
年々深刻化する気候変動。2021年10月末から11月にかけてイギリスのグラスゴーで行われたCOP26の成果文書「グラスゴー気候合意」には、2100年の世界平均気温の上昇を産業革命前に比べて1.5度以内に抑える努力を追求していくことが盛り込まれ、対策の必要性が増したことが示された。
気候変動への対策として欧州を中心に世界中で加速しているのが、脱炭素の動きである。2021年4月時点で2050年までのカーボンニュートラル実現を表明している国は、125か国・1地域。日本でも、2020年10月の菅前首相の所信表明演説を皮切りに脱炭素化の流れが急速に進みはじめ、2021年には、2030年度における温室効果ガスを46%削減する目標が立てられた。
その脱炭素化を目指すにあたるひとつの鍵とされているのが、発電時に温室効果ガスを排出しない再生可能エネルギーへのシフトである。欧州を中心にその動きは加速しており、日本でも2030年までに再生可能エネルギーの割合を現在の18%近くから、36〜38%まで引き上げることが目指されている（※1）。
今回は、そんな再生可能エネルギーをめぐる世界の潮流や、現段階での再生可能エネルギーの長所と短所、世界のユニークな再生可能エネルギーの事例などを紹介したい。
再生可能エネルギーをめぐる世界の潮流
再生可能エネルギーの導入量は昨今世界中で急速に増加しており、国際再生可能エネルギー機関（IRENA）によると、2011年から2020年にかけてその数は2倍近くとなっている（※2）。なかでも最も速いスピードで成長しているのが太陽光発電であり、2011年が73,904メガワットであるのに対して、2020年には716,152メガワットと、10倍近くまで成長した。次に成長が大きいのは風力発電で、2011年から2020年にかけて3倍以上に成長している。
また、国際エネルギー機関（IEA）によると、今後も世界の再生可能エネルギー設備導入容量は急速に拡大し、2026年までの導入容量は全発電設備の導入容量の約95％にも昇るという。また、世界の再生可能エネルギー設備容量は2020年〜26年で60％以上拡大するとしている。これは、世界の今日における化石燃料発電所と原子力発電所の合計設備容量に匹敵する規模である。
さらに、2018年に自然エネルギー財団が発表した「石炭火力発電から撤退する世界の動きと日本」によると、海外の銀行の多くが「石炭・化石燃料関連事業」からのダイベストメント（投資撤収）を決定している。たとえば、ナティキス（仏）、KBC（ベルギー）、ドイツ銀行（独）といった銀行は石炭・化石燃料関連事業への新規直接融資の禁止を決定した。現在もそういった方針を取ると発表している銀行の数は増え続けており、こうした流れは公的基金・自治体、保険業界にも広がっている。
再生可能エネルギーを活用するメリットは、脱炭素の観点以外に、自国のエネルギー自給率を引き上げられる部分にもある。特に、エネルギー自給率が13%程度と先進国の中でも非常に低い日本にとっては、太陽光発電や風力発電といった再生可能エネルギーの拡大が、化石燃料の輸入に頼る比率を減らすことにもつながり、より安全に国内のエネルギー需要を満たしていけるようになると期待されている。
また、小規模かつ分散型という特徴を持つ再生可能エネルギーは、エネルギーが生産された地域で消費される「エネルギーの地産地消」を実現しやすいため、結果的に地域経済の活性化にもつながる場合もある。
再生可能エネルギーの長所と短所
再生可能エネルギーをめぐる世界の潮流をおさえたうえで、ここからはそれぞれの再生可能エネルギーの長所と短所、現状での課題を挙げていく。
太陽光発電
【長所】
太陽の光には限りがないため、基本的にエネルギー源が無尽蔵である。また、既存の建築物の屋根や壁に設置することができ、設置工事も比較的簡単であるため、企業や個人での導入が容易だ。電気を自社や自宅で生み出すことができると電気代の節約になるだけでなく、蓄電池を併設すれば余剰分を売電することも可能となり、追加の収入が得られる可能性もある。また、災害による停電時の電源としても機能するため、自社や自宅、周辺地域の防災・減災の観点からも評価されている。
近年では、農地の上部にパネルを設置する「営農型太陽光発電」も盛んになってきていたり、海外では海上の太陽光発電所の建設が始められていたりと、その活用方法自体も広がりを見せている。水や送電網がない地域でも発電できるため、貧困層の電力や収入源としての可能性も注目されている。
【短所】
一般的な太陽光パネルは雨天時には発電できないため、電力の安定性確保には蓄電池との併用が基本的には必要となる。また、太陽光発電で大量の電気を作るためには広大な土地が必要となり、国土の小さい日本のような国では設置場所に限界がある点が短所と言える。一部の地域では太陽光パネルを設置するために森林伐採が行われ、土砂災害や生態系の破壊を引き起こしていることも問題となっている。
さらに、一般的な太陽光パネルには鉛やカドミウムといった有害物質が含まれており、放置されると土壌や水の汚染につながる可能性があるため、使用後は適切な廃棄や処理が必要だ。このため、将来的に大量廃棄されるであろうパネルの処理に関する規制や、パネルリサイクル市場への投資が必要とされている。
風力発電
【長所】
風さえあれば夜間でも発電が可能な部分や、エネルギー変換効率が一般的なもので20〜40%、最大60%と、全ての発電方法の中でも比較的高い。また、洋上風力発電は、強い風が安定して吹く環境を活用でき、陸上と比較してスペースの確保も容易であるため、近年注目を集めている。
【短所】
風向きや風速によって発電量が左右されるため、安定性に欠ける。また、陸上風力発電の場合、風車を設置できる広大なスペースが必要となり、近隣地域への騒音被害なども考慮すると、設置場所が限られてくる。さらに、現段階では一般的な風力発電機を企業や個人が個別で導入することは難しく、事業者の研究開発にもコストがかかる。（自宅やオフィスに導入できる新しい形状の風力発電機も開発され始めている。）
また、支柱が高く、標高が高い開けた場所に置かれる風車への落雷事故や、風力タービンに鳥が衝突して亡くなるバードストライクも課題となっている。
水力発電
【長所】
太陽光発電や風力発電と比較して発電量が天候に左右されにくい点や、エネルギー変換効率が約80%と、再生可能エネルギーの中では非常に高いことが挙げられる。また、小規模な「小水力発電」は、新たにダムを造る必要がないため環境への負荷やコストを最小限に抑えて始めることができるほか、地域で作った電力を地域で消費する、「エネルギーの地産地消」にもつながる。
【短所】
大規模な水力発電所の建設には高額な費用がかかるため、初期投資の回収期間が長くかかる。また、水の利用に関する利害関係により、発電施設を設置できる場所が限られたり、法的手続きが煩雑になったりする可能性がある。大規模な発電所建設は地域の生態系へ影響を与えるため、その点も考慮する必要がある。
バイオマス発電
【長所】
バイオマス発電は、動植物などの有機性燃料を燃やして発電する方法で、その際に発生するCO2が有機物が育つ過程で吸収したCO2で相殺されるため、最終的にはカーボンニュートラルになるとされている。この方法は、生ごみや廃材など、さまざまな廃棄物を資源として有効活用することができ、燃料さえ確保できれば天候にかかわらず安定的に発電することができる点がメリットと言える。また、バイオマス発電が地域産業として根付くことで地域の雇用創出につなげられる可能性もある。
【短所】
資源となる廃棄物の収集や運搬、利用されるまでの管理に手間やコストがかかる。また、人間が食べられるサトウキビやトウモロコシなどの作物を燃料として使った場合、食料の争奪につなる可能性もある。このため、今後は稲わらや木材などのセルロース系バイオマスを原料として商業的に使用できるよう、研究開発が推進されている。さらに、バイオ燃料生産のために森林が伐採され、耕地とされる動きにも注意していく必要がある。
地熱発電
【長所】
発電の原理は火力発電や原子力発電と同じであるため、天候に関わらず発電することができる。また、蒸気を再利用して発電することも可能だ。日本は地熱発電において世界第3位の資源量を持つ国であり、その可能性の大きさも指摘されている。
【短所】
基本的に、地殻変動が激しい地域でのみ可能な発電方法である。また、導入するためには、土地が発電に向いているかなどの調査や地下の開発に伴うリスクの検証、温泉事業者を始めとする地域の理解なども必要となるため、開発から発電所の稼働に至るまでには長い期間を要する。
水素発電
【長所】
水素発電は、水素燃料を燃焼させてエネルギーを発生させる発電方法であり、次世代のクリーンエネルギーとして非常に注目されている。水素燃料は燃やした際にCO2などの有害物質をほとんど排出せず、多様な資源から生成できることがメリットとされている。また、水素は液化することで輸送や貯蔵が可能となり、余剰エネルギーの貯蔵や運搬に使われ、必要なときに必要な分だけエネルギーを使うためには効果的な方法として期待されている。
【短所】
水素燃料は自然界に存在しているものではなく、石油や天然ガスから産出する、もしくは他の再生可能エネルギーで水を分解して生成する必要がある。あまり使用されておらず安価な「褐炭（低品位な石炭）」や未使用のガスなどを原料として使うことはできるが、化石燃料から生成された水素は生成の際にCO2を排出するため、再生可能エネルギーとは言えない。これに対し、生成の際に排出されたCO2を吸収し、貯蔵、利用する技術「CCU」「CCUS」などを使った水素を「ブルー水素」と呼び、近年この技術の開発も進められている。なお、太陽光発電や風力発電の余剰電力を使って生成された水素は「グリーン水素」と呼ばれ、一切CO2を排出しないため、脱炭素のためには最も効果的な方法とされている。
現状では水素燃料の生成、また燃料の保存や輸送には大きな手間やコストがかかり、低コスト化のためには、安価な原料を使って水素をつくることや、水素の大量製造や大量輸送を可能にするサプライチェーンを構築すること、燃料電池自動車や発電、産業利用などで大量に水素を利用することなどが必要とされている。また、水素には着火から燃焼までのスピードが早く高温で燃えるという性質があり、安全性もしっかりと担保したうえで使用していく必要がある。
アンモニア発電
【長所】
アンモニア発電は、燃料であるアンモニアを燃やして得た熱エネルギーでタービンを回し、電気に変える発電方法だ。アンモニアを燃焼させやすくする専用のバーナーを取り付ける必要はあるが、基本的には既存の火力発電設備を使用することができるため、比較的低コストで導入することができ、電力の値上がりも抑えられる。水素と同じく燃焼時には二酸化炭素を排出せず、水素と比べて液化した際の貯蔵や運搬が容易であり、現在も広く使用されているため扱い方が確立されている点もメリットである。
【短所】
現在アンモニアを作るときに一般的に用いられている、「ハーバー・ボッシュ法」は、水素と窒素を高温・高圧の触媒反応でアンモニアに転換する方法であり、大量のCO2を排出してしまう。近年では、水と空気からアンモニアを作る方法なども研究開発されているが、実用化のためには更なる研究開発が必要となっている。さらに、発電時に酸性雨の原因となる窒素酸化物（NOX）が排出されてしまうことも課題となっている。また、アンモニア発電推進のためには、アンモニアの生産拡大及び海外から調達するためのサプライチェーン構築も必要だ。
なお、アンモニアの原料となる水素の生成時に「CCU」「CCUS」技術を用いたアンモニアは「ブルーアンモニア」と呼ばれ、再生可能エネルギーを用いて作られた水素で作られたアンモニアは「グリーンアンモニア」と呼ばれる。
〜番外編〜原子力発電は再生可能エネルギー？
2022年2月、欧州委員会の持続可能な経済活動を分類し、投資を促進する制度「EUタクソノミー」において、CO2を排出しない原子力発電が「クリーンエネルギー」に正式に分類されたとの発表があった。これについて、EUのなかでも各国ごとに意見が分かれており、世界中でも「脱炭素vs脱原発」の議論は今後も行われるだろう。脱炭素を目指しつつ現在の経済活動を安定的に維持するためには原子力発電が必要不可欠とする意見も多いが、福島のような万が一の事故のリスクや、核の廃棄物の処理など解決が難しい問題が多いことも事実だ。世界的に見てもその使用量が今後大きく拡大していく予定にある原子力発電は、より安全な発電方法の研究開発や導入が必要である。
【関連記事】
Z世代と考える、原子力発電と日本のエネルギー問題【Green Innovator Academy 福島原発フィールドワークレポート】
再生可能エネルギーのユニークな事例
ここからは、世界の先進的でユニークな再生可能エネルギーの事例を紹介する。廃棄物を活用して発電する方法や、これまで使われていなかった自然の力をエネルギーに変換するものなど、さまざまだ。
より環境に優しい、カラフルなソーラーパネル
オランダのソーラーデザイン事務所・Marjan van Aubel Studioが「ドバイ・エキスポ2020」に合わせて手がけたのは、既存の太陽光パネルに含まれる有害物質や廃棄・処理の課題を解決する、見た目も美しい色鮮やかなソーラーパネルだ。環境に配慮された素材や染料から作られているため、廃棄後に適切な処理が行われない場合の危険性も低く、薄く軽量のリサイクルPETのフィルムにプリントされているため、パネルの分解、組み立ての作業が容易で、誰でもどこでもパネルを丸めて持ち運ぶことができる。
太陽の動きに合わせて動くソーラーパネル
オーストリアで生まれた「Smartflower」は、常に太陽に対して90度の角度で傾くよう、太陽の動きに合わせて向きを変えるソーラーパネルだ。従来のソーラーパネルより40%も多くのエネルギーを生成でき、天候が悪い日には自動でパネルが閉じる設計になっている。生物が長い年月をかけて最適化した形態や仕組みを技術開発に活かす、「バイオミミクリー」の好事例と言える。
オレンジから生じるメタンをエネルギーに
スペイン・アンダルシア州の州都セビリアでは、地域に根付くオレンジが発酵するときに生じるメタンからクリーンエネルギーを生成する取り組みを試験的に始めている。技術者の計算によると、1トンのオレンジから5世帯の1日分の消費電力に相当50キロワットアワーの電力を生成できる。廃棄物を資源として有効活用する部分はサーキュラーエコノミーの観点からも評価されるものである。
カカオの殻から作るバイオエネルギー
世界2位のカカオ生産国のガーナでは、これまで大量に廃棄されていたカカオの殻からバイオエネルギーをつくる研究が進められている。プロジェクトは、ガーナの農村地域へのエネルギー供給だけでなく、カカオの殻の収集や輸送、処理などの新しい仕事を生み、地域の人々の生活を安定させることも目指している。
人間の運動をエネルギーに変換
スウェーデン南部の都市・ルンドに2024年にオープンする予定なのは、屋上に設置された自転車「エナジーバイク」によって電力を発電できるミュージアムだ。デザインを手がけたデンマークの建築会社COBEは、「難しくとらえられがちな自然科学を、もっと身近なものにしたい」という想いでこの遊び心のある仕組みを取り入れた。
波の力をエネルギーに変換
フランス北西部ノルマンディー地方の海上では、欧州最大となる波力発電所の建設が2021年に開始された。ノルマンディー地方に浮かぶオルダニー島とアーグ岬の間に位置する、特に水の流れの強い13㎞の区間に、容量2MWの水平軸タービンを並べて2GWの波力発電所が建設される予定で、波の力を利用する発電の将来的な可能性について、技術面と経済面から調査することを目的としている。
雨の日でも発電できる太陽光パネル
中国・蘇州大学のZhen Wen氏などの技術者らは、雨粒をエネルギーに変える太陽電池を発表。雨の雫の動きをエネルギーに変換できるシステムを開発し、雨が降っているときは雨粒から、晴れているときは太陽からエネルギーを生み出すことができる太陽光パネルが完成した。
都会でできる風力発電
英ランカスター大学の学生2人が開発したのは、都市を吹き抜けるビル風をエネルギーに効率よく変える風力タービン「O-Wind」だ。あらゆる方向から予測不可能に吹く強いビル風を捉えるため、タービンは直径25cmの球形で幾何学的な穴を持ち、どの方向から風が当たっても固定軸で回転する。このデザインは、国際的な学生デザインコンテスト、「2018年ジェームズダイソンアワード」を受賞した。
都会でできる風力発電
南米チリの首都サンティアゴにある3つの廃水処理施設は、チリ最大の水道会社Aguas Andinas社により、汚水をクリーンエネルギーに変換する「バイオファクトリー」に生まかわろうとしている。これは、バイオファクトリーに都市の生活排水と産業廃水を送り、汚泥などから電気に変換できるバイオガスを抽出するというものだ。汚泥はリサイクルされ、都市建設プロジェクトや農業用肥料として使用でき、下水処理された水は自然環境に放出され、きれいな灌漑用水となる。
再生可能エネルギー拡大のために、今日からできること
再生可能エネルギーの拡大のために必要な要素は多岐に渡るが、そのひとつは、より多くの企業や個人が再生可能エネルギーを使用するようになることである。規模が拡大することで再生可能エネルギーのコストはより下がり、拡大のスピードも増していくだろう。
2016年の電力の小売全面自由化により、今ではほとんどの個人が電力会社を自由に選べるようになった。再生可能エネルギーの比率の高い電力会社は電気代が高いと思われがちだが、場合によっては逆に安くなる場合もあるため、自分が今使用している電力量や家族構成を元に、一度きちんと比較してみることをおすすめする。2016年以降、多くの新電力が参入し、電源構成が再生可能エネルギー100%のプランを扱う会社が飛躍的に増えた。そのなかには、電気代の一部を環境や社会貢献活動に寄付している企業も多く、毎日使う電気を通して環境や社会に貢献できる可能性もある。
たとえば、「顔の見える電力」をコンセプトとする電力会社「みんな電力」では、再生可能エネルギー100%の電源を使用できるだけではなく、電気料金の一部が地域や産業の創生に取り組む発電者に届き、再生可能エネルギーの発展などにつながっている。
また、同じく再生可能エネルギーほぼ100%のプランを提供するハチドリ電力でも、国際協力から動物愛護まで多様な社会貢献活動を行う団体に電気代の一部を寄付している。ほかにも、電力の契約者には、無料で社会の課題や生き方を学べる「ハチドリアカデミー」に参加することができるなど、特典も多い。
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大手企業のサステナビリティ・CSR担当者の方であれば、事業活動で消費するエネルギーを100％再生可能エネルギーで調達することを目標とする国際的イニシアチブRE100への加盟を検討してみてはいかがだろうか。また、昨今では、大手企業がそのサプライチェーンにある中小企業にも再生可能エネルギーへの切り替えを求める流れも加速しているため、中小事業者は再エネ100％利用を促進する枠組み再エネ100宣言（RE Action）に加盟することをおすすめする。加盟すると、再生可能エネルギー導入情報の収集を支援してもらえたり、参加団体間の交流を目的としたウェブコンソーシアムへ参加できたりするなどの特典が得られる。
また、自治体が再生可能エネルギーへの切り替えキャンペーンなどを特定の期間中に行っている場合もあるため、再生可能えねるぎーへのシフトを検討している場合はこまめにチェックしておくのも良いだろう。
まとめ
いかがだっただろうか。再生可能エネルギーを巡る技術開発は日進月歩であり、現在課題となっている部分もテクノロジーにより今後解決されていくかもしれない。脱炭素に向けて、今後も引き続きその動向を追っていきたい。
※1 第6次エネルギー基本計画素案（経済産業省）
※2 Insights on Renewables（IRENA）
【参照サイト】EU Taxonomy: Commission presents Complementary Climate Delegated Act to accelerate decarbonisation
【参照サイト】国際エネルギー機関（IEA）
【参照サイト】国際再生可能エネルギー機関（IRENA）
【参照サイト】石炭火力発電から撤退する世界の動きと日本
【参照サイト】RE100
【参照サイト】再エネ100宣言（RE Action）
【関連サイト】みんな電力
【関連サイト】ハチドリ電力
