再生可能エネルギー

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砂漠に設置された大規模太陽光発電所（米国）
太陽熱の集熱パネル
風力発電所（ドイツ）

再生可能エネルギー（さいせいかのうエネルギー、Renewable Energy）とは、自然界に存在し繰り返される現象であるエネルギー流に由来し、かつ自然界の営みによってこれを利用するのと同等以上の速度で再生されるエネルギー源（またはそこから発生するエネルギーそのもの）を指す[1]。 単にREと略されることもある。

資源を枯渇させずに利用可能であるため、枯渇性燃料が持つ有限性への対策、地球温暖化の緩和策、また新たな利点を有するエネルギー源などとして、有効性と必要性が指摘され、近年利用が活発化している[2][3][4][5]。

対義語は枯渇性エネルギーで、これは化石燃料（石油、天然ガス、オイルサンド、メタンハイドレート等）やウラン等の埋蔵資源を利用するもの（原子力発電など）を指す。

目次

[編集] エネルギーの源

再生可能エネルギー（自然エネルギー）の源は主に過去から現在までの太陽エネルギーである。主なエネルギー形態は以下の通りである。太陽の寿命はあと50億年ほどあるとされるため、自然エネルギーは半永久的に利用可能なエネルギー源である。

[編集] 類義語

  • 自然エネルギーと言う言葉は、再生可能エネルギーとほぼ同義に用いられている。
  • 新エネルギーは、「新エネルギーの利用等の促進に関する特別措置法」（新エネルギー法）にて定められたエネルギー源を指し、現在の公的な定義では再生可能エネルギーの中から10分類が指定されている。ほぼ日本のみで用いられる用語である。
  • 再生可能エネルギーのうち大規模水力を除くものを、最近新規に開発されたものという意味で new renewable energy と呼称することがある。
  • 代替エネルギー (alternative energy) という用語もある。日本以外では主に再生可能エネルギー、特に new renewable energy を指すが、日本では「石油代替エネルギー」の意味で石炭ガス化・天然ガス・原子力等も含む場合がある（これらは枯渇性エネルギーである）。

[編集] 種類

商用稼働するタワー式太陽熱発電所 （en:PS10 solar power tower、スペイン）
海洋温度差発電所（ハワイ）
薪などの木材は代表的なバイオマス資源である。

通常、下記のようなものが範疇に含められる。[1][6][7][8]

太陽光
  • 採光･･･太陽光を直接窓などから入れる方法の他、集光装置で室内に取り込み、照明として利用する。比較的安価。
  • 太陽光発電･･･太陽電池を利用し、太陽光を直接的に電力に変換する。散乱光も利用できる。快晴の日が多い地域で有利。日光の当たる場所ならばどこでも発電できる一方、日射条件に左右され、夜間は発電できない。日中時間帯の需要が大きい用途に向く。携行性に優れた製品もあり、僻地や人工衛星などでも使われる。光のエネルギーの１～2割程度を電力に変換できる。価格の低減が課題だが、近年はグリッドパリティを達成した製品も出現している。
太陽熱
  • 太陽温室（日光温室、Solar greenhouse）･･･太陽熱を取り込み逃がさないことで保温を行う。ガラスやビニールのものが多いが、採光部以外は地中に設けたり、蓄熱壁（Trombe wall）で囲うことにより保温性を大幅に高めたものがある。パッシブソーラーと共通する方法である。
  • 太陽熱温水器･･･黒いパネルで集熱し水を温める。変換効率が6割程度と高い。比較的安価である。
  • 太陽熱発電･･･集光により蒸気を発生させ、タービンを回して発電する。汽力発電である。蓄熱によりで24時間発電可能。直射日光を利用し、規模が大きいほど高効率であるため、砂漠や海洋などで有利となる。設置条件が良ければ、太陽光発電よりも安価となる。
  • ‎ソーラーチムニー･･･膜の下で暖めた空気を煙突に導いて上昇気流を起こし、煙突内部の風力発電機を回す。蓄熱により24時間発電可能。太陽熱と風力のハイブリッド型発電である。
  • 太陽炉･･･集光によって数千度の高熱を得る。比較的小型のものはソーラーオーブン（ソーラークッカー）と呼ばれ、数百度程度の熱を得て調理に用いられる。周囲が非常に眩しくなるため視力障害を防ぐ目的で利用にはサングラスが必要である。天候に左右され、快晴でないと十分な熱量が得にくい。[9]
風力
  • 帆船･･･風を帆に受け推進力を得る。先進国では衰退していたが、燃料が要らない点が見直され一部で復活している。伝統的な漁や移動の手段としては現在でも実用されている。
  • 風車･･･風を羽に受け回転力を得る。先進国では機械の普及に伴い衰退したが、修理が容易なため発展途上国の農村では揚水などの動力源として広く使われている。
  • 風力発電･･･風を羽に受け原動機で発電する。局地風･海陸風･川風といった年間を通じて恒常的に吹く風のある地域で有利。風況さえ良ければ利用でき、比較的安価。バードストライクや低周波といった問題があり、建設には生活環境や生態系に配慮が必要である。[10]ため、自然保護区などへの設置は制限される場合もある。
地熱
  • 温泉･･･地熱により暖められた温水を直接間接的に利用。入浴や治療のほか調理や暖房にも利用できる。
  • 地熱･･･地熱を直接給湯や暖房や調理等に利用。
  • 地熱発電･･･地熱で蒸気を発生させ、タービンを回して発電する。汽力発電である。24時間発電可能で、安定した出力が得られる。マントルの熱を直接的に利用するマグマ発電も研究されている。
水力
  • 水車･･･水流を羽の付いた車輪で回転動力に変換して利用。多くの自然エネルギー利用に応用されている。
  • 大規模水力発電（貯水式水力、ダム式水力）･･･ダムなどに貯水した水でタービンを回し発電する。自然エネルギー発電の中でも発電時の二酸化炭素排出量が最も少なく安定した出力が得られ、需要の変化に追従しやすい利点がある半面、ダムの寿命があり（最近では浚渫による延命措置が取られることもある）、建設に伴う環境負荷・費用が大きいという欠点がある。
  • 小規模水力発電（マイクロ水力発電）･･･小規模な流水を利用する。貯水設備の設置による環境破壊が無い。日本のように高低差の大きい地形では沢などの小川の他、平地でも上下水道や用水路など設置可能場所が多いとされる。
  • 潮流発電（海流発電、Marine current power）･･･潮流や海流を羽に受け原動機を回して発電する。浅い海で有利だが、漁業との共存が課題である。
  • 潮汐発電（en:Tidal power）･･･潮汐による海水の定期的な移動を利用して水車を回し発電する。
  • 波力発電（en:Wave power）･･･海面の上下動により装置内部に気流を起こしタービンを回し発電するものと、効率を上げるため内部に抵抗の大きい液体を満たし水流を発生させタービンで発電するものがある。波力で風や水流を起こすハイブリッド型発電である。
  • 渦流発電（Vortex power）･･･水の渦の力を利用して水車を回し発電する。
バイオマス
  • 薪･･･木材や竹など植物を燃やし熱を得る。
  • 糞燃料･･･動物の糞を太陽熱で乾燥させ燃料としてに利用。良く燃える。牛糞が多い。燃料以外の用途として壁財にも利用される。
  • バイオガス･･･糞尿や汚泥等を発酵させることでできたメタンを燃料や化学製品の原料として利用。
  • バイオエタノール･･･穀物・果実や植物の繊維などを発酵させてできたエタノールを利用。
温度差
  • 雪氷熱利用･･･冬場地下に蓄えた氷雪を夏場の冷房に利用。目的は異なるものの氷室に近い形態。
  • 海洋温度差発電･･･海面と深海の水温差を利用し、アンモニア等沸点が低い物質を蒸発させてタービンを回して発電する。低温の汽力発電。
その他の方法
  • 熱電発電･･･物体内外の温度差による電子の移動で発電を行う方法。原理の発見は古いものの適した材料がなかった。近年になり材料が開発されたため地熱発電への利用が期待されている。温度差を維持するための冷却方法が重要とある。
  • 振動発電･･･自然エネルギーの中に利用できる対象があるのか未だ不明であるが、圧電素子を用いて僅かな圧力で発電できるため振動により生じた圧力を電力に変換することができる。発電量は少ないものの、恒常的に振動が起きている場所であれば発電可能である。現状ではリモコンの電源等への利用が試みられている。
  • 浸透圧発電（Osmotic power）･･･海水と真水の塩分濃度差を利用して浸透圧を利用してタービンを回し発電する方法。比較的起電力が低く、大規模発電方法としては実用になっていない。


電力を積極的に用いて自然エネルギーを取り出すもの（※現状では再生可能エネルギーに含まれない。再生可能な発電方法で得た電力を用いていない場合には熱自体が自然エネルギーであっても取り出す過程が再生可能な方法でないため再生可能エネルギーではない。）
再生可能エネルギーと混同しやすいもの（下記はほとんどの場合水素や燃料の原料に化石燃料を用いているため現状では化石燃料発電であり再生可能エネルギーではない。新エネルギーとして紹介されることが多いため混同しないよう注意が必要である）[12]。
  • 水素エネルギー（再生可能エネルギーによって製造した水素を用いる場合は、再生可能エネルギーに分類できる）
  • 燃料電池（再生可能エネルギーによって製造した燃料を用いる場合は、再生可能エネルギーに分類できる）
  • 廃棄物（再生可能なバイオマス燃料を使用する場合は、バイオマス発電となる）

[編集] 特徴

再生可能エネルギーの多くに共通する特徴としては、下記のようなものがある。[13][14][15][16][17]

[編集] 長所

  • 枯渇しない永続的な利用が可能。（再生可能エネルギーの定義）
  • 化石燃料を用いるエネルギー源に比べ、同じエネルギー量あたりの温室効果気体の排出量が少ないものが多い。
  • エネルギーを需要地近辺で調達できるものが多い。（自給率の向上、燃料等の調達コストの削減、送電・輸送にかかるエネルギー消費量の縮減）
  • 化石燃料に比較して、温室効果気体以外の有害物質の環境中への放出量をも減らせる。
  • 放射性廃棄物を出さない。
  • 適切な利用状況ならば、下記のような小規模分散型エネルギー源のメリットを得られるものが多い。太陽光・風力・バイオマス・小規模水力などが該当する。
    • 需要に応じた運転の停止・再開や出力調整が短時間で可能になる
    • 需要地に近接した場所でエネルギーを発生し、全体的な効率を高めたりコストを削減したりできる
    • 移設・転売・廃棄・リサイクルなどが容易になる
    • 工期が短くなり、需要量の予測のずれによるリスクを低減できる
    • 個々の設備が比較的単純になるため、メンテナンス等に要する時間が短くなり、稼働可能率[18]が高くなる
    • 一部が使用不能になっても影響が小さく、全体的な信頼性が高くなる。災害などの有事においても影響（供給停止の範囲や期間）を抑制する。
  • 化石燃料に代わる新たなエネルギー産業になる。

[編集] 短所、課題など

下記のような要因が普及を阻害する場合がある。

  • 他の問題の発生…たとえばバイオエタノールなどのバイオマスエネルギーの開発において、ほかの重要な用途があるものをエネルギー源とすることで、食料等の価格上昇や需給バランスの変化を招く場合がある。
  • 普及規模による制限…現段階では普及規模が小さいために製造や輸送にかかる投入エネルギーの比率が高かったり、温室効果気体の削減効果が薄れたりする場合がある。
  • 価格による制限…技術的に実用水準に達していても、化石燃料に比して現段階での市場価格が高い場合がある。
  • 社会的要因による制限…反対勢力からの手続き的抵抗や、根拠に欠ける批判の流布など。

これらの他、出力の変動や分布の需要との不一致が挙げられる。すなわち資源の地理的分布や時間的な変動が、需要の時間的変動や地理的分布と必ずしも一致しないため、貯蔵や別形態での輸送など、需要に合わせた供給の工夫が必要な場合がある（風力発電の出力変動、太陽光発電の出力変動などの例がある）。ただし地理的偏在については枯渇性エネルギーにおいても共通する課題である。

[編集] その他の特徴

[編集] 性能

地熱発電（柳津西山地熱発電所）
水力発電に用いられるダム（黒部ダム）

再生可能エネルギーは原理的には温室効果気体を排出せずにエネルギーが得られるものが多く、新しいエネルギー源として、また地球温暖化への対策としても有効とされる。

設備の製造・メンテナンス・廃棄や燃料の運搬などにはある程度のエネルギー（電力、燃料など）を投入する必要があり、その過程で温室効果気体もある程度排出されるが、それら全てを考慮した上で

  • 設備が寿命を迎えるまでに生み出すエネルギーの方がどれだけ大きいか（エネルギー収支またはエネルギー収支比）
  • 化石燃料等に比して、生み出すエネルギー量あたりの温室効果気体の排出量がどれだけ少なくなるか

という点が性能を論ずる時に評価対象となり、多くがその有効性を認められている（スターン報告やIPCC第4次評価報告書を参照）。

利用に当たっては、枯渇性エネルギー源とも比較して

  • 価格
  • 入手性
  • 安全性
  • 信頼性
  • 稼働率
  • 保守性
  • 供給の安定性（随意性）
  • 利用可能な国や地域、気候
  • ロケーション（冷却水の確保できる場所、日照や風況の良い所など）
  • 排出物（排気・排水・排熱、廃棄物など）、リサイクル性
  • 騒音、振動
  • 用途との整合性
  • 利用規模
  • 寿命
  • 建設や廃棄にかかる時間
  • 将来の見通し（価格変動や供給可能量、性能向上など）
  • 産業としての可能性

など、様々な点が評価の対象となり、性能の一部として論じられる場合もある。[14]

[編集] エネルギー収支

電力などのエネルギーを生産するには、設備（タービン、発電機など）の製造・建設（原料採鉱、精製、土木工事など）や、解体・廃棄などに際してエネルギーを投入する必要がある。この投入エネルギーの「元が取れる」までの期間や、投入エネルギーに対する出力エネルギーの比率で性能を評価するために、下記のような指標が用いられる。

  • エネルギーペイバックタイム(Energy Payback Time:EPT)…出力エネルギーによって、投入されたのと同量のエネルギー消費を回避できるまでの時間で定義される。設備寿命に対してこれが短いほど性能が良いとされる。
  • エネルギー収支比(Energy Payback Ratio:EPR)…一般的には（発電などにより回避される投入エネルギー）／（投入するエネルギー）で定義される。大きいほど性能が良いとされる。

EPTやEPRは下記のような要因に影響を受ける。

  • 資源の分布状況…日照、風況、燃料作物の生産性、高温熱源の位置や種類（地熱）など
  • 設備の技術水準
  • 生産・流通・利用の規模…一般に、普及規模が大きくなるほど性能が向上する。
  • 設備等のリサイクル状況
  • 想定されている稼働率

現在実用化されているものでは、化石燃料以上の性能を持つものが多くあると見られている[19]。特に風力発電は性能が高く、EPTは1年未満とされる[20]。普及や技術開発が進むにつれ、この10～20年程度で数倍～十数倍変化しているものもある（例：[21]）。

一部のバイオマス燃料など技術が未成熟なものでは、EPTやEPRで見た性能が低いものもあるとされる。また計算条件を変えて、他の多くの調査結果よりも数倍低い性能値を示す者も居る[22]。

[編集] 温室効果気体の排出量

製造や運搬、メンテナンス、廃棄などの際、エネルギー源や原材料の一部として化石燃料等が利用されることで、ある程度の温室効果気体の排出がある。この排出量は、主に設備（発電設備など）の製造・設置・メンテナンス・廃棄などで決まるものが多い。またバイオマス燃料の場合、燃料の製造・運搬時の排出量が大きい（ただしバイオマス燃料そのものからの炭素の排出については、燃料の育成時に環境中から二酸化炭素として吸収されるため、その分はカーボンニュートラルとみなされる）。

これら温室効果気体の排出量を、生み出すエネルギー量あたりに換算して、化石燃料等に比して十分に少ないかどうかが評価の対象となる。指標としては、下記のようなものが用いられる。

  • 発電量あたりの温室効果気体排出量（発電の場合）…ライフサイクル中に排出される全ての温室効果気体を二酸化炭素または炭素量に換算して、g-CO2/kWh や g-C/kWh で表される（12g-C/kWh = 44g-CO2/kWh）。これが少ないほど性能が良い。
  • CO2ペイバックタイム(CO2 Payback Time:CO2PT)…化石燃料などと比較して全体的に温室効果気体の排出量が少なくなるまでの利用期間を言う。これが短いほど性能が良い。

温室効果気体の排出量も、エネルギー収支同様に資源の分布状況、普及規模や技術水準の影響を受ける。 また、製造等に必要なエネルギー源や原材料を温室効果気体の排出量が少ないものに転換すると、さらに温室効果気体の排出量が減少する。

[編集] 出力の安定性

再生可能エネルギーの中でも風力発電や太陽光発電は出力が不随意に変動するため、一定割合以上の電力需要を賄うためには、何らかの平滑化手段が必要とされる。仮に系統側が変動を吸収しきれなかった場合、電圧や周波数の規定外の乱れや、最悪の場合は停電に繋がる場合が考えられる。その一方、電力系統に接続できる限界容量の予測には不正確な見積もりや非現実的な想定が意図的に為されている場合が広く見られる（中には数%と見積もっているものもある）([14]P.254、P.261など)。適切な対応を取れば、需要の数割程度の電力を問題なく供給可能とされる[23][24]。例えばデンマークでは2006年時点で国の電力の20%を風力発電で賄っており、さらに増やす予定である[25]。またスペインで風力発電による供給割合が瞬間的な需要の4割、数日間の平均でも約28%に達した例[26]など、既に多くの報告がある[23]。

不随意に変動する電源を効率的に利用するために、下記のような制度的・技術的な工夫が実用、または開発されている。

  • 他の種類の小規模発電設備と連携する（マイクログリッドなど）
  • 発電量の1割程度までの天然ガス火力発電等の組み合わせを制度的に認め、供給の安定度に応じて電力の買い取り価格を優遇する([27]P.51-52)
  • 系統設備を強化する（逆潮流への対応など）
  • 設備側である程度エネルギーを蓄積・平滑化する（圧縮空気、フライホイール、蓄電など）
  • 需要側で需給バランスの平滑化を図る（ピークシェービング（ピークカット）[3]、夜間電力の活用など）

また電力供給に占める火力発電の割合の減少、太陽光発電や風力発電などの変動する電源やマイクロ水力などの分散型電源の割合の増加、電気自動車などによる需要の変化に合わせて、電力系統の情報化や送電網の強化、蓄電池の追加などの系統側での対策を用いることが検討されている[要出典]。 こうした対策には相応のコストもかかる。たとえば風力発電の出力変動については一般に、発電量の10%程度までは問題にならないが、20%を超えるとコストが顕著に増えてくるとされる。どの技術をどのように用い、どれだけの不随意電源を導入するのが適切なのか、各国で検討が進められている。たとえばドイツの金属産業連盟とベルリン工科大学による試算の場合、再生可能エネルギー導入に伴う間接経費は2020年で1kWhあたり0.6～0.7ユーロセントになると予想している[28]。

日本でも導入に伴う影響や費用負担の検討が始まっている[29]。系統安定化の費用は日本全体で2030年までの合計で数兆円の単位になるとみられ、蓄電池や配電対策を含めた様々な形態が検討されている。たとえば資源エネルギー庁は電事連の試算の1.2～1.5倍の容量の蓄電池を導入を仮定し、この場合の費用を5兆円前後と試算している[30]。

貯水式の水力、バイオマスなど再生可能な燃料を用いた火力発電、地熱などでは恣意的に出力を制御できる。また、太陽熱利用（太陽熱温水器など）や太陽熱発電の場合、蓄熱によって出力をより柔軟に制御可能である。発電した電気で水を電気分解して水素を製造し、これを圧縮、有機ハイドライド等に吸着、または二酸化炭素と反応させて炭化水素にする、若しくは窒素と反応させてヒドラジン（水加ヒドラジン）にする[要出典]ことなどによりエネルギーを貯蔵、輸送する方式は、結果的に出力の平準化の問題解決にもなると考えられている。

[編集] 設備の信頼性

一般的に、大規模集中型のエネルギー設備はシステムが複雑になるため、計画外の停止が発生する確率が高くなり、また老朽化の影響も大きくなりやすいとされる([14]P.42など。ただし原子力発電所などでも比較的高い稼働率は可能[31])。これに対して小規模分散型の再生可能エネルギー設備は、一般的に計画外停止の確率でみた信頼性が高くなり、老朽化の影響も少なくなることが知られている。上手に設計された数百～数千kW規模の風力発電所や太陽光発電所においては、100%近い稼働可能率も記録されている([14]P.241)。

[編集] エネルギー源別の具体的な性能

詳細は、各エネルギーの項目を参照のこと。

[編集] 費用

一般に、再生可能エネルギーの発生エネルギーあたりの費用（コスト）は既存の枯渇性エネルギーよりも高価なものが多い。しかし適切な普及促進政策により、許容できるコストで相当量を導入することも可能とされる。水力、バイオマス、地熱などは昔から実用されており、新しい技術も加わってそれぞれ利用形態が多様化している。近年は風力発電のコストも普及域まで下がっているほか、昼間の高価値なエネルギーを供給する太陽光発電などのコストも実用域に近づいている。

下記にIEAによる比較と予測の例を示す。 （この資料では石炭による発電コストを4¢/kWhとしている([32] P.195, Figure6.3)が、G8のうちいくつかの国ではコストは 7.88p (~15¢/kWh)よりも大幅に高い[33]。下記の将来のコスト予測は今後の技術開発、市場の拡大と量産規模の拡大を前提としている[34]。）

2001年のエネルギーコスト 将来のコスト予測
電力
風力 4-8 ¢/kWh 3-10 ¢/kWh
太陽光 25-160 ¢/kWh 5-25 ¢/kWh
太陽熱 12-34 ¢/kWh 4-20 ¢/kWh
大規模水力 2-10 ¢/kWh 2-10 ¢/kWh
小規模水力 2-12 ¢/kWh 2-10 ¢/kWh
地熱 2-10 ¢/kWh 1-8 ¢/kWh
バイオマス 3-12 ¢/kWh 4-10 ¢/kWh
石炭火力発電 (比較） 4¢/kWh
熱
地熱 0.5-5 ¢/kWh 0.5-5 ¢/kWh
バイオマス 1-6 ¢/kWh 1-5 ¢/kWh
太陽熱 2-25 ¢/kWh 2-10 ¢/kWh
全てのコストは キロワット時(kWh)あたり、 2001年時点での米国セント(¢)による。
出典： World Energy Assessment, 2004 update[34]、Table7。

コストが設備の価格に大きく左右されるエネルギー源（風力発電や太陽光発電・太陽熱発電など）の場合、市場規模の拡大に従ってコストが低減することが知られており、将来のコストの予測は比較的容易である([27]P.96, [35]など)。また一般にこうしたエネルギー源では、原油やウランなどの枯渇性エネルギーに比べてコストの不規則な変動も緩やかであり、コストの変動による財務リスクが小さくなる[14]。

生産規模の拡大や新技術の投入を促すため、コスト低減に当たっては市場規模の拡大が重要視される。その一方で枯渇性エネルギーには供給安定化などを目的として直接・間接的に多額の公金が投入され、再生可能エネルギーのコスト的な競争力を削いでいる[27]。導入に際してはこの障壁を越えるためのコストが追加される場合が多いが、後述のfeed-in tariff(FIT)制を用いて市場拡大に力を入れたドイツの場合、FITのコストを含めても、許容範囲内のコストで2020年までに電力の25%を再生可能エネルギーで賄うことが可能と見込まれている[36]。

[編集] 資源量

ドイツ、EU25カ国および全世界の需要と等しい電力を太陽エネルギーで発電するのに必要な面積[37]

再生可能エネルギーは半永久的に利用可能かつ膨大な資源量を有する。技術的に利用可能な量は少なくとも現在の世界のエネルギー需要の約20倍で、2100年時点で予測されるエネルギー需要と比べてもなお数倍以上大きいと見積もられている。潜在的な資源量はさらに桁違いに大きく、技術の発達次第で利用可能な量もさらに増えると見られている([8]Chapter5など)。

再生可能エネルギーの資源量 (エクサジュール(EJ)/年)
2001年時点での利用量 世界の技術的資源量 世界の理論的資源量
水力 9 50 147
バイオマス 50 >276 2,900
太陽光・太陽熱 0.1 >1,575 3,900,000
風力 0.12 640 6,000
地熱 0.6 5,000 140,000,000
海洋 （算出されていない） （算出されていない） 7,400
合計 60 >7,600 >144,000,000
利用量は一次エネルギー換算。参考：2001年時点での世界の一次エネルギー消費量は約402EJ/年。

[編集] 日本における資源量

日本国内においても、膨大な量の再生可能エネルギー資源が存在する。

日本における再生可能エネルギーの資源量[38]
技術的資源量 理論的資源量
太陽光発電 102～202 GWp(ギガワットピーク) 7984 GWp
太陽熱利用 約810～約1,621万kl(原油換算) 約3,242万kl
風力発電 1～9 GWp(ギガワットピーク) 63 GWp
風力発電[39] 3～30 TWh（陸上） 200GWp(280TWh) （洋上）
バイオマス 2,903万kl(原油換算) 4,022万kl
地熱発電[40] 38 GW 6000 GW
水力発電 - 136,009GWh／年
参考：日本の年間発電量は約1000TWh[41]、最大電力消費量は約180GW[42]である。

[編集] 利用状況と見通し

再生可能エネルギーはエネルギーの自給率を高めるほか、IPCC第4次評価報告書、スターン報告などでも地球温暖化への対策の一環として挙げられ、その効果は数ある緩和手段の中でも最も大きい部類に入るとされている[43]。また近年は関連産業そのものが急速に拡大しており、環境対策と同時に景気の刺激を狙った政策を打ち出す国も見られる[44]。このため今後の市場拡大やコスト低減を見越して、世界各地で導入の動きが活発である[4][5][2][45]。2007年の世界の再生可能エネルギーへの投資額は700億ドルを超えたと見られている[46]。

再生可能エネルギーは2006年時点では全世界の一次供給エネルギー(TPES)の12.7%を占めていた[47]。そのうち殆どがバイオマスなど可燃性のもの(9.9%)であり、それに水力(2.2%)が続く。発電分野では18.1%を再生可能エネルギーが占め、その殆どが水力で、それ以外の風力・太陽光・地熱などは全部合わせて1%程度であった。ただし近年は風力発電など、大規模水力発電以外の("non-Hydro"な)再生可能エネルギーの利用が伸びている[47]。1990年から2006年までの供給量の平均伸び率は、風力(24.5%)が最も高く、次いで太陽光／太陽熱(9.3%)、バイオマス等(9.2%)となっている[47]。特に風力発電は急速に伸び、2007年には単独で世界の発電量の1%を超えたと推定されている[48]。

国際エネルギー機関(IEA)が2008年6月に発表した報告書[49]では、地球温暖化やエネルギー資源の枯渇に対して何も手を打たなかった場合(Baseline)は石炭と天然ガスの利用量が増え、温暖化ガスの排出量が倍以上に増加し、再生可能エネルギーの導入量も殆ど伸びない可能性を指摘している。一方、世界が積極的に対策を進めた場合(BLUE Map)は、2050年までにエネルギー部門からの温暖化ガスの排出量を半減すると同時に、再生可能エネルギーが発電量の46%を占める見通しが提示されている[50]。

欧州では2008年12月、2020年までに一次エネルギーに占める再生可能エネルギーの割合を20%にする包括的な温暖化対策法案を可決した[51]。中でもドイツは2010年の目標を3年前倒しで達成するなど以前の予測を上回る勢いで導入を進めており、関連産業への投資額は年間100億ユーロを超える規模に成長している[52]。2050年までに電力の50%を再生可能エネルギーで供給するという以前の目標は、2030年頃に達成される見通しである[52][53]。また一次エネルギー供給においても、2050年には再生可能エネルギーが50%を占める見込みである[53]。

米国においては、2008年5月に米国エネルギー省が2030年までに総需要の20%を風力発電で供給可能との見通しを示し[54]、新規導入量が2007年時点で他のすべての方式の発電所を凌駕する[3]など、風力発電の導入が急速に進んでいる。また続けて2008年6月には太陽光発電と太陽熱発電で2025年までに電力の10%を賄える可能性が示され[55]、2011年までにはドイツを超える市場規模になると言われている[56]。また景気対策を兼ねた「グリーン・ニューディール政策」により、代替エネルギー部門だけで50万人近い雇用の創出が見込まれている[44]。

[編集] 日本における動き

先進各国の目標に比較して、日本での普及目標量は少なく、長年世界一を保ってきた太陽光発電の年間導入量でもドイツに抜かれるなどしており、政策の弱さが指摘されている[57][15][58][59][60][61]。

2008年1月に発表されたクールアース推進構想などを受けて、日本でも温暖化ガスの排出量削減の動きが加速している。2008年6月には福田ビジョンが発表され、2030年までに電力の半分以上を再生可能エネルギーと原子力で供給する目標が示された。「太陽光、風力、水力、バイオマス、未利用のエネルギー」が挙げられている。特に太陽光発電の導入量を40倍に引き上げ、地方におけるバイオマスエネルギーの開発を促進するなどの内容が示されている。これを受けて経済産業省などに於いて普及促進政策の検討が進められている[62][63]。太陽光発電の普及ペースの急減に対応し、2009年1月、経産省は緊急提言に沿って設備費用の約1割に相当する補助金を開始した。自治体レベルでも呼応する動きがみられる（太陽光発電#日本の状況参照）。

2009年2月には環境省によって再生可能エネルギーの普及促進による便益の試算結果が発表された[64]。2030年までに累計25兆円必要だが、累計の経済効果は2020年までに29～30兆円以上、2030年までに58兆～64兆円以上になり、また2020年には60万人の雇用を生み出すと推計されている[65]。普及政策としては固定価格買い取り制度の採用を提案する一方[66]、今後の産業界との調整など課題もあるとしている[67]。

このうち太陽光発電については2009年2月24日、経産省より初期投資の回収年数を10年程度に短縮する助成制度の強化が発表された[68]。電気料金から一般家庭で月数十円～百円程度[69]の費用を広く薄く徴収して財源とし、余剰電力買い取り価格を引き上げるものである。これはドイツなどで効果を挙げている固定価格買い取り制度の導入を求める意見に応えたものであり[69]、投資回収にかかる期間が短縮される[70]。経済危機対策などの観点から早期の導入が図られ[71]、2009年11月1日から開始されることとなった[72]（詳しくは固定価格買取制度#日本における状況を参照）。 またこれと並行して、学校への導入推進[73]など他の助成策も進められている。

[編集] 普及政策

地球温暖化の抑制は急務となっており、IPCC第4次評価報告書では平均気温の変化を2℃までに抑えるには2050年までに温室効果ガスの排出量を半減する必要があるとされ、第三作業部会報告書において、再生可能エネルギーも重要な緩和技術に位置付けられている[74]。また国際エネルギー機関も、2050年までの排出削減量のうち、再生可能エネルギーで21%を削減するシナリオを示し、普及のための政策的措置が急務であることを訴えている[75]。 その一方で既存の枯渇性エネルギー源には供給安定化などの目的で直接的・間接的に多額の補助金が支出されており、また既に広く普及しているため安価で流通している。これらは再生可能エネルギーを普及させる際の障壁となる。このような障壁を乗り越え、かつ必要な速度で普及させるため、様々な普及政策が用いられている[27]。現在用いられている普及政策は、固定枠(quotaまたはRPS)制と固定価格買い取り制度（フィードインタリフ制度、feed-in tariff law、固定価格制度）に大別できる。 温室効果ガスの排出源そのものの競争力を相対的に弱める環境税（炭素税）の導入も始まっているが、産業界が強く抵抗することが多い。

なお、こうした普及政策の有効性および必要性は、地球温暖化の抑制策の一環として、スターン報告やIPCC第4次評価報告書でも指摘されている。政策に頼らない自主的努力の限界についても、指摘が為されている。

[編集] 固定枠制

クォータ(quota)制とも呼ばれる。これは一定割合以上の再生可能エネルギーの利用を義務づけるものである。特に電力においてはグリーン電力証書 (tradable green certificates) 制度を用いて、環境価値分を他に転売することを可能とする制度である。

導入初期段階においてはある程度の導入促進効果を発揮する。しかし導入の際の投資リスクが高く、また条件の良い限られた案件だけが開発されるなどの欠点が指摘されている。下記の feed-in tariff 制と比較して、長期的にはコストが削減されず、また普及促進効果も劣ることが経験的に知られている[27]。日本のRPS制度もこれに属する。

[編集] 固定価格買い取り制

フィードインタリフ制とも呼ばれ、再生可能エネルギーの設備を導入した時点で、その設備から供給されるエネルギー（主に電力）の買い上げ価格を、一定期間（たとえば20年間）保証する方式である。固定価格制とも呼ばれる。事業計画が立てやすく、投資リスクが低いため、再生可能エネルギーの普及助成費用を最小限に抑えられる特徴を有する。特に風力発電や太陽光発電など、初期投資が投資額の大部分を占める方式で有効である。電力会社に対し、系統への接続や発生した電力の買い上げ義務を課するのも特徴である。買電価格は導入した時期が遅くなるに従って逓減する。この逓減のペースを普及状況とコスト削減の進捗状況に応じて定期的に調整することで、導入量と助成コストを制御する。この制御性、および制度的な柔軟性が他方式に比べて高く、導入量あたりのコストが最も低く済むことが経験的に知られている[27]。このため現在までに最も実績を上げている手法となっており、2006年時点で41の国や地域が導入している。欧州ではEU25カ国中19カ国が導入している(2007年時点)。 制度的な柔軟性も高く、下記の炭素税（環境税）のほか、グリーン電力証書や税額控除などの手法とも併用されることが多い[76]。この制度の優位性は多くの公的機関によって認められ、2008年6月にはIEAも固定枠制などの他制度に対する優位性を認めている（固定価格買い取り制度#評価を参照）。

「固定価格買い取り制度」も参照

[編集] 環境税

環境税[77]のうち、温室効果ガスの排出に対して課税するものがあり、これは炭素税とも呼ばれる。再生可能エネルギーの普及策という観点からは、これは化石燃料の競争力を相対的に下げる効果を持つ。上記の固定価格買い取り制度などと併用される場合もある。 海外諸国で既に導入され、多くの国で温室効果ガス排出量削減を実現している（環境税を参照）ことから、導入を検討中の国においても高い効果が期待されている。化石燃料に直接課税するだけでなく、再生可能エネルギー源に対する減免・還付等の財源にする場合もある[78]。固定価格買い取り制度と併用するドイツでは、環境税収の 9割を雇用にかかる人件費抑制（具体的には社会保険料の縮減。残り 1割は環境対策）に用いて、雇用への影響抑制に用いている[79]。

日本でも有効な手段になると考えられており[80]、環境省は得られた税金を地球温暖化対策に用いる（特定財源とする）方式による炭素税導入を提案している[81]。しかし、欧州諸国などに比べて議論は進展しておらず、地方自治体で散発的に導入されるに留まっている。詳しくは

「環境税」も参照

[編集] その他の政策

導入費用に対する補助金、入札(tender)制、控除など税制上の優遇措置、低利融資、余剰電力購入(net metering)などがあり、固定枠制や固定価格買い取り制度と組み合わせて用いられることもある。

日本では電力会社が自主的に余剰電力購入制度を設けている。また地方自治体が独自の補助制度を設ける場合も多い。

[編集] 実用性に関する議論

再生可能エネルギーによって現在のエネルギーを代替しようとする場合、その実用性について下記のような批判的意見もみられる[要出典]。

  • エネルギー密度が低い
  • 不安定で系統安定化が必要
  • 設備コストや発電単価が高い
  • 発電効率が低い
  • ライフサイクルで見るとエネルギー収支が正になるとは限らない
  • 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

ただし技術的に解決可能、もしくは根拠に欠けるとされるものも多い。風力発電#出力変動、太陽光発電#太陽光発電に関する誤解例、太陽光発電#出力変動などを参照。

[編集] 脚注

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  1. ^ い ろ What is Renewable Energy?(EPA)
  2. ^ い ろ 今月のトピックス No.122-1(2008年4月23日)（日本政策投資銀行）
  3. ^ い ろ は Wired Vision記事、2008年6月5日
  4. ^ い ろ NEDO海外レポートNo.1010
  5. ^ い ろ NEDO海外レポートNo.1011
  6. ^ Learning about Renewable Energy(NREL)
  7. ^ IEA renewables fact sheet (2006)
  8. ^ い ろ World Energy Assessment (2000), Chapter 7, Table7.1.
  9. ^ http://w2.avis.ne.jp/~amane/data9.html
  10. ^ 野鳥と風車—風力発電施設が野鳥に与える影響評価に関する資料集、日本野鳥の会 編・発行、2007年。
  11. ^ 日経BPスペシャル記事、2008年6月2日
  12. ^ What's 新エネ(NEF)
  13. ^ What Are the Benefits of Green Power?(EPA)
  14. ^ い ろ は に ほ へ エイモリー・B・ロビンス「スモール・イズ・プロフィタブル（Small is profitable）」ISBN 4-87973-294-X （日本語での紹介例：[1]）
  15. ^ い ろ 飯田哲也「自然エネルギー市場」ISBN 4-8067-1303-1
  16. ^ NEDO技術解説「マイクログリッドって何だろう」
  17. ^ IEA, Deploying Renewables -- Principles for Effective Policies, September 2008
  18. ^ 機器が稼働できる状態の割合。設備稼働率とは異なる。
  19. ^ 再生可能エネルギー源の性能（産業技術総合研究所）
  20. ^ The Most Frequently Asked Questions About Wind Energy, 米国風力発電協会(AWEA)
  21. ^ 太陽光発電のエネルギーペイバックタイム・CO2ペイバックタイムについて（産業技術総合研究所）
  22. ^ エネルギー収支比#二次エネルギーの換算を参照
  23. ^ い ろ [http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/story?id=51767 RenewableEnergyWorld.com Online, 2008年3月25日
  24. ^ Wind Power Myths vs. Facts,AWEA.
  25. ^ http://www.renewableenergyaccess.com/rea/news/story?id=46749
  26. ^ AFP BB News, 2008年03月26日
  27. ^ い ろ は に ほ へ Feed-In Tariffs: Accelerating the Deplyment of Renewable Energy, Miguel Mendonca, World Future Council, ISBN 978-1-84407-466-2
  28. ^ [2]
  29. ^ 資源エネルギー庁の研究会一覧
  30. ^ 低炭素電力供給システムに関する研究会新エネルギー大量導入に伴う系統安定化対策・コスト負担検討小委員会（第3回）-配付資料
  31. ^ 各国及び地域の原子力発電所の設備利用率
  32. ^ World Energy Outlook 2004, IEA
  33. ^ EDF energy, UK, general purpose charging scheme, December 2006.
  34. ^ い ろ World Energy Assessment 2004 Update、 UNDP siteよりダウンロード可能。
  35. ^ http://www.heliotronics.com/papers/PV_Breakeven.pdf
  36. ^ in 2020 renewable energies can contribute 25% to electricity supply (BMU)
  37. ^ http://www.dlr.de/tt/Portaldata/41/Resources/dokumente/institut/system/projects/Ecobalance_of_a_Solar_Electricity_Transmission.pdf
  38. ^ NEDO 新エネルギー関連データ集　平成17年度版
  39. ^ 牛山泉、風力発電(re-policy.jp)
  40. ^ 電中研レビューNo.49 未利用地熱資源の開発に向けて　－高温岩体発電への取り組み－
  41. ^ 日本の発電電力量
  42. ^ 真夏における電気の一日の使われ方の推移
  43. ^ たとえば IPCC第4次評価報告書の原典、Figure TS.10 (Figure3.23)
  44. ^ い ろ 「代替エネルギーで50万人雇用」オバマ氏強調、朝日新聞、2009年1月17日
  45. ^ 日経Ecolomy、2008年01月23日
  46. ^ REN21 Renewables 2007 Global Status Report、同、要約スライド
  47. ^ い ろ は IEA, Renewables Information 2008
  48. ^ Wind turbines generate more than 1 % of the global electricity, WWEA, 21 Feb 2008
  49. ^ IEA, Energy Technology Perspectives 2008
  50. ^ Energy Technology Perspectives 2008, Presentation at Tokyo Launch
  51. ^ 欧州議会、温暖化対策包括案を可決、AFP BB News、2008年12月18日
  52. ^ い ろ 松田雅央、Business Media 誠、2009年01月06日
  53. ^ い ろ 独BMU, Lead Study 2008
  54. ^ New DOE Report Analyzes a Path to Reaching 20% Wind Power by 2030, 5/12/2008
  55. ^ 2025 年までに太陽エネルギーで米国の電力の10％を賄える可能性、ＮＥＤＯ海外レポート No.1026, 2008.7.23
  56. ^ U.S. Solar Could Surpass German Market by 2011, greentech media, Jan 18, 2009
  57. ^ NBOnline 2008年5月26日
  58. ^ Business Media 誠、2008年4月
  59. ^ ドイツの固定価格買取制度、遠州 尋美、2006年
  60. ^ FIT入門、櫻井啓一郎、2008年
  61. ^ Livedoorニュース、2008年03月24日
  62. ^ Nikkei.net 6月22日 07:00の記事（経産省が新法を準備へ）
  63. ^ 読売新聞、2008年6月29日03時16分の記事（経産省が再生可能エネルギーのコストを電気料金に転嫁する新料金制度を検討）
  64. ^ 太陽光発電：2030年に55倍…環境省が試算、毎日新聞、2009年2月10日
  65. ^ 太陽光発電増やすには固定価格買い取りを　環境省検討会、朝日新聞、2009年2月10日
  66. ^ 2020年に太陽光発電を現状の25倍に、環境省検討会、読売新聞、2009年2月11日
  67. ^ 太陽光発電「20年までに26倍」　環境省が試算、NIKKEI.NET、2009年2月10日
  68. ^ 家庭の太陽光発電、現行の買い取り料金を2倍に 経産省が制度創設、MSN産経ニュース、2009.2.24
  69. ^ い ろ 家庭の太陽光発電、高く買い取り 電力会社に義務づけ、朝日新聞、2009年2月24日
  70. ^ (7/28)いまさら聞けない「太陽電池」(3)――格段に手厚くなった補助金＆助成制度、日経エコロミー
  71. ^ 新エネルギー部会（第37回）配付資料
  72. ^ 太陽光発電買い取り新制度、11月1日から、朝日新聞、2009年8月25日
  73. ^ 学校施設への太陽光発電導入の推進、文部科学省
  74. ^ IPCC AR4 WG3 SPM 概要（環境省）
  75. ^ Now or Never - IEA Energy Technology Perspectives 2008 shows pathways to sustained economic growth based on clean and affordable energy technology, IEA, 2008年6月
  76. ^ Feed-in Tariff Designs, Arne Klein, VDM Verlag Dr. Mualler, 2008, ISBN 978-3-8364-6238-9
  77. ^ 『環境税とは何か』、石弘光、岩波書店、1999年、ISBN 4-00-430600-0
  78. ^ NEDO海外レポート NO.1000, 2007.5.23
  79. ^ 日独気候政策シンポジウム2005 の資料(PDF)Germany's Ecotax Reform 1999 - 2003: Implementation, Impact, Future Development（英語）などを参照
  80. ^ 炭素税は対策として有効か？（国立環境研究所によるコラム）
  81. ^ 環境税について（環境省）

[編集] 関連項目

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