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発電の代替手段~原発からの脱却~

太陽光発電


太陽光を光起電力効果を用いて直接電力に変換する方式。
次世代発電の本命ともいえる存在。

長所
小規模でもきちんと発電できるため分散的に配置できる。
分散的に発電するので、送電ロスが少ない。
化石燃料を使わないので、CO2削減となる。

短所
発電量が天気に左右される。
発電量が不安定なので、安定化や配電などの管理が必要。(スマートグリッドなど)
汚れるので、掃除が必要。
まだまだコスト(値段)が高い。

光電気化学蓄電池
信大理学部の開発した太陽電池と蓄電池の能力を兼ね備えた電池。
今は取り出せるエネルギーは少ないが、今後に期待。
信州スマートデバイスクラスター - 自然エネルギーを利用した光電気化学蓄電池の研究(グローバル型 第?期 成果第18号)


総論
発電コストは徐々に下がっているので、将来への期待は高いが、今すぐ大規模な採用は厳しいかもしれない。
また、光電気化学蓄電池が完成すれば、不安定性も解消される可能性がある。

【参考リンク】
産業技術総合研究所 - 太陽光発電とは






太陽発電


太陽光をレンズ等で集光し、その熱で蒸気タービン発電機を回して発電する方式。
方式により、建設費用は安くなる。

長所
化石燃料を使わないので、CO2削減となる。

短所
発電量が天気に左右される。
発電量が不安定なので、安定化や配電などの管理が必要。(スマートグリッドなど)
専用の建造物が必要なので、空いた土地が必要となる。

総論
日照時間と占有面積の関係から余り日本では向かない方式だろうと思われる。しかし、沖合にメガフロートなどを置いて発電すれば、大きな電力となる。ただし、建造に大きなコストが掛かってしまうため、実現性には疑問符がつく。








風力発電


風を、風車等で受けて、発電機を回して発電する方式。

長所
小規模でもきちんと発電できるため分散的に配置できる。
分散的に発電するので、送電ロスが少ない。
化石燃料を使わないので、CO2削減となる。
現在、コストが安く、経済的にペイする。

短所
発電量が天気に左右される。
発電量が不安定なので、安定化や配電などの管理が必要。(スマートグリッドなど)
低周波音などの騒音被害が起こる。
鳥類の生態を大きく乱す可能性がある。
設置位置選定に失敗すると、全く発電できない恐れがある。

総論
適する地域が限定されるので、どこでも設置するというわけにはいかないが、地域によっては設置すれば大きな効果があるので、適切な地域にはどんどん設置を進めるといい。沖合にメガフロートなどを用いての設置も計画されており、その場合は騒音被害も無く、遠慮なく設置できる。ただし、建造に大きなコストが掛かってしまうため、実現性には疑問符がつく。
ただし、悪質な業者もあるので注意。





波力発電


波の力で発電機を回して発電する方式。航路標識ブイなどに使われている。
これまでは『振動水柱形空気タービン方式』という方式が使われていたが、それよりも倍以上の効率のジャイロ方式が開発された。
長所
自然エネルギー由来の発電としては、面積あたりの発電量が大きい。
化石燃料を使わないので、CO2削減となる。

短所
発電量が天気に左右される。
発電量が不安定なので、安定化や配電などの管理が必要。(スマートグリッドなど)

総論
設置の自由度は低く、使用できる場所は限られるが、大きな発電量となるかもしれない。適する場所、特に沿岸部・離島のうち、発電所から離れている地域を手始めに、順次設置していくのが望ましい。

【参考リンク】
中部電力 - 波力・潮汐発電
[!PDF]神戸大学 - ジャイロを利用した高効率 波力発電装置
AGARA紀伊民報 - 実用化へ波力発電実験 すさみ町周参見漁港 - 2008年10月15日更新





潮汐発電 (潮力発電)


長所
化石燃料を使わないので、CO2削減となる。
出力は一定でないものの、潮汐力を使用する関係から、予測が容易である。

短所
湾、河口部などに堰を置くために、生態系が乱されやすい。
候補地の選定が難しい。

総論
湾などの大きな水域を閉鎖するために、設置地域の選定は難しいが、既に堰で閉鎖されているような湾などに設置すれば、少なくない発電量が得られる。

【参考リンク】
中部電力 - 波力・潮汐発電






潮流発電


潮力発電の別の形式とも言えるが、感覚的には『水の風力発電』に近いものがある。
堰き止めるのでなく、海峡部の潮流の速いところになどに置いたスクリュー等で発電する。
また、沖合いで海流を用いて発電する方式もある。(海流発電)

長所
化石燃料を使わないので、CO2削減となる。
出力は一定でないものの、自然エネルギーの中では予測が容易である。

短所
設置場所が大変シビアである。
設備の維持管理が難しい。

総論
設置可能地点は本当に限られてくるが、鳴門などの有効な場所に設置すれば、安定した電力供給が見込める。期待は大きい。

【参考リンク】
Online Journey - 3/25 景観も損ねない―英国でも潮力発電がスタート? - 2011年 3月 25日(金曜日) 20:13
海上保安試験研究センター技術第二課 - 「潮流発電に関する研究」
神戸新聞 - 潮流発電の実験始まる 淡路・岩屋沖 - 2010/06/29 19:50







地熱発電


火山活動などによる地熱を用いてタービンを回す。
火山国である日本にはある意味一番似合っている発電方法。
長所
化石燃料を使わないので、CO2削減となる。
自然エネルギーでは珍しく、出力が極めて安定している。
硫黄を同時に産出できる。

短所
設置場所が温泉地の近くとなる可能性が高く、温泉地の源泉の環境を変えてしまう可能性がある。

【注意】
地下に水を大量に送り込むため、地震が心配されるが、これが誘発する可能性はきわめて低い。(ダムのほうが余程害が大きいと考えられる。)

総論
とにもかくにも難しいのが設置場所だ。温泉に多大な影響を与えかねないだけに、反対も激しい。
だが、影響が少ない、或いは無い場所が見つかれば、かなり将来性のある発電方法である。

【参考リンク】
日経エコロジーリポート - インサイドアウト 地熱発電と温泉は共存できるか - 2009年2月27日
NEWSポストセブン - 東大名誉教授 原発の代替発電手段・本命は「地熱発電」 - 2011.03.30 16:00






バイオ燃料


耕地などでバイオ燃料となる農作物を生産し、内燃機関もしくは火力発電向けの燃料とする方式。

長所
化石燃料を使わないので、結果的にCO2削減となる。
発電自体は普通の火力発電なので、極めて融通が利く。

短所
生産方式が食糧と競合する為、食糧高騰の原因となる。
N2Oという強力な温室効果ガスが出る恐れがある。

総論
値段的にはペイしそうにも思えるが、やはり大きな面積が必要なことと、食糧高騰の原因となることが非常に大きな問題となる。しかし、次世代では非可食部を燃料化する試みも行われており、食糧との競合が少なくなれば、燃料として有望であると考えられる。






藻油


バイオ燃料の一種であるが、藻の一種を使う。
現在はオーランチオキトリウムを使うのがもっとも有力。

長所
化石燃料を使わないので、結果的にCO2削減となる。
発電自体は普通の火力発電なので、極めて融通が利く。
石油製品の原料にもなる。
極めて効率が高いと期待されている。
プラントが簡便である。

短所
実用化まで十年ほどかかる。
有機物を含む汚水などが必要なため、生産能力に限りが出る可能性もある。

総論
下水道、或いは富栄養化した湖沼などで運用されることになるだろうと予想される。
研究が進めばコストが大きく下がることが予想されるため、十年スパンではかなり期待が大きい。

【参考リンク】
Tsukuba Science(筑波大学) - 藻類が世界を変える







核融合発電


核融合反応を利用しての発電。
発電のために、高温プラズマを維持しなければならない。
重水素と三重水素を反応させる方式が研究されている。

長所
既存の原発とは反対に、事故等が起こると構造上自動的に反応が停止するため、遥かに安全となる。

短所
燃料に三重水素を使うため、環境中に放出されると重大な汚染となる。(ただし、核分裂炉の事故と比べれば軽微。)
核分裂炉と同じく、低レベル放射性廃棄物を大量に発生するため、その処理が問題となる。
電気的に燃料を封じ込めないと反応が起きてくれないため、技術的に難しく、未だ実験段階。

総論
リスク自体は既存の原発より遥かに小さいものの、実現までの道のりは遠い。






高レベル放射性廃棄物による発電


高レベル放射性廃棄物は何もしなくても熱源となる。
タービンを回すほどには高温にならないため、熱電素子を利用することになるかもしれない。

長所
原子炉と比べてメルトダウン等の重大事故の可能性は極めて低い。
方式は極めて単純なため、着手しやすいと予想される。
高レベル放射性廃棄物に経済的価値を与えることで、原子炉の廃炉等につきまとう放射性廃棄物の問題を軽く出来る。
長期的に熱を発するため、安定した熱源となりうる。
有冨研究室
4. 未利用熱源の有効利用に関する研究
使用済燃料や高レベル放射性廃棄物は高温の熱源ではないが、外部から制御することなしに発熱する。本研究では、これらをゴミとして扱うのではなく熱源とし て捉え、廃熱を利用する貯蔵システムの概念を構築し、その成立性を評価するための基礎研究を行っている。
内閣府原子力委員会 - 核種分離・消滅処理技術の効果及び意義
2.熱源や放射線源として有効利用
・日本原子力研究所で開発中の固化体は熱的に安定であり、そのまま熱源として利用することも可能と考えられる。今後、固化体特性の把握、長期貯蔵と熱源利用との経済性比較及び社会的受容性に関する評価等の調査・検討が行われる予定である。
短所
核分裂炉や核融合炉に比べて研究が少なく、予想しない障害があるかもしれない。
放射性廃棄物を運用するため、環境中に放出されると重大事故となる。


総論
発電量はそれほど大きなものにはならないだろうが、高レベル放射性廃棄物に一定の経済的価値を与えることにより、管理にかかる費用を圧縮できる。何もしないで地層処分するよりは遥かに良いと予想される。





まとめ


 様々な発電方法があるため、適材適所で適用していく必要がある。
発電量が不随意に変動する発電方法が多いため、それらを安定させるためにスマートグリッドのような新型の戦力管理システムや、効率のいい蓄電池が必要となるだろう。
また、現在では未だに高コストではあるが、それも年々下がっているため、今後の発展に期待できるものとなっている。

【参考リンク】
産業技術総合研究所 - 再生可能エネルギー源の性能






追記・再編集履歴


2011 04/13
メガフロートについて一部修正。
@deny_religions FIKZW
メガフロートは低密度エネルギーではコスト面で厳しいんじゃないかと思います。 低密度かつ不安定な供給をどうにかするにはスマートグリッド+蓄電技術の開発が急務でしょう


波力発電、潮汐発電、潮流発電、地熱発電の項目を設置。
@HayashiS1972 はやし
読ませて頂きましたが、あと海を利用した波力や潮汐・潮流発電や、地熱発電などもありますよ。最低限融合炉よりは可能性高そうです。


バイオ燃料の項目を修正。
@burumanian ペドフィリータ・ブルマン
葉や茎などを燃料に分解できる酵素を探す。遺伝子を組み替えて燃料にしやすくする、はじめから燃料を作るようにする。藻油は天然に油を作ってくれる藻が発見されたパターン。第二世代のバイオ燃料に分類されるらしいです。


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