再生可能エネルギーを使った発電方法｜カーボンニュートラルを目指して
温室効果ガスの排出・吸収を等しくするカーボンニュートラルは、世界中で注目されています。その理由は気象災害の発生や気候変動が発生するリスクを減らし、企業の経済活動としてもプラスの効果が期待できるためです。
カーボンニュートラルの実現に向けて、省エネルギーの徹底や再生可能エネルギーの導入、リサイクル率や循環しやすい素材の開発などさまざまな取り組みが行われています。また、発電方法では振動を利用した振動発電という新しい技術に注目が集まっています。
本記事では、カーボンニュートラルや再生可能エネルギーを用いた発電方法や振動発電について具体的に解説します。
注目が集まるカーボンニュートラルとは？
カーボンニュートラルに注目が集まっており、実現に向けて世界各国が目標を掲げつつさまざまな取り組みを行っています。たとえば、イギリスではEVの普及、アメリカでは発電における温室効果ガスの排出をゼロにするといった取り組みが行われています。
そこで、日本が目指しているカーボンニュートラルの概要やカーボンニュートラルが必要な理由などについてご紹介します。
カーボンニュートラルとは
カーボンニュートラルとは、温室効果ガスの排出量と吸収量を差し引きゼロの状態にする為の取り組みを指します。そのため、温室効果ガス排出量をゼロにすることを目指す考え方といえます。
日本では、2020年10月に菅元総理が所信表明演説で、2050年までにカーボンニュートラルの実現を目指すことを宣言しました。日本が目指すカーボンニュートラルでは、CO2だけではなく、メタンやN2O（一酸化二窒素）、フロンガスを含んだ温室効果ガスも対象になっています。
そのための取り組みとして、再生可能エネルギーの導入や省エネルギーの徹底などが実施されています。
カーボンニュートラルが必要な理由
世界的にカーボンニュートラルが必要な理由は、以下の通りです。
- 国内外でさまざまな気象災害が起こっており、そのリスクを軽減する
- 気候変動によって、今後猛暑や豪雨などのリスクが高まる可能性がある
- 経済的にカーボンニュートラルに注力することで、持続可能な社会を実現する
このままの状況が続くと、生態系や自然災害、健康、経済活動などに影響が出ると想定されています。そのため、世界レベルでカーボンニュートラル実現に向けた取り組みが必要なのです。
カーボンニュートラルにおける企業の課題
企業でも、カーボンニュートラルに取り組んでいるところがあります。企業におけるカーボンニュートラルの主な課題には、再生可能エネルギーの利用拡大が挙げられます。
再生可能エネルギーとは、太陽光や風力など繰り返し利用できるエネルギーです。カーボンニュートラル実現には、再生可能エネルギーの利用拡大が必要といえます。取引先や投資家から再生可能エネルギーの導入を求められるケースが増加しているため、経営課題の1つとなっている状況です。
また、工場や商業施設などからの温室効果ガスの排出量は増加しているため、さまざまな業界で省エネルギーの推進やエネルギー効率向上に向けた施策への取り組みが求められています。
再生可能エネルギーを用いた発電方法
再生可能エネルギーを用いた発電方法についてご紹介します。発電方法によって特徴が異なるため、それぞれの違いを把握しておきます。
太陽光発電
太陽光発電とは、太陽電池モジュールを利用して太陽光を直接電気に変換する発電方法です。化石燃料などの資源が必要なく、太陽が出ていればいつでも発電できます。また、非常用電源としても使用できるため、送電設備のない場所の電源になる点が特徴です。
ただし、発電には太陽光が必要であるため、夜間や日照不足の日は安定して電力供給を行えないデメリットがあります。
風力発電
風力発電とは、風のエネルギーを利用してブレードを回転させて発電する方法です。海上でも発電できる特徴があり、風があれば夜間でも発電できる点がメリットです。
環境に配慮した発電方法ですが、発電コストが高いため日本での風力発電の導入量は世界的に見ると低いといえます。
水力発電
水を高所から低所へ勢いよく流して、水車を回転させて発電する方法です。天候や気候などに関係なく、安定してエネルギー供給を行えます。日本は水資源に恵まれているため、古くから利用されている発電方法です。
ただし、現代における水力発電では初期費用が高く、長期間の河川状況の調査も必要です。そのため、運用できないケースも多く見られます。
バイオマス発電
バイオマス（動植物などから生まれた再生可能資源）を燃焼し、蒸気でタービンを回転させて発電する方法です。生ゴミなどを活用するため、廃棄物の減少につながります。
しかし、バイオマスは分散しているため収集や運搬、管理にコストがかかる点が課題です。
地熱発電
地下のマグマを熱源とした発電方法です。高温の蒸気を掘り出し、タービンを回転させて発電します。地下の地熱エネルギーを使用するため燃料が枯渇せず、気候の影響を受けにくいため、長期的に安定して供給が可能な点がメリットといえます。
ただし、導入コストが大きく、発電所の運用を開始するまでに時間がかかる点がデメリットです。
振動発電とは｜具体例やメリット・デメリットも紹介
新しい発電方法として、振動発電が注目されています。そこで、振動発電の仕組みや具体的な事例についてご紹介します。
振動発電の仕組み
振動発電とは、車や機械の振動、橋や波などの揺れを利用して発電する方法です。主に無線センサーや照明の点灯などに使用されています。
具体的な事例1（建築分野における事例）
建築分野には、振動発電の導入事例が多いです。実際に使われている製品には、無線スイッチや回転機器のモニタリングシステムなどがあります。
無線スイッチとは、発生させた振動のエネルギーから得た電力で無線信号の送信を行う技術を指します。照明のオン・オフの切替などに使用されており、無線化と電源自動化によって、建物の改修工事において電源ケーブルの材料費や配線工事費の削減が可能です。
また、実証実験段階ではあるものの、ショベルカーの動きに伴い発生する振動のエネルギーから得た電力をセンサー電源として活用するシステムも開発されています。具体的には、振動によって得た電力を加速度センサーの駆動に活用し、急加速が見られた場合に、操縦者へ警告を出すことができます。
具体的な事例2（振動発電による橋のライトアップ）
振子型振動発電という方法もあり、東京都の荒川にかかる五色桜大橋のライトアップで使われています。この事例では橋の下に振子型振動発電機が10台設置されており、車両が橋の上を走行する際の振動で発電を行って、ライトアップに使用する電力の一部として利用されています。
振動発電のメリット・デメリット
振動発電は電池の交換や廃棄が不要であるため、省エネで期待されているのです。さまざまな場所に発電システムを設置でき、ランニングコストがほとんどかからないなどのメリットもあります。
しかし、振動のエネルギーは微小であるため大きな電力を発電しにくく、機械や自動車の振動を利用するには頑丈な構造にしなければならないデメリットがあります。しかし、実用化に向けた研究が行われているため、デメリットは解消されていくと考えられます。
Orbrayの振動発電技術
Orbrayでは振動発電デバイスの開発を行っており、従来の一般的なデバイスと比較した場合、数十倍～数百倍の高出力発電が可能です。高出力発電では、長距離の通信を行えるだけでなく、一度の動作で複数回の無線信号を送信できるなどのメリットもあります。
Orbrayでは振動発電デバイスのカスタム対応が可能ですので、振動発電デバイスについて悩まれている方はぜひ一度ご相談ください。
カーボンニュートラル｜まとめ
世界では、温室効果ガスの削減を目指すカーボンニュートラルが注目を集めており、さまざまな取り組みが行われています。また、企業にも省エネルギーの推進や再生可能エネルギーの導入が求められている状況です。
そのため再生可能エネルギーを利用した発電として太陽光発電や風力発電などさまざまな方法で発電が行われています。また、新しい発電方法として振動エネルギーを電気エネルギーに変換する振動発電の研究が進められています。
Orbrayの振動発電デバイスでは、一般的なデバイスの数十倍～数百倍の高出力発電が可能です。またさまざまなデバイスで使えますので、導入を検討されている方はぜひ一度ご連絡ください。
https://orbray.com/ehiot/
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