代替エネルギーとは？

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近年、代替エネルギーは強い関心と議論の対象となっています。気候変動の脅威と、平均世界気温が年々上昇し続けているという事実のおかげで、化石燃料、石炭、および他の汚染方法への人類の依存を減らすエネルギーの形態を見つける意欲は自然に高まっています。

代替エネルギーのほとんどの概念は新しいものではありませんが、問題が差し迫っているのは過去数十年のことです。そして、技術と生産の改善のおかげで、効率が向上する一方で、ほとんどの形態の代替エネルギーのコストが低下しています。しかし、代替エネルギーとは何か、そしてそれが主流になる可能性は何ですか？

定義：

当然のことながら、「代替エネルギー」が何を意味し、それが何に適用できるかについては、ある程度の議論があります。一方、この用語は、人類の二酸化炭素排出量を増加させないエネルギーの形態を指す場合があります。この点で、原子力施設、水力発電、さらには天然ガスや「クリーンコール」のようなものも含まれます。

一方、この用語は、現在、太陽、風、地熱、バイオマス、およびその他の最近の追加など、従来とは異なるエネルギー方法と見なされているものを指すためにも使用されます。この種の分類では、1世紀以上前から存在している水力発電のような方法が除外されているため、世界の特定の地域ではかなり一般的です。

もう1つの要因は、代替エネルギー源が「クリーン」であると見なされることです。つまり、代替エネルギー源は有害な汚染物質を生成しません。すでに述べたように、これは二酸化炭素だけでなく、一酸化炭素、二酸化硫黄、酸化窒素などのその他の排出物も指します。これらのパラメータの範囲内では、核エネルギーは非常に毒性が高く、保管する必要がある放射性廃棄物を生成するため、代替エネルギー源とは見なされません。

ただし、すべての場合において、この用語は、今後数十年で主なエネルギー生産形態として、化石燃料や石炭に取って代わるエネルギー形態を指すために使用されます。

代替エネルギーの種類：

厳密に言うと、代替エネルギーには多くの種類があります。繰り返しになりますが、定義はややこだわったポイントになり、その用語は、当時は主流ではないと考えられていた方法を指すために過去に使用されていました。しかし、石炭や化石燃料の代替を意味するためにこの用語を広く適用すると、以下のいずれかまたはすべてを含めることができます。

水力： これは、水力発電ダムによって生成されたエネルギーを指します。そこでは、流れ落ちる水（つまり、川や運河）が装置を経由してタービンを回転させ、電気を生成します。

原子力： 遅い核分裂反応によって生成されるエネルギー。ウランまたは他の放射性元素の棒は、水を加熱して蒸気を発生させ、次に蒸気を回転させて電気を発生させます。

太陽光発電： 太陽から直接利用されるエネルギー。太陽電池（通常はシリコン基板で構成され、大きなアレイに配置されています）は、太陽光線を直接電気エネルギーに変換します。場合によっては、太陽の光によって生成された熱は、太陽熱発電として知られている電気を生成するためにも利用されます。

風力： 大きな風力タービンが風によって回転して発電する空気の流れによって生成されるエネルギー。

地熱発電： 地球の地殻における地質学的活動によって生成される熱と蒸気によって生成されるエネルギー。ほとんどの場合、これは地質学的にアクティブなゾーンの上の地面に配置されたパイプで構成され、蒸気をタービンに通して電気を生成します。

潮力：海岸線の周りにある潮汐ハーネスによって生成されるエネルギー。ここでは、潮の毎日の変化により水がタービンを通って前後に流れ、電気が生成され、それが海岸沿いの発電所に送られます。

バイオマス： これは、燃料源としてガソリンに取って代わることができる植物および生物学的供給源（すなわち、エタノール、ブドウ糖、藻類、菌類、細菌）に由来する燃料を指します。

水素： 水素ガスが関与するプロセスに由来するエネルギー。これには、水分子が分解されて電気分解によって再結合する触媒コンバーターを含めることができます。水素燃料電池。ここで、ガスは、内燃エンジンに動力を供給するために使用されるか、加熱されてタービンを回転させるために使用されます。または、核融合。制御された条件下で水素の原子が融合し、信じられないほどの量のエネルギーを放出します。

代替および再生可能エネルギー：

多くの場合、代替エネルギー源も再生可能です。ただし、多くの形態の代替エネルギーが有限の資源に依存しているため、これらの用語は完全に交換可能ではありません。たとえば、原子力はウランや採掘しなければならない他の重元素に依存しています。

一方、風力、太陽光、潮力、地熱、水力はすべて、完全に再生可能なエネルギー源に依存しています。太陽の光線は、すべての中で最も豊富なエネルギー源であり、天候や日中のパターンによって制限されますが、永続的なものであるため、業界の観点から無尽蔵です。地球の自転と大気中の圧力の変化により、風も一定です。

開発：

現在、代替エネルギーはまだ初期段階にあります。しかし、この状況は、政治的圧力、世界的な生態系災害（干ばつ、飢饉、洪水、暴風雨）、および再生可能エネルギー技術の向上により、急速に変化しています。

たとえば、2015年の時点で、世界のエネルギー需要は依然として石炭（41.3％）や天然ガス（21.7％）などの供給源によって主に提供されています。水力発電と原子力はそれぞれ16.3％と10.6％を構成し、「再生可能エネルギー」（つまり、太陽光、風力、バイオマスなど）はわずか5.7％でした。

これは、石油、石炭、天然ガスの世界的な消費量がそれぞれ31.1％、28.9％、21.4％だった2013年からの大きな変化を表しています。原子力と水力は4.8％と2.45であり、再生可能エネルギーは1.2％でした。

さらに、化石燃料使用の抑制と代替エネルギー源の開発に関する国際協定の数が増加しています。これらには、2020年のすべての加盟国の再生可能エネルギー使用量の目標を設定した2009年に欧州連合によって署名された再生可能エネルギー指令が含まれます。

基本的に、協定は、EUが2020年までに総エネルギー需要の少なくとも20％を再生可能エネルギーで満たすこと、および輸送燃料の少なくとも10％が2020年までに再生可能資源から来ることを述べています。2016年11月、欧州委員会はこれらを改訂しました2030年までに、EUのエネルギー需要の最低27％が再生可能エネルギーによるものであることを確立します。

2015年、気候変動に関する国連枠組条約（UNFCCC）がパリで会合し、2020年までに実施される温室効果ガスの緩和と代替エネルギーの資金調達の枠組みを策定しました。これにより、パリ協定が成立しました。 2015年12月12日に採択され、2016年4月22日（アースデー）にニューヨークの国連本部で署名のために公開されました。

いくつかの国と州も、代替エネルギー開発の分野でのリーダーシップに注目されています。たとえば、デンマークでは、風力は国の電力需要の最大140％を供給し、余剰はドイツやスウェーデンなどの近隣諸国に供給されます。

アイスランドは北大西洋に位置し、その活火山のおかげで、水力発電と地熱発電の組み合わせにより、2012年までに再生可能エネルギーに100％依存するようになりました。 2016年、ドイツの石油と原子力への依存を段階的に廃止する方針により、2016年5月15日、電力需要のほぼ100％が再生可能エネルギーからもたらされるという画期的な出来事に到達しました。

カリフォルニア州も、近年、再生可能エネルギーへの依存という点で印象的な進歩を遂げました。 2009年、州内の全電力の11.6％は、風力、太陽光、地熱、バイオマス、小規模水力発電設備などの再生可能資源から供給されました。再生可能エネルギー源への切り替えを促進する複数のプログラムのおかげで、この依存度は2015年までに25％に増加しました。

現在の採用率に基づくと、代替エネルギーの長期的な見通しは非常にポジティブです。国際エネルギー機関（IEA）による2014年のレポートによると、太陽光発電と太陽熱発電は2050年までに世界の需要の27％を占め、単一の最大のエネルギー源になります。同様に、風力発電に関する2013年のレポートは、2050年までに、風力が世界の需要の最大18％を占める可能性があることを示しています。

IEAの世界エネルギー見通し2016では、2040年までに、天然ガス、風力、太陽光が主なエネルギー源である石炭と石油を食い尽くすと主張しています。そして、太陽光発電、風力発電、核融合発電技術の進歩のおかげで、化石燃料は2050年までに廃止されると言う人もいます。

すべてのことと同様に、代替エネルギーの採用は段階的です。しかし、気候変動の問題の増大と世界中の電力需要の高まりに感謝し、クリーンで代替的な方法が採用されている割合は、近年指数関数的になっています。今世紀のいつか、人類は一瞬ではなく、カーボンニュートラルになるポイントに到達するかもしれません。

スペースマガジンの代替エネルギーに関する記事を多数書いています。さまざまな種類の再生可能エネルギーとは何ですか？、太陽エネルギーとは？、風力タービンはどのように機能しますか？、世界は太陽光と風力で稼働できますか？、地熱発電はどこから来ますか？と妥協が気候変動取引につながる。

代替エネルギーに関する詳細情報が必要な場合は、宇宙の代替エネルギー作物をご覧ください。そして、気候変動を制御する代替エネルギー技術へのリンクがあります。

また、地球に関するすべてのAstronomy Castのエピソードも記録しました。ここで聞いてください、エピソード51：地球。

出典：