今回は、それぞれの発電効率について再生可能エネルギーの発電効率と発電ロスを比較しながら、発電効率が下がってしまう理由についてご紹介します。
発電効率とは、再生可能エネルギーをどれだけ電気エネルギーに変換できたかという割合を指します。
まず、発電効率の重要性やエネルギーの変換効率の仕組みについて説明します。エネルギー源としてガスや電気を使ってお湯を沸かす給湯器、部屋を暖めるエアコンや暖房器など、エネルギー変換はさまざま形態で行われています。
発電効率は、エネルギー変換効率の1つで、光や熱エネルギーなどを持つ再生可能エネルギーを電気エネルギーに変換するときの割合を表します再生可能エネルギーを利用して発電するには、太陽光や風力、水力などが持っているエネルギーを電気エネルギーに変換する必要があります。
すべてのエネルギーを無駄にすることなく電気エネルギーに変換できれば、発電効率は100%となり、半分しか変換できなければ50%に下がりますつまり、同じコストの設備を使って発電をする場合、発電効率が高ければ高いほど理想的なエネルギーであり、効率的な設備といえます。
再生可能エネルギーの発電効率は、発電方法によって変わります。
一般的な再生可能エネルギーの発電効率を見てみましょう。
太陽光発電は、日照時に地表に届いた太陽光が持つ光エネルギーを、太陽光発電システムで電気エネルギーに変換しています。そのときの発電効率は、一般的な太陽光発電システムで約20%です。
人工衛星で使用される太陽光発電システムでは、発電効率が約40%まで上がりますが、製作コストが高くなるため一般的な設備としては経済的ではなく、あまり普及していません。
風のエネルギーで風車を回し、発電機で電気エネルギーに変換する風力発電は、最大約60%の発電効率があるといわれていますが、これ以上の効率アップは理論的に不可能とされています。
風車が回るエネルギーを電気エネルギーに変換するには、発電時に摩擦などの損失が生じるので実際の発電効率が下がります。
そのため、一般的な風力発電システムの発電効率は最大約45%、平均的には約20～40%です。
水力発電は、水の持つ位置エネルギーを利用して発電しています。水路に流したときの摩擦損失が小さく、ほとんどを運動エネルギーに変換できるため、発電システムで生じる損失を加えても発電効率は約80%もあります。
再生可能エネルギーの中で、もっとも発電効率が高い発電方法です。
地熱発電は、地下のマグマの熱で水が水蒸気になったエネルギーを使って発電機を動かすことで発電しています。
発電の原理は火力発電や原子力発電と同じですが、水蒸気の温度が火力や原子力よりも低いため、発電効率も約10～20%とあまり高くありません。
バイオマス発電は、動植物などの有機性燃料を燃焼させることで発電機を回し、発電しています。
燃焼方法には、直接燃やす方式やガスを発生させてガスタービンを回す方式などがありますが、地熱発電と同じく温度が低いため発電効率は約20%です。
限りある資源を有効に活用するためには、エネルギーの変換効率が重要です。エネルギーの変換効率が高ければ、無駄なエネルギーロスが抑えられ、エネルギーを最大限活用することができます。
発電効率が高い設備のほうがもちろん理想的ですが、発電効率を高めるために設備コストが上がると経済的なメリットは失われます。発電効率の高さと発電設備コストの両方から見た費用対効果の検討が必要でしょう。
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