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一次エネルギー・二次エネルギーとは?【エネルギーの種類解説】

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エネルギーの種類

今回は、「エネルギー」についてわかりやすく解説していこうと思います。

エネルギーとは?

エネルギーという言葉、日常生活で使っていると思いますが、その定義について初めに確認しておきましょう。三省堂の大辞林によると、エネルギーの定義は以下のようになっています。

①  力。力を出すもと。精力。活動力。 「試合にそなえて-を蓄えておく」 「 -を消耗する」

②  物理量の一。物体や物体系がもっている仕事をする能力の総称。力学的仕事を基準とし、これと同等と考えられるもの、あるいはこれに換算できるもの。力学的エネルギー(運動エネルギー・位置エネルギー)、熱エネルギー、電磁場のエネルギー、質量エネルギーが代表的なもの。

③  動力資源。 「 -の節約」

三省堂 大辞林 第三版

主に3つの意味が挙げられていますが、今回は③、すなわち「動力資源」としてのエネルギーについて考えていきましょう。

ちなみに、エネルギーは英語で”energy”であり、その読み方は「エナジー」なので注意が必要です。「エネルギー」はドイツ語読みです。

一次エネルギー、二次エネルギーとは?

日本の自給率は他先進国と比べて非常に低いです

一次エネルギー、二次エネルギーという言葉を聞いたことがありますか?これも、エネルギーの分類方法の一つです。その違いも今回説明していきます。

一次エネルギーとは、自然にあるものを活用して生み出すことのできるエネルギーのことです

燃やすだけでエネルギーとして利用できる化石燃料(石炭、石油、天然ガス)や、ウランやプルトニウムの核分裂エネルギーを用いる原子力、さらには水の力を用いる水力、そして自然の力を用いる自然エネルギー(太陽光、風力、地熱)のことを指します。英語で"primary energy"と言います。

二次エネルギーとは、一次エネルギーを発電所で変換して作り出したエネルギーのことです。

電気や、原油を精製して変換した都市ガスといったものが挙げられます。私たちが普段使っているのは、電気やガスを中心とする二次エネルギーが多いと思います。 英語で"secondary energy"と言います。

世界における主要なエネルギーの種類

では、世界で使われている主要なエネルギーの種類について紹介していきます。エネルギーの生み出し方は多様ですが、大きく分けると4つに分類できます。

また、これらのエネルギーは、主に電気を作るために用いられるため、火力発電、水力発電、原子力発電と言ったりします。再生可能エネルギーに関しては、使用する自然エネルギーによって名称が異なります。

それぞれが一長一短で、メリットもデメリットもあります。これら4つについて、以下で解説していきます。

火力発電とは

火力は、文字通り火の力を用います。化石燃料(石油、石炭、天然ガス)などを燃焼させることで、熱を発生させ、その熱を利用して水を沸騰させ蒸気に変えます。その蒸気の勢いを利用してタービンを回すことにより、電気を得る方法です。

火力発電は化石燃料を燃焼させるため、大量の二酸化炭素と窒素酸化物(NOx)、硫黄酸化物(SOx)、ばいじんといった汚染物質を発生させるため、環境に悪い発電方法であると言えるでしょう。また、たくさんの廃熱が発生してしまうことから発電効率もあまり良くありません。

電力事業連合会

一方、他の発電方法と異なり、電力の需要に合わせて供給量を変化させることが可能であるため、電力需要に応じて細かに電力を調整することができるという利点があります。

さらに、資源のない日本は、化石燃料を海外からの輸入に頼らざるを得ないという課題もあります。もし海外からの輸入がストップしてしまうと、日本全体がエネルギー不足に陥ってしまうのです。

水力発電とは

水力発電も、その名の通り水の力を用いて発電する方法です。水は重力に従い、高いところから低いところへ流れます。その水の流れを活用して、タービンを回し、電力を得る方法です。

原始的な方法でありながら、CO2を発生させないこと、水は常に供給され続けるものであることから、再生可能エネルギーの一つとして位置づけられることもあります。

一方、河の流れでは十分な電力が得られない場合、大規模なダムを作り、より効率的に発電ができるようにします。そうした場合、ダム建設地の町が水の底に沈んでしまったり、自然を破壊してしまうという欠点もあります。こうした理由から、現在の日本には大規模な水力発電設備を新たに作ることのできる場所はもうないと言われています。

電力事業連合会
揚水発電

また、揚水発電という面白い、理にかなった発電手法もあります。これは、電力需要の小さい夜間に、余った電力を使って水を上まで運んでおく方法です。昼間は、その水が下に流れることによって発電されます。したがって、電池のような役割を果たしていることになります。

原子力発電とは

原子力発電は、ウランが核分裂する時に発生する熱を利用し、水を沸騰させ、その蒸気でタービンを回して電力を発生させる発電方法です。ウラン235の原子に、中性子を当てると、ウラン原子は二つの原子核に分かれ、その際に大量の熱が発生するのです。

原子力発電では、少量の燃料から膨大なエネルギーを生み出すことができる上、二酸化炭素を発生しないため、増大するエネルギー需要を賄うことのできる画期的な発電方法であると言われてきました。

一方、発電過程において放射性物質を扱う上、使用済み核燃料の処理技術はまだ確立されていません。現在は、「高レベル放射性廃棄物」としてガラスで固められていますが、その処分方法及び最終処分地はいまだに決まっていません

電力事業連合会
火力発電と原子力発電は、原理的には同じです。熱の発生方法が異なるだけです。

また、2011年の東日本大震災において被災した福島第一原発の放射線漏れやソ連(現ウクライナ)のチェルノブイリにおける原発事故など、安全面での課題もあります。

あまり知られていませんが、ウランも化石燃料と同じく枯渇資源であり、あと100年でなくなると言われています。また、原発に利用できるプルトニウムはほとんど天然には存在していません。

福島第一原発の事故後、ドイツやベルギー、スイスなどでは原発の廃止を決定しました。一方、事故の起きた日本では、原発の順次再稼働が行われているほか、中国やインドではその導入が拡大しています。

電力事業連合会
原発は少量の燃料で大量の電気を発生させられますが、課題が多数あります。

再生可能エネルギーとは

再生可能エネルギーとは、自然エネルギーとも呼ばれ、自然の力を活用を利用して作り出したエネルギーのことを指します

太陽光、風力、水力、波力・潮力、流水・潮汐、地熱、地中熱利用、温度差熱利用、雪氷熱利用、バイオマスなどが挙げられます。

長所

枯渇しない

自給できる

発電時にCO2を増加させない

分散型エネルギーシステムに適している

eco検定公式テキスト

自然のエネルギーを用いているため、枯渇することはありませんね。また、火力発電や原子力発電では、大規模な発電所を建設し、そこから各家庭に送電していました。

一方、再生可能エネルギーは、各地域や家庭に分散して発電所を作ることができます。したがって、送電によるエネルギーのロスも少なくなります。

短所

コストが高い

技術開発がこれからのものも多い

出力が変動する

広い面積が必要になる

eco検定公式テキスト

短所としては、火力発電や原子力発電と比較してコストが高いこと、また技術開発が進んでいないことが挙げられます。しかし、これらは今後、需要が増えることで技術開発が進むと共に、コストも下がると考えられます。

また、再生可能エネルギーは、出力が安定しないという問題点が挙げられます。例えば太陽光発電であれば、曇りや雨の日は発電がほとんどできませんし、風力発電であれば、風に吹いていない日は発電できませんね。

したがって、複数の発電方法を組み合わせ、合算で安定した供給を目指さなくてはなりません

資源エネルギー庁
日本の再生可能エネルギー割合は、他先進国と比べても低いのが現状

日本では、福島第一原発事故後、再生可能エネルギーの導入を本格的に進めていますが、isep(環境エネルギー政策研究所)によると、その割合はまだ全発電量の17.4 %に留まります。資源の少ない日本においては、今後さらなる再生可能エネルギーの導入が期待されます。

また、ヨーロッパでは再生可能エネルギーの導入が非常に進んでいます。特に、環境先進国と言われる北欧(デンマーク、スウェーデン、フィンランド)及びドイツでの導入が盛んです。

こちらも: 再生可能エネルギーって?そのメリットとデメリットは?
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おわりに

エネルギーについて大まかに説明しましたが、エネルギーについて不足知識を補うことができたでしょうか。今後、日本と世界のエネルギー事情や、各エネルギーについても詳しく記事にしていこうかなと思っています。

エネルギーについてある程度既に知っている人にとっては、あまり参考にならなかったかもしれませんが、今後の記事をお待ちください。

また、経済産業省資源エネルギー庁から、毎年「エネルギー白書」が発行されています。非常に面白いので、興味のある方は読んでみてください。
https://www.enecho.meti.go.jp/about/whitepaper/

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