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自然再生エネルギーの実態

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自然再生エネルギーがどうしてメインエネルギー源として実用化できないのかを個々にまとめてみる。今、一番実用化されている自然再生エネルギーは水力だが、このためのダムを造る場所はもう日本にはない。またダムは堆積物の蓄積が深刻な自然破壊を引き起こすことが分かってきたし、そしてまた渇水の夏には当てにならない。つまり、現状以上の水力発電は開発が不可能であり、その次に可能性のある自然エネルギーは風力と太陽光だが、まず風力の実用性不可能な理由を述べる。

当ブログのエントリー、「脱原子力?」には次のように書いた。

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たとえば、以前も書いたが、洋上大規模発電なら、比較的安定した風力が得られる。それに土地の問題もない。今の風力発電機の一基あたりの発電量は最大2,500Kw位で、それ以上だとメンテナンスが出来なくなるから、そろそろ大型化も頭打ちだそうだ。ただし、技術的な予知はまだあるだろうから3,000Kw/基だとして、原発一基100万キロワットと同等の風力発電には330基必要になる。この計算が正しいかどうかは自信がないが、330基の発電機のメンテナンスはかなり困難だろうし、それに依然として安定しない発電という宿命がある。結局、どうしてもエネルギーを蓄積する設備が不可欠だろうから、それによるコスト高と効率低下を考えなければならない。
 
 結局、500基くらいの発電機が一組になって原発一基分くらいになるのではないか。
 
 エネルギーの蓄積システムとして充電池も燃料電池も問題外だから、結局は上述したメタノール製造及び、それによるタービン発電くらいが実用になるだろう。
 
 3000Kwクラスの発電機を500基建てるとなれば、陸上では難しいだろうから、やはり洋上にメガフロートでも浮かべて建てることになるのではないか。一基あたり最低100メートル四方、つまり1/100Km2だとすれば、(回転風車の直径が7,80メートルあり、風向きにより、風車の方向が360度変わるから)500基で5Km2となる。大変な規模になるが、不可能ではあるまい。
 
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と書いているが、今回もう少し大きな発電機で考えてみる。

技術では克服できない問題が山積している。

風力発電 国内最大の実証試験機 

三菱重工業(株) 横浜製作所 金沢工場製造

MWT92/2.4の基本仕様


ロ ー タ 径 92m
受 風 面 積 6648m2

回 転 数 翼 15.0rpm  翼端速度 4,333m/Min

 9.0~16.9rpm(可変速)
 
GFRP製 翼長=44.7m

空力ブレーキ 3翼独立ピッチ

定 格 出 力 2400kW

発電量はローターの半径の2乗、風速の3乗に比例する。効率は最高59%である(ベッツの法則)

現在最大規模で一基あたり5000Kw(5Mw)のものが建設されている。

この場合風速が同じだとすれば、ローター直径はおよそ180m以上になり、翼端速度は9,000m/Minとなる。時速では540Km/Hであり、リニア新幹線を軽く超える。このような物が原発一基100Mkwに匹敵する規模で建設されるには、

1000000kw=5000kww x 200基 x3(最低) これは不安定な風力を安定化するためには、最小3倍の余裕を見なければならないから。なにしろ、無風状態もあれば、強風時運転を停めなければならない時もある。最大発電時の電力を蓄電しなければならない。

演習速度時速500キロを超える風車が600基ある場合の騒音被害、落雷や強風、劣化などによる破損に於ける事故などのリスクは想定しがたいほど大きい。これは風力発電の効率から見て避けられないリスクである。

一方、このリスクを避けるためには、洋上発電や小規模発電+蓄電設備の分散が考えられるが、基本的に送電、敷地、管理、効率の低下によるコスト増とリスク増が避けられない。

風力の無い場合に備えて、大規模な蓄電設備がいるが、現時点ではこのような技術はない。

仮に最も実用化に近いと言われているナトリウム硫黄電池を1000000Kw分設置した場合の敷地、コストは事実上不可能であり、また大量の高温ナトリウムや硫黄が事故で漏出した場合の被害は原発事故の比ではない。

揚水発電は、事実上余地が無く可能性はない。となると、他の方法でエネルギーを蓄積する必要がある。

たとえば、水を電気分解し、水素をタンクに貯蔵して、必要時はその水素による発電をするが、効率で言えば燃料電池が最適でも、コスト的には蓄電池以上のコストがかかる。また水素は貯蔵や輸送が難しいので、炭酸ガスと化合させ、メタノールを生成し、貯蔵揶揄層をする。それなら、燃料として使えるので火力発電に使える。

しかし当然ながら電気分解をする際のロス、メタノールなどを合成する際のロス、貯蔵に於けるロス、発電のロスはそれぞれ相当のものであり、これを最初から風力発電の余分として見ておかなければならないので、発電量の3倍は施設が必要になるわけだ。

ということは、

発電機本体の価格
メタノール合成装置の価格
貯蔵施設の価格
メタノールによる発電施設
送電施設の価格
上記のための土地の価格
メンテナンスの価格
破棄処分の価格

が全て必要とされ、その合計費用は、規模からすればほぼ実現不可能な物になる。

風力発電ばかりではないが、エネルギー密度の極端に低くまた安定性のない自然再生エネルギーには同様のコストがかかり、理論上原発何基分の発電量があるというのはコストを無視した計算であり、実際はメインのエネルギー源としては実用化不可能なのだ。

5000Kwの発電機の価格がいくらになるかは分からないし、今後は今より安くなるに違いない。それでも600基の価格と、土地代、人件費などなどがとうてい今の原発はおろか火力にもとうてい及ばない。

太陽光は、可動部分が無い分、騒音や破損による事故の可能性は低いし、メンテナンスも容易であろう。しかし風力発電以上の密度の低さ故、膨大な面積を必要とするし、さらにそれに関わる一切のコストは、風力よりも膨大になると考えられる。

結局、家庭用の太陽光パネルが数年で元が取れると言っても、それは公的支援、すなわち受益者以外の負担が前提であり、さらに電力会社に買い取り義務を負わせると、そのぶんはまた受益者以外の負担になる。

太陽光パネルの設置価格は一戸あたり300万円程度とされているようだ。そして発電量は最も効率的なケースを考えて2Kw。すると、原発一基分1000000Kwと同等の発電量を得るには最大効率で50万軒分の設置をしなければならないが、夜は使えず、さらに雨天や曇りの日は極端に発電効率が落ちるし、埃がついたり雪が積もったりすれば使えないので、気局その3倍の設置はしなければならない。すると150万x300万円のコストがかかる。

45兆円かかる計算だが、それに送電コスト、蓄電コストが加算される。これらのコストは今の所技術的な見通しすら立っていないので見積もりも出来ないが、現在最も効率的な蓄電システム、ナトリウム硫黄電池が使えたとしても、そのコストは太陽光パネルより遥に高額になる。すなわち、100兆円は簡単にかかるわけだが、それには土地のコストが入っていない。むろん、休耕地を使うとの選択は当然するだろうが、休耕地とはいえ只ではない。

癌総理は、新築の家には太陽光パネル設置を義務づけると言うが、その数が1000万戸だというから、簡単に考えて、これだけでも30兆円かかるのだが、どこからその費用を捻出するつもりだろうか。

それにそれを遥に超える送電、蓄電システムが要る。

そのコストをまかなうために、余剰電力を電力会社が強制的にかわされる法令が成立すれば、電力料金が上がるだけだ。公的支援と電力料金で、国民が電力のために支払うコストは10倍ではとうていきくまい。

風力や太陽光などは公的支援がなければ成り立たない。それは国民の負担が極端に増え、事業者は海外に移転し、雇用が減ることを意味する。

比較的安定している自然再生エネルギーといえば潮流発電があるが、先に書いたように、とうてい通常の電気代でまかなえるはずがない。普通に考えて、最小一戸あたりの電気代が年間690万円になる。つまり、メインエネルギー源としては実用性はない。

日本には地熱資源が豊富にあり、地熱発電も世界でトップクラスであって、多く世界に輸出している。だが、日本では精々1%程度であり、メインとは全く言い難い。地熱発電の可能性がある地域が日本では温泉や観光名所などであり、地熱発電によって景観が損なわれる(これは地下に施設を作るなどで解決できるだろう)とか温泉が停まるなどの可能性があって、なかなか難しい。これを解決しても、いぜん非常にコストがかかる、また安全に地下から熱をくみ出すことが難しく、膨大な資金をかけて開発した地熱発電がある日突然停まるようなリスクが依然ある。すなわち、安定性が今ひとつであり、太陽光や風力、潮流などのように、確実に取り出せるエネルギー源とは言い難い。

バイオマスエネルギーも結局は太陽光エネルギーの変形であり、密度が低いことは変わらない。サトウキビ、トウモロコシ、大豆、菜種などから油やエタノールを取り出す方式は、食料と競合するために、食料価格を押し上げ世界情勢に不安要素を生み出している。

廃棄されるセルロースなどを加水分解しそこからアルコールを合成する方法を日本などが研究しており、実験的には成功している。これだと、食料との競合問題が無く有利だが、いかんせんコストが高すぎる。今の所、実用化は目処が立たない。

近年石油を精製する藻が発見され、その精製量がトウモロコシや菜種などの数倍、数十倍の効率であり、しかも生活排水などで培養できるので、今回津波で破壊された平地に、この藻を栽培する水田を作り、排水で培養する案がある。ただし、とうぜん、これも太陽光エネルギーの変形であるから、コストが膨大になり、実用化は見えていない。

つまり、風力、潮流、太陽光、バイオマス、水力などなどは全て太陽エネルギーの変換であり、全てエネルギー密度が低く、一部は安定していないために、エネルギーを凝縮し蓄積するコストが膨大で発生させられるエネルギーの大部分を相殺してしまう。つまり、技術的改善でコストを下げることがほぼ不可能なのだ。

繰り返すが、理論上、太陽光でも風力でも、地熱でも、あるいはバイオマスでも現在日本が消費している全電力をまかなうことは可能だ。しかし、そのコストやリスクを考えたとき、実用化は不可能なのだ。

原発に代わりうる可能性があるとすれば、日本近海に豊富に存在するメタンハイドレートや天然ガスの利用がある。ただし、これで解消されるのは原料調達の不安定性やおそらくコストの暴騰だが、(コスト的に合うかどうかはまだ不明だが、可能性として)もうひとつ、環境破壊防止技術の確立が不可欠だろう。炭酸ガスの回収も必要であり、回収した炭酸ガスを海底や地中に固定して保存する技術などがいる。これだと、エネルギー密度が高いので、かなり有利に低コストの電力を得ることが出来る。とはいえ、有利だというだけで、原発より有利になると言うことではない。


ところで、ドイツが2022年までに原発を全廃することで与野党が合意したとのことだ。あと10年あまりで自然再生エネルギーに切り替えるそうだが、現実には技術的な見通しも立っていない。それは過去に実証済みだからドイツは昨秋、世界的な「原子力ルネサンス」の流れの中、シュレーダー前政権の原発全廃方針を転換し、原発延命に転じていたが、福島第一原発の事故で、原発の安全性への不安が噴出していた。

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ドイツ:原発22年までに全廃 連立与党が目標合意

 【ベルリン篠田航一】ドイツのメルケル首相率いる与党・キリスト教民主同盟、姉妹政党のキリスト教社会同盟、連立パートナーの自由民主党の与党3党は30日未明、国内の原発の全廃時期について協議し、「遅くとも2022年まで」を目標とすることで合意した。DPA通信が伝えた。大半は21年までに止めるが、原子力に代わる太陽光や風力などのエネルギー源の普及が間に合わないケースも想定し、1年程度の延長もあり得る選択肢を残した。

 ドイツは現在、電力供給量の約24%を原子力に頼っている。今回の与党協議を踏まえ、政府は6月6日に原発全廃の時期などを盛り込んだ新政策を閣議決定する方針だ。

 ドイツ国内には17基の原発があるが、3月の福島第1原発の事故後、政府は80年以前から稼働している老朽化した7基を安全点検のため暫定的に停止。27日にはレトゲン環境相と各州政府の環境相が、この7基について早期に廃止することで合意した。しかし与党協議では、このうち1~2基は電力不足になる際の予備として、当面存続する案も検討された。

これについて、10年で見通しが立たなくても、ヨーロッパは全域が電力網でつながっており、またロシアからの天然ガス供給がいつ停まるか分からない実態をふまえて発電能力を余分に持っている。とくに、フランスの原発がいざというばあい、周辺国に電力を安く供給する体制ができているので、仮に10年で失敗しても、延長できるし、さらにやり直しや政策の見通しが出来るのだ。そのてん、周辺にそのような電力供給元を持たない日本は、全く事情が違う。ドイツがやれるなら日本がやれるということにはならないし実際ドイツは失敗しているから原発ルネサンスに切り替えたのだ。

メルケル政権も基盤が弱いし、もう一方の脱原発政策イタリアも、与党の基盤がきわめて弱い。そして、いざとなれば他国から電力を買えるのもおなじであり、実際にはこの2カ国以外、ヨーロッパでも脱原発を政策としている国はない。

世論はそれでも脱原発論に急速に傾いている。下記の報道によれば、今すぐの脱原発は無理としても、いずれは自然エネルギーへの移行を目指すべきだと言うことらしい。これは、結局は脱原発なのだ。

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脱原発は1割止まり 自然エネルギーへの期待は大


2011.5.30 18:50
 
 
 今回の合同世論調査では「今後、原子力発電所をどうすべきか」との問いに対し、「すべてなくすべきだ」とする原発全廃論はわずか12・6%だった。前回調査(4月23、24日実施)より2・1ポイント増えてはいるが、非現実的と言われる完全な「脱原発」について、世論は慎重な姿勢を示していることが分かった。

 原子力発電の今後については「減らすべきだ」が前回より15・6ポイント増の48・9%と、原子力発電所に対して消極的な意見は増えている。「現状を維持すべきだ」とする答えは同15・2ポイント減の33・3%だった。

 ただ菅直人首相が、引き続き日本で原発を維持するとの考えを示したことについては、「評価する」が46・9%で、「評価しない」の40・8%を上回った。

 首相が打ち出した太陽光など自然エネルギーの割合を2020年代の早い時期に、、現在の倍以上の20%まで引き上げる方針については、78・2%が評価した。

 巨額の賠償金を支払うことになる東京電力への支援条件として、枝野幸男官房長官が求めた金融機関の債権放棄には「適切」が46・1%で、「適切ではない」の34・9%を上回った。
 
 
 この「、現在の倍以上の20%まで引き上げる方針については、78・2%が評価した。」が問題なのであり、いくら目標を立てても技術的コスト的解決があと10年で出来る見通しはないことを政府は真剣に検討し、国民に説明をする義務があるだろう。
 
 もしリスクやコストが解決して自然再生エネルギーがメインとして実用化されるとしたら、それは核融合が実用化されるのとどちらが早いかと言うほど見通しの立たない未来のことだと、国民が広く理解する必要がある。すくなくとも、10年で自然再生エネルギーを拡大するその方法、技術の見通し、採算性の見通し、国民負担を極端に増やさないスキームを政府は説明すべきだ。そうすれば、自然再生可能エネルギーの実現が、政府の言うほど簡単ではないことは理解されるのではないのか。80%近い世論が、癌のぶち上げた裏付け無しのパフォーマンスにだまされるのを見ると、一昨年だまされて民主に政権を盗らせた轍を踏むとしか思えない。
 

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