https://egg.5ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1527729708/-
太陽光や風力といった自然エネルギー（再生可能エネルギー）は「自然にやさしい」というイメージがあります。しかし太陽光や風力は、水力発電と同じ電力量を生み出すのに、水力発電所の5倍の面積が必要だといいます。それは「エネルギー密度」が低いからです。筑波大学の掛谷英紀准教授は「高校までの知識で、自然エネルギーのウソは容易にわかる」といいます――。（
■大多数の人が知らない「自然エネルギーが自然を破壊する」
今回の話題は、「電気の未来」というタイトルで、大学のオープンキャンパスや高校での出前講義などの機会に、理系の高校生を相手に何度も話してきたものです。基本的に高校レベルの話ですし、普段高校生相手に話す内容に比べるとかなり平易にしています。
まず、講義で必ず聞くクイズを紹介しましょう。
福島第一原発の事故の後、「これからは自然エネルギーの時代」だと言われていますが、なかなか普及しません。それはどうしてでしょうか？
A 研究予算が足りないから
B 電源として不安定だから
C 自然を破壊するから
D 原理的に無理だから
Aを選ぶ人はテレビの見すぎです。お金があれば何でも解決するという考えは、技術を知らない人の発想です。
理系の高校生の大多数はBを選びます。Bは半分正解です。たしかに、太陽光発電や風力発電のように、気象条件で出力が大きく変化する、電源として不安定な自然エネルギーもあります。
しかし、その一方で水力発電や地熱発電のように電源として安定している自然エネルギーもあります。もし電源の不安定性だけがネックなら、水力発電と地熱発電はもっと普及するはずです。
答えはCなのですが、正解できる人は少数です。自然エネルギーが自然を破壊するという発想は、テレビや新聞だけが情報源の人からは全く出てこないでしょう。
それでも水力発電の話をすれば、自然破壊とのリンクが見えてくるのではないでしょうか。今でこそ話題にならなくなりましたが、民主党政権時代、八ッ場ダム建設反対で盛り上がっていたことはまだ記憶に残っていると思います。当時、ダムは自然破壊の象徴でした。水力発電のためにダムをつくることは、確かに大規模な自然破壊につながります。
■風力発電と太陽光発電は水力発電の5倍の開発面積を必要とする
では、自然エネルギーによる発電に大規模な自然破壊が伴うのはどうしてでしょうか？ その謎を解くため、講義で聞くクイズをもう一つ紹介します。
火力発電で重油を1立方メートル燃やして得られるのと同じだけのエネルギーを、高さ100メートルのダムを使った水力発電で得るには、何立方メートルの水が必要でしょうか？
これを知識として知っている人はほとんどいないので、講義では直感で答えてもらっています。今までの講義では10倍から100倍、つまり10立方メートルから100立方メートルといった答えが最も多いです。たまに1000倍といった回答もあります。しかし、実はそれでも全然足りません。
正解は「約4万立方メートル」です。この数値は高校で習う物理と化学の知識を使って計算することができます。
水力発電で得られるエネルギーは、高校の物理で習う位置エネルギーから計算できます。位置エネルギーは＜質量×重力加速度×高さ＞で表されます。水1立方メートルの質量は1000 kgです。重力加速度は9.8m／s／sです。今、ダムの高さは100mと仮定しています。これらの数字を掛け合わせると、98万J（ジュール）、すなわち0.98MJ（メガジュール）となります。
一方、重油1立方メートルを燃やしたときに得られるエネルギーは、化学の燃焼熱（反応熱）の考え方で求めることができます。詳細な計算は省略しますが、得られる結果は3万9000MJです。
よって、これと同じエネルギーを得るには約4万立方メートルの水が必要になるわけです（なお、これらの計算は全て変換効率100％、すなわち、もとのエネルギーが全て電気エネルギーに変換される場合での比較です）。
■自然エネルギーが自然にやさしいというイメージは虚構
自然エネルギーの最大の欠点は、エネルギー密度が非常に低いことです。そのため、広大な面積を使わないとまとまった電力を得ることができません。広大な面積を使うということは、それだけ自然を破壊することになります。自然エネルギーが自然にやさしいというイメージは虚構に過ぎないのです。
水力発電については、もともと自然破壊につながるとのイメージが持たれていますが、風力発電と太陽光発電にはそのようなイメージを持つ人はあまりいません。しかし、実は風力発電と太陽光発電は、水力発電以上の開発面積を必要とします。内山洋司著『エネルギー工学と社会』（放送大学教育振興会）によると、風力発電と太陽光発電は、水力発電と同じ電力量を生み出すのに、水力発電所の5倍の面積が必要であると算出されています。
科学というと、多くの人は今まで不可能だったことを可能にするものというイメージを持っている人が少なくないようです。しかし、実際は私たちが住む世界（宇宙）の制約を探す作業という側面が強くあります。たとえば、万有引力の法則は、私たちが重力の拘束から逃れられないことを示します。たしかに人間は飛行機の発明で空を飛ぶことができるようになりましたが、それは重力以上の揚力を生み出すことによって実現しているのであって、重力をなくしているのではありません。
万有引力の法則が私たちを拘束するように、エネルギー保存則も私たちを拘束しています。私たちにできるのは力学的エネルギーや化学的エネルギー、あるいは核エネルギーを電気エネルギーに変換することだけで、何もないところからエネルギーを新たに生み出すことはできません。自然エネルギーの研究によって、その変換効率を上昇させることはできますが、エネルギー保存則を打ち破ることはできないのです。
ですから、どれほど多額の研究費を投入しても、広大な開発行為なくして、エネルギー密度の低い自然エネルギーで従来の火力発電や原子力発電を代替させることは不可能です。その種の試みは必ず失敗します。
■太陽光パネルの寿命は「基本10年」
ここまで書かれていることを読むと、私が太陽光発電、さらには自然エネルギー全体を敵視しているように見えるかもしれませんが、それは誤解です。
その証拠に、私の家の屋根には太陽光パネルがついています。実は、上で紹介した計算は、東日本大震災のときの計画停電で、せっかく太陽光パネルがあるのだから、その電気を貯めて夜の停電中に使えないかと考えたことがきっかけになります。
最初は、蓄電池の購入を検討しました。しかし、1キロワット時の容量で10万～20万円もすること、さらに寿命が5年から10年というのを見て断念しました。東日本大震災級の地震が今後10年以内にまた起きる確率はそれほど高いとは思えません。そのために10万円以上を投資する気にはなれませんでした。
そこで、「庭に穴を掘って揚水発電をしてはどうだろう」と考えました。昼の余剰電力で水を上に汲み上げておき、夜にその水を落下させて水力発電をしようと思ったのです。それで計算してみると、3mの高低差の場合、10m×10mのプールに水深約1.2mの水をはることが必要であると算出されました。さすがに、そんな広い庭はありません。
もちろん、水より比重の重い液体、たとえば水銀のプール（！）にすれば、プールの体積は約14分の1で済みますが、当然別の問題が生じます。この出来事をきっかけに、各種自然エネルギーのエネルギー密度を計算したことが、今回の内容の元ネタになっています。
ちなみに、我が家の太陽光発電は設置9年目の2014年から徐々に出力が落ち始め、2018年時点で出力は設置当初の10分の1程度まで落ちています。たまたま、大学の同僚で太陽光発電の専門家がいるので聞いてみたところ、太陽光パネルの寿命は基本10年だそうです。つまり、寿命20年というのは誇大広告なのです。これから太陽光パネルの設置を検討されている方は参考にしてください。
このように、自然エネルギーに対する過大な期待はどれも裏切られる運命にあります。それでも、自然エネルギー礼賛の声は衰えを知りません。自然エネルギーを喧伝している人たちは、果たしてここに書かれたことについて無知なのでしょうか。それとも分かった上でウソをばら撒いているのでしょうか。
(‘ё`) 巷間の意見>>
………………………………
小型化した核融合発電装置を各戸が
設置できるようになればいいよな。
………………………………
(´･Д･`) 故障して爆発したら1万平方キロ30年立ち入り禁止。
(_ _。) 巷間の意見>>
………………………………
太陽光なんてあまった土地でできるから美味しいんだよ
いちいち土地開発してやったらコストにあわないってわからないのは理系バカだからなのか？
………………………………
(´･Д･`) それでも太陽光は採算が合わないぞ。
＼(`o'") 巷間の意見>>
………………………………
家の屋根とかビルの屋上とかへのパネル設置なら自然破壊の問題はないね
建物が密集している東京でそれを徹底すれば原発１基分くらいの電力は得られるはず
ただ実際には田舎にいくと休耕田を使ったりわざわざ山林を切り開いたりして
ソーラーパネルを敷き詰めて売電してる現実が至るところにある
田舎に行ってソーラーパネルがべたーって並んでる景色みるとうんざりするのは確か
農地はソーラーパネルで潰すんではなくちゃんと耕して食料自給率を上げることを考えるべき
………………………………
(´･Д･`) 休耕田に作るのが一番ましな選択だが､それでも採算に合わない。
(・ω・) 巷間の意見>>
………………………………
エネルギー密度が高いほうが環境負荷は小さいというのは事実だろう
たとえ毒性の高い物質を扱うとしても占有面積が小さければ局所的な自然破壊で済む
ちなみに太陽光パネルは半導体なので製造過程で毒性の強い薬液や
温暖化係数の超高いガスなんかをたっぷり使ってる
エネルギー密度が低いだけでなく毒性も高いといえる
………………………………
(´･Д･`) 太陽光は環境に優しくなかったですね。
作品紹介
内容の詳細はここをクリック
御陰様で通算ダウンロード40000突破しました！御購読ありがとうございます
画像をクリックすると出版サイトに飛びます
無料お試し版もあります
記事が面白いと思ったら下のリンクをクリックしてくだされ！！
人気ブログランキングへ
