■原発廃止派に知って欲しい新エネルギーの話

原発廃止派に、原発を全部いきなり止めてそれで必要だった電力はどうするの？と聞いても、｢再生可能エネルギーがー｣といった具合に、"新エネルギーがいきなり原子力を置き換える"と思ってる人がいます。

新エネルギーを役立てるには必要な前提がいくつかあります。なぜ必要なのかを理解するためには、知らなければいけないことがいくつかあるので、それをまとめてみました。

曖昧な表現や間違っている部分がある可能性や、将来の展開について個人的な想像が含まれていることをお断りしておきます。

(それは違うだろ、という点があればトラックバックで補足してもらえればと思います)

電気はそのままでは貯められない

現在、実用レベルで電気を貯められるのは水力だけ。

水力は電気が余って捨てられている夜間に水をくみ上げて位置エネルギーに変換し、昼間のピークに放出している。水力が他の発電と比べて優れているのがこの"位置エネルギーに変換し、必要な時に即座に生産できる"ところ。

しかし、水力発電に伴うダムの建設には環境破壊など大きな問題がある。貯められる電力という水力と同じポジションを担う発電、送電、蓄電技術が今後重要になる。これについては後述する。

調整できる発電と調整できない発電

原子力発電は大きな発電力があるが、ほとんど調整がきかない。火力発電は原子力発電に比べればずっと調整がきくが、それでも出力を変化させるとロスが大きくなる。これら二つは、変化が少ないかわりに大きく安定したベース電力を得られる発電方法といえる。

逆に水力発電は、さほど大きな発電量は見込めないが、位置エネルギーに電力を変換し必要な時に放出するピーク電力対策に優れた発電方法といえる。

現代の発電は、このベース電力とピーク電力対策を組み合わせて需要に対応している。

何故ベース電力とピーク電力対策が必要なのか

夜間は電力が捨てられて、昼間は電力が足りない。

電力の需要量は、時間に応じて夜間は低く昼間は高くやまなりの曲線を描いている。仮にベース電力だけで全てを供給すると、ベース電力の必要量は需要のピークに合わせなければならない。需要の谷にあるときには、必要量を発電量が上回った分がそのまま無駄になることになる。

そこで、水力発電のような"夜間のあまった電力を一度保存し、ピークのタイミングで生産できる"補助があれば、ベース発電の出力をピークにあわせる必要がなくなる。結果的に無駄にする電力が減り、必要な総発電量も減る。水力発電は少ない発電量しかないが、その特性上見かけよりも必要総発電量の削減に役立っている。

先にも言った通り、ダムを作る事は大きな環境破壊を伴う。いくら水力の貯めができる点や追従性が優れていても、ほいほい増設できるものではない。しかも、火力発電を(ロスを出しながら)調整し、水力発電がフルで頑張っても、夜間と昼間の必要電力のギャップには追いつけない。夜間に大量の電力が捨てられているわけだ。

冬と夏の問題

冬と夏の電力需要にも同じ問題がある。発電所の新設は夏の電力需要のピークを見越して行われる。電力会社が｢電力が足りない！新設しなければ！｣と言う時、それは｢夏の昼間のピークに足りない｣ことを示している。

じゃあどうすればいいの？

水力発電の担っている仕事を、企業や個人レベルで行っていく必要がある。しかし、水力なんて大規模なものは普通できない。別の蓄エネルギー方法が必要になる。

現実的なものには氷蓄熱があるだろう。エコアイスと言えば聞いた事があるのではないだろうか。電力会社は数年も前からこの氷蓄熱を普及させるために夜間の蓄熱用の電力を非常に安くしている。

冬と夏の時間スケールでなら、冬の間にためた除雪の山をそのまま夏まで持ち込んで冷房に利用するという手段が北海道では実用化されている。

海外では巨大な電池を設置する例も出てきている。

EUでは時差のある国家間で電力の融通が行われている。そのため、夜間に捨てられる電力は日本に比べて少ない。また、工場の廃熱等で発電する熱→電気の再利用が進んでいる。

日本は東西ではなく南北に長いのでEU間のような時差もピークの差もない。しかも島国なので送電技術が進歩しないかぎり隣国と電力を融通しあう事はできない。北海道の電力は余っているが十分に生かされていない。同じく西日本からの変電の問題もある。これらの改善には膨大な金が必要だそうだ。

(送電技術が進歩しまくった未来には、電力輸出国がありうるかもしれない。)

個人規模では電気自動車があげられる。夜間のうちに充電できるからだ。ただ電気自動車は高価で、走行条件によっては航続距離が非常に少なくなるなどまだまだ普及するものには思えない。古いクーラーを省エネのものに変えていくのは効果があるらしい。

もし火力や原発の新設が必要無くなったとしても、原発なくならないじゃないか！

その通り。しかし、新エネルギーで原発を無くそうといっている人は本気でいきなり代替になると思っているのだろうか？新エネルギーや風力や太陽光などの再生可能エネルギーはすぐにはベース電力の代替にはならない。今の技術では、設置コストや生産にかかるコストはもとより、発電量でもベース電力を担うものにはならない。

だけども、新エネルギーが全くの無駄なのではない。新エネルギーは火力や原子力が担うベース電力をいきなり代替するようなものではないが、今の水力が担っているピーク電力を強化することで、結果的にベース電力の必要量を下げ、火力発電所や原子力発電所の新設を少なくする可能性がある。

新エネルギーが実用化されるとしたら、まずはベース電力の代替ではなくピーク電力の補助ではないだろうか。今後のプロセスは次のようになるのが理想的だと僕は考える。

1. 蓄熱や雪利用、廃熱利用、送電網の強化などで、夜間や冬季に捨てられる電力を出来るだけ少なくする。
2. 局地的な電力の融通を行えるようにスマートグリッドの導入と電力自由化を進める。それがあって初めて小規模な新エネルギーが生かせる。
3. 太陽光発電は昼間に発電するため必然的に電力のピークを補うが、コストと発電効率ではまだまだ。しかし開発投資は必要だろう。
4. 風力発電は充電か蓄エネルギーできる手段とそれをコントロールできるスマートグリッドとセットで導入しなければ十分に生かせない。
5. これらがピーク電力をカバーすることで捨てられる電力が少なくなり、ベース電力の必要な総発電量を下げる事が出来る。まずは、火力と原子力の新設を止めるのが第一段階だろう。
6. しばらくはこの段階が続く。
7. 熱電素子の効率が上がり、廃熱の再利用が低コスト化するかもしれない。
8. さらに未来に、太陽光や風力発電の発電量と生産コストが今の火力や原子力に匹敵する状態になった時に、徐々にベース電力の置換が行われていく。

参考資料

• エネルギー白書2010 文章量あるので下に二点あげておきます。
  • 第1部 第2章 第4節 再生可能エネルギーの導入拡大に向けた新たな政策展開 再生可能エネルギーの導入はいきなり原子力を代替するものではなく、蓄電技術やスマートグリッドとセットでピーク電力からという点が図入りでわかりやすく説明されている。
  • 第2部 第2章 第3節 二次エネルギーの動向 ヨーロッパ内で電力を融通しあっていることなど。例えば、原子力大国のフランスは、原子力発電をあまり行っていない国へ電力を輸出している。時差によりピーク電力が分散される効果もあります。
• 電力網に1GWのNAS電池を接続へ，RUBENIUS社がメキシコ・米国国境地帯に設置 海外での蓄電池設置例。
• 電力系統利用に関する技術資料 電力利用系統協議会にある内容の濃い資料。北海道関東関西間でどのように配電されているかと問題点など。
• 東京電力の計画停電を考える 揚水式発電所の役割について易しく説明されています。
• 雪氷熱エネルギーとは 空港の夏の冷房にかかるエネルギーを2割削減した、新千歳空港の大規模な雪蓄熱システムについて解説されています。
• 2050年までに「再生可能エネルギー100%」は実現できる！ WWFのレポート。日本語版もあるけど概要のみ。英語版オリジナルは図が多いので、英語苦手でもあわせて読む価値はあると思います。(4/2追記)

4/2 追記分

今更ですがタイトルはちょっと良くなかった。原発廃止派が余計でした。漠然と訴えてる人は廃止派に多いという偏見が確かに僕にあった。ご指摘の通り、極端な推進派廃止派は声が大きいだけで、数で言えば｢原発いきなり全部は止められないから現実的に頑張ろう派｣｢しょうがないと思ってるけど原発はこれ以上増やさない派｣｢東電や政府の問題は追及するけど今安全な原発の運用は認める派｣のような人達がサイレントマジョリティな可能性はあります。原発の話題をする時にまず｢推進派なのか廃止派なのか｣を前提にする今の空気自体が議論を横道に逸れさせるめんどくせー状況を生み出してるともいえそうです。今回タイトルで自分がそれを僅かでもやってしまったというのはちょー後悔してます。

代替エネルギーについて網羅しきっていない→素人の僕が説明するより資料見てもらったほうがいいと思う。このまとめは"前書き"部分にあたる話だから、代替エネルギーやその進歩の展望について網羅することはしていない。バイオマスエネルギーの開発状況とそれが発展途上国の農業に及ぼす影響、メタンハイドレートは掘れたらすごいけど掘るの難しい、国境問題も絡む話、ゼーベック素子の話、超伝導蓄電(これ正直僕は詳しくない)等は調べれば色々出てくるよ。

何れにしても、新エネルギー利用も化石燃料と原子力の利用を少なくするのも、エネルギーを無駄にしない仕組み→スマートグリッドや地域間国家間での融通、蓄電技術、熱の再利用などがセットなのは間違いないわけで、その必要性を理解してもらうのに書いたのがこのエントリです。

最後に

地元から反対されてるのに暴力的な政治力で建設してしまうケース、トラブルがあったときの縦割り体勢による不透明さ、フットワークの重さ、補償問題、風評被害への対策…これら社会的な問題は原発の技術を認めていても無視してはいけません。

逆に、原発に反対であっても社会的な問題を理由に原発の技術面を全く評価しないのは話をややこしくします。技術の存在自体が社会的な問題だと捉える人が出てくるからです。そうなると技術不信で一層正確な判断ができなくなり、パニックや陰謀論に陥ってしまいます。

原発の技術を正しく認める事で、｢最新式ならこうできるはずだった｣｢もっと最善の方法があったのではないか｣という人為的なミスや運用上の問題が見えてきます。

漠然と｢原発は安全だ、何故反対するのだ｣｢原発は危険だ、全部信用できない｣とならずに、原発の社会的な問題と技術的な問題は分けて考えるとパニックにならずに少し落ち着けるのではないでしょうか。

Permalink | 記事への反応(17) | 07:58

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