世界のエネルギーのほとんどは、化石燃料です。それをすべて自然エネルギーに置き換えることはできるのでしょうか?

世界のエネルギーの多くは、化石燃料ですが、それをすべて自然エネルギーに置き換えることはできるのでしょうか?テクノロジー

著者情報:Robert McLachlan氏(ニュージーランド), マッセー大学応用数学科教授

化石燃料はどのようにして生成され、なぜ二酸化炭素を放出し、世界のエネルギーのうちどれだけを供給しているのでしょうか。

また、化石燃料に代わる再生可能エネルギーとはどのようなものでしょうか。

化石燃料は、何百万年もかけて堆積物の中に閉じ込められた植物や動物の残骸が、熱と圧力によって変化してできたものです。

石炭のほとんどは、両生類が生息し、広大な沼沢地の森林があった炭素紀(3億6,000万年前~3億年前)に形成されました。

木々の化石化により、大気中の膨大な量の炭素が地下に移動し、大気中の二酸化炭素(CO₂)濃度が低下して、地球が完全に凍結した状態に近い状態になりました。

このような気候の変化に加え、枯れ木を消化して炭素を空気中に放出する菌類が進化したことで、石炭生成の時代は終わりを告げました。

石油や天然ガス(メタン、CH₄)も同様に、木からではなく海のプランクトンから長い期間をかけて生成されました。

ニュージーランドのマウイ油田は、約5,000万年前の始新世にできた比較的若い油田です。

埋もれた太陽の光を燃やす

化石燃料を燃やすと、その炭素が酸素と反応して二酸化炭素になります。

もともと太陽から与えられたエネルギーは、何百万年もの間、化学結合で蓄えられていたものですが、これが放出され、炭素は空気中に戻ってしまうのです。

メタン1分子と酸素2分子が結合して、二酸化炭素と水を生成します。

CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O

1kgの天然ガスを燃やすと、15kWhのエネルギーが赤外線(輻射熱)として放出されます。

これは非常に大きな量です。

気候変動の継続的な悪化を食い止めるためには、エネルギーとして化石燃料を燃やすのをやめる必要があります。

人類が使用するエネルギーの84%を化石燃料が占めているのですから、これは大変なことです。(ニュージーランドは化石燃料への依存度が低く、65%です)。)

風力発電

風力発電は、スケールアップが可能な再生可能エネルギーの一つです。

再生可能エネルギーや低炭素エネルギーには、原子力、水力、風力、太陽光、地熱、バイオマス(植物を燃やしてエネルギーを得る)、バイオ燃料(植物から液体や気体の燃料を作る)など、さまざまな種類があります。

潮力発電所はいくつか稼働していますし、波や海流による発電の実験も行われています。

しかし、これらの中で、私たちが使用するエネルギーの驚異的な量にスケールアップできる能力を持つのは、風力と太陽光だけです。

5年足らずで2倍に成長したにもかかわらず、全エネルギーの2.2%を風力が、1.1%を太陽光が担っているにすぎません。

自然エネルギーへの移行

再生可能エネルギーへの完全な移行が可能であることを示唆する一つの救いは、化石燃料から得られるエネルギーの多くが無駄になっていることです。

まず、化石燃料の抽出、精製、輸送は、全エネルギー使用量の12%を占めています。

第二に、化石燃料は、自動車の内燃機関など、非常に非効率的な方法で燃焼されています。

再生可能エネルギーに基づく世界は、そもそも必要なエネルギー量が半分になります。

太陽や風力の潜在的な資源は膨大で、コストも急速に低下しています。

2050年までに、送電線や蓄電、完全合成の液体燃料を含む完全な再生可能エネルギーへの移行が可能だと主張する人もいます。

あるシナリオでは、ニュージーランドが20GWの太陽光発電と9GWの風力発電を建設するとしています。

オーストラリアは5年間でそれだけの発電量を建設していますから、無理もありません。

私たちは急ぐべきです。再生可能エネルギーの発電所は建設に時間がかかり、産業の規模拡大にも時間がかかります。

その他の考慮すべき点

その他の考慮すべき点

新しいシステムを構築するには、エネルギーと資源が必要です。

再生可能エネルギーへの切り替えは、燃料問題や気候変動の問題は解決しますが、資源使用量の増加の問題は解決しません。

全く新しいエネルギーシステムを構築するには、多くの材料が必要で、その中には希少で採取が難しいものもあります。

燃やした燃料と違って、金属はリサイクルできますが、初めてのシステムを作るときにはそれでは役に立ちません。

調査によると、一部の金属(特にコバルト、カドミウム、ニッケル、金、銀)は希少ですが、「完全に再生可能なエネルギーシステムは、2050年まで金属の埋蔵量や資源を枯渇させる可能性は低い」と結論づけています。

また、効率が多少落ちても、より一般的な材料で代用できる可能性もあります。

しかし、多くの金属は非常に局地的です。

世界のコバルトの埋蔵量の半分はコンゴ民主共和国に、リチウムの半分はチリに、風力発電機や電気モーターに使われるレアアースの70%は中国にあります。

また、無駄な消費も問題です。

新しい技術(ロボット、ドローン、インターネット)や経済成長は、エネルギーや資源の使用量の増加につながります。

お金持ちは不均衡な量のエネルギーを使用し、過剰な消費や浪費のモデルとなり、発展途上国の新興のお金持ちも含めて、他の人々はそれに憧れます。

ヨーロッパ各国の家庭レベルの排出量を分析した調査によると、ヨーロッパの中央値が10トンであるのに対し、カーボンフットプリントが最も高い上位1%の人々は、1人あたり55トンのCO₂換算排出量を生み出していることがわかりました。

科学者たちは富裕層の消費について警告しており、安定した社会を維持しながら消費を削減する方法について活発な議論がなされています。

これらの問題を好転させる一つの方法は、「人間の基本的なニーズに必要な最低限のエネルギーとは何か」という根本的なところから考えてみることです。

ある研究では、地球上のすべての人が、快適な住居、十分な食料と水、年間1万kmの移動、教育、医療、通信などを含めて「まともな生活」と考えていますが、これは明らかに私たちがこれまでに達成できなかったことです。

これは、ニュージーランド人が現在使用しているエネルギー量の10分の1以下であり、再生可能エネルギーで容易にまかなえる量です。

地面の下にあるすべての炭素は、エネルギーとして十分に利用できるのです。

私たちはそれを利用してきました。しかし今、それをやめる時が来ました。The Conversation

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.

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