再生可能エネルギー。それらは何ですか、世界的な可能性、最高の植物

私たちの惑星の進化の過程で形成され、地殻の深部に沈殿し、何百万年もそこに保存された天然燃料の膨大な埋蔵量を、私たちは1世紀かけてすべて燃やしているのです。現在、石油、石炭、メタンガスは世界のエネルギー需要の 80% をカバーしています。さらに約 6% は核分裂性物質で覆われています (本質的に

私たちの惑星の進化の過程で形成され、地殻の深部に沈殿し、何百万年もそこに保存された天然燃料の膨大な埋蔵量、 私たちは一世紀以内にそれらをすべて焼き払ってしまうのです。

現在、石油、石炭、メタンガスは世界のエネルギー需要の 80% をカバーしています。;残りの約 6% は、原子力発電所内の核分裂性物質 (本質的には天然ウランから得られるウラン 235) で覆われています。これは、世界のエネルギー需要の 10 分の 9 が依然として汚れた古く枯渇しやすい資源によって賄われており、残りの部分だけがすでに再生可能エネルギー源から来ていることを意味します（水力発電が約 6%、バイオマス、地熱、風力が合わせて約 5% を占めます）。によって毎年発表される主要な世界エネルギー統計。 IEA – 国際エネルギー協会 – 一定の緊急性を持って検討する必要がある質問の条件を返します。の 化石源 彼らは枯渇する運命にある。これは歴史的規模で比較的短期間に起こり、再生可能エネルギーの余地が生まれます。

化石燃料は再生可能エネルギーに取って代わられるまでどれくらい長持ちするでしょうか

たとえば、現在のレートでは、 石炭 それはあと一世紀続くかもしれない。たぶん、 メタン 二人分。現在、生産のピークが予想されています。 石油 まだそれを超えていない場合、5年から30年の範囲の時間枠で到達し、その後は経済的に持続不可能になるまで価格が上昇し始めます。低品質の木炭や残り物用 瀝青質の 供給期間は 1 ～ 2 世紀程度ありますが、エネルギー効率と大気中への汚染物質の排出という大きな問題があり、それらは今日すでにスキャンダラスな問題となっています。

世界では、 エネルギー需要は増大している 継続的に。同時に、CO2を削減し、温室効果と闘い、健康や環境に有害で気候を変える物質の大気中への排出を削減する必要性も高まっています。両立させるのが難しいと思われる 2 つのニーズ。

考えられる解決策は、再生可能資源からの電力の生産です。

化石エネルギー源 対 再生可能エネルギー源

化石エネルギー源（石油、 石炭、タール、ガス）	エネルギー源 再生可能
• 限られたもの（世界に存在する資源） なくなっています）	• 無制限（太陽、水、風、 地熱は再生可能で無制限です）
• 大気汚染を引き起こし、 CO2と温室効果ガスの排出量	• 汚染せず、二酸化炭素も排出しません。 炭素 / 温室効果ガス
• 少数の国にしか存在しない (地政学的な緊張と紛争)	• どこにでもあります。太陽はどこでも輝いています 世界
• 輸送中のリスク (石油タンカー、パイプラインなど)	• 輸送リスクなし
• 私は過去です	• 彼らは未来です

再生可能エネルギーとは何ですか?なぜ重要ですか?

「化石燃料の時代は終わりました。文明を根本的に新しい道に導くことができるエネルギー体制が誕生しつつあります」とワシントン経済動向財団の会長でウォートンスクール教授のジェレミー・リフキンは言います。

と呼ばれる 再生可能エネルギー あらゆる電源で発電された電力 従来の化石燃料の代替品 (石油、燃料油、石炭)。

再生可能資源の意味

資源は更新されるため、再生可能と呼ばれます。資源は自ら更新するという固有の特性を持っています。つまり、資源が枯渇することがないからです。 私たちの側で利用可能なエネルギーに変換する. 。よく見てみると、「代替エネルギー」という用語は不公平です。歴史を通じて、常に船を押すのは風のエネルギーであり、水車を回すのは水のエネルギーであり、雲を動かし、雨を降らせるのは太陽のエネルギーであったことを考えると、風と地球は、私たちの栄養となる植物や木を育て、家や避難所を建て、私たちに食べ物や薪を与えてくれます。

再生可能エネルギーは広範囲に分散したエネルギー源であり、元素の強さ、川や海の水、風や太陽の中に固有に存在します。地中の熱、農作物、水中流、高地の風や海の波もエネルギー源です。それらは無尽蔵であるだけでなく、環境への影響が低く、CO2 排出が最小限またはまったく発生しない発電プロセスが必要です。

の 再生可能資源からの植物の開発 そうすれば、産油国への依存を減らし、危険な廃棄物や処分が難しい廃棄物の発生をやめ、石油事故、海上災害、プラットフォームやパイプライン、パイプラインの破損などを忘れることができるだろう。再生可能資源が広範囲に存在することで、分散型発電ネットワークを考えることが可能になります。これにより、エネルギー輸送のコストを削減し、地元生産の豊かさを維持し、中東や中東などの遠い国への資本の輸出を避けることができます。さらに悪いことに、国際的なテロ運動を主催している国では。

IEA の予測によると、2030 年までに再生可能エネルギーは世界の一次エネルギーの 13.7% を供給することになります。政府が何らかの形でインセンティブを導入すれば、その割合は 16% に達するでしょう。

地球規模の視点で考える再生可能エネルギー

個々の再生可能エネルギー源の可能性とイノベーションを探求するとき、全体像にも目を向けることが重要です。世界的に、私たちは再生可能エネルギーの分野で前例のない拡大を目の当たりにしています。顕著に表れる事実の 1 つは、これらの電源によって生成される電気容量が大幅に増加していることです。

2023 年末までに、年間の再生可能電力の追加容量は 440 ギガワット (GW) を超え、世界の累計は約 4,500 GW になると予想されています。この目覚ましい進歩は、再生可能エネルギーの重要性と、持続可能なエネルギーの未来を形作る上でのその重要な役割に対する世界的な認識の高まりを強調しています。

太陽:太陽光発電、集中太陽光発電、熱太陽光発電

太陽は G2 星で、平均的な星より少し大きいです。その中心部では、毎秒7億トンの水素が核融合反応によってヘリウムに変換され、3,860億メガワットに相当するエネルギーが放出されます。

2023 年、太陽光発電は再生可能エネルギーの分野でさらに中心的な役割を担うことになります。今年の再生可能エネルギー全体の伸びの 3 分の 2 は太陽光発電によるものと考えられます。この目覚ましい発展は、以下の要因の組み合わせの結果です。太陽光発電モジュールのコストの削減により、この技術がより利用しやすくなり、分散システムの普及が促進され、さまざまな地理的状況で太陽光発電の使用が拡大しました。これらの発展は、主要市場における政策や奨励金によって支えられており、主要なエネルギーソリューションとしての太陽光発電の魅力と実現可能性が強化されています。によると、国際エネルギー機関, 、この傾向は、世界中で太陽光発電設備が大幅に増加していることからも明らかです。

太陽は人類のエネルギー需要に完全に応えることができるでしょうか?「もちろんです – ライフゲートラジオでドイツのエネルギー政策の立案者であるヘルマン・シェーア氏は答えました – 太陽は毎日、私たちが原子力発電やその他の再生不可能な資源で生産するエネルギーの 15,000 倍のエネルギーを地球に照射しています。」

地球の表面には 170,000 TW (1 テラワット = 100 万ワット) の電力が到達します。 太陽エネルギー.

そのうち 170,000 TW:

– 50,000 TW が大気の上層から反射されます。

– 30,000 TW が大気中に吸収されます。

– 90,000 TWが地表に到達します。これら 90,000 TW のうち、ほとんどは地表から反射されるか、吸収されて再放出されます。代わりに一部が変換されます。

– 400 TWで海水を雲まで引き上げ、

– 370 TW が風を起こします。

– 80 TW が植物の光合成によって変換されます。

つまり、膨大なエネルギーの流れが地球を包み込み、変化し、変化するのです。この再生可能エネルギー源を収集することが課題であり、この黄金のカスケードの少なくとも一部を遮断する方法を学ぶ必要があります。

太陽放射から電気へ

現在、これを行うためのシステムが少なくとも 4 つあります。

• 太陽光発電, 、「シリコン太陽電池」を使用して太陽放射を直接電気エネルギーに変換します。
• 太陽熱, 、液体を直接加熱するか（地中海諸国で広く普及している給湯パネル）、またはヒートポンプを使用します。
• 集中太陽光, 、水を蒸発させてタービン発電機に送るボイラーに熱を集中させるミラーを備えた熱電力学。
• パッシブソーラー, 、建築において、最大限の量の太陽光と熱を捕らえて保持したり、暑さや寒さを調節したりするために、建物の形状、構造、材料、向きを合理化すること。

新しい集中型太陽光発電所が登場しつつあり、より効率的で多用途でカラフルな太陽電池、建物の窓やガラスに組み込まれる透明な太陽光発電モジュールが登場しています。

 

世界のエネルギー生産における太陽光発電の可能性

地中海横断再生可能エネルギー協力団体によると、サハラ砂漠の地表の 4% が太陽光発電パネルで覆われていれば、地球全体のエネルギー消費量に相当するとのことです。

 

風:風力エネルギーと洋上風力発電

私たちの頭上や周囲には520万トンのそれが存在します。それは空気です。想像を絶する量の空気が、海や陸地との絶え間ないダイナミックな交換関係の中で、移動、循環、加熱、冷却を続けます。

風というのはまさにそういうものです。それは、高圧領域から低圧領域までのレベルの差 (「勾配」) の間で惑星レベルで絶えず渦巻く大気の塊の動きです。

「風の力」を電気エネルギー（空気の密度、風が遮る面積、風の瞬間速度など）に変換するツールは、 風力タービン:風力タービン. 。直径 0.5 メートルの小型のもの (マーレック 500 のように 20 W を生成できる) から、大型のもの、最大で巨大なもの (1650 kW を放出する Vestas モデルには直径 120 メートルのローターがあり、ドイツの Repower 社のモデル）。

 

ザ 風力タービンの設計の進歩 過去 20 年間の改良により、より低い風速でも運転できるようになり、より多くのエネルギーを利用してより高い高さで収集できるようになり、利用可能な風力エネルギーの量が増加し、回転速度、騒音、景観への影響が軽減されました。洋上発電所の巨大な可能性に加えて、人口の少ない地域、北米の大平原、中国北西部、東シベリア、アルゼンチンのパタゴニア地域などの風の強い地域では、多くの地域を風力発電に利用できる可能性がある。世界有数の環境科学者の一人であるレスター・ブラウンは、次のエネルギーの未来は自分のものであると確信しています。「風は豊富で、安価で、無尽蔵で、広く分布し、気候に悪影響を与えず、クリーンです。」

 

風、再生可能資源から電力まで

非常に異なるタイプの風力発電所が、地域への適応のニーズに対応しています。

• 陸上風力発電所。陸上にタービンが並び、尾根がわずかに高くなっている。
• 洋上風力発電所は、海上の風が陸上よりも強く、乱流が少ないため、注目が移ってきており、最も重要な側面である生成エネルギーとタービンの寿命の両方に有利な効果をもたらします。 .. そして、将来の見通しでは、数年以内に、深さ数百メートル（今日では数十メートルに達します）までの海底に施設が設置され、その後、海底に固定されたプラットフォーム上の風力発電所が建設されると予測されています。
• 建物や港湾構造物に建築的に組み込まれたミニタービン（ドバイからロンドン、フィリップ・スタルクからレンゾ・ピアノに至るまでの偉大な建築家が手がけた）。

 

世界のエネルギー生産における風力発電の可能性

ワールド・ウォッチ研究所の専門家らによると、体系的かつ戦略的に利用された陸上風力発電だけでも、すでに世界のエネルギー需要の4倍に相当するエネルギーを供給できる可能性があるという。

つまり、風だけで今日私たちが消費するすべてのエネルギーを世界に与えることができ、その3倍のエネルギーが残ることになります。オフショアの風は言うまでもなく、さらに強力で安定しており、有望です。

Wind Force 12 と呼ばれる世界の風力エネルギー資源を定量化する研究で、欧州風力エネルギー協会は、風力から生成できるエネルギーの世界的な潜在力は 2020 年の世界の電力需要予測の 2 倍になると結論付けています。

 

 

水:水力発電とミニ水力発電

水は地球の表面の 71% を覆っており、想像することさえ不可能なほど膨大な量を占めています。15億立方キロメートル。

地球上のすべての水、海、川、地下土、そして大気は互いにつながっています。どこでも水は循環し、時間の経過とともに新しくなります。このフローの平均時間は本当に異なります。単一の水分子は、平均して地下の最も深い帯水層に何千年も残ります。海洋ではそれは何百年も続きます。大気中では4日を超えない。

地球上の 1 兆 4,000 億立方キロメートルの水すべてを結び付ける複雑な力学は、 水文地質循環.

代わりに呼ばれます 水循環 大気中を循環する水の動態だけでも - 約 577,000 km3、全水圏の 0.000041% にすぎませんが、地球全体をカバーし、気象条件、気候、地球上の生命を決定するには十分です。

大気の水は毎年 40 回完全に更新されます。

巨視的な視点から見ると、この包み込むような、休むことのない強力な推進力は、水の停滞を防ぐ太陽放射によって引き起こされ、川、小川、雨、蒸発へと導かれ、エネルギーに変換するために利用されなければなりません。変化するのは水の絶え間ない動きです。

世界におけるその可能性の概要は、地表水マップ、つまり年間降水量によって循環および移動している水の塊から見ることができます。

- 北米：18,300km3

- 南アメリカ：28,400km3

– ヨーロッパ:8,290km3

– アフリカ:22,300km3

– アジア:32,200km3

– オーストラリア:7,080km3

各大陸には、降雨の形でのみ、数千立方キロメートルの移動水があります。このうち、流出量（つまり、蒸発によって循環に戻らずに残る水）は、北米とアジアの 45% からアフリカ（蒸発率が最も高い）の 20% までさまざまです。

 

水、再生可能資源から水力発電まで

水力発電所は、水の位置エネルギーを電気エネルギーに変換する水力工事、機械、設備の複合体で構成される工学建設システムとして定義されます。

水力発電所には次の 2 つのタイプがあります。水流、水路の流れを直接利用する場合。または、発電所の上流にある収集池を活用して、必要な水流を流すことができる場合には蓄積します。

Istituto Ambiente Italia が提出した資料によると、世界には 50,000 の大きなダム (高さ 15 メートルを超えるもの) があり、その 67% が中国、トルコ、イラン、日本に集中しているようです。これらのダムのせいで、4,000万人から8,000万人が強制移住を余儀なくされており、インドだけでも3,500万人を超えています。実質的にイタリアよりも大きな国が避難され、破壊された。まさに、水没。水力発電エネルギーを得るための解決策は、大きなダムではなく、自由に流れる川の端に設置された小型水車である「ミニ水力」の建設です。

 

世界のエネルギー生産における水の可能性

ダムや河川の分水路は非常に問題が多く、今日では社会的および環境的観点から容認できない運営が行われています。しかし、水は波、潮流、水中流からのエネルギーを意味することもあります。海岸に吊り下げられて揺れる橋、巨大な気圧計のように海中に挿入された金属製の柱、ポンプ、ブイ、盆地、水流を強めるための放物線状の滑り台など、継続的で落ち着きのない波の動きを利用するためのさまざまなシステムが研究されています。運動すると、利用可能なエネルギーが生成されると考えられています。そして、海の下では一定の速度で移動する巨大な水の塊があります。メッシーナ海峡、ボニファシオ海峡、ジブラルタル海峡...ノルウェー人とイギリス人は、腐食に耐えるように改良された風力タービンを水中に沈めるだけの実験を行ったが、航空由来のブレードは明らかに不向きである。目的：海軍のプロペラは航空機のプロペラとは大きく異なります。ここでは低速で流れる巨大な水流を扱っています。風力とは正反対で、流体 (空気) の密度は低く、速度は高速です。そして、潮汐対策として、フランス北部、ブルターニュのサン・マロ近くのランス川河口に大規模な潮力発電所が建設され、1966年に稼働しました。世界初。この場所では、潮が到達する高低差により、大きな水の塊が数メートル落下することができ、潮の運動エネルギーが電気エネルギーに変換されます。

 

土地:地熱

地球の中心に向かって深さ6,400kmの井戸を掘削できれば、約6,000℃の鉄とニッケルの核が見つかるでしょう。温泉と間欠泉の熱です。地熱という用語は、ギリシャ語の「gê」と「thermòs」に由来しています。したがって、文字通りの意味は地球の熱です。地熱エネルギーとは、地球の中に「熱」の形で蓄えられているエネルギーのことです。

この熱の起源は、私たちの惑星の密接で隠された性質とそこで行われる物理的プロセスに関連しています。膨大な、計り知れない、無尽蔵の量で存在する熱。

内部熱は定期的に地表に向かって伝播し、熱が宇宙に放出され、その熱は平方メートルあたり 0.065 ワットの平均熱流で定量化できます。熱勾配、つまりこの漸進的な温度スカラーは、深さ 100 m ごとに平均 3 ℃、つまり 1 km ごとに 30 ℃ になります。1キロメートル掘削すると、その下の気温は30℃高くなります。

その最も深い層から、ゆっくりと継続的な熱が表面に上昇します。その肥沃な表層は農作物の栄養源であり、今日ではエネルギー目的での利用が課題となっており、時には問題となっています。

地球は森林で覆われており、私たちに栄養を与え、建設するための材料を与えてくれる植物を生み出します。それは私たちに暖かさを与えてくれます。何百万年もの間、植物、樹木、生命を生み出し、繁殖してきた重要な環境。しかし、これらの資源をより注意深く、合理的で、賢明に「蒸留」して使用することによってのみ、持続可能な未来を確保することができます。

地熱発電所はこの熱をさまざまな方法で電気に変換しますが、これは蒸気をタービンに送り込むプロセスに要約できます。

 

地球の熱:再生可能資源から家庭用暖房まで

現在、世界 22 か国に大規模な地熱発電所が多数あり、総発電量はほぼ 10,000 MW、発電量は 50 TWh を超えています。上位には、米国、ニュージーランド、イタリア、アイスランド、メキシコ、フィリピン、インドネシア、日本が含まれます。

発電を目的とした用途では、その可能性は現在の10倍になると推定されています。

しかし、地熱エネルギーには、工学的に複雑で影響の大きいシステムが必要です。ここでも、解決策はミニという言葉にあるようです。ヒートポンプと地域暖房技術は、世界中の多くの国の家庭に温水と家庭用暖かさをもたらし、ボイラー、暖房、空調システムの必要性を回避できる可能性があります。熱利用のための熱水のエネルギー潜在力は非常に大きく、ヨーロッパ、アジア、中南米に広く普及しています。つまり、発電以外にも、地熱流体の温度に応じて、農業用温室（38～80℃）、地域暖房（80～100℃）、工業用（最低でも）など、さまざまな利用が可能です。 150 °C)、熱。

地熱エネルギーは間欠泉や石灰岩が噴き出す場所にしか存在しないのでしょうか？いいえ。地球の温度は、場所に関係なく深さとともに上昇します。この熱を表面に出すシステムを持つことが重要です。地中に蓄積された熱は、ヒートポンプで家の中に暖房として「汲み上げる」ことができます。

複数の住宅ユニットをヒートポンプに接続できます。同じシステムに接続されている建物が増えるほど、ポンプのコストが分割され (ポンプのサイズは使用する人の数に基づいて選択する必要があります)、「陸水」のコストをより多く節約できます。例としては、温度が一定の地下 30 ～ 50 メートルまで探査機を送り込むための掘削コストについてです。

将来を見据えて:ヨーロッパとイタリアの再生可能エネルギー

欧州の状況では、再生可能エネルギーへの依存度が大幅に増加していることがわかります。ヨーロッパでは、 REPowerEUプラン, は、天然ガスやその他の化石燃料への依存を減らすために断固とした措置を講じています。REPowerEU 計画はこの戦略の重要な要素であり、年間ガス消費量のかなりの部分を再生可能エネルギーに置き換えることを目指しています。このパラダイムシフトは、持続可能性に対する欧州の取り組みを強調するだけでなく、大陸のエネルギー安全保障における再生可能エネルギーの重要な役割も強調します。

イタリアでは、政府がこのエネルギー転換を積極的に奨励しています。再生可能エネルギーの利用を促進するために、保護市場の廃止や再生可能エネルギーの自家生産に対する奨励金など、さまざまな法令や奨励金が導入されています。特に重要な取り組みは、浮体式風力発電所の開発です。 海上国有海域を特定する政府 洋上風力インフラに適しています。しかし、これらの努力にもかかわらず、特に再生可能エネルギープロジェクトの許可に関しては、イタリアは依然として他の欧州諸国に追いつく必要がある。

ヨーロッパとイタリアにおけるこうした発展は、より持続可能な未来に向けた重要な一歩を表しています。私たちが気候変動とエネルギー安全保障の課題に直面する中、再生可能エネルギーが重要な解決策として浮上し、より環境に優しく、より回復力のある未来への道を提供します。