一口にエネルギーといっても様々なものがあります。エネルギーにはどのような種類があるのか、それぞれの特徴や、メリット、デメリットについて、解説します。
エネルギーの種類
エネルギーは、大きく分けて、一次エネルギーと二次エネルギーがあります。一次エネルギーとは、エネルギー資源から直接的にエネルギーを取り出して利用するものです。化石エネルギー、原子力エネルギー、再生可能エネルギーに分類されます。二次エネルギーとは、一次エネルギーを変換して利用できるエネルギーです。電気エネルギー、熱エネルギー(熱利用)、水素エネルギーに分類されます。
1.一次エネルギー
1.1化石エネルギー
1)石炭 2)天然ガス 3)石油 4)LPガス
1.2原子力
1.3再生可能エネルギー
1)太陽光 2)風力 3)地熱 4)水力 5)木質バイオマス等
2.二次エネルギー
2.1電気
2.2熱利用
2.3水素
1.一次エネルギー
一次エネルギーとはエネルギー資源から直接的にエネルギーを取り出して利用するものです。化石エネルギーと、再生可能エネルギーがあります。
1.1 化石エネルギー
化石エネルギーとは、地下に埋蔵された化石燃料を利用して得られるエネルギーです。化石燃料は、太古の昔より、生物の死骸や排泄物などが蓄積したもので、燃焼させて熱や光、電気エネルギーとして利用することができます。化石エネルギーを燃焼すると熱エネルギーの他に、水や二酸化炭素等が生成されます。石炭、天然ガス、石油、LPガスなどがあります。
1)石炭
石炭は、植物を起源とした化石エネルギー資源です。植物が、湖や沼などの底に積み重なって、長い年月の間に、地中の熱や圧力によって変質してできあがったものです。炭のような黒いかたまり状の固形物で、よく燃えます。石炭は、産業革命後から機関車の燃料として利用されはじめました。現在でも、供給の安定性が高く、経済的(つまりコストの低い)資源として利用されています。日本では火力発電の燃料や素材原料として利用されています。二酸化炭素の生成量が多いことは課題とされます。日本は石炭火力の高効率化やクリーン化の高い技術を有していますが、石炭利用の今後については課題となっています。
2)天然ガス
天然ガスはメタンを中心とした炭化水素ガスで、大昔の植物や動物、プランクトンなどの死がいが、長い年月の間に分解して生成されます。深い地中の岩石層にたまっています。地中深くへ井戸を掘り、発掘されています。日本では、火力発電に広く用いられ、電源の4割超を占めています。熱源としての効率性が高く、二酸化炭素の生成量も化石燃料の中では最も少ないエネルギー減となります。日本においては、石油と比べて地政学的な供給リスクが比較的低いことも特徴です。天然ガスを加工して水素エネルギーとして活用することで、水素社会の基盤の一つとなっていく可能性もあります。
3)石油
石油は、大昔にプランクトンの死がいが地中にたまり、バクテリアによって反応して生成された液状の化石燃料です。石油が埋蔵している地域(油田)は世界でも特定の場所に限られ、産油国にとって有力な産業となっています。石油はエネルギー源(熱源、動力源、電源)のほか、プラスチックなどの素材の原料など、世界中で様々に使われています。特に運輸部門はガソリンや灯油などの石油資源に大きく依存しています。産出国が限られることから、調達における地政学的なリスクは大きいものの、エネルギー効率、価格、可搬性、全国供給網の充実さによって広く利用され、今後とも活用していく重要なエネルギーの1つといえます。
4)LPガス
LPガスは液化プロパンガスのことで、主成分はプロパンやブタンなどの炭化水素です。石油や、天然ガスの精製工程で得られます。圧力をかけると液化するため、容器で搬送したり保存したりしやすいエネルギーです。化石エネルギーの中では、二酸化炭素生成量が比較的低いのも特徴です。近年、北米のシェールからの安価なLPガスが供給されるようになり、扱いやすいエネルギー源となりました。発電に利用されるほか、家宅の燃料ガス、工業用途、備蓄燃料など、様々な用途で利用される重要なエネルギーとなっています。
1.2 原子力
原子力発電は、ウランを核分裂させることによって熱エネルギーを取り出し、蒸気タービンを回転させて発電させる技術です。燃料の投入量に対するエネルギー出力が非常に大きいです。また、稼働時に二酸化炭素を排出しません。中東の産油国に依存する石油エネルギーと比べ、原料はオーストラリア等からの輸入であり供給安定性が高いため、エネルギー資源の少ない日本においては安定的なベースロードとして活用されてきました。原子力発電の高度な技術の海外展開も図られています。福島原子力発電所事故以降は、事故後の復旧と合わせて、安全基準やリスク対応についての多くの課題に直面しており、エネルギーミックス(電源構成比率)の見直しを含めた検討が進められ、議論されています。
1.3 再生可能エネルギー
安定供給面、コスト面で様々な課題が存在するが、温室効果ガスを 排出せず、国内で生産できることから、エネルギー安全保障にも寄与できる有望 かつ多様で、長期を展望した環境負荷の低減を見据えつつ活用していく重要な低 炭素の国産エネルギー源
1)太陽光
2)風力
3)地熱
4)水力
5)木質バイオマス等(バイオ燃料を含む)
・・・
2.二次エネルギー
二次エネルギーとは、一次エネルギーを変換して利用できるエネルギーです。エネルギーによっては、貯蔵することも可能で、利便性の高いエネルギー利用に貢献します。電気、熱利用、水素エネルギーがあります。
2.1 電気
二次エネルギー構造の中心的役割を担う。電気は、多様なエネルギー源を転換して生産することが可能であり、利便性も 高いことから、今後も電化率は上がっていくと考えられ、二次エネルギー構造に おいて、引き続き中心的な役割を果たしていくこととなる
特定の電源や燃料源への依存度が過度に高まらないようにしつつ、 低廉で安定的なベースロード電源を国際的にも遜色のない水準で確保すること、 安定供給に必要な予備力、調整力を堅持すること、環境への適合を図ることが重 要であり、バランスのとれた電源構成の実現に注力していく必要がある
2.2 熱利用
コージェネレーションや再生可能エネルギー熱等の利用促進
エネルギー利用効率を高めるために は、熱をより効率的に利用することが重要であり、そのための取組を強化するこ とが必要になっている。熱の利用は、個人・家族の生活スタイルや地域の熱源の 賦存の状況によって、様々な形態が考えられることから、生活スタイルや地域の 実情に応じた、柔軟な対応が可能となる取組が重要である。
熱と電気を組み合わせて発生させるコージェネレーションは、熱電利用を同時 に行うことによりエネルギーを最も効率的に活用することができる方法の一つ である。また、通常は一定の余剰発電容量を抱えていることが多いことから、緊 急時に電力供給不足をバックアップする役割も期待できる。
熱源がこれまで十分に活用されてこなかった背景には、利用するため の設備導入コストが依然として高いという理由だけでなく、設備の供給力に比し て地域における熱需要が少ないなど、需要と供給が必ずしも一致せず事業の採算 が取れないことや、認知度が低く、こうした熱エネルギーの供給を担う事業者が 十分に育っていないことも大きな要因であり、こうした熱が賦存する地域の特性 を活かした利用の取組を進めていくことが重要
2.3 水素
水素社会の実現
将来の二次エネルギーでは、電気、熱に加え、水素が中心的役割を担うことが 期待される。 水素は、取扱い時の安全性の確保が必要であるが、利便性やエネルギー効率が 高く、また、利用段階で温室効果ガスの排出がなく、非常時対応にも効果を発揮 することが期待されるなど、多くの優れた特徴を有している。
水素の導入に向けて、様々な要素技術の研究開発や実証事業が多くの主体によ って取り組まれてきているが、水素を日常の生活や産業活動で利活用する社会、 すなわち“水素社会”を実現していくためには、技術面、コスト面、制度面、イ ンフラ面で未だ多くの課題が存在している。
2.再生可能エネルギー
再生可能エネルギー(さいせいかのうエネルギー、英: renewable energy[注 1])[7]は、広義には太陽・地球物理学的・生物学的な源に由来し、
利用する以上の速度で自然界によって補充されるエネルギー全般を指す[8]。狭義には多彩な利用形態のうちの一部を指す(#定義節を参照)
太陽光、風力、波力・潮力、流水・潮汐、地熱、バイオマス等
代替エネルギー 日本国外では主に再生可能エネルギー、特に「新再生エネルギー」[27]を指す。
日本国内では「石油代替エネルギー」を指し、石炭ガス化・天然ガス・原子力等の枯渇性エネルギーを含む。
新エネルギー 「非化石エネルギーを製造し、若しくは発生させ、又は利用すること及び電気を変換して得られる動力を利用することのうち、
経済性の面における制約から普及が十分でないものであって、その促進を図ることが非化石エネルギーの導入を図るため特に必要なもの」
バイオマス、太陽熱、雪又は氷、地熱、風力、小規模水力、太陽電池の利用など