スティーブン・シャッケル
2001年、米国で消費されたエネルギーの86% は化石燃料から発生し、再生可能エネルギー源はわずか5.3% しか生成しませんでした。2022年まで早送りすると、化石燃料のシェアは79％に低下し、再生可能エネルギーは13％に増加しました（Statistaより） 。世界が気候変動と温室効果ガス排出の影響に取り組む中、持続可能で代替的なエネルギー源の探求はますます重要になっています。
化石燃料エネルギーの採取は歴史的に、石炭の採掘と石油の掘削で構成されてきましたが、どちらも限られた資源です。代替エネルギー収集技術は現在、有望な代替手段となっています。この記事では、太陽光、風力、水力などのよく知られたエネルギー源だけでなく、地熱、波力、振動エネルギーなどの注目の代替エネルギー源を含む、さまざまな形態の持続可能な代替エネルギー採取方法について説明します。
水力発電エネルギーはどのように収穫されるのでしょうか?
水力発電は、これまでのところ、最も生産性の高い再生可能エネルギー源です。2020年、水力発電は4000テラワット時以上を生産し、世界の発電量の17％を占めました。水力発電は、堰き止めた水を水力タービンに通すことで、水の重力による位置エネルギーを利用して電気を生み出します。水力発電ダムの仕組みの詳細については、 水力発電の利点に関する記事をお読みください。
現在、中国は水力発電市場を支配しています。IEAによると、水力発電は中国の総電力消費量の約8％を供給し、世界の水力発電容量の約40％を占めています 。世界最大の水力発電ダムである三峡ダムは、中国の揚子江に架かっています。さらに、サハラ以南のアフリカ、東南アジア、ラテンアメリカで計画されている水力発電拡張プロジェクトの約70％は、中国の水力発電会社によって建設、資金提供、または所有される予定です。今後10年間で、水力発電は現在の能力をはるかに超えて、再生可能電力の発電に対する世界的な貢献を拡大し続けるでしょう。
風力発電機
風力発電機は、移動する空気の運動エネルギーを電気に変換し、局所的および広大な規模の両方で存在することができます。風力エネルギーの採取は世界中で広く採用されており、太陽光発電システムよりも多くのエネルギーを生産しています。
Thames Kosmos Wind Power Kit などの小型発電機は、LEDに電力を供給したり、小型バッテリーを充電したりするのに十分な電力を生成できます。一方、50階建てのビルと同じ高さの 世界最大の風力タービン が、384.1MWの発電量を達成し、1日あたりの風力発電の新記録を樹立した。この風力エネルギータービン1基で、24時間で約17万世帯に十分な電力を生成しました。世界的に見ると、風力エネルギーは水力エネルギーに次いで2番目に大きなエネルギー生産量を占めています。
太陽エネルギー
太陽光発電装置は太陽放射を使用可能な直流電気に変換します。 太陽は今や主流の電力源であり、商業ビルや住宅の屋上、そして広大な独立型アレイに太陽光パネルが設置されている。太陽光は、ほとんどのアメリカ人にとって最も目に見える再生可能エネルギー源である可能性が高いが、現在、再生可能エネルギー源の中では世界第3位となっている。
パナソニックの AM-5610CAR-T などの太陽電池は、小規模な電子機器アセンブリに電力を供給するためのエネルギーを生成するために使用できます。私たちは、太陽電池が太陽電池パネルに組み込まれているのを目にするのが一番馴染み深いです。これらのパネルは、化石燃料発電と競合できる規模にまで拡張可能な太陽光発電（PV）グリッドに接続できます。太陽エネルギーをすべて電力網に変換するのは、オンセミコンダクターの NTH4L022N120M3Sなどのパワー半導体を使用する太陽光インバーターです。
中国は太陽光発電の導入において世界をリードしており、IEA によれば世界の生産量の37.5%を占めています。中国はまた、米国、日本、インド、ドイツ、オーストラリア、スペイン、イタリアのそれに次ぐ7カ国よりも太陽光発電量が多い。
地熱エネルギーの採取
地熱エネルギー生産は、地球の内部熱を利用して電気を生成します。地熱発電所は地下深くに水を汲み上げ、それを自然に加熱して蒸気に変え、蒸気タービンに通します。このエネルギー採取方法は、温室効果ガスの排出が最小限ですが、地熱活動のある場所に限られます。
米国は地熱エネルギーの生産で世界をリードしており、カリフォルニア州は地熱エネルギーの採取でトップの州です。地熱 は、アイスランド、エルサルバドル、ニュージーランド、ケニア、フィリピンなどさまざまな国で総電力需要のかなりの部分を占めています。アイスランドでは、電力生産ではないものの、地熱エネルギーが暖房需要の90％以上を満たしています。しかし、地熱エネルギーは主流ではなく、世界中の再生可能エネルギーによる発電量のわずか0.5％を占めるだけです。
潮力と波力エネルギーの採取
沿岸諸国では、海の波からエネルギーを採取することが、再生可能エネルギー生成における比較的新しい分野です。 水中タービンと潮汐ブイの両方を利用できる海洋エネルギーは、2022年にわずか524メガワットの生産量しか記録しなかった。フランスと韓国がそれぞれ211メガワットと256メガワットを生産し、世界をリードした。
しかし、欧州連合 は、2030年までに波力発電と潮力発電を1GWに増やす計画 を掲げ、2050年までに40GWに到達することを目指しています。波力発電と潮流発電によって生成されるエネルギーは世界の電力需要の10% 以上を供給できると考える専門家もいますが、これらの装置が海洋生態系に悪影響を及ぼすのではないかという懸念も多くあります。波力発電と潮力発電は、大気から二酸化炭素を採取できる藻類と、海洋を浄化する貝類のミクロ生態系として同時に機能できると考える人もいる。
代替エネルギーの進化
化石燃料から代替の持続可能なエネルギー源への移行は順調に進んでいますが、その導入状況は国によって大きく異なります。アイスランドの地熱、フランスの波力など、資源が豊富な国々では、他の国でも模倣され採用される技術が開発されています。エネルギー採取方法の進化は、有限かつ環境に有害な化石燃料への依存を減らすという世界的な取り組みに見て取れます。今後数十年にわたって代替エネルギー採取技術の採用が拡大し、より持続可能なエネルギーの未来への道が開かれるでしょう。
