今の世界は、電気の世紀といってもいいだろう。18世紀の産業革命を経て、現在の文明を支えているのは紛れもなく「電気」だ。テレビやパソコン、電子レンジ、エアコンなど、生活で利用するほとんどの道具は電気を動力としているといっても過言ではないだろう。

私たちの快適な生活を支える電化製品を動かすためのエネルギー「電気」は、主に火力・水力・原子力発電によってまかなわれている。しかし火力発電は二酸化炭素を排出し、水力発電はダムによる森林を破壊、原子力はひとたび事故がおきれば放射性物質汚染という危険を抱えている。

環境問題といえば、先ごろ開催された北海道洞爺湖サミットで地球温暖化などへの対策が話し合われたことも記憶に新しい。節電による電力消費を抑える活動では、インターネットで環境やエネルギーについて学ぶサイトの展開やコンビニ深夜営業の自粛などが検討もされている。
・環境やエネルギーについて楽しみながら学べるWebサイト 「eneco(エネコ)チャンネル!」　8月20日(水)プレオープン　（http://eneco.jaero.or.jp/） - PR TIMES
・コンビニ深夜営業「自粛」要請 「防犯拠点にもなる」と業界大反発 - J-CASTニュース

こうした環境問題への取り組みが進められる中、太陽光発電や風力発電に代表される地球にやさしいエコ発電が再び注目を集めている。

そこで今回は、環境にやさしいエコ発電とそのハイテク技術に迫ってみよう。


■よく知られているエコ発電の種類とその技術
代表的なエコ発電には、どのようなものがあるか。また、どのような原理で発電できるのだろうか。簡単にまとめてみた。

●メガソーラー発電施設が日本に登場か - 太陽発電
太陽光発電（ソーラー発電）は、太陽電池を利用することで太陽の光エネルギーを電気に変換する発電方式だ。ソーラー発電で利用される太陽電池の原理は1839年、フランスの物理学者であるアレクサンドル・エドモン・ベクレル氏によって最初に発見された。

太陽電池はシリコンやガリウム、ヒ素などからP型とN型の半導体を作り、それらを結合して作られる。この接合面に太陽光を当てると、光子が吸収されて一対の電子と正孔※ができる。
※荷電子帯中の電子の抜けた孔。正の電荷を持った粒子として取り扱うことができる

電子はN型領域へ、正孔はP型領域へ引き寄せられることからN型領域は負に、P型領域は正に帯電して起電力を生じる。この両域に電極を接続すれば、電気を取り出すことができる訳だ。

・太陽電池のしくみ - 大和科学教材研究所
・光起電力効果 - ウィキペディアによる解説

ソーラー発電はほかの発電方式に比べて導入コストは割高だが、機械的なメンテナンスがほぼフリーで、昼間の電力需要ピークを緩和と、二酸化炭素に代表される温室効果ガスの排出量を削減できるなどのメリットがある。

シャープは関西電力、堺市と共同で2010年、大阪の堺市に２つの目がソーラー発電所を建設予定だ。施設が完成すると、約28メガワットの電力供給が可能となり、１年あたり10キロトンのCO2排出量を削減することができる。完成すれば、世界最大級の目がソーラー発電施設となる。

・大阪は堺市に世界最大級のメガソーラー発電施設 - GIZMODO


●大きな帆で風を集める計画も - 風力発電
風力発電は、風の力を利用して発電機をまわし電気を得る発電方式だ。温室効果ガスの排出が少なく発電用の燃料代が掛からないことから、世界各地で普及が進んでいるエコ発電のひとつだ。

発電の仕組みは、中学校の理科で習った電流の性質を利用したものだ。風が吹くと風車の羽根（ブレード）に風が当たり、ブレードの回転エネルギーを発電機で電気に変換される。発電機はコイルの中で磁石を回転させて電力を発生する電磁誘導の現象を利用している訳だ。

・【大人の物欲】そよ風でもピカピカ光る！「風力発電機」 - ITライフハック

風力発電といえば、大きな風車を思い浮かべる人も多いだろうが、渓谷に大きな帆を張って風を集めて、中央の発電タービンを回すという大がかりな発電方式も考案されている。

・風の谷の風力発電 - GIZMODO


●火山で電気を起こす - 地熱発電
地熱発電は、火山活動による地熱を利用した発電方式だ。前述の太陽発電や風力発電と同様に枯渇性エネルギーでないことから、地球温暖化の対策のひとつとして注目を集めている。

地熱発電の中でもっとも一般的な蒸気発電は、マグマによる熱エネルギーで作られた水蒸気によりタービンをまわして電気を起こす。

温度や圧力が低いために熱水しか得られない場合には、その熱水で水よりも低沸点の媒体（アンモニアやペンタン、フロンなど）を沸騰させ、タービンをまわして発電させる「バイナリー発電」と呼ばれる発電方式が利用される。


■最新のハイテクによるエコ発電
現代のハイテク技術を利用したエコ発電には、どのようなものがあるのか。その技術とともにわかりやすくまとめてみた。

●生ゴミが電気になる - バイオマス発電
バイオマス発電にはいくつかの種類が存在するが、もっともわかりやすいのは木質バイオマス発電だ。
木質バイオマス発電は、林業における木材生産の過程で排出された端材や規格外材を燃料させて電気を起こす発電方式だ。木材を燃焼させる際に二酸化炭素を排出するが、その木材が森林で吸収していた二酸化炭素と同程度であるため、トータルの二酸化炭素排出量はほぼゼロと考える。

・バイオマス発電について

バイオマスガス化発電は、微生物の力を使って生ゴミが分解される際に発生したガスを燃焼させて電気を得るという発電方式だ。都内の温泉施設「大江戸温泉物語」では、小型のバイオマスガス化発電装置のリース契約を結び、最大で1日60キロワットを発電するとしている。

・小型バイオマス発電装置を開発――日本エコ発電 - 環境goo


●下駄でも発電できる - 音と振動で発電
首都高速道路で荒川にかかる五色桜大橋は、夕方になると美しいイルミネーションを楽しめるが、このイルミネーションの一部は首都高を走る自動車の振動を利用して発電したものだ。

スピーカーやインクジェットプリンター、センサーには、「圧電素子」という特殊な素子が使われている。圧電素子は振動や圧力を加えると電圧を発生し、逆に電圧を加えると伸縮する特性を持っている。つまり、振動や音を与えることで、電力が得られる訳だ。

この素子を利用した「発電下駄」は歩くだけで発電が可能で、下駄の裏側に取り付けられた発光ダイオードを光らせることができる。

・音と振動による究極のエコ発電で、街を丸ごと発電所にする - wisdom


今回紹介したエコ発電はいずれも再生可能エネルギーの一種であり、枯渇性エネルギーの価格高騰などに影響しないうえ、地球温暖化の対策としても利用できる点で、これから要注目のエネルギーといえるであろう。


参考：
・太陽光発電 | 風力発電 | 地熱発電 | バイオマス - ウィキペディアによる解説
・北海道洞爺湖サミット - 公式サイト

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