電力会社が6つの主要な代替エネルギー源から電気を収集する方法

2001年、アメリカ合衆国で消費されるエネルギーの86％が化石燃料に由来しており、再生可能エネルギー源はわずか5.3％でした。2022年には、化石燃料の割合が79％に減少し、再生可能エネルギー源は13％に成長しました。Statistaによるとです。世界が気候変動と温室効果ガスの影響に対処する中で、持続可能で代替的なエネルギー源を求める重要性が増しています。   化石燃料のエネルギー採掘は歴史的に炭鉱掘削と石油の掘削から成り立っており、どちらも限りのある資源です。代替エネルギー採掘技術は今、期待される選択肢となっています。本記事では、よく知られているソーラー、風力、水力などの持続可能な代替エネルギー採掘方法に加え、地熱、波力、振動エネルギーなどの新興代替エネルギー源を探求します。

水力発電エネルギーは、他の再生可能エネルギー源の中で最も生産性が高いものです。2020年には、水力発電が4000テラワット時以上を生み出し、世界の電力生成の17%を占めました。水力発電は、水をせき止めて水力タービンを通過させることで、水の重力による位置エネルギーを利用して電気を生成します。水力発電ダムの仕組みについてさらに詳しく知りたい場合は、水力発電の利点に関する記事をご覧ください。
 
現在、中国は水力発電市場を支配しています。水力発電は中国の全エネルギー消費量の約8%を供給し、IEAによると、世界の水力発電能力の約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、中国の長江にまたがっています。また、サブサハラアフリカ、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、中国の水力発電企業によって建設、資金提供、または所有される予定です。今後10年間で、水力発電は再生可能エネルギーとしての電力生成の世界的な貢献を、現在の能力をはるかに超えて成長させ続けるでしょう。

風力発電機は、動く空気の運動エネルギーを電力に変換し、局所的な規模でも広大な規模でも存在することができます。風力エネルギーの収集は世界中で非常に広く採用されており、太陽光システムよりも多くのエネルギーを生産していることが記録されています。   Thames Kosmos Wind Power Kit のような小規模ジェネレーターは、LEDを点灯させたり小さなバッテリーを充電するのに十分な電力を生成することができます。一方で、世界最大の風力タービンは、50階建ての建物ほどの高さで、1日の風力発電の新記録を達成し、384.1MWsを生成しました。この単一の風力エネルギータービンは、24時間で約170,000軒の家庭に十分な電力を供給しました。世界的に見ると、風力エネルギーの生産量は水力発電に次いで2位となっています。

太陽光エネルギー発電機は、太陽放射を利用可能な直流電気に変換します。太陽は現在、商業ビルや住宅の屋上、広大な独立型アレイにソーラーパネルが設置されているように、主流の電力源となっています。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ですが、太陽光は世界的には再生可能電力源の中で第3位です。   Panasonic のAM-5610CAR-T のような太陽電池は、小規模で小型電子機器のアセンブリに電力を供給するためにエネルギーを生成することができます。私たちが最も慣れているのは、太陽電池がソーラーパネルに組み合わされているのを見ることです。これらのパネルは、その後、化石燃料発電と競合できる規模に拡大できる光伏（PV）ソーラーグリッドに接続できます。その太陽エネルギーを電力網に変換するのは、onsemi のNTH4L022N120M3Sなどのパワー半導体を使用したソーラーインバーターです。   中国は太陽光発電の採用で世界をリードしており、世界生産の37.5%を占めています（IEA による）。中国はまた、次の7か国：米国、日本、インド、ドイツ、オーストラリア、スペイン、イタリアを含む国々よりも、より多くの太陽光発電を行っています。

地熱エネルギー生産は、地球内部の熱を利用して電力を生成します。地熱発電所は地下深くまで水を汲み上げ、その水を自然に加熱し、蒸気に変えて蒸気タービンに通します。このエネルギー収集方法は温室効果ガスの排出量が非常に少ないですが、地熱活動がある場所に限られます。
 
米国は世界の地熱エネルギー生産をリードしており、カリフォルニア州は地熱エネルギー収集のトップの州です。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、フィリピンなど多様な国々において総電力需要の重要な割合を占めています。アイスランドでは、地熱エネルギーが暖房需要の90%以上を満たしていますが、電力生産を通じてではありません。しかし、地熱エネルギーは広く普及しておらず、世界の再生可能エネルギーに基づく電力生成のたった0.5%を占めるに過ぎません。

沿岸諸国では、海洋波からのエネルギーの収穫は再生可能エネルギー生成のより新しいフロンティアです。海洋エネルギーは海中タービンや潮汐ブイの両方を利用することができ、2022年には524MWの生産を記録しました。フランスと韓国が世界をリードし、それぞれ211MWと256MWを生産しました。   しかし、欧州連合は波と潮流の電力生産を2030年までに1GWに増やし、2050年までに40GWに達することを目指しています。波や潮流によって生成されたエネルギーが世界の電力需要の10%以上を供給できるという専門家もいますが、これらの装置が海洋生態系に悪影響を及ぼす懸念が多くあります。一方で波と潮流の発電装置が、大気中のCO2を収穫する藻類と海を浄化する貝類のための微少生態系として機能できると考える人もいます。

化石燃料から代替的で持続可能なエネルギー源への移行は着実に進んでおり、その採用の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やフランスの波など、豊富な資源を持つ国々は、他の地域で模倣されて採用される技術を開発しています。エネルギー収集方法の進化は、有限で環境に害を与える化石燃料への依存を減らすという世界的な取り組みとして観察できます。今後数十年にわたり、代替エネルギー収集技術の広範な採用が進み、より持続可能なエネルギーの未来への道を開くでしょう。