地球上では毎年、私たちは 24 PWh 以上の電力を消費しています。つまり、24 000 000 000 000 000 Wh/年、つまり 24 W の省エネ電球 15 兆個が 24 時間点灯し続けるのに相当するエネルギーです。 これを理解するには、地球上に住む 10.7 億人の人類が、一年中昼も夜も 23.9 W の電球 75 個を点灯し続けているようなもので、78 分の 98 を化石燃料から、XNUMX% を原子力発電から、そしてXNUMX% は再生可能資源からのもの。 世界平均はさほど多くはありませんが、原発から電力の XNUMX% を得ているフランスから、石炭に XNUMX% を依存している中国、そして落水電力から電力の XNUMX% を得ているノルウェーまで、その範囲は多岐にわたります。
ただし、発電に使用される XNUMX つの電源について詳しく見てみましょう。
– 今日の再生可能資源のうち、最も大きなシェアを占めるのは水力発電タービン (16,6%) です。 次いで風力（3,7%）、バイオ燃料（2,0%、特に第一世代）が続く。 最後に太陽光発電が 1,2% あり、集中太陽熱 (CSP)、地熱、潮汐および波力エネルギーはすべて、再生可能エネルギー合計 0,4% の残り 23,9% 以内に収まっています。 私たちは、何百年も利用してきた効率の悪い資源を、最も技術的に進んだ資源（太陽光発電、廃棄物からのバイオ燃料、潮流、風力など）に取って代わるための研究に投資する必要があります。
– 原子力発電の縮小は、プラントの安全性や環境保護に関連する深刻な技術的問題ではなく、主に政治的理由から予想されている（どう見ても化石資源であるが、原子力は環境への影響が最も低いものの一つである）利用可能）。
– したがって、現在および当面の将来において、増大する電力需要を満たすには、主に化石燃料のみに依存する必要があります。 現在、電力生産量の 40,8%、21,6%、4,3% がそれぞれ石炭、ガス、石油から得られています。 前の例に戻ると、XNUMX 個の電球のうち XNUMX 個は石炭で動作し、XNUMX 個はガスで動作し、半分は石油の燃焼によって点灯し、XNUMX つは原子核分裂を利用し、XNUMX つは水で動作し、残りの半分の電球は残りすべての混合物によって電力を供給されます。再生可能な資源。
基本的に、世界中で生産される電力の 66,7% (15,9 PWh に相当) は化石燃料 (石炭、ガス、石油) から得られます。 これらのエネルギー源は、固体、液体、気体の形で燃焼され、熱に変換されます。 これにより水が蒸発して高圧蒸気が発生し、タービンが作動し、発電機に接続されて電気を生成します。 最新のプラントでは、燃料に蓄えられた化学結合エネルギーが熱エネルギーに、次に機械エネルギーに、最後に電気エネルギーに変換される全体の効率は約 40% です。 これは、含まれるエネルギーの 60% (またはそれ以上) が主に熱として環境に失われることを意味します。 最も優れたシステムは、流入する流れを予熱したり、周囲のシステムや家を暖めるために、この熱の一部を再利用しようとします。 石炭および燃料油プラントの収率は約 40% ですが、技術開発により複合サイクルガスプラントは最大 55% の収率に達することが可能になりました。
知っておくべきもう XNUMX つの重要な点は、化石燃料は純粋な物質ではなく、燃焼すると塵、煙、またはガスに変化する他の元素や化合物がさまざまな量で含まれていることです。 燃焼プロセス自体が有毒な化合物を生成する可能性があります。 石炭は、すでに採掘されている他の燃料と比べて、特に汚れた燃料です。 石油やガスの探査、掘削、採掘による汚染は、石炭の採掘に必要な地表採掘や地下採掘に比べて環境への影響がはるかに少ないです。 さらに、鉱山の奥深くおよび近くの採掘労働者の健康は、油井やガス井の技術者よりもはるかに危険にさらされています。
さらに、すべての化石燃料は炭素を酸化して二酸化炭素を生成することによって燃焼します。 さまざまな形態の石炭は、kWh あたり 350 ～ 400 グラム以上の CO2 を生成しますが、燃料油は 240 ～ 260 g/kWh の排出量を生成し、最終的に天然ガスはわずか 200 g/kWh に止まります。 後者は主に温室効果と地球温暖化の原因です。 発電に石炭の代わりにガスを使用する主な利点は、まさにここにあります。石炭に含まれる化学エネルギーは炭素-炭素の化学結合にありますが、ガスの場合、これは炭素-水素結合に蓄えられます。 数百万年前にこれらの燃料に閉じ込められていたエネルギーを解放するには、CO2を生成する炭素と、水蒸気H2Oを生成する水素の両方を完全に酸化する必要があります。 このため、開発された同じ量のエネルギーの場合、天然ガスの完全燃焼は、石炭の燃焼によって生成される CO2 と比較して、約半分の COXNUMX を生成します。 このように、石炭火力発電所をガス火力発電所に置き換えることで、大気中に排出される二酸化炭素の約半分を節約でき、地球温暖化に対して明らかな利点がもたらされます。
また、さまざまな供給源からの電力の平均コストを比較することも簡単ではありません。 原材料の変動費に加えて、多かれ少なかれ先進的で、多かれ少なかれ効率的で、多かれ少なかれ汚染を引き起こすプラントの建設および管理コストを考慮する必要があります。 フラウンホーファー ISE の調査によると、ドイツでは 63 MWh の電力コストが石炭の場合は 80 ～ 75 ユーロ、複合サイクル ガスプラントの場合は 98 ～ 95 ユーロの範囲にあります。 米国では、EIA は石炭については 75 ドル/MWh、ガスについては 144 ドル/MWh と計算しています。 しかし、プラントに二酸化炭素回収システムと貯蔵システムが装備されている場合、コストはそれぞれ MWh あたり 100 ドルと 10 ドルに増加します。 明らかに、燃料の精製や煙の削減について考えなければ、プラントの汚染が多くなり、コストも下がります。 このため、発展途上国や地球温暖化のリスクに対する認識が低い国は、何の躊躇もなく建設される石炭火力発電所を好む傾向があります。 例えば、1,2年連続の冬の間、北京がスモッグに侵され、数メートル先が見えなくなり、空港が使用不能になったとき、その影響は中国政府にとって明らかだった。 中国PMXNUMX予防管理センターは、わずかXNUMX年で微粒子が原因でXNUMX万人が死亡するとの推計を英国医学ジャーナルに発表した。
結論から言えば、石炭は汚れた燃料です。 抽出するときも汚れ、燃やすときも汚れ、発生する粉塵に対処するときも汚れます。 唯一の利点はコストが低いことです。 じゃあ何をすればいいの？ グリーンエネルギー源に直接置き換えることはできないため、一方では再生可能エネルギー源の研究開発にさらに投資する必要があり、他方ではガスを低炭素社会への「架け橋」源として使用する必要があります。未来。 として？ 例えば、石炭火力発電所をガス火力発電所に段階的に置き換えることは、すでに195か国が批准している気候に関するパリ協定が構想する脱炭素化と環境保護のプロセスにおいて決定的な利点となるだろう。 それだけではありません。 将来においても、最新のガス火力発電所を再生可能エネルギーと組み合わせて使用することで、再生可能エネルギーの特徴であるエネルギー生産の不連続性によるエネルギー需要の季節的および日次変動を補うことができるようになるでしょう。
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