発電による環境への影響

エネルギー源ごとの温室効果ガス排出量。
ナバホ発電所のような石炭火力発電は、汚染の問題から段階的に廃止されつつある。

電力システムは、異なるエネルギー源の発電所、送電網、配電線で構成されています。これらの各構成要素は、建設中、発電中、廃止措置および廃棄を含む開発および使用の複数の段階で環境に影響を与える可能性があります。これらの影響は、運用上の影響（燃料調達、地球大気および局所的な汚染）と建設上の影響（製造、設置、廃止措置および廃棄）に分けられます。すべての形態の発電は何らかの形で環境に影響を与えますが、 [ 1 ]石炭火力発電は最も汚染度が高いです。[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]このページはエネルギー源別に整理されており、水の使用、排出、局所的な汚染、野生生物の移動などの影響が含まれています。

温室効果ガスの排出

温室効果ガスの排出は、発電の環境影響の一つです。ライフサイクル全体の温室効果ガス排出量の測定には、ライフサイクルアセスメントを通してエネルギー源の地球温暖化係数（GWP）を計算することが含まれます。これらは通常、電気エネルギー源のみですが、熱源が評価されることもあります。[ 5 ]結果は、そのエネルギー源によって生成される電気エネルギーの単位あたりの地球温暖化係数の単位で示されます。この尺度では、地球温暖化係数の単位である二酸化炭素換算値（CO2 e）と、電気エネルギーの単位であるキロワット時（kWh）を使用します。このような評価の目的は、材料や燃料の採掘から建設、運用、廃棄物管理まで、エネルギー源のライフサイクル全体をカバーすることです。

2014年、気候変動に関する政府間パネル（IPCC）は、世界中で使用されている主要な発電源の二酸化炭素換算値（CO2 e ）の調査結果を調和させました。これは、各エネルギー源を評価した数百の個別の科学論文の結果を分析することによって行われました。 [ 6 ]石炭は圧倒的に排出量が多く、次いで天然ガスが続き、太陽光、風力、原子力はすべて低炭素です。水力、バイオマス、地熱、海洋発電は一般的に低炭素ですが、設計の不備やその他の要因により、個々の発電所からの排出量が増加する可能性があります。

すべての技術について、出版時以降の効率性の向上、ひいてはCO2eの削減は考慮されていません。例えば、風力発電のライフサイクル全体の排出量は、出版以降減少している可能性があります。同様に、研究が行われた期間の関係で、第2世代原子炉のCO2eの結果が示されており、第3世代原子炉の地球温暖化係数は示されていません。データのその他の制約としては、a)ライフサイクルの各段階が欠落していること、b)エネルギー源の地球温暖化係数のカットオフポイントをどこで定義するかに関する不確実性などが挙げられます。後者は、単にエネルギー源を単独で評価するという確立された慣行ではなく、現実世界の複合電力網を評価する上で重要です。

水の使用量

水の使用は、発電の主要な環境影響の一つです。[ 7 ]すべての火力発電所（石炭、天然ガス、原子力、地熱、バイオマス）は、熱エネルギーから電気を取り出すための熱力学サイクルを駆動するための冷却流体として水を使用します。太陽光発電では機器の洗浄に水を使用し、水力発電では貯水池からの蒸発水を使用します。人口増加や干ばつの懸念が高まるにつれ、発電システムにおける水使用量は大きな懸念事項となっています。さらに、水資源の変化は発電の信頼性に影響を与える可能性があります。[ 8 ]

発電における水利用に関する議論では、取水と消費が区別されます。[ 8 ]米国地質調査所によると、「取水」は地中から取り除かれた水、または水源から転用されて使用される水の量として定義され、「消費」は蒸発、蒸散、製品や作物への利用、またはその他の方法で直接的な水環境から除去された水の量を指します。[ 9 ]取水と消費はどちらも評価すべき重要な環境影響です。

さまざまな電源の淡水使用量の一般的な数値を以下に示します。

  水消費量（ガロン/MW-h）
電源 低いケース 中程度/平均的なケース 高いケース
原子力100（一貫冷却） 270 往復、650 （塔と池） 845（冷却塔）
石炭58 [ 10 ]500 1,100（冷却塔、一般燃焼）
天然ガス100（ワンススルーサイクル） 800（蒸気サイクル、冷却塔） 1,170（冷却塔付き蒸気サイクル）
水力発電1,430 4,491 18,000
太陽熱53（乾式冷却）[ 11 ]800 [ 11 ]1,060（底値）[ 11 ]
地熱1,800 4,000
バイオマス300 480
太陽光発電0 26 33
風力0 [ 8 ]0 [ 8 ]1 [ 8 ]

蒸気サイクル発電所（原子力、石炭、天然ガス、太陽熱）は、蒸気凝縮器の熱を除去するために、冷却に大量の水を必要とします。ボイラー温度の上昇に伴い、発電所の出力に対する必要水量は減少します。石炭火力およびガス火力ボイラーは高温の蒸気を生成できるため効率が高く、出力に対する冷却水量が少なくて済みます。原子力ボイラーは材料の制約により蒸気温度が制限され、太陽熱はエネルギー源の集中により制限されます。

海洋に近い熱サイクル発電所では、海水を利用するという選択肢があります。このような発電所では冷却塔は不要で、排熱が水温にほとんど影響を与えないため、排出温度に関する環境配慮の制約は大幅に軽減されます。また、他の用途に利用できる水が枯渇することもありません。 例えば日本の原子力発電所は、すべての発電所が海岸沿いにあるため、冷却塔は全く使用されていません。乾式冷却システムを使用すれば、地下水の大部分は使用されません。パロベルデ原子力発電所の下水冷却など、より斬新な冷却ソリューションも存在します。

水力発電における水の使用の主な原因は、蒸発と地下水面への浸透です。

水の使用量は依然として発電に不可欠な要素ですが、2015年以降、水の使用量は減少しています。[ 12 ] 2015年には火力発電所からの総取水量は60兆ガロン強でしたが、2020年には50兆ガロン弱に減少しました。水の使用量が減少したのは、再生可能エネルギー源の利用増加によるものです。

水使用量の減少の80%は、石炭火力発電所による発電だけでなく、天然ガスや再生可能エネルギーの利用によるものです。残りの20%は、ワンススルー冷却システムではなく、クローズドループ循環冷却システムとハイブリッド冷却システムの導入によるものです。ワンススルー冷却システムは取水量が多すぎるため、一度だけ使用して放流します。一方、クローズドループ冷却システムでは水が複数回再利用されるため、取水量ははるかに少なくなります。[ 13 ]

化石燃料

今日のほとんどの電気は、化石燃料を燃やして蒸気を発生させ、その蒸気で蒸気タービンを回し、発電機を駆動することによって発電されています。

さらに深刻なのは、化石燃料の燃焼に伴う排出に関する懸念です。化石燃料は、地中深くに埋蔵された膨大な炭素の貯蔵庫です。化石燃料を燃焼させると、この炭素は二酸化炭素に変換され、大気中に放出されます。世界の電力業界からの二酸化炭素排出量は、年間100億トンと推定されています。[ 14 ]その結果、地球上の大気中の二酸化炭素濃度が上昇し、温室効果が高まり、地球温暖化に寄与します。[ 15 ]

石炭火力発電

化石燃料の種類や燃焼方法によっては、他の排出物も発生する可能性があります。 オゾン、二酸化硫黄、NO₂などのガスに加え、粒子状物質もしばしば排出されます。[ 16 ]硫黄酸化物と窒素酸化物はスモッグや酸性雨の原因となります。かつて、発電所の所有者は、大気中で汚染物質を希釈するために、非常に高い煙突を建設することでこの問題に対処してきました。これは局所的な汚染の軽減には役立ちますが、地球規模の問題には全く役立ちません。

化石燃料、特に石炭にも希薄放射性物質が含まれており、大量に燃焼するとこの物質が環境に放出され、地域的および地球規模の低レベルの放射能汚染につながります。皮肉なことに、放射能汚染物質が管理され保管されているため、そのレベルは原子力発電所よりも高くなります。

石炭には、水銀、ヒ素などの毒性のある重元素も微量に含まれています。[ 17 ]発電所のボイラーで気化した水銀は、大気中に浮遊したまま世界中を循環する可能性があります。環境中には相当量の水銀が存在しますが、人為的な水銀排出がより適切に管理されるようになると、発電所からの排出が残りの排出量のかなりの部分を占めるようになります。米国の発電所からの水銀排出量は、2003年には年間約50トン、中国では年間数百トンと考えられています。発電所の設計者は、排出量を削減するための機器を発電所に設置することができます。

アメリカ合衆国における石炭採掘には、露天掘りや山頂の削り取りも含まれている。製錬所から排出される鉱滓はむき出しのまま放置され、地元の川に浸出している。その結果、石炭生産地域のほとんど、あるいは全ての川は、一年中硫酸で赤く染まり、川に生息するすべての生物を死滅させている。

化石ガス発電

2022年にIEAは、ガス火力発電所からの温室効果ガス排出量が前年より約3％増加しており、削減に向けてさらなる努力が必要であると述べた。[ 18 ]

これらの発電所は温室効果ガスだけでなく窒素酸化物（NOx）も排出しますが[ 19 ]、これは家庭のガス器具から排出されるNOxよりも危険性は低いです[ 20 ] 。

ガス火力発電所の効率は、コージェネレーション（熱電併給）や地熱発電（地熱発電）によって向上させることができます。プロセス蒸気は蒸気タービンから抽出できます。火力発電所で発生する廃熱は、近隣の建物の暖房に利用できます。発電と暖房を組み合わせることで、燃料消費量を削減し、熱電併給を個別に行うシステムに比べて環境への影響を軽減できます。

燃料油とディーゼル

イランなどのいくつかの産油国では、汚れた石油が発電所で燃やされています。[ 21 ]ディーゼルはバックアップ発電機で使用されることが多く、大気汚染を引き起こす可能性があります。[ 22 ]

燃料から電気への切り替え

クリーンエネルギーは、主に再生可能エネルギーや原子力などの電力の形で生成されます。これらのエネルギー源への移行には、世界のエネルギーシステムを持続可能にするために、輸送や暖房などの最終用途を電化する必要があります。

米国とカナダでは、農村部のプロパン暖房[ 23 ]や都市部の天然ガス暖房[ 24 ]を太陽光発電(PV) デバイスで補うことにより、ヒートポンプ(HP) の使用は経済的になり得る。2023年の研究[ 25 ]では、(1) 住宅用天然ガスベースの暖房システムと系統電力、(2) 電気負荷に対応するために PV を備えた住宅用天然ガスベースの暖房システム、(3) 系統電力を備えた住宅用 HP システム、(4) 住宅用 HP+PV システムについて調査した。一般的なインフレ条件下では、天然ガスと可逆的な空気源ヒートポンプのライフサイクルコストはほぼ同じであることが判明し、これが米国で高インフレ期に初めてヒートポンプの販売台数がガス炉の販売台数を上回った理由を部分的に説明している。[ 26 ]研究[ 25 ]は、「このようなプロシューマー向け技術の実質内部収益率は長期預金の20倍であり、これは太陽光発電と太陽光発電技術が、炭素排出量を大幅に削減しながら、比較的安全な投資手段よりもプロシューマーに付加価値を提供していることを示している」と結論付けている。このアプローチは、ヒートポンプ+太陽熱暖房システムに熱電池を統合することで改善できる。[ 27 ] [ 28 ]

原子力

採掘、濃縮、発電、地層処分など、環境に影響を及ぼす原子力活動。

原子力発電は、発電所の建設と運転、核燃料サイクル、原子力事故の影響など、プラス面とマイナス面の両方で様々な環境影響を及ぼします。原子力発電所は化石燃料を燃焼しないため、二酸化炭素を直接排出しません。燃料の採掘、濃縮、製造、輸送中に排出される二酸化炭素は、同様のエネルギー収率の化石燃料が排出する二酸化炭素と比較すると少ないですが、それでもこれらの発電所は環境に有害な廃棄物を排出します。[ 29 ]原子力エネルギーと再生可能エネルギーは、エネルギー消費に伴う二酸化炭素排出量を削減することで、環境コストを削減してきました。 [ 30 ]

原子炉の格納容器が破損した場合、壊滅的なリスクが発生する可能性があります。[ 31 ]これは、原子炉内で過熱した燃料が溶融し、大量の核分裂生成物が環境に放出されることによって引き起こされる可能性があります。[ 32 ]通常運転では、原子力発電所は、フライアッシュに大量のトリウム、ウラン、およびそれらの娘核種が含まれている石炭火力発電所よりも放射性物質の放出量が少ないです。[ 33 ]

大規模な原子力発電所は、廃熱を自然の水域に放出することがあります。これは水温の望ましくない上昇を引き起こし、水生生物に悪影響を及ぼす可能性があります。代替策としては、冷却塔などがあります。[ 34 ]

ウラン鉱石の採掘は、鉱山周辺の環境を汚染する可能性があります。しかし、現代の原位置浸出技術を用いることで、従来の地下採掘や露天掘りに比べて、この影響を軽減することができます。使用済み核燃料の処分は議論の的となっており、多くの長期貯蔵計画が厳しい検討と批判にさらされています。燃焼度が低い、あるいは低燃焼度の使用済み燃料を兵器製造に転用することは核拡散のリスクをもたらしますが、すべての核兵器保有国は、最初の核兵器の原料となる物質を（発電用ではない）研究炉、専用の「生産炉」、あるいはウラン濃縮によって得ています。さらに、原子炉の構造自体の一部は中性子放射化によって放射性となり、経済的に解体され、最終的に廃棄物として処分されるまでには数十年にわたる保管が必要になります。中性子捕獲によって生成されるコバルト60の量を減らすために鋼鉄中のコバルト含有量を減らすなどの対策は、生成される放射性物質の量と、この物質に起因する放射毒性を軽減することができます。[ 35 ]しかし、問題の一部は放射線学的なものではなく、規制上のものであり、ほとんどの国では、原子力発電所や核燃料サイクル施設の「高温」（放射性）領域から発生するあらゆる物体は、汚染や中性子照射による放射能が検出されない場合でも、ipso facto 放射能があると想定している。

再生可能エネルギー

再生可能エネルギー技術は、環境に大きなメリットをもたらす可能性があります。石炭や天然ガスとは異なり、再生可能エネルギーは、気候変動に寄与する大量のCO2やその他の温室効果ガスを排出することなく、電力や燃料を生産できます。しかし、 「バイオ燃料による間接的な土地利用変化への影響」の記事で論じられているように、多くのバイオ燃料による温室効果ガス削減効果は、当初の予想よりもはるかに小さいことが判明しています。

太陽光と風力はどちらも美観の観点から批判されてきた。[ 36 ]しかし、これらの再生可能技術を効率的かつ目立たないように導入する方法と機会は存在する。固定式の太陽光集熱器は高速道路沿いの防音壁としても機能し、広大な道路、駐車場、屋上が現在利用可能である。また、アモルファス太陽電池は窓を着色してエネルギーを生成するためにも使用できる。[ 37 ]太陽光は、その技術の拡張性と人工知能データセンターの環境への悪影響を相殺できることから、環境面での利点において有望性を示し続けている。[ 38 ]

水力発電

貯水池を備えた従来型水力発電ダムの主な利点は、潜在的な電力を貯留し、将来の発電に備えることができることです。自然のエネルギー供給と需要に応じた発電の組み合わせにより、水力発電はこれまでで最大の再生可能エネルギー源となっています。その他の利点としては、火力発電よりも寿命が長いこと、運用コストが低いこと、そしてウォータースポーツ施設を利用できることなどが挙げられます。一部のダムは揚水発電所としても機能し、発電システムにおける需給バランスを調整します。全体として、水力発電は化石燃料や原子力発電よりも低コストであり、水力発電が豊富な地域は産業を誘致しています。

しかし、上記の利点に加えて、大規模な貯水池を形成するダムにはいくつかの欠点があります。具体的には、貯水池建設予定地の住民の移転、建設時および貯水池の浸水による大量の二酸化炭素の排出、水生生態系や鳥類の生息環境の破壊、河川環境への悪影響、そして稀ではありますがダム壁の壊滅的な崩壊などが挙げられます。[ 39 ] [ 40 ]

水力発電ダム建設のその他のデメリットとしては、ダムへのアクセス道路を建設する必要があることが挙げられます。これは、水域の生態系だけでなく、陸上の生態系も破壊します。また、二酸化炭素の増加に伴い、メタンガスも増加します。これは、ダム建設中に洪水が発生することで、植物が水中に沈み腐敗し、メタンガスを放出するからです。[ 41 ]もう一つのデメリットは、ダム建設の初期費用と建設に要する時間です。[ 41 ]

ダムの中には発電のみを目的としているものもあり、それ以外の用途はありません。しかし、多くの地域では洪水対策や灌漑のために大規模な貯水池が必要とされており、水力発電機能を追加することは、新しい貯水池の建設費用を賄うための一般的な方法です。洪水対策は人命と財産を守り、灌漑は農業の発展を支えます。

小規模水力発電と流れ込み発電は、貯水池の不足により 断続的に電力を生産する可能性がありますが、水力発電貯水池に代わる環境への影響の少ない 2 つの方法です。

潮汐

潮力発電は海洋生物に影響を及ぼす可能性がある。タービンの回転ブレードが誤って遊泳中の海洋生物を殺してしまう可能性がある。ストラングフォードなどのプロジェクトには、海洋生物が近づくとタービンを停止する安全装置が組み込まれている。しかし、タービンを通過する海洋生物の量が多いため、この機能は大きなエネルギー損失を引き起こす。[ 42 ]魚の中には、常に回転していたり​​騒音を発している物体に脅かされると、その地域を避けるものもいる。海洋生物は潮力発電の設置場所を決める上で大きな要素であり、できるだけ海洋生物に影響を与えないように予防措置が講じられている。地球温暖化係数（すなわちカーボンフットプリント）の点では、潮力発電技術の影響は15～37 gCO2-eq/kWheの範囲で、中央値は23.8 gCO2-eq/kWheである。 [ 43 ]これは、風力や太陽光発電などの他の再生可能エネルギーの影響と一致しており、化石燃料ベースの技術よりも大幅に優れている。テチスデータベースは、潮力エネルギーの潜在的な環境影響に関する科学文献と一般情報へのアクセスを提供します。[ 44 ]

バイオマス

燃焼するものなら何でも電力を発電できます。電力生産のために特別に栽培された作物を燃やすことで発電されるものもあります。通常は植物を発酵させてエタノールを生成し、それを燃焼させます。また、有機物を分解させてバイオガスを生成し、それを燃焼させることで発電することも可能です。また、木材も燃焼させるとバイオマス燃料の一種となります。[ 45 ]

バイオマスの燃焼は、化石燃料の燃焼とほぼ同等の排出物を生成します。しかし、バイオマスの栽培は大気中の二酸化炭素を吸収するため、地球全体の大気中の二酸化炭素濃度への正味の寄与はわずかです。

バイオマスの栽培プロセスは、あらゆる農業と同様に環境問題に直面する。広大な土地を必要とし、費用対効果の高い栽培には肥料や農薬が必要となる場合もある。農業の副産物として生産されるバイオマスには一定の可能性が示唆されているものの、現状ではそのほとんどは、少なくとも肥料として土壌に鋤き戻すために利用されている。

風力

風力タービンの近くで放牧されている家畜[ 46 ]

風力発電による環境への影響は、化石燃料発電に比べて小さい。[ 47 ]風力タービンは、発電量あたりの地球温暖化係数が最も低い発電方法の一つである。平均的な発電量に比べて温室効果ガスの排出量がはるかに少ないため、風力発電は気候変動の抑制に貢献する。[ 48 ]風力発電は化石燃料発電とは異なり、燃料を消費せず、大気汚染物質も排出しない。風力発電所の建設に使用される資材の製造と輸送に消費されるエネルギーは、発電所が数か月以内に生産する新しいエネルギーに匹敵する。[ 49 ]

陸上風力発電所は、景観に大きな影響を与える可能性があります。[ 50 ]地表電力密度が非常に低く、設置間隔も狭いため、通常、他の発電所よりも広い土地に建設する必要があります。[ 51 ] [ 52 ]タービン、アクセス道路、送電線、変電所のネットワークは、「エネルギーのスプロール化」を引き起こす可能性があります。[ 53 ]ただし、タービンと道路の間の土地は農業に使用できます。[ 54 ] [ 55 ]

特に景観が美しく、文化的に重要な地域では、紛争が頻繁に発生します。影響を抑えるため、立地制限（セットバックなど）が実施される場合があります。 [ 56 ]風力タービンとアクセス道路の間の土地は、農業や放牧に利用できます。[ 54 ] [ 57 ]これらは「田舎の工業化」につながる可能性があります。[ 58 ]一部の風力発電所は、保護された景勝地、考古学的景観、遺産を損なう可能性があるとして反対されています。[ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]スコットランド登山協議会の報告書は、風力発電所が自然景観とパノラマビューで知られる地域の観光に悪影響を及ぼしていると結論付けています。 [ 62 ]

生息地の喪失と断片化は陸上風力発電所の野生生物に対する最大の潜在的影響であるが[ 53 ]、それらは小さく[ 63 ]、適切な監視と緩和戦略が実施されれば緩和することができる。[ 64 ]世界的な生態学的影響は最小限である。[ 47 ]希少種を含む何千もの鳥やコウモリが風力タービンのブレードによって殺されている[ 65 ]が、他の人工構造物の周りでもそうだが、風力タービンは化石燃料インフラに比べて鳥の死をはるかに少なく引き起こしている。[ 66 ] [ 67 ]これは適切な野生生物監視によって緩和することができる。[ 68 ]

多くの風力タービンブレードはグラスファイバー製で、寿命が10年から20年しかないものもありました。[ 69 ]以前は、これらの古いブレードをリサイクルする市場はなく、[ 70 ]一般的に埋め立て処分されていました。[ 71 ]ブレードは中空であるため、質量に比べて大きな体積を占めます。2019年以降、一部の埋め立て業者は、埋め立て前にブレードを破砕することを義務付け始めました。[ 69 ] 2020年代に製造されるブレードは、完全にリサイクルできるように設計される可能性が高くなります。[ 71 ]

風力タービンも騒音を発生します。300メートル（980フィート）離れたところでは、約45dBの騒音となり、冷蔵庫よりわずかに大きい程度です。1.5キロメートル（1マイル）離れると、騒音は聞こえなくなります。[ 72 ] [ 73 ]風力タービンのすぐ近くに住む人々の健康に悪影響があるという逸話的な報告があります。[ 74 ]査読済みの研究では、これらの主張は一般的に裏付けられていません。[ 75 ] [ 76 ] [ 77 ] 浮体式でない風力発電所を建設するための杭打ちは水中で騒音を発生しますが、[ 78 ]稼働中の洋上風力は船舶よりもはるかに静かです。[ 79 ]

地熱発電

地熱エネルギーは地球の熱であり、発電所で発電するために利用できます。地熱源から生産される温水は、工業、農業、入浴、洗浄などに利用できます。地下の蒸気源を利用できる場合は、その蒸気で蒸気タービンを稼働させます。地熱蒸気源は、地下水が枯渇するため、寿命が限られています。地表水を岩盤を通して循環させ、温水または蒸気を生成する仕組みは、人類にとって重要な時間スケールにおいて再生可能です。

地熱発電所は燃料を燃焼させませんが、地熱井から湧き出る蒸気以外の物質による排出物が発生します。これらの物質には、硫化水素や二酸化炭素などが含まれます。地熱蒸気源の中には、発電に使用する前に蒸気から除去しなければならない難溶性鉱物を含むものがあり、この物質は適切に処分する必要があります。あらゆる（閉サイクル）蒸気発電所は、凝縮器用の冷却水を必要とします。自然水源からの冷却水の転用、および河川や湖への冷却水の上昇は、地域の生態系に重大な影響を及ぼす可能性があります。[ 80 ]

地下水の除去と岩石層の急速な冷却は地震を引き起こす可能性があります。強化地熱システム（EGS）は、より多くの蒸気を生成するために地下の岩石を破砕しますが、このようなプロジェクトは地震を引き起こす可能性があります。一部の地熱プロジェクト（例えば、2006年にスイスのバーゼル近郊で行われたプロジェクト）は、地熱回収によって誘発される望ましくない地震活動のために中断または中止されました。[ 81 ]しかし、「水圧破砕誘発地震活動に伴うリスクは自然地震に比べて低く、慎重な管理と監視によって軽減できる」ため、「ホットロック地熱エネルギー資源のさらなる開発の障害とはみなされるべきではない」とされています。[ 82 ]

太陽光発電

ドイツ東部、ゼンフテンベルク市近郊の旧露天掘り鉱山跡地に位置するゼンフテンベルク・ソーラーパーク太陽光発電所の一部。78MWのフェーズ1は3ヶ月以内に完成しました。

太陽光発電は化石燃料からの電気よりもクリーンであり、[ 83 ]物を燃やすよりも環境に優しい。[ 84 ] [ 85 ]太陽光発電は稼働中に有害な排出物を発生させないが、パネルの製造段階では多少の汚染が発生する。製造時の炭素排出量は1kg CO2 /Wp未満であり、 [ 86 ]製造業者がより多くのクリーンな電力とリサイクル材料を使用するにつれて、この値は低下すると予想される。[ 87 ]太陽光発電は生産を通じて環境に初期費用を負担し、2022年時点で炭素回収期間は数年かかるが、[ 87 ]残りの30年間の耐用年数にわたってクリーンなエネルギーを提供する。[ 88 ]

太陽光発電所のライフサイクル全体の温室効果ガス排出量は1キロワット時（kWh）あたり50グラム（g）未満であるが、 [ 89 ] [ 90 ] [ 91 ]バッテリーストレージを使用すると最大150 g/kWhになる可能性があります。[ 92 ]対照的に、炭素回収・貯留（CCS）機能のないガス火力複合サイクル 発電所は約500 g/kWhを排出し、石炭火力発電所は約1000 g/kWhを排出します。[ 93 ]ライフサイクル全体の排出量の大部分が建設によるものであるすべてのエネルギー源と同様に、太陽光発電装置の製造と輸送を低炭素電力に切り替えることで、炭素排出量がさらに削減されます。[ 91 ]

太陽光発電のライフサイクル表面電力密度は様々であるが[ 94 ]、平均すると約 7 W/m2 であり、原子力発電の約 240 、ガス発電の 480 と比較すると低い。[ 95 ]しかし、ガスの抽出と処理に必要な土地を考慮すると、ガス発電の電力密度は太陽光発電よりもそれほど高くないと推定されている。[ 83 ] 2021 年の調査によると、2050 年までに自国の領土内で太陽光発電所から 25%～80% の電力を得るには、欧州連合で 0.5%～2.8%、インドで 0.3%～1.4% 、日本と韓国で 1.2%～5.2% の土地をパネルでカバーする必要がある。[ 96 ]これほど広大な土地を太陽光発電所に占有すると、住民の反対を招くだけでなく、森林伐採、植生の除去、農地の転換につながる可能性がある。[ 97 ]しかし、韓国や日本など一部の国では、PV [ 98 ] [ 99 ] または水上太陽光発電 [ 100 ] を他の低炭素電源と組み合わせて農業に利用している。 [ 101 ] [ 102 ]世界的に、土地利用による生態学的影響は最小限である。[ 103 ]建物やその他の市街地に設置することで、土地利用をガス発電のレベルまで削減することができる。[ 94 ]

太陽光パネルの製造には有害物質が使用されていますが、その量は一般的に少量です。[ 104 ] 2022年現在、ペロブスカイトの環境への影響を予測することは困難ですが、鉛が問題になるのではないかと懸念されています。 [ 83 ]

2021年の国際エネルギー機関の調査では、銅の需要は2040年までに倍増すると予測されています。この調査では、大規模な太陽光発電の導入と必要な送電網のアップグレードによる需要に対応するために、供給を急速に増やす必要があると警告しています。[ 105 ] [ 106 ]テルルとインジウムのさらなる増加も必要になるかもしれません。[ 83 ]

リサイクルが役立つかもしれない。[ 83 ]太陽光パネルはより効率的なパネルに交換されることがあり、アフリカなどの発展途上国では中古パネルが再利用されることがある。[ 107 ]いくつかの国では太陽光パネルのリサイクルに関する具体的な規制がある。[ 108 ] [ 109 ] [ 110 ]メンテナンスコストは他のエネルギー源に比べてすでに低いが、[ 111 ]一部の学者は太陽光発電システムをより修理しやすいように設計するよう求めている。[ 112 ] [ 113 ]

太陽光パネルは局所的な気温上昇を引き起こす可能性があります。砂漠地帯に大規模に設置された場合、その影響は都市部のヒートアイランド現象よりも大きくなる可能性があります。[ 114 ]

太陽光発電のごく一部は集光型太陽熱発電です。集光型太陽熱発電はガス火力発電よりもはるかに多くの水を使用する可能性があります。このタイプの太陽光発電は強い日光を必要とするため、砂漠地帯に設置されることが多く、これが問題となる可能性があります。[ 115 ]

参照

参考文献

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引用文献

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