Sustty編集部がお届けするSDGs情報です。
こんな疑問に答えていきます。
この記事を書く私は、サステナブルに興味がある研究開発者です。エネルギーに関して勉強する中で、私たちの生活を持続可能なものにするためには様々な自然エネルギーを活用することが大切だと感じる今日この頃です。
そこで、本記事では、再生可能エネルギーの1つとして世界で広がっている風力発電に着目し、「【風力】SDGs7の解決策の一つ！クリーンな風力発電を分かりやすく紹介」と題して、風力発電に関する概要や歴史、そして日本の現状をみていきたいと思います。
クリーンエネルギーとして大きく期待されている風力発電について知り、自分に興味があることや実践できることを考え、日々の生活での改善アクションにつなげてみてください！
目次
SDGs7の解決策の一手！クリーンな風力発電を分かりやすく紹介をみていく前のおさらい
SDGs7とは？
そもそもSDGsとは、「Sustainable Development Goals（持続可能な開発目標）」の略で、2030年までに持続可能でよりよい世界を目指す国際的な目標です。17のゴールに分かれていて偏りなく「持続性」を推進できるように作れています。
SDGsはさらに、それぞれのゴールを達成するために細かく決められた169のターゲットを含んでいます。包括的なため分かりにくい印象もありますが、SDGsという指標を上手く活用して、持続可能性に関する取り組みに生かしていくことが大切だと思います。
詳細については次の記事で紹介します。
SDGsの7番目の目標、SDGs7は、「エネルギーをみんなに、そしてクリーンに」のキャッチフレーズのものと、すべての人が手ごろな価格でクリーンなエネルギーを使えることを目標としています。
あらゆる人々が、手ごろで信頼でき、持続可能かつ近代的なエネルギーへのアクセスを確保できることを目指します。快適な生活を送りながら、地球環境を保っていくことが理想です。しかし、現状では誰もが電力を利用できるとは限りませんし、エネルギーがクリーンでないことも多々あります。
SDGs7に関してはこちらの記事でも紹介しています。
SDGs7の日本の取り組みをおさらい
日本におけるSDGs7の取り組みに関してはこちらの記事で紹介しています。簡単に下記の３つの点に焦点を当てています。
SDGs7の取り組み/日本のクリーンエネルギー支援①：再エネ固定買取制度
SDGs7の取り組み/日本のクリーンエネルギー支援②：クリーンエネルギー自動車導入促進補助金
SDGs7の取り組み/日本のクリーンエネルギー支援③：RE100
SDGs7の前進に対しては、エネルギー自給率を上げて、料金を納得感のあるものにし、再生可能エネルギーの割合を上げていく取り組みや支援が大切だということが分かってきました。世界で最も導入されている再生可能エネルギーの1つが、今回紹介する風力発電です。
SDGs7の解決策の一手！クリーンな風力発電の概要
SDGs7の解決策の一手！クリーンな風力発電の原理
風力発電：
風力発電とは、風から直接電気を作る方式で、風の力を利用して風車を回し、風車の回転運動を発電機を通じて電気に変換する発電方法です。風が強く風車の回転速度が上がりすぎる時は、安全のため回転を停止できるようになっています。
もう少し詳しく述べると、風力発電は風の運動エネルギーを風車（風力タービン）によって回転エネルギーに変え，その回転を直接，または増速機を経た後に発電機に伝送して電気エネルギーに変換する発電システムです。風が持つ運動エネルギーは風を受ける面積に比例し，風速の 3 乗に比例して増大する性質を持っており，理論的には風速が 2 倍になると風力エネルギーは 8 倍になります。
そのため、より風の強い場所に設置することや大きい翼で効率良く風を受けることが効率を高めるために重要になってきます。また、風力発電は風の運動エネルギーの最大 30～40％程度を電気エネルギーに変換できるなど、比較的効率が高いことも特徴に挙げられます。
ただし，風のエネルギーを風車の回転エネルギーに変換する効率は風車の形式によって異なります。また、風力発電の効率は風速と翼の先端の速度の比（周速比）によって異なることから、風速に適した回転速度であることも重要になっていきます。
SDGs7の解決策の一手！クリーンな風力発電の特徴
風力発電の特徴として、下記のようなメリットとデメリットが挙げられます。
SDGs7の解決策の一手！クリーンな風力発電のメリット
風力発電のメリット1：エネルギー源が持続可能（サステナブル）
風力発電のエネルギー源は風力であるため、持続可能なエネルギーといえます。限りある化石燃料との大きな違いの1つです。
風力発電のメリット２：温室効果ガスを排出しにくい
燃料を燃やす必要がないために二酸化炭素を排出しにくいエネルギーです。具体的に、火力発電と比較すると二酸化炭素の排出を1/10以下に抑えられます。
風力発電のメリット3：陸上と洋上で発電が可能なエネルギー源
陸上と洋上の両方で設置可能です。これまで日本では陸上風力の設置が主でしたが、大きな可能性を持つ洋上風力発電も検討されています。
風力発電のメリット4：夜間も発電が可能
他の再生可能エネルギーである太陽光発電と異なり、風さえあれば夜間でも発電できます。
SDGs7の解決策の一手！クリーンな風力発電のデメリット
風力発電のデメリット１：発電量が変動しやすい
風力発電の発電量は風の量に影響されるため、自然条件によって、生み出される電気量が変動してきます。
風力発電のデメリット２：発電コストが高い
世界における風力発電の発電コストは急速に低下していますが、日本の発電コストは高止まっています。特に日本で期待されている洋上風力発電は海上に設置するため、風車や基礎（海中に没している土台の部分）、 海底ケーブルの設置工事などのコストが課題と言われています。
風力発電のデメリット３：設置場所を選ぶ
風力発電は、ある程度の風が吹き続けていないと発電効率が悪くなるため、風が吹く場所が適した設置条件になってきます。また、風力発電の翼が回転することによる騒音も考慮する必要があります。さらに、風力発電の基礎や翼などの部品が破損や飛散する事故も想定する必要があります。
SDGs7の解決策の一手！クリーンな風力発電の歴史
SDGs7の解決策の一手！クリーンな風力発電の主な歴史
紀元前３６００年：風車の起源 エジプトにおいて揚水や感慨に風車が使用されていた記録。
～10世紀: 風力発電のベースとなる風車 イスラム圏から初めて風力発電のベースとなる風車が建造される。
1869年: 日本初の風車の導入 横浜根岸の米国人の牧場日本初の風車。
1880年代: 近代的な風力発電が本格化
イギリスのJ. ブライスが垂直軸風車という3kwの出力を生む風力発電機を発明。
アメリカのオハイオ州ではブレードが144枚に及ぶ風車で12kwの発電を行える風車。
デンマークでのP. ラクールが現在も使われている風車の元となる風力発電装置を建築。
1930年～: 風力発電の大型化がすすむ 上空に吹く強い風を受け止め、大きなブレードを回すことによって効率よく発電するため、風力発電の大型化が本格化
参考：日本風力発電協会
SDGs7の解決策の一手！クリーンな風力発電の普及率と価格
SDGs7の解決策の一手！クリーンな風力発電の普及率
世界的に再生可能エネルギーの中で最も導入が進んでいるのが風力発電です。2020年末の世界の風力発電の累計導入量は743GWで、前年比で14％増でした。2020年の一年間での世界の新規導入量は93GWで、内訳は陸上が86.9GW、洋上は6.07GWとなっています。
Statistaから転載
日本では、2012 年の固定価格買取制度の導入により再エネの導入拡大が進んでいますが、その内容は太陽光発電に偏った状況で、風力の導入量は微増に留まっています。下は2010年から2020年までの再生可能エネルギーの比率の推移したものです。具体的に、日本における風力発電の普及率は、再生可能エネルギーのなかでは太陽光、水力、バイオマスについで４番目となっています。太陽光発電と比較すると、その導入が少し遅れていることが分かります。
環境エネルギー政策研究所から転載
具体的に、日本における太陽光発電の割合は2017年には0.7%程度だったものが、2020年には0.9%までの増加になっています。
このように日本において風力発電の導入があまり進んでいない原因として、「設備コストの高さや稼働実績の乏しさ、発電に適した土地の取得の難しさ等があげられます。
では、日本と各国の風力発電の導入を比べてみるとどうでしょうか？
World Population Reviewをもとに作成
上図は、2019年における累計の風力発電量を表しています。中国が風力発電の導入量で世界をリードしていることが分かります。ついでアメリカ、インド、フランスの順となっています。日本は、2019年時点の累計発電量は3900MWで世界で第20位となっています。2022年においても、数字の違いはありますが、この傾向は変わっていません。
風力発電の導入量上位国である中国やアメリカ、インドは国土面積が広く、広大な土地を有効活用していることが分かります。一方で、日本と同様の島国であるイギリスが近年海洋風力発電を積極的に導入しており、2021年における新規導入量では世界5位となっています。
SDGs7の解決策の一手！クリーンな風力発電のコスト
世界的にみて風力発電のコストは年々低下してきていますが、日本においては他の電源と比較すると、その普及にはコスト改善の必要がある状況です。
資源エネルギー庁が、2020年の日本における各電源の発電コストを試算しています。これによると、風力発電のコストは20円/kWhで石炭の火力発電よりも安い程度になっています。また洋上風力発電のコストは30円/kWh程度となっています。
参考：資源エネルギー庁
なお、こちらで示した発電コストの数値は、国際機関が発表する将来の燃料費の見通し、設備の稼働年数や設備利用率、導入量などが前提となっています。そのため、前提の数値が変われば、結果も変わることに注意が必要です。
SDGs7の解決策の一手！クリーンな風力発電の日本における課題
日本における風力発電の課題は以下のようなことが挙げられます。
SDGs7の解決策の一手！クリーンな風力発電の日本における課題
風力発電の課題①：導入コストが高い
これまで見てきた通り、日本における風力発電の課題の一つが発電コストの高さです。風車これは、風車本体や基礎（海中に没している土台の部分）の費用、設置工事や部品交換などの維持管理のコストなどが比較的高いことが要因と考えられています。
また、風力発電の低コストのためには、設備が停止している時間を減らし、利用効率をあげることも重要です。そのため、国内事業者の中には、現地で常駐スタッフが発電状況を監視し、設備利用率の向上につなげています。
このようなコストの削減や利用率の向上が広まるように、異常検知や故障予知技術の適用や、設備のオペレーションやメンテナンスに関する人材育成を含めた産業基盤の強化を図ることなどが大切となってきます。
風力発電の課題②：気候や環境により風力発電の設置場所が制限
日本の国土は比較的山岳地帯が多く、乱気流が発生することがあります。さらに全国的に台風に見舞われることも多く、日本海側では発雷確率も高くなっています。こうした気候の特徴によって、風力発電の条件に合致した設置場所が限られ、また海外に比べて風力発電施設の利用率が低い理由になっています。
さらに、風力発電を設置する際には、発電機が環境に与える影響の評価や地元の方々との調整など、導入プロセスを適切かつ透明にすることが求められます。
風力発電に関して懸念される騒音として、ブレードの風切り音や歯車からの機械音等が挙げられます。こうした音響の影響は発電機や設置に場所に大きく依存し、評価や予測に基づいた建設周囲への理解が求められます。
風力発電の課題③：系統連系や送電網の対策が必要
風力発電のデメリットとして、風の強弱などで発電量が変動しやすいことを紹介しました。この問題に関する今後の課題として、発電量の変動に対応し、需給バランスを維持する手段を検討することが求められます。
具体的に、国際エネルギー機関は、送配電網インフラの整備や出力調整可能な電源の確保、エネルギー貯蔵、需要の能動化の4種類が風力発電の普及への課題として挙げています。
送配電網の整備が進むことで、より多くの人々が遠隔地にある風力発電にアクセスができます。また、発電された電気を広く受け入れることで、ならし効果が起こり、電気の変動が緩和されます。こうした送電の工夫を日本で行うためには、現在整備されている送配電網を見直す必要があります。
SDGs7の解決策の一手！クリーンな風力発電のまとめ
SDGs7の解決策の一手！クリーンな風力発電のまとめ
ここまでSDGs7の解決策のトピックとして、風力発電の解説を行ってきました。本記事で紹介した風力発電の内容に関してもう一度まとめておきます。
✔︎SDGs7の解決策の一手！クリーンな風力発電のまとめ
SDGs7の解決策の一手！クリーンな風力発電の概要
・風力発電のメリット
エネルギー源が持続可能、温室効果ガスを出しにくい、陸上と洋上で発電可能、夜間も発電が可能
・風力発電のデメリット
電気が変動しやすい、導入コストが高い、設置場所を選ぶ
SDGs7の解決策の一手！クリーンな風力発電の普及率とコスト
・世界的に再生可能エネルギーの中で導入が最も進んでいるのが風力発電
・一方で、日本における風力発電の導入量は微増
・世界的にみて風力発電のコストは年々低下
・風力発電のコストは20円/kWhで石炭の火力発電よりも安い程度になっています。また洋上風力発電のコストは30円/kWh程度
SDGs7の解決策の一手！クリーンな風力発電の日本における課題
・比較的導入コストが高い
・気候や環境により風力発電の設置場所が制限
・系統連系や送電網の対策必要
SDGs7の解決策の一手！クリーンな風力発電のまとめを踏まえ私達にできること
最後に、このような支援がる状況において、私たち一人ひとりにできることを改めて紹介します。
✔︎SDGs７に対して私たちにできること
① 日ごろ使っているエネルギー（とお金）を節約してみる
② 温室効果ガスの排出が少ない製品やサービスを使ってみる
③ エネルギーや温室効果ガスを有効活用する新しい技術を知って試してみる
詳細を次の記事でみていきますので、是非お付き合いください。
>【今日からできる！】SDGs7の目標達成に向けて私たちにできること
このほか、SDGsに特化したSNS「Sustty」では、様々なSDGs7の具体例を紹介しています。
1人1人の影響は小さいかもしれませんが、みんなが取り組むと「チリも積もれば山となる」で、大きな影響になります。
ぜひこれらの活動を参考に、世界を持続可能にしていきましょう！
また、Sustty-noteのサイトでは、SDGsに関わる様々な情報を掲載しています。宜しければぜひご参考にしてください。
