Energy in Future 
 
Dr.-Ing. Dieter Bokelmann - Facts Climate Change & Renewable Energy - Fakten Klimawandel & Erneuerbare Energien - Energie in der Zukunft - Energy Consulting

 要約

この研究の目的は、気候変動の進行を考慮して、化石燃料を技術的に可能な太陽光エネルギーと風力エネルギーで100%まで置き換え、コストおよび景観上の使用でどの程度正当化できるかを決定することでありました。

世界における一次エネルギーの生産と消費については説明がされています。これの基礎は、USA2018(Sankey図解)のエネルギーフロー画像です。

再生可能エネルギーの主な供給源は太陽電池と風力発電です。これらは、直流として、あるいは発電燃料として使用することができます。結果として得られる4つの異なる種類、太陽光直流電気、太陽光燃料、風力直接電力、風力燃料、に対する生産コスト/kWhは、税引き前の追加コストとグリッド配電コストと同様に計算されました。

4つの異なる種類のそれぞれで100%発電という特別なケースを想定すると、風力直流と風力燃料は太陽光の種類より安い。風力発電の景観消費は太陽光電池よりもかなり大きく、投資額はわずかに低い。したがって、特殊なケースとして100%太陽光直接発電は最良の代替手段でしょう。しかし、1つの組み合わせが技術的に可能でも、太陽光直接発電、風力直接発電、太陽光燃料、風力燃料、これらを考慮する必要があります。

世界のシナリオは景観消費2.19%での技術面やコスト面ですが、ドイツの100%自力発電シナリオでは、景観消費が12.33%と高いため、現実的ではありません。これは、世界平均と比べ陸地に対するエネルギー消費量の比率によるものです。ドイツでの再生可能エネルギー100%で発電の場合は、2.39%の景観消費となり、これはまだ実現の可能性はあります。輸送用の燃料の転換を追加すると、3.99%の景観消費となり、エネルギーの輸入が必要になりますが、これは技術的にもコストの面でも可能でしょう。

 もし、再生可能エネルギーによる一次エネルギーの転換において、現在の活動での世界とドイツを考えると、目標の世界は323年後に達成となります。ドイツについては、100%自力のケースで293年(これは景観消費により実現不可能)、発電のみの転換で71年、発電全ての転換と輸送の燃料を加えると122年となります。

気候変動は、20年後に世界が計算値に達するように太陽光発電と風力発電の成長を強力に進め、世界中ですべての努力が同時に行われた場合にのみ封じ込めることができます。それまでは、電力供給は地域暖房と連携した強力なガス火力発電所(複合サイクル発電所)によって供給されるべきです(全体の効率が90%を超える)。これら発電所は、後に適切な環境保護燃料で操業できるように設計されなければなりません。同時に、既存の原子力発電所は早期に廃止されるべきではなく、移行期間のバッファとして使用されるべきです。

コストは融資で賄うことができますが、合理的に増加した燃料価格は受け入れなければなりません。世界の状況から、この挑戦には次のような利点があります。

第一に、人口密度が比較的低く、未使用地が多い発展途上国や貧しい国では、太陽光や風力発電によるエネルギーの創出と、必要な設備の建設や維持のための雇用創出。

第二に、人口密度の比較的高い先進国において、高品質プラント部品の技術開発と生産。また、石油や石炭生産の廃炉に向けた新たな取替のための雇用創出。

このウェブサイトに掲載されているサイトの内容は、私独自の研究ではありません。私は何回ものチェックを通じて、私の知識の最大限にまでチェック・検証しましたが、エラーを完全に無くすことはできません。私は意味のあるヒントや提言には感謝いたします。私の想定は、現在の動向とは多少異なるかもしれませんが、これは全体的な結果には比較的影響を与えません。200年後、150年後あるいは250年後の目標達成は、いずれにせよ遅すぎます。すべては人類にとっての挑戦です。

多くの関心を持った人達がこのサイトのメッセージを読んで理解し、また、多くの国の専門家チームとそのリーダー達がこの挑戦を受け入れる動機になればと、願っています。もし、大量の一次エネルギーを消費するかなり多くの国々が合意文書に合意できれば、世界は現在の状態で生き残れる可能性があります。もしそうでなければ、すでに撮影記録されてきた終末のシナリオになります。被害の限界までにはまだ時間はありますが、しかしこれは非常に厳しくなってきています。

下の図は、CO2フリーエネルギーを採用し実行してから20年後にどのようなものになるのか、簡単な年表で示しています。化石燃料の石油、石炭およびガスはゼロまでに減らされるでしょう。既存のエネルギー源のバイオマスと既存の再生可能発電はそのまま残ります(もし、状況に応じ、太陽光、風力あるいはその他で容量が増えれば、最終的には原子力発電もゼロに減らすことができます)。再生可能な太陽光と風力の4種類の比率は、0から計算値まで増加します。一次エネルギーの量は、スタートのゼロ年より低くなっていますが、これは特に直接電力の割合が非常に効率的であるためです。

ただ、残念ながら、この間に実できる可能性は低いでしょう。何故ならば、一方で、すべての国が参加しているわけではなく、他方で、当初目標とされた再生可能エネルギーへの年間の投資増加率(Factor15〜2019)を達成することは難しいと云えるからです。もちろん、技術的に不可能ではありませんが、そのためには、実際問題、年間投資額を大幅に増やす必要があります。

ドイツは、電力生産の少なくとも100%を再生可能エネルギーに切り替え、同時に、残りの一次エネルギーを水素の形で輸入することに集中しなければなりません。これは、大量のグリーン水素を生産するために適した土地が少な過ぎるからなのですが、現状、それは、間約5,000万トンの水素の輸入に相当します。

ドイツが太陽光と風力への年間投資を倍増させ、並行してグリーン水素を輸入に成功した場合(技術支援を受けて)、ドイツは30-35年(1世代)でCO2フリーになるはずです。

下図は、ドイツにおける一次エネルギー生産の簡単な将来予測を示しています。

もう一度、簡単に

1. 国際社会はカーボンニュートラルに向けて取り組んでいます。

2. しかしながら、投資活動は低調で、目標達成は遥か彼方と云えます。

3. コストと土地利用に絞ると、今後20年で目標は達成できるが、投資活動は15倍に増やす必要があります。ただ、この短期間では達成は難しく、代替手段も必要になります。一部の国では、原子力エネルギーの保持または拡大を真剣に検討しており、ドイツでは、停電リスクの増大を容認しない限り、100%CO2フリー社会が見えてくるまで、既存の原子力発電所の閉鎖は難しいと考えます。

4. 再生可能エネルギーの最も効率的な変種は、生成されたエネルギー直接使用することです。

5. 水素または他の燃料への変換は、風や太陽が利用できない期間のバックアップとして適するのでしょうが、効率は低くなります。

6. 最前線に立っているのは電気自動車で、CO2フリー電源を直接使用し、効率は約80%です。

7. 電気自動車が化石燃料から生成される電気で動かされても、過渡期である以上、仕方のないことです。長期的に観ると、約55%(現在のガスタービンと石炭火力発電所の平均)80%の全体的な効率は、いずれも40%を超えており、熱損失の大きい内燃エンジンを使用よりもはるかに優れています。しかし、発電の総容量は、まだまだ十分とは云えません。

8. 従い、先ずは、長距離トラックやバスには、グリーン電力からのグリーン水素が適用されるべきで、十分な容量が確保されるまでは、燃料電池燃焼エンジンによる車両の運用は仕方ないことです。

9. 夜間電力をさらに低コスト化するためには、CO2フリー電力の対極にある部分を燃料に電力に変換する必要があります。これは、例えば、ガスタービンの余排熱を利用し発電することなどを意味します。

10.改善の余地はまだまだあります。しかし、これは、今後の世界人口の増加と電力消費量の更なる増加と密接に関係してくるものです。