再生可能エネルギー（再エネ）とは？そのメリットとデメリットをわかりやすく解説

私たちの仕事や生活の多くは、エネルギーによって支えられています。工場で稼働する産業機器や日々の暮らしに欠かせないスマートフォンまで、これらはさまざまなエネルギーを動力源としています。しかし、石油や石炭など、私たちが産業革命の時代からエネルギーとして依存してきた化石燃料は有限であり、その使用によって排出される温室効果ガスが気候変動におよぼす影響も地球規模の問題として指摘されています。そこで近年、化石燃料に代わるエネルギーとして大きな注目を集めているのが再生可能エネルギーです。

この記事では、再生可能エネルギーの定義と、そのメリットとデメリット、そして再生可能エネルギーの普及を促進するための方策などについて、現在の日本の状況を踏まえながらわかりやすく解説していきます。

1. 再生可能エネルギーの定義と特徴

「再エネ」という略称が用いられることも多い再生可能エネルギーは、地球環境と密接な関係のある人間活動の拡大に伴って、ますます重要性が高まっているエネルギーのひとつです。ここでは、そもそも再生可能エネルギーとはどのようなものなのか、その定義と特徴についてみていきます。

1-1. 再生可能エネルギーの定義

再生可能エネルギーは、石油、石炭、天然ガスといった化石燃料とは異なり、太陽光や風力、地熱など自然界の一部として広く存在し、利用する以上の速度で再生されるエネルギーのことをさします。

2009年に制定された「エネルギー供給事業者による非化石エネルギー源の利用及び化石エネルギー原料の有効な利用の促進に関する法律（エネルギー供給構造高度化法）」によれば、再生可能エネルギーは「太陽光、風力その他非化石エネルギー源のうち、エネルギー源として永続的に利用することができると認められるものとして政令で定めるもの」と定義されています。

そして、政令では再生可能エネルギーの具体的な種類として、太陽光、風力、水力、地熱、太陽熱、大気中の熱、自然界に存在するほかの熱源、バイオマスが指定されています。

1-2. 再生可能エネルギーの特徴

再生可能エネルギーは、法律でも「非化石エネルギー源」と定義されているように、石油、石炭、天然ガスなどの化石燃料を使ったエネルギーとは大きく異なる特徴を持ちます。

最も大きな特徴としては、化石燃料と比べて枯渇する可能性が低く、利用に際して温室効果ガスが発生しない点が挙げられます。また、太陽光や風力、地熱など自然界に広く存在する再生可能エネルギーは、その供給源が一部の国家や地域に偏在する化石燃料の課題であるエネルギー安全保障の確保にも寄与すると考えられ、ほとんどのエネルギーを海外から輸入している日本にとって大きなメリットとなります。

地球環境の保護という観点においても、化石燃料の使用に伴う二酸化炭素などの温室効果ガスの排出が地球温暖化の一因になっていることは、すでにさまざまな研究で明らかになっています。つまり、再生可能エネルギーの普及拡大は、温室効果ガスの発生を抑制し、地球規模の気候変動に対処する上でも有効な方策となる可能性を秘めているということです。

1-3. 再生可能エネルギーとパリ協定

2015年に開催された国連気候変動枠組条約第21回締約国会議（COP21）で採択され、2016年に発効した「パリ協定」は、全世界の国々の参加による2020年以降の温室効果ガスの排出削減目標などを定めた国際的な枠組みです。この協定では、地球の平均気温の上昇を産業革命前の水準から2℃以下、可能であれば1.5℃以下に抑えることをめざしています。

そして、パリ協定では気候変動ガバナンスの一環として、途上国を含むすべての国に対して、それぞれの国家貢献目標（NDC：Nationally Determined Contribution）を定め、温室効果ガスの削減や吸収の増加などの施策を通じて、パリ協定の目標達成に貢献することを求めるボトムアップのアプローチが採用されています。

日本は2021年10月に表明した「日本のNDC（国が決定する貢献）」において、すでに2020年10月に宣言していた「2050年カーボンニュートラル^＊」も踏まえた野心的な目標として、2030年度までに温室効果ガスを2013 年度比で 46%削減すること、さらにその先の50%削減に向けて、挑戦を続けることを明言しています。

＊カーボンニュートラルとは、温室効果ガスの排出量をゼロにすることは現実にはできないことから、排出せざるを得なかった分と同じ量を吸収することで、実質的な排出量をゼロにすることを意味します。

パリ協定の目標達成を含めたカーボンニュートラルの課題は、すべてがエネルギーの観点だけで語れるものではなく、地政学的な要因によっても大きな影響を受けます。しかし、カーボンニュートラルを達成するためのひとつの方策として、再生可能エネルギーに関するさらなる技術開発と普及の促進は不可欠です。また、各国政府はそのための具体的な政策や市場環境の整備を推進しながら、エネルギー利用に関する社会全体の行動変容を促していく必要があるでしょう。

2. 再生可能エネルギーのメリットとデメリット

パリ協定の発効に至る経緯、また国際的な世論の高まりなどから、再生可能エネルギーはメリットばかりが強調されがちですが、そこにはいくつかの課題やデメリットも存在します。ここでは、再生可能エネルギーのメリットとデメリットについて整理していきます。

2-1. 再生可能エネルギーのメリット

再生可能エネルギーが大きな注目を集めている背景には、その普及が環境や社会にもたらすさまざまなメリットがあります。

まず環境面でのメリットとしては、何よりも地球環境に対する負荷が低い、地球にやさしいことが挙げられます。化石燃料の使用に伴う温室効果ガスの排出は、地球温暖化の大きな原因といわれていますが、太陽光、風力、水力、地熱、バイオマスなどの再生可能エネルギーへの転換によって温室効果ガスの排出を抑制し、地球温暖化の防止に貢献できると考えられています。

次に、自然界に広く存在する再生可能エネルギーは、エネルギー安全保障の観点においてもメリットがあります。エネルギー安全保障とは、私たちの生活に欠かせないエネルギーが安定的かつ安価な価格で供給される状態を維持するための取り組みです。

石油、石炭、天然ガスなどの化石燃料は、その供給源が一部の国や地域に限られることから、安定供給に対する不安や価格変動のリスクが避けられません。特に天然資源が乏しい日本は、エネルギー供給の8割以上を化石燃料に依存しており、しかもそのほとんどを海外から輸入しています。これに対して、太陽光や風力、水力などを利用する再生可能エネルギーは自国内での生産が可能であり、各国のエネルギー自給率の改善につながるなど、エネルギー安全保障の確保にも寄与します。

たとえば、昨今のウクライナ問題によってエネルギー価格が急騰し、世界のエネルギー市場は大きな混乱に見舞われました。このような事態に各国が自立的に対応できるようにするためにも、再生可能エネルギーの普及はますます重要な課題となっているのです。

2-2. 再生可能エネルギーの課題・デメリット

前項では再生可能エネルギーのメリットについて紹介しましたが、今後その普及を促進し、私たちの社会を支える安定的なエネルギーとして定着を図っていく上ではいくつかの課題もあります。

まず挙げられるのが、エネルギー供給の安定性です。太陽光や風力などを使った一部の再生可能エネルギーは、季節や天候による影響を受けやすく、常に一定量のエネルギー供給を維持することが難しい面があります。

たとえば太陽光発電の場合、日照時間や日射量によって発電量が大きく変動します。電力を安定的に供給するためには需要と供給を常に一致させる必要がありますが、線状降水帯の発生のように予測の難しい気象の変化により発電量が急激に変化すると、エネルギーの需要と供給のバランスが崩れ、ひいては大規模な停電に発展する可能性があります。停電によって社会インフラなどが機能停止の状態に陥れば、大きな経済的損失にもつながりかねません。

次に、再生可能エネルギーの普及を支える新たな供給網の整備も、今後の大きな課題です。現在の日本の電力供給網は大規模電源を中心に設計されており、比較的離れた火力発電所などと需要地を結ぶ仕組みが長年にわたって維持されてきました。今後、これまで想定されていなかった再生可能エネルギーを従来の電力網につなげる上では、送電線の容量が不足する、あるいは多額のコストが必要になるなどの問題が発生します。

そのため日本においては現在、既存の電力網をどのように有効活用していくかに加えて、国内の電気事業者によって構成される組織などにおいて、カーボンニュートラルの実現に資する再生可能エネルギーを主力電源とした電力ネットワークの強化に向けた検討が行われています。

このほかにも発電コストの高さ、また島国という地理的要因もあって欧州のような国際送電網が整備されておらず、隣国と電力を融通しあえない問題もあります。こうした現状を踏まえ、日本では再生可能エネルギーの普及に向けた取り組みが強く求められています。

3. 再生可能エネルギーの普及に向けた社会的取り組み

再生可能エネルギーの普及状況は国や地域によって異なりますが、日本のエネルギー供給の大部分は現在も化石燃料に依存しており、エネルギーミックスにおける再生可能エネルギーの比率はそれほど高くありません。

経済産業省が発表した2019年度のデータによると、日本の総発電量に占める再生可能エネルギーの比率は約18%で、欧州各国と比べて導入が遅れています。

以下では、日本において現在進められている取り組みについて紹介します。

（画像出典：経済産業省資源エネルギー庁『日本のエネルギー 2021年度版エネルギーの今を知る10の質問』。IEA「Data Services」の各国公表情報より資源エネルギー庁が作成）

3-1. 再生可能エネルギーの普及に必要な社会的取り組み

政府は2021年10月に発表した「第6次エネルギー基本計画」において、石炭などの化石燃料への依存を緩和しながら、2030年度までに総発電量に占める再生可能エネルギーの比率を36〜38%に増やすという目標を設定していますが、課題が山積している状況です。

一方、パリ協定の発効と前後して、再生可能エネルギーの普及に向けた国際的、社会的な取り組みが活発化しています。その一例が、企業が自らの事業で使用するすべての電力を再生可能エネルギーで賄うことをめざす国際的なイニシアティブである「RE100」です。

「Renewable Energy 100%」の略称であるRE100の活動は、ロンドンに本部を置く国際環境NGOである「The Climate Group」の提唱によって2014年にスタートし、現在は欧米だけでなく、日本、中国、インドといったアジアの企業も多く参加しています。RE100の参加企業は、これまでのところ大規模なサプライチェーンを運営する大手企業が中心となっていますが、今後はこうした取り組みが中小規模の企業にも拡大していくことが期待されます。

3-2. 日本におけるFIP制度とその効果

日本における再生可能エネルギーの普及を促進するための重要な政策としては、2022年4月にスタートした「FIP（Feed-in Premium）制度」があります。当サイトの記事『FIP制度とは何か？FIT制度との違い』でも取り上げたFIP制度は、再生可能エネルギー設備で発電した電力（再エネ電力）の売買価格に一定の「プレミアム（補助額）」を上乗せすることによって、再エネ電力の発電事業者に対してインセンティブを提供する制度です。

このFIP制度は、2012年にスタートした「FIT（Feed-in Tariff）制度」の次のステップともいえる制度です。FIT制度によって、水力発電を除く再生可能エネルギーが日本国内の総発電量に占める比率は、2011年度の約2.6％から2019年度には約10.3％に増加しました（水資源に恵まれた日本は、もともと水力発電が盛んでした）。

しかし、あらかじめ決められた価格での再エネ電力の買い取りを電力会社に義務付けるFIT制度には、いくつかの課題もありました。そのひとつが、電力会社が再エネ電力を買い取る際に生じるコストの一部を、私たち利用者の電気料金に上乗せする「賦課金」です。この賦課金の総額は2021年において2.7兆円におよんでおり、2012年に制度がスタートして以来、年々上昇していることから改善が求められていました。

再エネ電力の売買価格に「プレミアム（補助額）」を上乗せすることによって、この課題の解消をめざすFIP制度は、市場の動きと連動した電力売買の活性化によって、再生可能エネルギーの普及を促進しながら、政府が掲げる2050年までのカーボンニュートラルの達成を下支えする制度だといえます。

（画像出典：経済産業省資源エネルギー庁『再エネを日本の主力エネルギーに！「FIP制度」が2022年4月スタート』）

3-3. 再生可能エネルギーの未来を支える新技術

私たちが暮らす地球環境を守り、持続可能な社会を実現するためにも、再生可能エネルギーの普及は未来に向けた大きな課題だといえます。そのためには、官民を横断した新技術の開発と新たな戦略を推し進めていく必要があります。

NTT宇宙環境エネルギー研究所においても、再生可能エネルギーを最大限活用する技術として「仮想エネルギー需給制御技術」と「次世代エネルギー供給技術」の研究が進められています。

仮想エネルギー需給制御技術は、電力の需要と供給のギャップに応じて柔軟に需要を制御することにより、供給される再生可能エネルギーを最大限に有効活用し、エネルギーの地産地消を促進する新たなエネルギー流通基盤技術です。

気象条件で変動する再生可能エネルギーの発電に対し、全国に分散しているNTTビルのICT装置で処理する仕事（ワークロード）を時間的・空間的に最適に配置することで消費電力を調整し、需給のバランスをとる技術の研究開発を進めています。たとえば、雨によって太陽光発電の発電量が低下して電力が不足しそうな地域のNTTビルから、晴天で電力が余剰となりそうな地域のNTTビルへワークロードを移動することで、雨天の地域では消費電力を減らして電力不足を回避し、晴天の地域では消費電力を増やして余剰となった電力を有効活用します。

仮想エネルギー需給制御技術の概念
（画像出典：NTT技術ジャーナル『特集：超レジリエントスマートシティの実現に向けたNTT宇宙環境エネルギー研究所の挑戦　環境負荷ゼロの実現に向けた、エネルギー流通基盤技術』）

一方、次世代エネルギー供給技術は、安全で信頼性の高い直流給電システムを活用して、再生可能エネルギーの地産地消やレジリエントなエネルギー供給を実現する技術です。

電力を安定的に供給するためには、雷や短絡、地絡といったリスクに加えて、太陽フレアによる磁気嵐や宇宙線、さらには高高度核爆発による電磁パルスといった事象が発生しても、電力供給が停止しないシステムが必要とされます。

NTT宇宙環境エネルギー研究所では、直流給電システムのシンプルさと信頼性、効率性を活かし、高度な耐久性を備えた電力供給システムの技術開発を推進しています。

さらに、災害の発生やそのほかの理由で電力供給に問題が生じた場合でも、電力供給ルートを素早く切り替えることで影響の範囲を最小限にとどめ、電力供給を迅速に回復する技術の研究開発も進めながら、安全で持続可能なスマートシティの構築に貢献しています。

次世代エネルギー供給技術の概念
（画像出典：NTT技術ジャーナル『特集：超レジリエントスマートシティの実現に向けたNTT宇宙環境エネルギー研究所の挑戦　環境負荷ゼロの実現に向けた、エネルギー流通基盤技術』）

このように再生可能エネルギーについては、世界中でさまざまな研究が進められています。しかし、持続可能な社会の実現という観点では、再生可能エネルギーだけでなく、クリーンで環境負荷が少なく、地球のエネルギー問題を解決する可能性を秘めた新技術にも広く目を向けておく必要があります。

そのひとつとして、大きな期待を集めているのが「核融合発電」です。核融合発電は、太陽のエネルギー源である「核融合」と呼ばれる現象を利用した発電技術です。

水素などの軽い原子核が高温高圧の環境下で融合し、ヘリウムなどの重い原子核となる過程では非常に大きなエネルギーが放出されます。このエネルギーを有効利用することで、持続可能な電力供給が実現するのではないかと考えられています。核融合は、その燃料として海水に含まれる重水素を利用できるため、海に囲まれた島国である日本にとって資源が枯渇するリスクが低く、また原子力発電と比較して高レベル放射性廃棄物は発生せず、そのほかの放射性廃棄物も放射能が速やかに減衰するなどのメリットがあります。

また、「宇宙太陽光発電」も注目されている新技術のひとつです。宇宙太陽光発電では、静止衛星軌道上の人工衛星を使って、太陽のエネルギーをレーザ光やマイクロ波に変換して地球に伝送し、電力などのエネルギーに変換します。宇宙空間は、地上よりも太陽エネルギーを受け取りやすい環境にあるため、24時間安定した電力供給が可能である点も魅力です。

ただし、大規模な太陽電池の打ち上げや地球へのエネルギー伝送技術の確立など、多くの課題も残されています。そのため、NTT宇宙環境エネルギー研究所においても、エネルギーの長距離伝送を実現するレーザビームの研究が進められています。

エネルギーは、地球環境や私たちの暮らしと密接に関わる重要なテーマです。再生可能エネルギー、さらにクリーンで環境負荷が少ないエネルギーの新技術についてのさまざまな研究から、持続可能な未来を支える多くの成果が生み出されることが期待されます。

4. まとめ

再生可能エネルギーは、自然界の一部として広く存在し、利用する以上の速度で再生されるエネルギーのことをさす。具体的な種類としては、太陽光、風力、水力、地熱、バイオマスなどがある。
再生可能エネルギーの最大の特徴は、利用に際して温室効果ガスが発生しない点であり、利用の仕方によっては永続的な供給が可能である。
2016年に発効したパリ協定では、地球の平均気温の上昇を産業革命前の水準から2℃以下に抑えることが目標として掲げられており、目標達成のためには再生可能エネルギーに関連するさらなる技術開発と普及が不可欠である。
温室効果ガスの排出抑制やエネルギーの国産化といった再生可能エネルギーのメリットは、エネルギー自給率の改善につながる。
エネルギー供給の安定性の確保、既存の電力網の有効活用、エネルギーミックスにおける再生可能エネルギーの比率の低さは、日本における今後の課題である。
NTT宇宙環境エネルギー研究所では、仮想エネルギー需給制御技術や次世代エネルギー供給技術などの研究を通じて、電力供給の安定性と効率性を向上させることで、再生可能エネルギーの普及促進と地域のエネルギー流通を支え、カーボンニュートラルの実現に貢献する。
クリーンで環境負荷の少ない新たな発電技術として、「核融合発電」と「宇宙太陽光発電」が大きな注目を集めている。