日本の再生可能エネルギーについて教えてください

塾長
ありがとう。大須君が、日本の再生可能エネルギーのことを教えてほしいとのことなのですが、具体的にどんなものがあるのか教えてください。

Bing
大須君が知りたいという日本の再生可能エネルギーについて教えてあげるよ。再生可能エネルギーとは、自然界に存在するエネルギーを利用して発電や熱利用などをおこなうことで、温室効果ガスの排出を抑えることができるエネルギーのことです。日本では、以下のような種類の再生可能エネルギーがあります。
●     太陽光発電：太陽の光を電気に変換する発電方法です。屋根や壁面などに太陽電池パネルを設置して発電します。太陽光発電は、日照時間や天候によって出力が変動するため、蓄電池や系統連系などの対策が必要です。
●     風力発電：風の力を利用してタービンを回し、発電機で電気に変換する発電方法です。風車を陸上や海上に設置して発電します。風力発電は、風速や風向きによって出力が変動するため、蓄電池や系統連系などの対策が必要です。
●     バイオマス発電：植物や動物の残さや廃棄物などの有機物を燃焼させて発電する方法です。バイオマスは、燃焼時に排出される二酸化炭素が植物の光合成で吸収されるため、温室効果ガスの排出量が少ないとされます。
●     水力発電：川やダムなどの水の流れを利用してタービンを回し、発電機で電気に変換する発電方法です。水力発電は、安定した出力が得られるため、再生可能エネルギーの中では最も古くから利用されています。
●     地熱発電：地下深くにある高温の水蒸気や温泉水を利用してタービンを回し、発電機で電気に変換する発電方法です。地熱発電は、火山地帯に多い日本に適したエネルギー源ですが、開発には高度な技術や環境への配慮が必要です。
以上が日本の再生可能エネルギーの主な種類です。もっと詳しく知りたいなら、以下のサイトを見てみてください。
●     なっとく！再生可能エネルギー
●     2050年カーボンニュートラルを目指す 日本の新たな「エネルギー基本計画」
●     総論｜再エネとは｜なっとく！再生可能エネルギー

塾長
では、日本で多く使われている再生可能エネルギーは何ですか？

Bing
日本で多く使われている再生可能エネルギーは、太陽光発電です。2020年時点で、再生可能エネルギーの発電量に占める太陽光発電の割合は約32％でした。太陽光発電は、屋根や壁面などに太陽電池パネルを設置して、太陽の光を電気に変換する発電方法です。太陽光発電は、温室効果ガスの排出が少なく、環境に優しいエネルギー源です。しかし、日照時間や天候によって出力が変動するため、蓄電池や系統連系などの対策が必要です。
日本では、2012年からFIT（固定価格買取制度）が導入されており、再生可能エネルギーの発電事業者に対して一定期間、一定価格で電力を買い取ることが義務付けられています。この制度により、太陽光発電の導入が促進されました。しかし、FIT制度は国民負担が高くなるという問題もあります。そこで、2022年4月からFIP（固定価格購入制度）が始まりました。FIP制度では、再生可能エネルギーの発電事業者に対して一定期間、市場価格と固定価格の差額を支払うことになります。これにより、市場価格の変動に対応できるようになります。
日本では、2030年度のエネルギーミックスでは、再生可能エネルギーの割合を36～38％とする目標が掲げられています。そのためには、太陽光発電だけでなく、風力発電やバイオマス発電なども積極的に導入する必要があります。また、地元理解の促進や安全対策の強化なども重要です。日本は再生可能エネルギーの主力電源化を目指しています。

塾長
塾長です。歩いている人の足の圧力で発電するのがありましたよね？

Bing
はい、歩いている人の足の圧力で発電する方法があります。それは、発電床と呼ばれる装置で、圧電素子を利用して歩行時に生じる圧力を電気に変換する仕組みです。発電床は、災害時の緊急電源や節電対策などに応用できると期待されています。JR東日本は、東京駅で発電床の実証実験を行っています。また、イギリスのテクノロジー企業Pavegenは、発電床の新方式を開発し、歩くだけでLEDを点灯させたり、スマートフォンを充電したりできるようにしています。歩いている人の足の圧力で発電する方法は、再生可能エネルギーの一種として注目されています。

塾長
塾長です。そのうち靴の底につけて発電できるようになるかもしれませんね。

Bing
そうですね。靴の底に発電装置をつけて、歩くだけで電気を作ることができるかもしれません。それは、エネルギーハーベスティングと呼ばれる技術で、人間の動きや熱などの微小なエネルギーを回収して利用する仕組みです。エネルギーハーベスティングは、ウェアラブルデバイスやセンサーネットワークなどに応用できると期待されています。実際に、靴の底に発電装置をつけたプロトタイプが開発されており、歩くだけでスマートフォンを充電できるという報告があります。靴の底に発電装置をつける方法は、再生可能エネルギーの一種として興味深いですね。

塾長
ありがとう。もうすでに開発段階にあったのですね。

Bing
どういたしまして。はい、靴の底に発電装置をつける方法は、すでに開発段階にあります。この技術は、再生可能エネルギーの一種として、将来的にはさまざまな用途に応用できるかもしれません。例えば、歩くだけでスマートフォンやウェアラブルデバイスを充電できるようになったり、歩数や消費カロリーなどの健康情報を測定できるようになったりするかもしれません。靴の底に発電装置をつける方法は、エネルギーと健康の両方に貢献できる技術と言えるでしょう。

塾長
大須です。発電床の構造を簡単に説明してもらえませんか？

Bing
発電床の構造を簡単に説明してあげるよ。発電床とは、人が歩くことで発電する床型の装置で、圧電素子という素材を利用しているんだ。圧電素子とは、圧力や振動を電圧に変換することができる素材で、水晶やセラミックなどがあるよ。発電床は、床内部に圧電素子を組み込んでおいて、人が歩くときに生じる圧力や振動を電気に変える仕組みなんだ。発電床は、自動改札機や電光掲示板などの駅設備の電力源として使うことができるし、災害時には緊急電源や避難経路の案内としても役立つよ。JR東日本は、東京駅で発電床の実証実験を行っていて、歩行性や耐久性などを調べているよ。発電床の構造についてもっと詳しく知りたいなら、以下のサイトを見てみてね。
●     発電床 - Wikipedia
●     身の周りにある圧電効果 −力で電気を生み出す仕掛け−｜テクの雑学｜TDK Techno Magazine
●     東日本旅客鉄道（株）、東京駅で発電床の実証実験を実施
●     「床発電システム」の実証実験について - JR東日本

塾長
塾長です。クオーツ使用の時計の原理の逆ということですね

Bing
はい、そうです。クオーツ使用の時計の原理の逆ということです。クオーツ使用の時計は、電気をかけるとクオーツが振動する圧電効果を利用して、時間を正確に計測します。発電床は、クオーツなどの圧電素子に圧力や振動をかけると電気が発生する圧電効果を利用して、歩くことで発電します。圧電効果は、力と電気の相互作用を表す現象で、物質の種類や形状によって違います。圧電効果についてもっと知りたいなら、以下のサイトを見てみてください。
●     圧電効果 - Wikipedia
●     身の周りにある圧電効果 −力で電気を生み出す仕掛け−｜テクの雑学｜TDK Techno Magazine