持続可能なエネルギーは、どのように世界に貢献できるか
持続可能なエネルギーとは、「今の世代だけでなく将来の世代のニーズにも対応できる」エネルギーおよび技術を意味します。 再生可能エネルギーは、「クリーンエネルギー」と呼ばれることもあり、通常、絶えず補充される天然資源から生み出されます。 風力エネルギー、水力エネルギー、太陽エネルギー、海洋エネルギーなどの再生可能エネルギー源は、化石燃料よりも環境にやさしく持続可能とみなされています。
エネルギー自給を実現し、拡大する世界のエネルギー需要を満たし、温室効果ガスの排出による気候変動の脅威を和らげるためには、より持続可能なエネルギーを使用する必要があることは明らかです。 この目標がすべて達成されることで環境とヒトの健康に直接恩恵をもたらします。
現在、持続可能なエネルギーが世界の電力需要に占める割合は、わずか7％程度であり、主要な供給源は、太陽エネルギー、風力エネルギー、バイオエネルギー、水力エネルギー、および海洋（潮力）エネルギーです。 エネルギーは、気候変動問題の中心にあり、解決への鍵を握っています。
太陽光発電
光は、地球上で最も豊富で自由に使えるエネルギー源の1つです。 1時間に地球の大気圏に届く太陽光で世界の1年分のエネルギー需要を満たすことができます。 ソーラーパネルの製造コストは、過去10年間の技術の進歩により大幅に削減されました。 また、効率性も向上し、寿命も30年近くまで延びています。 その結果、太陽光発電は、次第に、より安価で身近な存在になってきました。
風力エネルギー
風力エネルギーも豊富でクリーンな自然エネルギーです。 風力発電所は、風力タービンを回して風のエネルギーを電気エネルギーに変換します。 厳密に言うと、風力エネルギーは、太陽エネルギーの一種です。というのは、「風」と呼ばれる現象は、大気中の温度差、地球の自転、そして地形が組み合わさって起きるからです。
風力エネルギーは、数千年前から利用されていますが、近年の陸上風力および洋上風力発電技術の発展により、タービンの高さは、高くなり、ローターの直径は、大きくなっています。 平均風速は、場所によって異なりますが、世界のほとんどの地域で風力エネルギーを利用できる可能性があります。
海洋エネルギー（潮力エネルギー）
海洋エネルギーは、「潮力エネルギー」とも呼ばれますが、水力エネルギーの一種であり、主に波や海流など海水の運動エネルギーと熱エネルギーを利用して発電や熱供給を行います。 たとえば、1日2回の潮の干満を利用してタービンを回して発電できます。 潮流は、他の水力エネルギー源ほど一定していませんが、非常に予測可能性が高いです。 海洋エネルギーは、まだ開発の初期段階ですが、将来発展する大きな可能性があります。
バイオエネルギー
バイオエネルギーは、植物および生物に由来する有機物（バイオマス）を原料とする再生可能エネルギーです。 暖炉に使用する薪は、バイオマスの代表的な例です。
バイオマスからエネルギーを生み出す方法は、たくさんあります。 たとえば、池や埋立地で有機物が自然分解されて発生するメタンガスを燃やして発電できます。 バイオエネルギーを生み出すエネルギー変換は、比較的クリーンでエネルギー効率の高いプロセスです。
技術革新が持続可能なエネルギー開発を推進
当面の間は、技術革新により持続可能なエネルギーの開発が推進され続けることは明らかです。 世界的な「新エネルギー」の推進の取り組みでは、主に開発と利用に焦点が当てられています。 現在の高いエネルギー消費量と二酸化炭素排出量を削減するだけでなく、エネルギー効率の継続的な向上により、さらにエネルギー消費量と二酸化炭素排出量を削減することは、世界中で急務となっていますが、これらはすべて技術革新にかかっています。
太陽エネルギー、風力エネルギー、およびエネルギー貯蔵では、主に絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT）および炭化ケイ素（SiC）を使用して、間欠性のエネルギーをグリッド用の持続可能なエネルギーへ変換しています。 したがって、パワー半導体は、21世紀の持続可能な電源および負荷効率の高いエネルギー網の重要な推進力となるでしょう。
パワー半導体は、排出ゼロの目標に向けて再生可能エネルギーの効率的な利用を推進し続けるために、3つの主要分野でイノベーションが必要です。 それは、スイッチング技術の性能、効率的なパッケージング、そしてコストと容量です。 MOSFET、IGBT、SiC デバイスのいずれも、静的損失と動的損失を低減させると同時にスイッチの動作効率と性能を向上させる形で技術が改良されてきました。 また、相互接続、材料、およびモジュール技術のイノベーションを活かしたパッケージング技術により、電気的性能と信頼性を損なうことなく熱損失を最小限に抑え、パワー半導体の効率を向上させてきました。
カーボンニュートラルと業界の統合
GX（グリーントランスフォーメーション）に向けて
中国では、従来から電力と暖房が国全体の炭素排出量の大きな割合を占めてきました。 エネルギー市場を「ブラック」業界から「グリーン」業界へ迅速に変換する明らかな方法は、業界の供給側で炭素削減を強化することです。 これは、旧式の石炭および石炭火力発電によるエネルギー生産を継続的に排除することで実現できます。 台湾では、エネルギーの改良と変革が国家の戦略的発展に向けた唯一の道です。 そこで、当然のことながら、台湾のエネルギー業界は、太陽光発電、風力発電、水力発電など、低炭素で環境に優しい再生可能エネルギーの開発に注力しています。
エネルギー業界の供給側が持続可能な低炭素のグリーンエネルギーへ移行すると同時に消費側も移行する必要があります。 運輸、農業、製造などの業界は、この目標に向かって二酸化炭素排出量とエネルギー消費量を削減するために、グリーンエネルギーへの転換を積極的に進めています。
1. 太陽光発電業界
主な課題
- 分散型の太陽光発電の開発に注力する。
- 消費保証の仕組みを改善し、消費と設置を保証する。
- 太陽電池および部品の効率性を向上させ、電気料金を下げる。
- 蓄熱量の多い大規模溶融塩タワー技術を開発し、熱媒油槽発電所のコストと電気料金をさらに削減する。
2. IoE（インターネット・オブ・エネルギー）と統合型エネルギーサービス業界
主な課題
- 世界規模のIoEの新たな発展に対応できるスマートシティ向けの新しいインフラシステムを研究開発する。
- 送電線を改良および変革するために超電導の送電技術を徐々に導入する。
- 最適化スケジューリングを採用することにより、地域横断的な送受電側の調整制御を実現し、電力市場に基づく集中型の地域間取引と分散型の地域内取引を実現し、クリーンエネルギー消費を推進する。
- マルチタイプ、大容量、低コスト、高効率、および長寿命の先進的なエネルギー貯蔵システムを開発する。
3. 原子力エネルギー業界
主な課題
- 独立式の第3世代加圧水型原子炉技術によるスペクトル開発および一括建設を実現する。
- 小型の多目的原子炉技術により原子力エネルギーの範囲と適用分野を広げる。
- 第4世代先進原子力技術と加圧水型原子炉の開発を調整することにより持続可能な発展モデルを構築する。
- 安全で効率的で安定した実用的な核融合技術を開発する。
4. 風力発電業界
主な課題
- 業界の分布を最適化し、陸上分散型風力発電の開発を加速化させる。
- 現地および隣接地での利用を拡大し、消費問題を解決する。
- 共通の基礎技術研究を強化し、業界の発展に向けた完全な研究開発および製造システムを構築する。
- 市場競争の仕組みを強化し、風力発電業界と金融システムの融合を積極的に推進する。
5. バイオマスエネルギー業界
主な課題
- バイオマスの資源分布および物理的／化学的特性に関するデータベースを構築する。
- 高効率バイオマスコージェネレーション熱電併給、多品種コージェネレーション熱電併給、ごみ焼却クリーン発電の多品種複合生産技術の研究開発を行う。
- 成形用燃料の工業生産およびその効率的かつクリーンな利用のための主要技術の研究開発に注力する。
- バイオディーゼル燃料に関する成熟したビジネスモデルを確立するためにセルロース系エタノールの工業化を推進し、運輸業界向けの効率的なバイオマス変換技術の研究開発を行う。
まとめ
技術革新により持続可能なエネルギーの新しい供給源とアプリケーションが生まれ、気候変動の影響から地球を守るために貢献しています。 新しい技術、新しいモデル、そして新しい流れは、間違いなく、今後もエネルギー転換を推進していくでしょう。 しかし、高品質のエネルギーを効率良く長期的に利用するためには、フレキシブルエネルギー、エネルギー貯蔵、そしてスマートグリッドの統合が必要です。 世界に貢献する持続可能なエネルギーの大きな可能性を実現するためには、送電網、情報化、デジタル化などの関連分野におけるより複合的で多分野にまたがる研究が必要です。
