風力発電

風力発電のデメリットとは?問題点を見てみよう

風力発電は風さえあればエネルギーを得られるクリーンなエネルギー源として期待されていますが、日本国内ではなかなか普及していない発電方法です。
この記事では、風力発電が抱えるデメリットや問題点にはどのようなものがあるのか紹介します。

風力発電とは?発電の仕組みやメリット・デメリットについて知ろう

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風力発電のデメリット


風力発電の仕組みは、風の運動エネルギーを翼(ブレード)で受け、増速機を介して発電機を回し、電気を生み出します。
つまり風力を回転エネルギーに変え、さらに電気エネルギーに変換し、それを変電所などに送って私たちの元に届きます。

風力発電では二酸化炭素が発生しないためクリーンであると言われています。また、強い風が吹く場所であれば発電が可能なため、陸上だけでなく洋上でも発電が可能です。
また変換効率もよく、夜間も稼動でき、大規模な発電設備であれば火力発電並みの発電コストとなるため、経済性も確保できる可能性があるエネルギー源として期待されています。

このようにメリットが多い発電方法ではあるものの、デメリットもあります。
風の運動エネルギーを電気エネルギーに変えるということは、常に相当の強さで風が吹き続けていなければ、発電効率が悪くなります。
そうなると設置場所も自ずと、強い風が吹く場所でなければいけません。
強い風が吹くとしても、常に同じ強さで吹くわけではないため、発電量が風の強さに左右され安定しないというデメリットもあります。

加えて風力発電はブレードを回すことで発電します。そのため回転による騒音が出ることもデメリットになります。
また、強風により、基礎ごと倒壊する、ブレードなどの部品が破損や飛散する事故が起こることがあります。
しかし、もともと風が強い場所に設置するため、台風や強風時には、このような事故が起こる可能性があります。

  • 風力発電は、経済性も確保できる可能性があるエネルギー源として期待されている
  • デメリットとして、発電効率や騒音、故障・事故などが挙がる
  • (出典:経済産業省「なっとく!再生可能エネルギー」再生可能エネルギーとは 風力発電)
    (出典:参議院常任委員会調査室・特別調査室「日本の風力発電の現状から見る再生可能エネルギーの課題」,2018)

    風力発電のデメリットから見える今後の課題・問題点


    風力発電にはいくつかのデメリットが存在します。
    このデメリットから今後の課題が見えてきますが、大きく分けるとコスト面と利用率、系統連系、騒音、強風と落雷の4つに分けることができます。
    それぞれどのような課題や問題点があるのか紹介します。

    コスト面と利用率の問題

    風力発電だけではありませんが、再生可能エネルギーは火力発電のような集中型とは異なり、分散型のため、各地に設備を作る必要があります。
    風力発電機や変電所など設備一式を準備し、設置すると相当のコストがかかります。
    またデメリットにも挙がりましたが、強風による破損などの問題も抱えていることから、メンテナンスや修理などによるコストもかさむ可能性があります。

    日本の風力発電のコストは、導入量の増加に伴い低下しているものの、まだまだ高止まりの状態です。
    風力発電を行う環境の調査など、環境アセスメントの迅速化や地元調整など、開発段階での高いコストも課題です。
    日本の気候には特徴があり、山岳地帯では乱気流が発生することがあり、日本海側では発雷確率が高いです。また、全国的に台風に見舞われることも多いため、海外に比べて風力発電施設の利用率が低いことも、コスト高の要因の一つです。

    事業を低コストで行っている国内事業者は、現地で常駐スタッフが監視し、風車の停止時間を減らし、設備利用率の向上につなげています。
    このような利用率の向上やコストの低減をほかの事業者でも行えるように、新たな異常検知や故障予知技術の既存風車への適用や、設備のオペレーション・メンテナンス分野における人材育成を含めた産業基盤の強化を図ることなどが必要です。
    これらの対策により、稼動率の向上とメンテナンスコストの低減を図ることも課題として挙げられています。

    系統連系対策

    風力発電のデメリットとして、風の強弱などで出力が左右されることが挙げられています。
    この出力変動は、電力系統の電圧や周波数を変動させるので、需給バランスに悪影響を及ぼすという問題点があります。
    今後の課題としては、系統の変動に対応し、需給バランスを維持する手段を得なければいけません。

    それは火力発電によるバックアップがありますが、それだけではなく電力システム全体としての調整力の確保や、需給バランスを柔軟に維持するといった手段もあります。
    この手段に関しては国際エネルギー機関(IEA)から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種類が挙げられています。

    例えば送配電網インフラであれば、これを整備することで遠隔地にある変動性再生可能エネルギー(VRE)電源にアクセスでき、VRE電気を広域的に受け入れることで、ならし効果が起こり、変動性が緩和されます。
    ただこれを日本で行うとなると、現在整備されている送配電網を見直す必要があり、現状のルールではいくつかの問題があるため、ルールも変えていかなければいけないという課題が発生します。

    騒音問題

    デメリットに挙がっていた騒音は、風力発電においてしばしば挙がる問題です。
    騒音はブレードの風切り音と、増速機の歯車からの機械音が問題になります。
    このような騒音は特定の周波数を持ち、高調波成分や低周波振動を伴うので、音の強さ(音圧)が下がっても耳障りになる可能性があります。

    ブレードや増速機の改良だけでなく、設置場所の選択を含めた対策が必要ですが、風の強さも含めた条件に合致する設置可能な土地が限られます。環境アセスメントや地元調整などのコストが増加することになり、コスト問題にも関わってくることになります。

    強風・落雷問題

    風力発電は、ある程度の強さがなければ発電効率が上がりませんが、要諦以上の強風が吹くことがあります。
    想定以上の強風の影響で風力発電機の基礎が倒壊する、ブレードやナセルカバーと呼ばれる部品の破損や飛散する故障もあます。

    また風力発電機は支柱が高く、標高が高い開けた場所に置かれているため、落雷事故は、しばしば起こる問題です。
    落雷の衝撃はブレードの構造上のダメージや電気制御部品への損傷を与えることがあり、運転中断を余儀なくされることも少なくありません。

    このような強風や落雷に対して、日本の自然特性に起因する被害を低減させるためのガイドラインの策定や、風条件の設定と評価方法、台風や乱流対策、避雷設備や表面被覆を含めた落雷対策などを設けることが課題となっています。

  • 風力発電は、設置するとなると相当のコストがかかり、風の強弱などで出力が左右されることもデメリット
  • 風力発電の騒音はブレードの風切り音や、増速機の歯車からの機械音も問題になっている
  • 風の強さや落雷によって基礎が倒壊する、ブレードやナセルカバーと呼ばれる部品の破損や飛散する可能性がある
  • (出典:経済産業省「なっとく!再生可能エネルギー」再生可能エネルギーとは 風力発電)
    (出典:参議院常任委員会調査室・特別調査室「日本の風力発電の現状から見る再生可能エネルギーの課題」,2018)
    (出典:環境省「風力発電施設から発生する騒音に関する指針について」,2017)
    (出典:環境省「2-2.風⼒発電設備導入に係るリスクとその対策」,2017)

    風力発電のデメリットは対策が講じられている


    風力発電は、問題点やデメリットがあり、現状普及しない理由がいくつかありました。
    しかし研究や技術開発が進み、先進的な欧州を見習った導入方法の検討などが進められています。
    風力発電の導入と普及が進み、技術がさらに発展すれば、いずれは次世代を担う再生可能エネルギーとなる可能性は十分にあります。風力発電の今後の展開に期待しましょう。

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