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Q.
再生可能エネルギーについて、太陽光や水力、風力発電など、「再生可能」とされているエネルギーでも、間に発電機とバッテリーを置いて中間でエネルギーとして抽出していれば、エネルギー保存の法則によって他に供給されるエネルギーが減ることになり地球環境に影響があるのではと思うのですが、実際にマイナスの影響が起こる可能性はありますか？
A.
興味深い物理的な視点からの質問ですね。実際に科学的な研究でこの問題は検討されており、マイナスの影響が起こる可能性はありますが、その規模と性質は限定的であることが分かっています。
再生可能エネルギーは確かに地球のエネルギーシステムからエネルギーを抽出していますが、その影響は種類によって異なります。
風力発電が最も顕著な影響を持ちます。ハーバード大学の研究によると、アメリカ全土で大規模な風力発電を行った場合、平均気温が0.24℃上昇する可能性があることが示されています。これは風力タービンが大気の運動エネルギーを抽出し、風速を低下させ、大気の乱流混合を増加させるためです。特に安定した気象条件下では、風力発電施設の風下30〜50km以上にわたって風速の低下と乱流の増加が観測されています。
太陽光発電の気候への直接的な影響は風力の約10分の1と、はるかに小さいことが分かっています。
水力発電は河川の自然な流れを変え、水温や酸素レベルの変化を引き起こし、生態系に影響を与えます。
重要なのは、時間軸によって評価が変わることです。風力発電の場合、最初の100年間は温暖化効果が温室効果ガス削減効果を上回りますが、これは温暖化効果が主に風力発電施設の周辺に局所的に現れる一方、CO2削減の利益は地球規模で実現されるまでに時間がかかるためです。しかし、1000年単位の長期的視点では、風力発電による気候への影響は石炭や天然ガスと比べて圧倒的に小さくなります。
さらに興味深いことに、抽出された電気エネルギーは最終的に熱として大気に戻り、一部の位置エネルギーと運動エネルギーが再生されることも指摘されています。
PNAS（米国科学アカデミー紀要）に発表された研究では、再生可能エネルギーの直接的な気候影響とCO2削減による間接的な利益を比較した結果、間接的な利益の方が一貫して直接的な影響のコストを上回ることが示されています。欧州環境機関の分析でも、2018年時点でEUの再生可能エネルギーへの移行は、気候変動、富栄養化、粒子状物質、酸性化などの環境影響を2005年と比較して大幅に削減したことが確認されています。
したがって、エネルギー保存の法則に基づく懸念は理論的には正しいものの、実際の環境への影響は化石燃料の使用と比較すると遥かに小さく、全体としては環境にプラスの効果をもたらすと結論づけられています。
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