環境問題について

地球温暖化の原因は二酸化炭素ではなく排熱ではないか

私、伊藤智章が経営するワンワールドグループでは、環境問題を解決するための製品開発を行っています。

今回は、地球温暖化問題について、私たちワンワールドの考えをまとめました。

地球温暖化の実態

昨今、私たちの地球の未来を脅かしている地球温暖化問題。

世界各地で温暖化対策に講じる必要性が高まってきています。

そもそも地球温暖化とは何なのか。

地球温暖化とは、地球上の大気の温度が上昇するという問題です。

この温度上昇についてですが、まず世界の平均気温の上昇に目を向けてみましょう。

                        〔引用 気象庁]

世界の平均気温は年々上昇しており、長期的にみると100年あたり0.72℃の割合で上昇しています。

気候変動に関する政府間パネル(IPCC)の第5次評価報告書(2013~2014年)では、きちんとした地球温暖化の対策を取らなかった場合、20世紀末頃(1986年~2005年)と比べて、2081~2100年の世界平均気温が2.6~4.8℃上昇すると予測されており、
今後、全世界で熱波の増加や温暖な季節の長期化が進行し、豪雨や干ばつなどの災害、海面上昇などの地形の変化が深刻化すると言われています。

これを防ぐために、温暖化対策を行うことは急務です。

では大気の温度上昇はどのようなメカニズムで起こっているのか順を追って説明します。

地球のエネルギー収支

〔NASA:Direct Observations Confirm That Humans Are Throwing Earth’s Energy Budget off Balanceから作成

 

まず、地球の気温が保たれるメカニズムをシンプルに説明すると、下記のようになります。

太陽から受け取る熱エネルギー

=地球から宇宙に放出する熱エネルギー+大気、雲、地球表面に吸収される熱エネルギー

地球に入った太陽からの熱エネルギーは、地面や大気に吸収されるか、大気や雲、地面で宇宙に反射します。
地面や大気に吸収された熱エネルギーも運搬され、最終的に宇宙へ放出されます。

この吸収する熱エネルギーと宇宙へ放出するエネルギーが一定の状態を保っているので、地球の気温は大きく変化せず、私たちが過ごしやすい気温で保たれています。

人類が誕生してから長い間、このバランスは崩れることなく一定の状態を保ってきました。

しかし、昨今の人間活動の活発化による熱エネルギーの排出の増加により、そのバランスが崩れ始めています。

この熱エネルギー排出の増加こそが、私たちワンワールドの考える地球温暖化の原因です。

 

地球温暖化の原因

地球温暖化は、海面の上昇から熱波や干ばつ、大雨やそれによる洪水など、気温上昇のほかにこれらの気候変動を引き起こし、私たちだけでなく地球に住む動植物などの生態系にも影響を及ぼしていると言われています。

地球温暖化の原因は、一般的には皆さんご存じの通り、CO₂と言われています。
環境問題の改善に向け、日本含め、世界中がCO₂削減に向けた取り組みに力を入れています。

しかし、本当にCO₂排出の増加に伴う温室効果ガスの増加だけが温暖化の根本的な問題なのでしょうか?
実は、主な原因は別にあると私たちワンワールドは考えています。
地球温暖化の根本的な原因は、CO2による熱の閉じ込めではなく、私たちが排出する熱エネルギーであると考えています。

私たち人類は、誕生してからこれまでに火を有効活用し、数多くの文明を発展させてきました。特に産業革命以降、人間活動は活発化し、大量の熱エネルギーを放出するようになりました。

では、その火から放出される「熱」はどこへ行ってしまうのでしょうか?

火から放出される熱は、大気中に拡散されているだけです。
非常に小規模で考えれば、この熱が拡散された大気は、温暖化されているのではないでしょうか。

小規模の温暖化の例として、都市部で起こるヒートアイランド現象があります。

ヒートアイランド現象は都市部の気温が上昇する現象です。
環境省によると、建物や工場の排熱、自動車の排熱、発電所の排熱が、ヒートアイランド現象の一因とされています。現状では、こうした小規模の温暖化は人口が密集する都市部で見られる現象ですが、今後さらに人間活動が活発化していくとすると、排出される熱エネルギーは増加し、温暖化される大気の増加(地球温暖化)につながるのではないかと私たちワンワールドは考えています。
では、人間が排出している熱エネルギーは、どういった場所から放出されているのでしょうか?

 

工場や施設からの排熱

多くの工場では、制作や廃棄などで使用した排熱はそのまま外気へ排出されています。

大型施設(ホテルやショッピングモール)で使用する空調設備の冷却塔から水蒸気として熱エネルギーを放出しています。

発電所からの排熱

工場や施設だけでなく発電所でも、発電するにあたって大量の熱エネルギーの排出をしています。

[電力調査統計などによりISEP作成]

 

上のグラフは、日本全体の電源構成(2020)です。火力発電所と原子力発電所だけで、全発電量の約8割を担っています。

この2つの発電所は、発電する際に熱エネルギーを海、そして大気に放出しています。

実際、これらの発電所が一体どれほどの熱エネルギーを放出しているのか、具体的な数値を交えて解説します。

 

原子力発電所の排熱

原子力発電所の電気へのエネルギー変換効率は約33%です。

原子力発電は、原子炉からの熱エネルギーで水を蒸気に変え、その蒸気でタービンを回して発電をしています。

この蒸気に変えた熱エネルギーが、すべて発電に変換されないために、

残りの67%のエネルギーは、海水へ熱エネルギーとして放出しています。

100万kwの発電量をもつ原子力発電所を例にすると、

33%のプラント熱効率を持つため、この発電所の熱出力は300万kwになります。

つまり、この発電所は、100万kwの電気を生み出すとともに、200万kwもの熱エネルギーを海水に放出していることになります。

火力発電所の排熱

火力発電所の電気へのエネルギー変換効率は約40%。

火力発電は原子力発電と同様に、石炭等を燃やした熱エネルギーで水を蒸気に変え、その蒸気でタービンを回して発電をしています。

この蒸気に変えた熱エネルギーが、すべて発電に変換されないために、残りの60%のエネルギーは海水、そして大気中へ熱を放出しています。

 

100万kwの発電量をもつ火力発電所を例に置き換えます。

40%のプラント熱効率を持つため、この発電所の熱出力は250万kwになります。

つまり、この発電所は、100万kwの電気を生み出すとともに、150万kwもの熱エネルギーを海水、大気中に放出していることになります。

 

熱エネルギーについてのまとめ

人間活動の中で、熱エネルギーを放出していることがおわかりいただけたかと思います。

人類は発展していくと共に、大量のエネルギーを使用し、大量の熱エネルギーを放出してきました。言い換えれば、熱エネルギーを無駄にしてしまっているとも言えるのではないでしょうか。

エネルギーは、様々な形に変換することができます。

排出している熱エネルギーを有効利用すれば、地球温暖化の原因を取り除くと共に、新たにエネルギーを利用することができるのではないでしょうか。

そこで、私たちワンワールドはある製品を開発しました。

熱エネルギー排出問題を解決する装置 DETO33

我が社は、人工的に排出される熱エネルギーが大気に拡散されるのを防ぎ、排熱を蒸留水に変換する装置「DETO33」を開発いたしました。

DETO33を使用することで、高温の排熱を外部に排出することなく、蒸留水を得ることが可能になります。
得られた蒸留水は、飲み水や施設内の雑用水として幅広く活用できます。

DETO33では、蒸留水への変換と同時に、熱から電気を生み出す装置を導入しているため、高温の排熱の熱エネルギーを利用して、電気を得ることも可能です。

通常、大気や海へ放出するだけだった排熱から、DETO33により水や電気を得られます。

この装置を活用し、地球温暖化問題を解決できるよう、全力で取り組んでいきます。

今後の我が社の取り組みに、是非ご注目ください。