電気：必要なスペースと発電方法

要約

本記事では、異なる発電源が電気を発生させるために必要なスペースについて探究します。化石燃料、原子力、風力や太陽光発電などの再生可能エネルギー源が、10ワットの電球を駆動するために必要なスペースの違いを考察します。また、都市、国、そして世界全体を動かすために必要なスペースと、各発電源の環境的および費用的影響についても考慮します。

化石燃料：最小のスペース要件

石炭などの化石燃料から発生する電気は、鉱山や発電所で燃焼し、熱を電気に変換する必要があります。化石燃料で10ワットの電球を駆動するためには、クレジットカードサイズの土地が必要で、化石燃料は1平方メートルあたり最大2,000ワットを発生させることができます。

世界全体を化石燃料だけで動かすには、少なくとも1,200平方キロメートルのスペースが必要で、これはグランドバハマ島の面積にほぼ相当します。既存の技術の中で最もスペースを必要としない化石燃料ですが、私たちが毎年大気中に添加する500億トン以上の温室効果ガスのうち27％を担当し、気候変動を加速させています。

原子力：中程度のスペース要件

原子力は、ウラン鉱山、ウランの精製施設、原子炉、使用済み燃料を安全に保管する場所が必要です。原子力で10ワットの電球を駆動するためには、手のひらのサイズ程度のスペースが必要になるかもしれません。世界全体を原子力で動かすには、少なくとも4,000平方キロメートルのスペースが必要で、これはデラウェア州の面積にほぼ相当します。

原子力発電所は温室効果ガスを排出せず、スペースをほとんど必要としませんが、太陽光パネルや風力タービンよりも遥かに高価であり、廃棄物の処理が必要です。

再生可能エネルギー：さまざまなスペース要件

再生可能エネルギーには、風力タービンまたは太陽光パネルが必要です。必要なスペースは、発電源によって異なります。太陽光発電では、10ワットの電球を駆動するには少なくとも0.3平方メートルの土地が必要で、カフェテリアトレイの2倍の面積です。風力発電では、駐車場の半分程度の7平方メートルが必要です。

太陽光発電で世界全体を動かすには、少なくとも95,000平方キロメートルのスペースが必要で、これは韓国の面積にほぼ相当します。風力発電では、2,000,000平方キロメートルが必要で、メキシコの面積にほぼ相当します。

各発電源には、1平方メートルあたり発生できる電力量にばらつきがありますが、これらの数字は必要なスペースの一般的な感覚を与えてくれます。

スペース要件とその他の考慮事項

砂漠、熱帯雨林、町、または海洋にエネルギーインフラを建設することは、まったく異なる見通しを持ちます。エネルギー源は、占有するスペースを非常に異なる程度で独占します。風力タービンは広がって配置する必要があり、時には半キロメートル離れて配置する必要があるため、風力発電を生成するために必要な土地の多くは、他の用途に利用可能です。ただし、基本的なスペース量は重要です。都市や人口密集地域は、高い電力需要があり、周辺のスペースが制限されていることが多いためです。

現在の電力インフラは、電気を生成する場所と必要な時に生成することが最も効果的です。ただし、スペース要件は方程式の一部に過ぎません。

結論

有害な温室効果ガス排出を排除しながら世界全体を動かすための最適な方法は、1つのアプローチではありません。一部の場所では、化石燃料の代替として原子力が最適な選択肢かもしれません。米国のように、再生可能エネルギー源からほとんどまたはすべての電力を得るための天然資源がある場合もあります。そして、すべての発電源を改善するために取り組む必要があります。原子力発電の場合は安全性を、再生可能エネルギーの場合は貯蔵や輸送を容易にすることが求められます。