低炭素電力

水力発電所は長寿命であるという利点があり、既存の発電所の多くは100年以上稼働しています。水力発電は、電力網の運用という観点からも非常に柔軟な技術です。大規模水力発電は、化石燃料と比較しても、今日のエネルギー市場において最も低コストな選択肢の1つであり、発電所の運転に伴う有害な排出物はありません。^{[ 17 ]}ただし、貯水池では一般的に温室効果ガスの排出量が少なく、熱帯地域では排出量が多くなる可能性があります。

水力発電は世界最大の低炭素電力源であり、2019年には総電力の15.6%を供給した。^{[ 18 ]}中国は世界最大の水力発電国であり、ブラジルとカナダがそれに続く。

しかし、大規模水力発電システムには、いくつかの重大な社会的および環境的欠点があります。例えば、貯水池の計画地に住んでいる人々の移転、貯水池の建設と湛水時の大量の二酸化炭素とメタンの放出、水生生態系と鳥類の破壊などです。 ^{[ 19 ]}現在、各国は水資源管理に対して統合的なアプローチを採用すべきであるという強いコンセンサスがあり、これには他の水利用部門と協力して水力発電開発を計画することが含まれます。^{[ 17 ]}

原子力発電は、2025年時点で440基の原子炉による世界の電力生産の9％を占めている。^{[ 20 ]}

2010年、原子力発電は欧州連合（EU）加盟27カ国の低炭素エネルギーの3分の2を供給しており^{[ 21 ]} 、一部のEU加盟国は電力の大部分を原子力発電から得ている。例えば、フランスは電力の79%を原子力発電から得ている。2020年現在、原子力発電はEUの低炭素電力の47%を供給しており^{[ 22 ]}、原子力発電を主力とする国々は、日常的に30～60gCO2eq/kWhの炭素強度を達成している^{[ 23 ] 。}

2021年、国連欧州経済委員会（UNECE）は_、原子力発電を気候変動を緩和するための重要なツールと位置づけ、過去半世紀で74ギガトンのCO2排出量を削減し、ヨーロッパのエネルギーの20％、低炭素エネルギーの43％を供給してきたと述べた。^{[ 24 ]}

原子力発電は1950年代から低炭素のベースロード電力源として利用されてきた。^{[ 26 ]} 30か国以上の原子力発電所が世界の電力の約10%を発電している。^{[ 27 ]} 2019年現在、原子力はすべての低炭素エネルギーの4分の1以上を発電しており、水力発電に次ぐ2番目に大きなエネルギー源となっている。^{[ 28 ]}

原子力発電のライフサイクル温室効果ガス排出量（ウランの採掘と処理を含む）は、再生可能エネルギー源からの排出量と類似している。^{[ 29 ]}原子力発電は、主要な再生可能エネルギーと比較して、単位エネルギーあたりの土地使用量が少ない。さらに、原子力発電は局地的な大気汚染を引き起こさない。^{[ 30 ] [ 31 ]}原子力発電所の燃料として使用されるウラン鉱石は再生不可能な資源であるが、数百年から数千年にわたって供給できるだけの量が存在している。 ^{[ 32 ] [ 33 ]}しかし、現状では経済的に実現可能な方法でアクセスできるウラン資源は限られており、拡張段階ではウラン生産が需要に追いつくことはほとんど不可能である。^{[ 34 ]}野心的な目標と整合する気候変動緩和経路では、通常、原子力からの電力供給が増加する。^{[ 35 ]}

原子力発電が持続可能かどうかについては、核廃棄物、核兵器の拡散、事故に関する懸念などから議論がある。^{[ 33 ]}放射性核廃棄物は何千年にもわたって管理されなければならない。^{[ 33 ]}生産されるエネルギー単位ごとに、原子力エネルギーは化石燃料よりもはるかに少ない事故死と汚染関連の死者を出しており、原子力の歴史的な死亡率は再生可能エネルギー源と同程度である。^{[ 36 ]}原子力エネルギーに対する世論の反対により、原子力発電所の建設は政治的に困難になることが多い。^{[ 33 ]}

新規原子力発電所の建設時間とコストを削減することは数十年来の目標であったが、コストは依然として高く、工期も長い。^{[ 37 ]}従来型発電所の欠点を克服することを期待して、さまざまな新しい形態の原子力エネルギーが開発されている。高速増殖炉は核廃棄物をリサイクルできるため、地層処分が必要な廃棄物の量を大幅に削減できるが、まだ大規模な商業ベースでは展開されていない。^{[ 38 ]}ウランではなくトリウムをベースとした原子力発電は、ウランの供給量が少ない国にとって、より高いエネルギー安全保障を提供できる可能性がある。^{[ 33 ]}小型モジュール炉は、現在の大型原子炉に比べていくつかの利点がある可能性がある。より迅速に建設できるはずであり、モジュール化により、経験による学習を通じてコスト削減が可能になる。^{[ 39 ]}また、従来の発電所よりも安全に使用できると考えられている。^{[ 40 ]}

いくつかの国が、少量の廃棄物しか発生せず爆発の危険性もない核融合炉の開発を試みている。 ^{[ 41 ]}核融合発電は実験室では進歩を遂げているものの、商業化と規模拡大には数十年かかるため、気候変動緩和のための2050年のネットゼロ目標には貢献しないだろう。^{[ 42 ]}

太陽光発電とは、太陽光を電気に変換するもので、太陽光発電（PV）を直接使用するか、集光型太陽光発電（CSP）を間接的に使用するかのいずれかです。集光型太陽光発電システムは、レンズや鏡、追尾システムを使用して、広い範囲の太陽光を小さなビームに集光します。太陽光発電は、光電効果を使用して光を電流に変換します。^{[ 55 ]}

商業用集光型太陽熱発電所は1980年代に初めて開発されました。354 MWのSEGS CSP設備は、カリフォルニア州モハベ砂漠にある世界最大の太陽熱発電所です。その他の大規模なCSP発電所には、スペインのソルノバ太陽熱発電所（150 MW）とアンダソル太陽熱発電所（150 MW）があります。200 MWを超える米国のアグア・カリエンテ太陽光発電プロジェクトと、インドの214 MWのチャランカ太陽光発電所は、世界最大の太陽光発電所です。2014年末時点での世界の電力使用量に占める太陽光発電の割合は1%でした。^{[ 56 ]}

地熱発電とは、地熱エネルギーから発電される電力のことです。使用されている技術には、乾式蒸気発電所、フラッシュ蒸気発電所、バイナリーサイクル発電所などがあります。地熱発電は24か国で利用されており^{[ 57 ]} 、地熱暖房は70か国で利用されています^{[ 58 ] 。}

現在の世界の設備容量は10,715メガワット（MW）で、最大の容量は米国（ 3,086 MW）^{[ 59 ]} 、フィリピン、インドネシアにあります。地熱エネルギーの発電ポテンシャルの推定値は35～2000  GWです。^{[ 58 ]}

地熱発電は、地球の熱量に比べて熱抽出量が少ないため、持続可能なエネルギー源と考えられている。 ^{[ 60 ]}既存の地熱発電所の排出強度は平均で122 kg CO₂ である。1メガワット時（MW·h）あたり_{2で、従来の化石燃料発電所のほんの一部に過ぎない。} ^{[ 61 ]}

潮力発電は、潮のエネルギーを電気やその他の有用なエネルギー形態に変換する水力発電の一種です。最初の大規模潮力発電所（ランス潮力発電所）は1966年に稼働を開始しました。潮力発電はまだ広く普及していませんが、将来の発電の可能性を秘めています。潮汐は風力発電や太陽光発電よりも予測しやすいという利点があります。

二酸化炭素回収・貯留（CCS）は、発電所やその他の産業施設の排ガスから二酸化炭素を回収し、地下貯留層に安全に埋設できる適切な場所に輸送する技術です。1972年から2017年の間に、1億7100万トンのCO2を隔離するために、十分な数の石炭火力発電所とガス火力発電所にCCSを導入する計画が立てられました。年間_{2件の計画が立案されたが、2021年までにこれらの計画の98%以上が失敗に終わった。} ^{[ 62 ]}_{コスト、貯蔵されたCO2} の長期的な責任に対処するための措置の欠如、社会的受容性の低さなどが、プロジェクトの中止につながっている。 ^{[ 63 ] : 133}2024年現在、CCSは世界中でわずか5つの発電所でしか稼働していない。 ^{[ 64 ]}

気候変動に関する政府間パネルは、最初の作業部会報告書で、「20世紀半ば以降に観測された世界平均気温の上昇の大部分は、気候変動に寄与する人為的な温室効果ガス濃度の増加によるものである可能性が非常に高い」と述べている。^{[ 65 ]}

人為的な温室効果ガス排出量全体のうち、二酸化炭素（CO2 _）は72％を占めており（温室効果ガスを参照）、大気中の濃度は1958年の315ppmから2005年には375ppm以上に増加している。^{[ 66 ]}

エネルギーからの排出は、温室効果ガス排出量全体の61.4%以上を占めています。^{[ 67 ]}従来の石炭燃料源からの発電は、世界の温室効果ガス排出量全体の18.8%を占めており、道路輸送による排出量のほぼ2倍です。^{[ 67 ]}

推定によると、2020年までに世界の二酸化炭素排出量は2000年の約2倍になるだろう。^{[ 68 ]}

欧州連合は、加盟27カ国すべてに対し、温室効果ガス排出量を実質ゼロにすることを義務付ける法律を、来年中に署名することを目指している。

世界のエネルギー消費量は、 2003年の123,000 TWh （421兆BTU ）から2030年には212,000 TWh（722兆BTU）に増加すると予測されている。 ^{[ 69 ]}石炭消費量は、同時期にほぼ倍増すると予測されている。^{[ 70 ]}最も急速な成長が見られるのは、 OECD非加盟のアジア諸国、特に中国とインドであり、これらの国々では経済成長がエネルギー使用量の増加を促している。^{[ 71 ]}低炭素電力オプションを導入することで、世界の電力需要は安定した炭素排出レベルを維持しながら成長を続けることができる。      

運輸部門では、公共交通機関や電気自動車など、化石燃料から電気自動車への移行が進んでいます。これらの傾向は小規模ですが、最終的には電力網に大きな需要をもたらす可能性があります。^{[ 72 ]}

家庭用および産業用の熱と温水は、主に消費者の敷地内で燃料油や天然ガスなどの化石燃料を燃焼させることによって供給されてきた。一部の国では、電気への切り替えを促進するためにヒートポンプの補助金を開始しており、電力網に大きな需要が加わる可能性がある。^{[ 73 ]}

石炭火力発電所は低炭素電力に比べて市場シェアを失っており、2020年代に建設されたものは、設備利用率が低下するため、座礁資産^{[ 74 ]}または座礁コストになるリスクがある^{[ 75 ]}。

低炭素電源と技術への投資は急速に増加している。ゼロカーボン電源は世界のエネルギーの約2％を生産しているが、世界の発電投資の約18％を占め、2006年には1000億ドルの投資資本を集めた。^{[ 76 ]}