新時代のエネルギーを考えるシンポジウム どう進める?再生可能エネルギー 〜脱炭素社会に向けて〜

世界中の多くの国が、地球温暖化に影響を及ぼす温室効果ガスの削減に向けて、大きく動き出している。日本の再生可能エネルギーについて、私たちが歩んでいるプロセスを検証し、再生可能エネルギーの可能性を探る。
世界中の多くの国が、地球温暖化に影響を及ぼす温室効果ガスの削減に向けて、大きく動き出している。日本の再生可能エネルギーについて、私たちが歩んでいるプロセスを検証し、再生可能エネルギーの可能性を探る。

世界は今

世界は今

温暖化対策の新しい枠組み「パリ協定」

パリ協定は、国際的な温暖化対策の新しい枠組みとして、2015年に採択されました。温室効果ガスを排出する多くの国が参加し、締結国だけで世界の温室効果ガス排出量の約86%、159か国と地域をカバーしています(2017年8月時点)。パリ協定が画期的といわれる理由は、途上国を含むすべての参加国に、排出削減の努力を求めている点です。1997年に定められた京都議定書では、先進国のみ排出量削減の法的義務が課せられていました。

またパリ協定では、「世界の平均気温上昇を産業革命以前に比べて2℃より十分低く保つとともに、1.5℃に抑える努力をする」という野心的な目標が打ち出され、すべての参加国と地域に、2020年以降の「温室効果ガス削減・抑制目標」を定めることが求められました。削減・抑制目標については、達成義務を設けず、努力目標とし、各国は5年ごとに目標を更新して提出することになっています。

  • ■ 2015年に温暖化対策の新しい枠組み「パリ協定」が採択された
  • ■ 世界の平均気温上昇を産業革命以前に比べて2℃より十分低く保つことが目標
  • ■ 各国は2020年以降の「温室効果ガス削減・抑制目標」を定めることが求められた

日本の削減目標のカギを握る再生可能エネルギー

パリ協定を受け、日本は「2030年の温室効果ガスの排出」を2013年度の水準から26%削減することを目標と定めました。こうした野心的な目標を達成するためのカギが再生可能エネルギー(再エネ)の導入量を拡大するなどとしたエネルギーの低炭素化の推進と、さらなるエネルギー効率化の追求です。政府が示した2030年度の電源構成では、現在約15%の再エネを22~24%に引き上げる見通しが示されています。

2018年7月、政府は第5次エネルギー基本計画において、「2050年を見据えたエネルギー政策の方針」を発表しました。最重要ポイントは、再エネを経済的に自立させ、主力電源化を目指すというものです。それを実現させるためには、低コスト化、電力を電力系統に流す時に発生する「系統制約」の克服、不安定な太陽光発電などの出力をカバーするための「調整力」の確保に、官民を挙げて取り組むことが不可欠です。

2030年の電源構成
(出所)経済産業省 資源エネルギー庁
  • ■ 日本は2030年の電源構成で再エネ比率22~24%が目標
  • ■ 第5次エネルギー基本計画において、2050年を見据えたエネルギー政策の方針を発表
    再エネを「経済的に自立させ、主力電源化を目指す」と明記

世界が進めている再エネの今

世界では、2030年および2050年の温室効果ガス削減目標を実現させるため、再エネの導入を加速し、今後のさらなる導入を見据えた高い目標値を設定しております。今や「2030年に電力の40%以上を再エネで供給」することが、再エネ先進国の標準と言えます。日本が世界に追いつけるかどうか、正念場を迎えています。

具体的な取り組みとして、アラブ首長国連邦(UAE)は、2030年までに世界最安値の発電コスト3円/kWhを実現する、5GW(500万kW)の「ギガソーラー」を稼働させる計画を打ち出しました。世界最大のエネルギー消費国の中国は、石炭火力から再エネへのエネルギーシフトを明確にし、原発1基分に相当する世界最大の太陽光発電所を稼働しています。現在、世界各国で150以上の再エネに関係するプロジェクトが進行中です。

主要国の再エネの発電比率
(出所)経済産業省 資源エネルギー庁
  • ■ 温室効果ガス削減に向け、世界で導入が加速している再エネ
  • ■ 再エネ先進国に追いつけるか、正念場を迎えている日本
  • ■ 再エネプロジェクトは世界各国で150以上が進展
新時代のエネルギーを考えるシンポジウム
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日本の課題

日本の課題

固定価格買取制度(FIT)とは?

温室効果ガスを排出しない再エネには、発電コストが高いという弱点があります。日本ではこれまで、再エネを普及させるためにさまざまな取り組みが行われてきました。2002年からは、電力会社に対して一定割合の再エネ導入を義務付ける「再生可能エネルギー導入量割当制度」を実施。また、2009年から2012年は「余剰電力買取制度」が実施され、電力会社には、家庭や事務所などの太陽光発電で余った電力を一定の価格で買い取ることが義務付けられました。

こうした中で、再エネの導入が拡大する起爆剤となったのが、2012年施行の「固定価格買取制度(FIT)」です。2011年に発生した東日本大震災を経て、再エネに対する世の中の期待が一段と高まっていました。FIT開始後、新たに運転を開始した設備は、2017年3月時点で、年平均伸び率26%の勢いで拡大しました。

再エネによる設備容量の推移
(出所)経済産業省 資源エネルギー庁
  • ■ 再エネの発電コストは高いという弱点がある
  • ■ 再エネの導入が拡大する起爆剤となった「固定価格買取制度(FIT)」
  • ■ FIT開始後、再エネの設備容量の伸び率は年平均26%で拡大

まだまだ高い日本の発電コスト

日本の再エネ導入比率は諸外国と比べると低く、その一因は、発電コストにあります。日本と欧州を比較すると、非住宅向け太陽光発電システムの費用には2倍近くの差があります。コストの高さは、国民負担に影響を与えます。FITによる買取費用の一部は、国民が電気料金を通して賦課金というかたちで負担していますが、その額は年々上昇しており、2017年度の賦課金は2兆円を突破しました。

諸外国では、コストの低減がさらなる再エネ導入拡大につながるという好循環が生まれています。風力発電が中心の欧州では、洋上風力発電のコストが急激に下がっています。日本でも、こうした諸外国の動向を参考にしつつ、取り組みを進めていますが、地形、日照条件、風の吹き方(風況)、発電設備の設置に伴う人件費などの条件は、国によって大きく異なります。諸外国の施策をそのまま導入するのではなく、日本ならではの取り組みを模索することが必要となっています。

固定価格買取制度導入後の賦課金などの推移
(出所)経済産業省 資源エネルギー庁
  • ■ FITの国民負担は2兆円を突破し、今後さらなる負担が見込まれている
  • ■ 諸外国では、コストの低減化によって再エネの導入が拡大している
  • ■ コスト低減が日本の再エネ導入拡大には不可欠

再エネの長期安定電源化への課題

太陽光発電は、小規模(10~50kW)な事業者による発電が導入量の約40%を占めています。他方、FIT以前の2009年から2012年に実施された「余剰電力買取制度」の買取期間10年が2019年に終了となります(2019年問題)。また、2018年には豪雨や台風により、発電設備の損壊が相次ぎました。このような中、小規模事業者が長期的かつ安定的な電源として、再エネ発電事業を継続するとともに、再投資を行っていくのか、注目が集まります。

そのような中、電力会社イーレックスはFIT制度を利用しない大規模なバイオマス発電事業の検討を表明しました。木質チップやヤシ殻を燃料とするバイオマス発電は、太陽光や風力と比べて発電量が安定しているという特徴があります。イーレックスは6発電所で、出力総計約35万kWを計画しています。

兵庫県姫路市 西日本豪雨被害(奥地建産株式会社より提供)
  • ■ 太陽光発電の導入量の40%を占める小規模事業者の再投資への懸念
  • ■「余剰電力買取制度」の買取期間終了後の動向に注目が集まる
  • ■ FIT制度を利用しない発電事業が登場
新時代のエネルギーを考えるシンポジウム
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大量導入に向けて

大量導入に向けて

再エネ先進国アイルランドの風力発電

人口約470万人のアイルランドは、島国のため欧州のほかの国と比べ国際連系線が乏しいにもかかわらず、恵まれた風況で風力発電の大量導入に成功し、再エネ先進国として知られています。2030年までに総電力需要の55%を再エネで賄うことが目標で、今後も数多くの風力発電所が建設される見込みです。

国際エネルギー機関(IEA)は、変動する再エネ(太陽光・風力)の導入割合により、電力系統に与える影響や必要な対策をまとめています。アイルランドでは、「特定の時間に再エネの割合が大きくなり、安定性が重要になる」というフェーズ4です。同国では、独自のシステムを開発し、国中の風力発電のきめ細やかな出力をほぼリアルタイムで制御し、効率的な送電網の運用を実現しています。

北海道は、面積や電力需要の規模がアイルランドと似ています。風力発電の安定化や柔軟性において、日本がアイルランドに学ぶべき点は多いと考えられています。

変動再エネ導入に伴う電力系統への影響
(出所)IEAおよび経済産業省 資源エネルギー庁の図表を参考に作成
アイルランドの風力発電
アイルランドの風力発電
  • ■ 風力発電の大量導入に成功しているアイルランド
  • ■ 精度の高い発電量予測で、風力発電の出力を制御

国内初の「出力制御」

電力設備がつながって構成するシステム全体のことを「電力系統」と呼びます。この系統で重要な問題の一つが、需要(電力利用量)と供給(発電量)のバランスをとるということです。電力は需給のバランスが崩れると、周波数に乱れが生じ、最悪の場合は大規模停電につながるおそれがあります。

そこで、もし需要以上に発電した場合は、まず火力発電の発電量を減らします。それでも電気が余る場合は、バイオマス発電の出力を制御、さらには太陽光発電、風力発電の出力を制御するという順番が決められています。

2018年10月、九州電力が離島を除けば国内初となる系統側蓄電池による風力発電事業のイメージ電力の需要と供給のバランス「出力制御」を実施したことが大きな話題となりました。需給をバランスさせるためには、再エネ事業者にも出力制御に協力してもらうことが必要となります。再エネの導入が拡大している北海道や九州などでは、「日数制限のない出力制御」を前提に、再エネ事業者が電力系統へ接続しています。

電力の需要と供給のバランス
(出所)環境省の図表を参考に作成
  • ■ 電力は需給のバランスが崩れると大規模停電になるおそれがある
  • ■ 2018年10月に国内初となる「出力制御」が実施された

出力変動の調整役として期待される蓄電池

太陽光や風力といった再エネには季節や天候などによる出力(発電量)の変動が大きいという課題があります。その課題をクリアして再エネの導入をさらに進めるためには、変動を「調整」して緩和することが必要になります。その調整力の一つとして期待されているのが、余った電気を貯められる蓄電池です。

北海道は、風力発電に適した地域で、これからも大量の導入が見込まれています。ところが、北海道は既に再エネ比率が23%と高く、このままでは火力発電などによる調整が追い付かず、需給バランスが維持できなくなる可能性が出てきました。そこで北海道電力は、風力発電事業者には、発電所ごとに蓄電池を設置することなどにより、出力変動を一定の範囲内に抑えてもらう要件を定めました。また、発電所だけでなく、系統側に蓄電池を設置することで、発電側の蓄電池の容量を大幅に減らすことへの取り組みも始まっています。

系統側蓄電池による風力発電事業のイメージ
(出所)北海道電力株式会社の図を参考に作成
  • ■ 出力変動の調整役として期待される蓄電池
  • ■ 北海道電力は、風力発電事業者に発電所ごとの蓄電池の設置を要件化
  • ■ 系統側に蓄電池を設置する取り組みも始まっている
新時代のエネルギーを考えるシンポジウム
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新しい取り組み

新しい取り組み

大きな可能性がある洋上風力発電

洋上風力発電は特に欧州で盛んですが、日本でも熱い期待が集まっています。海上は陸上より風が安定し、大きな発電量が得られるからです。周囲を海に囲まれた日本は、大きな可能性を秘めています。洋上風力発電には、海底に杭を打って風力発電機を固定する「着床式」と、海上に浮かべる「浮体式」があります。

欧州では大規模に「着床式」の洋上風力開発が行われていますが、日本は、近海に水深が深い海域が多いため、より広い海域に洋上風力発電の導入が可能となる「浮体式」の開発も必要と考えられています。

世界的に商用化に向けた実証研究が行われている浮体式は100メートル程度の水深が必要ですが、国内では今年、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の実証事業で水深50メートル程度の海域でも設置が可能となる浮体式洋上風力発電システム実証機を設置しました。

実証運転では浮体式風力発電システムの効率的な保守管理方法の技術開発などを行い、低コストの浮体式洋上風力発電システムの技術確立を目指します。

洋上風力発電について
画像提供:国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)資料より作成

茂庭浄水場(仙台市)の「電力・水素複合エネルギー貯蔵システム」

東日本大震災の発生により、再エネの重要性や非常用電源の重要性が再認識されるなか、NEDOは仙台市水道局の協力を得て、同市茂庭浄水場において、水素を利用して安定的なエネルギーを供給するための技術開発を行っています。

「電力・水素複合エネルギー貯蔵システム」は、太陽光発電の出力が多い時は余剰電力を水素として貯め、出力が少ない時は水素を燃料電池に供給して発電する仕組みです。太陽光発電をできる限り有効利用し、非常時に必要となるエネルギーを省スペースで貯蔵することができ、外部からの燃料調達がなくても運転を継続することが可能です。2018年10月には、大規模自然災害による長期停電を想定した72時間(3日間)の連続運転に初めて成功しています。

「電力・水素複合エネルギー貯蔵システム」の運転方法

アステラス製薬の環境への取り組み

アステラス製薬は、世界の製薬工場において再エネの活用に取り組んでおり、欧州生産子会社のアイルランド・ケリー工場では、風力発電装置(最大出力800kW)と木質バイオマスボイラー(最大出力1,800kW)を稼働させています。

同工場では、風力発電で2017年1~12月に1,692MWhを発電。これに加えて、木質バイオマスボイラーでは、ウッドチップを原料に37,211GJの熱量を供給し、これらにより温室効果ガス排出量を3,283トン削減することができました。

風力、太陽光発電、再エネ由来の電力購入、バイオマスボイラー、太陽熱集熱などで、工場の熱と電気の98パーセントを再エネで賄っています。

アステラスケリー工場年間CO2排出量
アステラス製薬(アイルランド・ケリー工場)

東京田町「スマートエネルギーネットワーク」

東京ガスは、CO2排出量の削減に加え、節電、エネルギーの安定確保などの課題を解決するため、スマートエネルギーネットワーク(スマエネ)構築に取り組んでいます。

スマエネは、熱と電気を地産地消するガスコージェネレーションシステムを核として、熱と電気のネットワーク化、再エネ・未利用エネルギー、ICT(情報通信技術)などの活用により、地域単位で最適なエネルギーシステムを構築します。

低炭素で災害に強い次世代のまちづくりのスタンダードとして注目されています。

スマートエネルギーネットワーク
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