福島後のエネルギー戦略
東日本大震災以後のエネルギーはどうする?
安井 至
東京大学名誉教授、国際連合大学名誉副学長
(独)製品評価技術基盤機構理事長
http://www.yasuienv.net/
1
Energy Consumption
Kg Oil Eq. per capita
ジャパン・アズ
・ナンバーワン
1994
1973
1987
バブル経済
1960
岩戸、いざなぎ景気
GDP per capita (PPP in $)
2
経済発展に必要なエネルギー量
Costa Rica
2050
Japan
3
2050年日本の将来人口(
<国立社会保障・人口問題研究所の推計>
出典:国土交通省 「長期展望に向けた検討の方向性について」p4.より引用
4
2050年日本の排出量
14
なりゆき
ケース
エネルギー起源CO2排出量(米国エネルギー省 オークリッジ国立研究所,1965年まで表示)
エネルギー起源CO2排出量(国際エネルギー機関)
CO2排出量(億トンCO2)
12
エネルギー起源CO2排出量(環境省)
10
8
6
4
1990年
比80%
削減
2
0
1950

1970
1990
2010
2030
出典:国立環境研究所AIMプロジェクトチーム「中長期ロードマップを受けた音質効果ガス排出量の試算(再計算)」,H21,12,21.より作成
★
2050
5
総発電量推移
6
原油輸入状況の推移
7
天然ガス輸入量推移
8
石炭輸入生産量推移
9
燃料の特性と今後の使い方
石油(2億トン):当初すべてのエネルギー源、
→ 液体燃料(ガソリン4千万トン、軽油2千万トン、灯
油3千万トン)と化学品原料(1千万トン)へ
 石炭(2億トン):発電用エネルギー(一定の出力用)
→ 変わらないが、発生する二酸化炭素は捕集し、
隔離する用途=CCS
 天然ガス(7千万トン):発電用(出力変化に強い)、都
市ガス用
→ 大型トラックなどの輸送用
→ 家庭用燃料電池で発電用
 バイオマス(3百万トン):熱利用と発電用 変わらない

10
様々なエネルギー源の特性

水力発電:本当の自給エネルギー



揚水発電:もともと原子力との組み合わせ用




現状=1990年代に相当増加し、主力に。
特性=出力を一定での発電に適す。二酸化炭素発生量が最大。石炭
灰が出る。コストはそこそこ安い。資源もまだある。
天然ガス火力発電:そのうち高価になるか



現状=発電能力は割合と大きい
特性=原子力発電によって、深夜に汲み上げ、ピーク時に発電。5時
間程度分の水しかない。
石炭火力発電:かなり長期間使える


現状=日本では開発済。中小水力は残るが、原発2~3基分程度か
特性=立ち上がりが早い。本当の自給エネルギー
現状=このところ増加し、まさに主力に。
特性=天然ガスは最近資源量が増えた。高効発電が可能。
石油火力発電:コストが高いので、ピーク時対応
11
ベースロード 深夜電力はなぜ安い
真夏
晴天時
12
続き

原子力発電:



風力発電



現状=日本に54基あった。しかし、今後、老朽化したもの
から廃炉になるか?
特性=出力調整は行わないので常に一定の出力。燃料
代だけを考えると、もっとも安価。核燃料の最終処分と、事
故のリスクが厄介。
現状=世界で200GW、日本2GW(原発2基分の容量、発
電量は1/4にして0.5基分)
特性=日本の風の状況は気まぐれ。台風、落雷などあり。
太陽光発電


現状=80万戸、4kWとすれば、発電容量は320万kW。
原発3基分だが、発電量は1/8にして原発0.4基分。
特性=お天気次第。家庭用なら、個々の容量が少ないの
13
で、問題は無い。


海洋エネルギー群
波力発電



潮流・潮汐発電



現状=未開発、波による発電なので、不安定
特性=小規模な発電は可能かもしれない
現状=未開発。開発されれば、予測可能
特性=場所が限定される。例えば、津軽海峡
海流発電 例:黒潮発電


現状=未開発。本当に可能か?
特性=どうやって、電力を輸送するのか。
14
基本的な考え方
消費者の選択に沿った形で、進める





日本国民は、古い原発から廃炉、新規は当面無しという選択
をすることになるだろう(確率90%)。
「絶対に停電しない、いくらでも使える、しかも値段が安い」電
力を望んでも、無い物ねだり。
妥協点:「できるだけ停電しない、量もまあ足りる程度、価格
もそれほど高くない」電力を目指すとしたら、これから示すよ
うな考え方になるのではないか。
まず、妙な機器を導入して、Lock-inすることを避ける。コスト
的に妥当な経路を経る。
ただし、政治的な視点からは、この方法が正しくない可能性
はある。口頭で説明。
15
エネルギーの選択は、リスクとコストと
のトレードオフ。想定すべき事項










(1)エネルギー供給不足
(2)エネルギー価格の高騰
(3)電力供給不足による大停電
(4)電力料金高騰のリスク
(5)想定外の停電の有無
(6)使用済み核燃料の対応未定
(7)現存の、特に古い原発のリスク
(8)低い自給率による供給変動のリスク
(9)2020年の温暖化予測への対応
(10)2050年の温暖化予測への対応
16
最重要事項:電力網の変更をどうするか。






最終的には、直流幹線網
その前に、できれば、電力網を小さくする
その前に、オフラインローカル送電網
その前に、ガス供給網との連携
これらをいつやるのか。コスト的には、できるだけ遅
らせるのが国民視点からも得策
最大の挑戦課題が、省エネ・高効率化をどこまで!
17
未来を見る
2020年中期目標
◆鳩山国連演説 2009年9月
2050年長期目標
◆安倍G8演説 2007年7月

2020年 GHG25%削減(国内・国外)


2050年 GHG80%削減(国内)


環境省は15%程度が適切と考えている?
多くの関係者も、この数値は無理だと考えている?
しかしダーバンCOP17次第

日本は少なくとも京都議定書単純延長には反対する?
18
2050年日本の排出量
1200
350
300
250
200
150
運輸
100
50
0
産業
民生
2005
運輸
4割減
運輸
民生
産業
2050
最終エネルギー消費量
900
民生
1990年比

▲8割
600
運輸
300
産業
産業
2005
CO2換算百万トン
石油換算百万トン
400
これが実現でき
れば80%削減
が可能との試
算あり
0
2050
CO2排出量
3.11の事態を含まない 含めれば6割減か

出典:脱温暖化2050プロジェクトスナップショットモデルの試算結果より作成
19
自然エネルギーの分類

1.安定型自然エネルギー




2.不安定・予測可能型自然エネルギー



水力、地熱、中小水力
バイオマス
太陽熱温水器
スマートメーターを付加した太陽光
将来:潮流発電、潮汐発電
3.不安定・予測不能型自然エネルギー

風力、波力(天気予報程度では可能)
20
現実的アプローチ その1

Ⅰ.すぐやること




1.省電15%。最初は節電で、その後は、省エ
ネ機器の開発で。
2.安定型再生可能エネルギー、地熱、中小水
力を最大量導入(10年掛かる)
3.太陽光発電は、自家用のものは無制限で導
入、スマートメータ付きで、ちょっと先が読めるよ
うにすること
4.風力、メガソーラーは、発電容量で10%を上
限として推進。
21
Energy Consumption
Kg Oil Eq. per capita
ジャパン・アズ
・ナンバーワン
1994
1973
1987
バブル経済
1960
岩戸、いざなぎ景気
GDP per capita (PPP in $)
22
Trend in COP
効率係数
エアコンのCOP推移
Now
>6
Introduction
Top Runner
By METI
最近では、
自動お掃除
Self-cleaning
Air conditioner
1970
80
90
00
23
トップランナー方式
公平な比較のために、
多くの区分に分割。
エアコンだと、
冷暖房用、冷房専用、マルチ、
サイズ、能力などなど
2010冷凍年からは4区分
32 categories for Air Conditioners; 4 from 2010
24
京都議定書
自動車:クリーンな排ガス
飛行機:燃費向上
プリウス発売
25
飛行機だけは、方向転換済み






ボーイング747:初飛行 1969年
747-400:現行モデル
747-8:次世代モデル
超音速機コンコルド
初飛行 1969年
退役:2003年11月
26
さらなる省エネ・新コタツ文明とは




必要なとき
必要なところに
必要なサービスを
必要な量だけ
cf.西欧流は、
セントラルヒーティング

27
発想の原点となった製品
パナソニック
ビューティートワレ
=便座瞬間加熱
(人感センサーによって
起動:6秒)
=温水瞬間加熱
(使用する水のみ加熱)

「必要なときだけ、
必要なところだけ」

28
連結可能な電気自動車2050

二人乗り 電気自動車 航続距離は30km
現実的アプローチ その1

Ⅰ.すぐやること




1.省電15%。最初は節電で、その後は、省エ
ネ機器の開発で。
2.安定型再生可能エネルギー、地熱、中小水
力を最大量導入(10年掛かる)
3.太陽光発電は、自家用のものは無制限で導
入、スマートメータ付きで、ちょっと先が読めるよ
うにすること
4.風力、メガソーラーは、発電容量で10%を上
限として推進。
30
安定型再生エネルギーの必要性
水力
火力
すべての発電機は、周波数だけで
なく、位相も合わせて発電を行っている
31
50Hzと49Hzとの交流を単純に混合した場合
32
日本流スマートグリッド by 2020
既存の発電
(化石燃料, 原発, 水力)
新規自然エネ
スマートメーター
需要
大容量電池(NAS 電池)
電気自動車 (Li 電池)
33
地熱

日本最大の地熱発電所は九州の八丁原


バイナリー発電も試験中


イスラエル オーマット社製 2000kW
東北地方にもポテンシャルがある


55000kWが2基
日本全体で、原発2.5~3基分ぐらいか
未来は、高温岩体発電か
34
中小水力 と 揚水発電

発電所出力=9.8×使用水量(m3/s)
×有効落差(m)×効率
効率=水車効率×発電効率=0.9×0.95



原発2~3基分は行けるか
揚水発電 この逆をやって揚水
総合効率=0.7ぐらい


これまで、原発の夜間電力で揚水していた
これを揺らぐ風力の電力で揚水??
35
現実的アプローチ その1

Ⅰ.すぐやること




1.省電15%。最初は節電で、その後は、省エ
ネ機器の開発で。
2.安定型再生可能エネルギー、地熱、中小水
力を最大量導入(10年掛かる)
3.太陽光発電は、自家用のものは無制限で導
入、スマートメータ付きで、ちょっと先が読めるよ
うにすること
4.風力、メガソーラーは、発電容量で10%を上
限として推進。
36
IT技術によって、未来を読む

太陽電池の発電量をモニターできるスマー
トメータを付けることによって、発電量の増
減の予測が可能。
37
現実的アプローチ その1

Ⅰ.すぐやること




1.省電15%。最初は節電で、その後は、省エ
ネ機器の開発で。
2.安定型再生可能エネルギー、地熱、中小水
力を最大量導入(10年掛かる)
3.太陽光発電は、自家用のものは無制限で導
入、スマートメータ付きで、ちょっと先が読めるよ
うにすること
4.風力、メガソーラーは、発電容量で10%を上
限として推進。
38
現実的アプローチ その2

Ⅱ.5年後から10年後にやること



5.家庭用SOFC型燃料電池を導入し、電・熱同時供
給型の電力網とする。
6.電気自動車などの充電用電力も、取り敢えずこれ
で供給するが、やはりかなり高くなる。
Ⅲ.20年後にやること 2030年




8.多少、グリッドサイズを小さくする。
9.海流発電、潮流発電などが貢献している。
10.停電をある程度常態化することで、家庭用電池
が普及するので、これを活用する?
11.オフラインローカル電力網を作り、電気自動車・
プラグインハイブリッド車の充電に使う。
39
電・熱複合型スマートグリッド
発電所(化石燃料+CCS,
水力、地熱、海洋)
自家用
太陽光
スマートメーター
小規模
風力
需
要
電・熱供給
燃料電池
都市ガスなど
40
Solid Oxide Fuel Cell=SOFC
今年度中には販売される? → 10月17日から




固体酸化物型燃料電池
運転温度 800~1000℃
燃料は、天然ガス、液体燃料など
電熱同時利用で効率は75~80%



天然ガスを火力発電で使うより高効率
揺らぐ電力を補う追従性
常時運転が条件なので、ベースロードにも
41
現実的アプローチ その2

Ⅱ.5年後から10年後にやること



5.家庭用SOFC型燃料電池を導入し、電・熱同時供
給型の電力網とする。
6.電気自動車などの充電用電力も、取り敢えずこれ
で供給するが、やはりかなり高くなる。
Ⅲ.20年後にやること 2030年




8.多少、グリッドサイズを小さくする。
9.海流発電、潮流発電などが貢献している。
10.停電をある程度常態化することで、家庭用電池
が普及するので、これを活用する?
11.オフラインローカル電力網を作り、電気自動車・
プラグインハイブリッド車の充電に使う。
42
現在のグリッドは大きい



東京電力管内=群馬県、栃木県、茨城県、
埼玉県、東京都、千葉県、神奈川県、山梨
県、静岡県の富士川以東
この全域で周波数が一定、位相も同一
周波数の揺らぎは0.2Hz以内
43
海洋エネルギー

潮流・潮汐・海流、波力、温度差





http://members.jcom.home.ne.jp/umi-totabi/step1-2.html
温度差は日本では無理
その他は? 長期的には、なんとか使える
はずだが。。。
可能性のあるところは、まず津軽海峡
日本海側が潮位が高い
44
オフグリッド利用



不安定な風力、太陽光発電は、電力網に
繋がない利用法
2030年にPlug-in Hybridが乗用車の65
%、EV車が25%になれば、この動力の充
電用に風力、太陽光発電を使う
水素にする方法は?


水素は移動体用の用途が無い
化学原料用はないとは言えない
45
電・熱複合型スマートグリッド
発電所(化石燃料+CCS,
水力、地熱、海洋)
自家用
太陽光
スマートメーター
不安定な
大型
自然エネ
電気自動車
少量の
風力
需
要
電・熱供給
燃料電池
都市ガスなど
ローカルなオフライン第二送電網
46
47
48
社会のグリーン化と消費者マインド
49
過去の環境関連施策と今後の方向性
 日本の環境汚染(公害)対策は有効で、世界でももっともキレイ
な国になった=規制
 グリーン購入法などで、国、自治体、意識の高い企業はグリーン
購入へ。省エネ家電、自動車の燃費改善進行=規制
 気候変動・生物多様性時代になり、地球環境問題を自分のこと
だと考える国民が減少=知識不足・特に未来
 そのため、インセンティブを多用した。そのため、エコはエコノミ
ーという考えが普及し、厄介な状況になっている=経済誘導
 ISO14000、EA21などの取得企業が増えたが、現時点では頭打
ちから、減少へ=経済誘導
 東日本大震災と福島原発事故で、電力不足を経験。節電で夏を
乗り切り環境意識も全般的に向上した=理解と協力
 しかし、今後の対策によっては、化石燃料転換を容認し、温室効
果ガスへの意識が低下しないか=知識不足・特に未来
 今後、国民の意識をどのように変えるかが、重大な課題。
50
51
52
グリーン・マーケット・プラス研究会資料
53
54
環境意識と支払い意思額
55
56
対応仮説

1.知識仮説



事実関係を知れば、意識が変わる
未来社会、例えば、孫の世代を考えるようになれば、意識
が変わる
2.責任仮説







神との契約を感じる欧米人に対して、日本人のマインドは
「社会的責任」という言葉の影響が弱い
以前の日本では、公私のバランスが適正だった
真=善=美、みっともない、といった感覚は、年齢層によ
っては残っているのではないか
近江商人三方よし
「売り手よし、買い手よし、世間よし」
若干変更して、
「売り手よし、買い手よし、世間よし、ひ孫よし」
57
ダウンロード

福島後のエネルギー戦略 75分