2050年の暮らしはどんなイメージか ～ CO2ゼロ社会からのバックキャスト ～
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「EcoLeaD設立ほぼ５周年記念講演会 ～ パリ協定を受けて「大転換時代をどう生きるか」～ タイトル：「2050年の暮らしはどんなイメージか～ CO2ゼロ社会からのバックキャスト ～」 講 演 者：安井 至（一般財団法人持続性推進機構理事長、EcoLeaD代表幹事） 詳 細：http://www.eco-lead.jp/archives/news_eco/5th-aniv/
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- 3. 2016.06 エルマウ・サミット首脳宣言 世界全体の温室効果ガス排出の大幅な削減が必 要であることを強調する。 2050年までに2010年比で最新のIPCC提案の40％ から70％の幅の上方の削減とすることを共有する ことを支持する。＝先進国は、２０００年比で８０％ 削減ぐらい。⇒ 第一次安倍内閣での閣議決定 2050年までにエネルギー部門の変革を図ることに より，革新的な技術の開発と導入を含め，長期的 にグローバルな低炭素経済を実現するため。 3 パリ協定の基本は、ここにあった
- 4. 「２０５０年８０％削減」を実現するために、 ２６．０％削減を何回やる必要があるのか １４．０億トン スタート ２．８億トン ゴール ２０３０年までに、１５年かけて２６％削減 4 簡単な計算をすれば ４．３回となる
- 6. しかも、 これで終わりではない その先のいずれかの時点、多分、２０８０年 ごろには、 大気中のＧＨＧ濃度を増やさない！ まあZero Emissionと思えばよい！ ２０５０年の８０％削減程度を 6 Quasi Zero Emission Net Zero Emission
- 8. 日本列島の成立 8
- 9. 日本という国土の特殊性 太平洋プレートが北米プレートに、フィリッピンプレ ートがユーラシアプレートに潜り込むとき、プレート の上部にある石灰岩質などのカスで日本列島は作 られた。例外が伊豆半島（火山島だった）。 化石エネルギー資源がほぼ皆無 鉱物資源もほぼ皆無（例外が石灰岩と海底のマ ンガン団塊） 地形が急峻である ⇒ 大規模水力。風力に不 適、平地が少ないため、太陽光にも限界。 海が深い、特に、太平洋側は急に深い ⇒ 洋上風力も大変 巨大地震と巨大津波がある 9
- 10. 日本列島の成立 詳細 10
- 12. 基本的方向性 →“自給”＆Net Zero Emission 人口減少を活用する 徹底的省エネでエネルギー自給を目指す 世界平和への貢献 石油から得られた水素の中東からの輸入は考慮する 再生可能エネルギーは、最大限活用 安定な再生可能エネルギーを価格的に優先 具体的には、地熱の最大限の活用：ただし、観光資源と のバランスを必須要件とする 再生可能エネルギー専用の不安定電力網 地域再生の鍵 超安全な次世代原発が使えれば使う：耐地震性 12
- 13. 自給を諦めれば、、、、 国際送電線を韓国、中国へ ⇒ ヨーロッパ的国際送電網を作る ⇒ そして、地震のない韓国と中国東岸から 原発製の電力を輸入する ２０５０年までなら、サハリンから天然ガスと いうという選択肢もあるが、２０５０年以降に なると、天然ガスも高炭素エネルギーとみな されるので、そのままでは無意味。 ⇒ CCSをサハリンで実施し、水素パイプライ ンを北海道へというシナリオになる 13
- 14. “自給”を目指すとすれば 再生可能エネルギーは基本的に“自給エネ” それぞれの家庭、ビルなども“自給”が原則？ 地域でエネルギー“自給”を目指す 社会制度の最適設計による経済的合理化 極限の省エネ技術開発を支援し、イノベーション！ 排出権取引、環境税、FITなどの組み合わせ CCSを制度化する 再生可能エネルギーに適した電力網と通常の電 力網との共存した社会制度 都市ガスの水素化が進行 14
- 15. ２．気候変動対応の復習 15
- 18. Vｂ 18 Allowance of IPCC AR5 WGⅠ Integrated Assessment Model ２．０℃ ２．５℃ ３．０℃
- 21. CCS=Carbon Capture and Storage or Carbon Capture and Sequestration 21 Cost for separation ONLY = $30/ton-CO2 = $12.5/Barrel（for Petro） OIL → Hydrogen and CO2 CO2 for Enhanced Oil Recovery H2 for Export to Other Countries =EOR https://www.ipcc.ch/pdf/special-reports/srccs/srccs_wholereport.pdf
- 22. ３．個別技術・制度の予想 22 ３－１．自給：ZEHとZEB ３－２．電力と水素供給、蓄電力 ３－３．電気化と省エネの各論 ３－４．脱炭素と社会制度設計
- 24. Zero Energy House 郊外向け 24 電池へ
- 25. 日常生活の２０５０イメージ 住んでいる家は、断熱が完璧 ガラス窓はすべてガラス３枚入りのサッシ 暖房は、北海道でもエアコン なぜなら、灯油を家 庭で使うことは禁止されているから ただし、エアコンは、地中熱利用のタイプ 都市ガスは、水素になっている。ただし、ガスレン ジは存在していない。台所の熱源も電気。 水素は、燃料電池用で、不安定な電力の安定化 にも貢献している 25 理由：排出するCO2がゼロでない熱源には、CO2を集める設備 を設置することが義務化されている。家庭用、運輸用では無理。
- 26. ビル：ゼロエネルギービル 高層ビルは、流石にゼロエネルギービル にはならない。 となると、５階建ぐらいが望ましい。 26 高層ビル：外部からの電力と水素で 外部からの電力は安定型であるが、それ でもときに不安定になる。 かなり大型の蓄電池、水の電気分解で水 素を作る装置などが設置されている。
- 29. 日本でやるなら デパートなどの正面入り口には、エスカレータで はなく、階段を設置 女性が登りたくなるような階段のデザイン そこからの景色も最高！？！ 29 日本の結婚式場の階段
- 31. 電力網はどうなるか 全国グリッド：一応、安定電力供給が前提 ５０、６０Hz共存の状況を考えると、直流幹線網？ ５０Hz域 風力のポテンシャルは、陸上、洋上ともに北海道と 東北、そして、千葉に多少 北海道、津軽地方などの洋上風力の電力 東北地方などの地熱発電 ６０Hz域 風力のポテンシャルは九州と山陰に若干ある 地熱は九州に多少 31
- 33. 地熱の発電 ポテンシャル 北海道 東北 北陸 群馬・長野 静岡 大分・熊本 33
- 34. 電力の供給・蓄電 ２０５０ 一戸建ての家庭には、太陽電池が１００％設置 されている。 静岡県など冬の晴天の多い地域では太陽熱温 水器も設置。 蓄電池がかなりの家庭に設置されている。なぜ ならば、ときどき、電気の価格がほとんどタダに なるときがある。 再生可能エネルギーが主要な電力源になっていて、 条件が良いときには、かなり電力が余るから。 電気自動車をもっている家庭は、その電池を家 庭用の配線に接続し、蓄電用にも活用している 34
- 35. 大牟田メガソーラの発電量 35
- 36. 日本中の空地が太陽電池で埋まっている すべての空き地には太陽電池 駐車場には太陽電池の屋根 寿命が来た太陽電池は、ガラス（透明度の高 い特殊品）がもっとも価値があって、丁寧に 分解されてガラスがリユースされている 36
- 40. 『ゆらぎ』の分類 再エネの分類用 周波数：１／１００秒程度のゆらぎ 短時間：１秒から１分 日内変動：昼間と夜間 天候変動：晴雨、風況、降雨量 季節変動：夏と冬 → 化学エネルギーへの転換 異常気象：豪雨、暴風、超大型台風 枯渇型変動：渇水、過剰採取 地球の変動：気象、海流 40
- 41. ドイツ Motor Fuel
- 42. 石油は中東の安定のために 水素化されて輸出されている 残ったCO２は、生産量が下がった油田に注 入されて（＝EOR）、残った油を有効に回収 する手段に使われている 水素は液体水素として輸出 一部は、アンモニアなどに変換されて輸出さ れている 42
- 43. 液体水素運搬船 川崎重工 43
- 44. 意外：ゴミ焼却場からの排気が売れる プラスチックは燃やせないゴミになる 炭化し水素を分離して、炭素分は埋めている ゴミ焼却炉で燃やせるものは、大部分が、植物起 源、動物起源なので、カーボン・ニュートラル そのため、排気からCO2を分離すると、そのCO2は 有価物になる このCO2と水素から、メタンが合成されている このメタンは、マニア向けの内燃機関エンジンを搭 載した車の燃料 あるいは、夏の再生可能エネルギーを冬まで保存 するために使われている 44
- 45. 電力貯蔵と平滑化が商売に （１）季節変動（夏に多、冬は少）のために、水の電気 分解水素とバイオマス発電からのＣＯ２を原料として 、ゼロカーボン炭化水素が合成され、備蓄されてい る。 （２）日変動対応として、特性の異なる各種電池が組 み合わせて使われている。 （３）揚水発電はかなり開発が進む。日本では、その 代替技術が活用されている。 （４）代替技術は、Fly Wheel、Compressed Air、 大規模なフロー電池、Na-S電池、水素貯留（NH3も） 45 エネルギー変換
- 46. 46
- 47. （５）家庭やオフィスへ供給される電力：安定な電 力は非常に高価。不安定だけれど安価（ほとんど タダ）な電力の二種類に。 （６）極めて安価な電力を貯蔵するために、各家庭 に１０ｋＷｈの電池が必須。そのため、この電池へ の投資のために、一人あたり１００万円オーダーの 投資が普通になっている。電気自動車の電池は、 駐車時間が長ければ、これを代替可能。 （７）工場も同様だが、再生可能エネルギーを自己 供給をするところが増える。 47 電力貯蔵と平滑化 その２
- 49. どうしても化学エネルギーが必要 備蓄用 年単位のゆらぎ『季節変動』への対応 日照時間と太陽の南中高度のため太陽光発電が 変動することが原因 夏に大量の電力を発電し、冬にそれをどう使うの か ⇒ 備蓄 移動用 電池は可能だが、重く、体積も大、高価 液体燃料が理想的 体積が少ない、形が自由自在 49
- 50. 電力を移動・備蓄に適した 化学エネルギーに変える エネルギー・キャリアという考え方 ◆水素（一次キャリア）：余剰電力で水を電気分解 液体水素にして運搬 ▲二次キャリア 水素と有機化合物とを反応させて液体化 合成炭化水素：水素とバイオマスから得たCO2 を反応して、炭化水素を製造 アンモニア：同上の水素と窒素から合成 金属：電力と水素で金属を製造、亜鉛、 マグネシウムなど 50
- 51. 水素とトルエンによるキャリア 51 ただし、１分子のトルエンに６原子の水素なので、 効率はもともと６．５％しかない → 本命ではない？ 本命は？ （１）アンモニアという説（有害なので問題あり） （２）炭化水素という説（炭素原料をどうする）
- 53. 自家用車は？ 電気自動車か水素燃料電池車 充電用の電気は、その日の天気によって、大きく変 わる。 水素の価格は、まあまあ一定だけれど、台風の後 などには、かなり高いこともある。 ２０５０年までであれば、プラグインハイブリッド車の 可能性もある。 ただし、国によっては（例えばブラジル）、エタノール のようなバイオ燃料が使われている。 53
- 54. トラックは？ 小型トラックは、自家用車と同じ。 大型トラックは、 長距離輸送用のトラックは、高速道路のもっと も左の車線には、架線と路面から電気が取れ るようになっている。 このトラックには、数１０ｋｍ程度走行できる電 池も搭載されている。 高速道路の中央部は、コンテナを自動搬送す る設備が設置されている。 54
- 56. 大型船舶用のエネルギーは、液体水素で動くこと が普通になっている。 飛行機のエネルギーは、酸素を分子中に含まない 炭化水素だけが候補になるので、バイオ燃料（例 えば、バイオエタノール）を改質した炭化水素が用 いられている。 Quasi Zero Emission時代には、２０％の排出量を 航空機業界として確保する時代になっている可能 性もある。 現オイルサーチャージの変わりに、環境税を払っ ている状況がもっともあり得るかもしれない 56 船舶と飛行機のエネルギーは？
- 57. 日常の買い物 ペットボトルの水がかなり高くなった なぜなら、石油を原料とするプラスチックの 焼却が禁止された。 焼却可能なプラスチックは、植物起源で、 これは高いので、容器代が高い。 そのため、リユースが可能なプラボトルに 入れられている。 高級品が欲しい人は、ガラスびん入りを選 択する。勿論、ガラスびんもリユースされて いる。 57
- 58. ３－４．脱炭素と社会制度 58
- 60. 電力だけでは不可能な製造業が 許容される２０％分を何に割り振る対象 （１－１）日本のように、鉄鋼やセメントの製造が 継続していると考える国では、排出できる２０％ 分の排出権の大部分は、鉄鋼とセメントに入札 によって売られる。 一部の高熱利用産業（ガラス製造）も含む （１－２）ＣＣＳは、万一の漏えいのリスクなどが あって、一民間企業よりも、国営に近い特殊企 業が請け負うのが妥当 60
- 61. 鉄鋼の生産 炉の頂部から鉄鉱石とコークスを交互に装入し、炉の下部 より熱風を吹き込み、 コークスの燃焼により発生したCOガ スで鉄鉱石が還元され鉄になる。 炉内の温度は2000℃。 61http://www.nisshin-steel.co.jp/saiyo/process/
- 62. セメントの製造 62 セメント１ｔの製造に必要な原料は、 おおよそ石灰石１，１００ｋｇ、粘土２００ｋｇ、その他原料１００～２００ｋｇ CaCO3 → CaO + CO2 約４４０ｋｇのCO2が放出
- 63. ３－４－２． 排出量取引とＣＣＳの関係 63 排出量取引は、キャップが非常に厳しいために、 通常の省エネでは、余剰分がでない 唯一、排出量を稼ぐことができる技術はCCS すなわち、CCSに必要な費用が、排出量取引の 基準価格を決める状況 CCSは、基本的に廃棄物処理なので、できれば やりたくない まあ、２０年程度、合計２０億トンぐらいで止めた い
- 64. 日本国内でのＣＣＳ CCSには大きな投資リスクを伴う 設備価格が自由な取引に見合うのか 海底に蓄積するとして、その使用権を誰が保証 するか もしも漏洩した場合に、どのように責任を取るか などの状況のために、政府系の特殊会社が CCSを運用することが無難なのではないか 地域としては、やはり製鉄業、セメント製造との 関係で、山陰、北九州の沿海域か 64
- 67. 安定発電が可能な再生可能エネ バイオマス：林業の残材なら成立するが、林業自 体の持続が難しい？ 水力：大規模水力の開発余地なし、中水力は、 余り頼りにならない 地熱：難点＝開発費、適地が国立公園内 高温岩体発電：まだまだ未来技術 67 比較的安定な再生可能エネ 洋上風力：コストが陸上風力の数倍、海中を送電 するには直流化が必要で高価 潮流発電：技術が未完成、漁業権などとの問題 が残る。（しかも、時間的には不安定）
- 68. 再生可能エネルギー導入量と予想量 累積導入量 認定容量 予想導入量 ポテン シャル 平成24年6月 平成26年11月末 合計 万kW 万kW ％ 太陽光（住宅） 470 334 804 -- -- 太陽光（非住宅） 90 6688 6778 24780 27.4 風力 260 143 403 7000 5.8 地熱 50 1 51 792 6.4 中小水力 960 34 994 3464 28.7 バイオマス 230 148 378 740 51.1 海洋エネルギー 0 0 0 1395 0.0 合計 2060 7348 9408 38171 24.6 68 ポテンシャル１００％導入でも、現在の総発電量の８０％ しかし、洋上風力のポテンシャルは想定されていない。
- 71. 71
- 72. バイオマス発電の最大可能量 ５０億ｍ３の１％伐採 ＝５０００万ｍ３ ≒５０００万トン 燃やせる量２０％ なら１０００万トン バイオマス発電 だけで全電力供給 →２０億トンが必要 最大可能量は 全発電量の ０．５％ぐらいか 72
- 73. バイオマスFIT購入価格 73
- 74. ５．ほぼ結論へ 74
- 75. 75 MtCO2 Non Energy Energy Conv. Freight Passenger Office Home Industries CCS Non E Gas Petro Coal 一応８０％削減 しかし、CCSに過剰依存 CCS分を１００MtCO2へ ＝１億トン Quasi Zero Emission
- 76. 結論１ ２０５０年の８０％削減は 『２０％も、まだ排出できるのだ！！！』 ２０％の割り振り方は、鉄鋼、セメント、高熱 の３つのキーワードの産業優先 しかし、入札制とする 場合によっては、航空機用もありだが、 国際路線は別枠：理由は、国別という概念が不 適合だから 国内路線の排出量は全運輸部門の４％ 76 Quasi Zero Emission
- 77. 結論2 2050年を超えるには？ キーワードは “自給”だが、日本の国土の特殊事情を考慮す ると、常に、エネルギー供給途絶リスクを考える 必要がある 人口減少は、実は、強い味方である ２１００年日本の人口は、恐らく４５００万人 人口が経済規模を決めるから移民を入れると いうドイツ的な発想は、化石燃料時代の話 77 Net Zero Emission
- 78. 再生可能エネルギ－の割合を さらに増加するには？ 洋上風力を設置することになる。 まずは、電力消費量をある程度下げる必要がある。 ２０５０年には人口が９０００万人台になるので、一人当 たり供給量が同じなら２０％減。 しかし、家庭へのエネルギー供給はほぼ電力のみで 石油・ガソリンはなし、ガスは水素化されて現状程度。 省エネは不可欠。 ビル・建築物の省エネとエネルギー自給がどんどんと 進行させることが必須。 78 Net Zero Emissionへ
- 79. 原発に依存するという各国のシナリオ 中国・韓国は、依存拡大路線 ヨーロッパ（フランス・英国）、米国は、依存度縮小する が継続の方針 ドイツと日本が、ゼロ原発を目指す可能性がある国 個人的見解は、現在の第３世代原発は超長寿命核種 が副生するという点で、欠陥商品である Npｰ237＝２１４万年、Amｰ241＝４３２年 日本が近々持つであろう≒５０トンのプルトニウムは、 テロに狙われると危険 対応は高速減容炉＆SuperSafe第４世代原発か？ 特に、前者は必須なので、開発開始をどこで決断 現時点だと、ASTRIDプロジェクトが近い 79
- 80. Net Zero Emission時代への対応 リスクを比較する議論ができるか 各種リスク 化石燃料燃焼のリスク ⇒ 大きい CCSのリスク ⇒ 不確実 韓国から電力輸入のリスク ⇒ 嫌な気分 水素の輸入のリスク ⇒ 義務 バイオマスの輸入のリスク ⇒ 量的 自前の原発開発のリスク ⇒ なんとかなる 軽水炉運転継続のリスク ⇒ ２０６５まで プルトニウム所持のリスク ⇒ 増加傾向 80
- 81. ２１世紀の地球設計図 「地球と人間活動：フロー経済への転換」 自然エネルギーへ 化石燃料はＣＣＳが必須 核燃料 長期的には離脱？（汚染は論外） 廃棄物（CO2、核燃料） 地球の処理能力内 物質資源 すべて有限 「再生をする」 金属・鉱物資源 →自然エネで丁寧リサイクル プラスチックは焼却不可なので、再生・再使用が加速 環境資源（生態系） 各種環境維持機能 かなり脆弱、保全が必要 再生可能資源 生物資源 再生速度の範囲内で使用 淡水資源 再生速度の範囲内で使用 81