今後の脱炭素化とＣＣＳの役割茅陽一（公財）地球環境産業技術研究機構・理事長２０１５．１０．２ 1 目次１．ＣＯ２ゼロエミッションの必要性２．諸分野での化石燃料代替の可能性３．電力構成の長期像とCCSの実現性４．全エネルギー需要でみた脱炭素の可能性とCCSの重要性５．まとめ 2 図：CO2累積排出量と温度上昇との関係 Source:IPCC AR5 WG1, SPM、2013 3 抜本的脱炭素化の必要ＩＰＣＣの指摘「ＣＯ２累積排出量と大気温度とはほぼ線形の関係」 ⇒ 大気温度の安定化のためにはＣＯ２排出をほぼゼロとすることが必要現在：一次エネルギーの８割以上を化石燃料が占める・・将来のゼロエミッションをどう実現するか？ 4 2℃目標図：４つのＲＣＰの温度上昇パス（１９９０＝０）注：工業化以前－１９９０でほぼ０．６℃上昇図：４つのＲＣＰシナリオの排出曲線（ＥＣＳ＝３℃）出所：IPCC AR5 WG1 ,Fig.SPM4 5 6 year Fig. CO2 emission for 2 degree target. Source: IPCC AR‐4 WG3 SPM 7 世界のＧＨＧ排出抑制への対応状況１．殆どの先進各国は温度上昇2℃目標に合意２．上記合意に対応する排出シナリオは 21世紀中にゼロエミッション達成の必要３．殆どの先進各国は2050年ＧＨＧ８０％削減目標に合意 8 Climate Change Act 2008 of UK • It is the duty of the Secretary of State to ensure that the net UK carbon account for all six Kyoto greenhouse gases for the year 2050 is at least 80% lower than the 1990 baseline, toward avoiding dangerous climate change. 9 10 バイオマスエネルギーの量的限界バイオマスの代表：森林日本：全面積の６割世界：全面積の３割（耕地は１割）森林年成長量に対応するエネルギー量１）日本：17 ×106 ton oil /年（日本の一次エネルギー需要の３％程度）２）世界： 27× 108 ton oil /年（世界の一次エネルギー需要の２０％程度）現実に使われているエネルギーとうもろこし・さとうきびよりのエタノール 60×106 ton /年（日本の全自動車用燃料量とほぼ同じ） 11 世界の運輸部門ＣＯ２排出量種類自動車燃料ＣＯ２排出量（対世界総排出量）１６％船舶燃料４％航空機燃料３％総計２３％ 12 自動車燃料の代替（１）ーバイオ燃料による代替ー＊現実に米国・ブラジルである程度進行＊日本の場合日本全燃料量～世界の現在の全生産量したがって、日本での燃料の大部分を輸入バイオ燃料で賄うことは殆ど不可能＊世界の場合セルロース→バイオ燃料が成功しても量的に殆どの森林成長量を消費の必要・・・・長期将来に部分的にのみ可能 13 自動車燃料の代替（２）ーＥＶによる代替ー電池の問題問題点：１）電池重量 0.1kWh/kg前後？ ⇒ 電池制約で走行距離に限界２）充電時間数時間？３）電池コスト低減の必要可能性の一例 Singapore NTU: TiO2負極のＬｉイオン電池利点：１）充電時間２分２）充放電１０，０００回〈長寿命）問題点：１）エネルギー密度0.07kWh/kg程度２）未だ基礎実験段階 14 自動車燃料の代替（３）ーＦＣＶによる代替ー１．ＦＣＶの利点１）水素充填時間数分２）一充填で数百km走行可能３）排気物が存在しないクリーン車２．ＦＣＶの問題点：燃料の水素を何から作るか？＊現状ではＮＧ，ないし石油・・化石燃料であるのでＣＯ２排出＊電気→水の電気分解再エネの電気でない限り総合効率が低い（一次Ｅ → 電力 → 水素 → 駆動用電力） 15 船舶・航空燃料の代替１．世界需要ＣＯ２排出でみて世界全体の５％２．バイオ燃料の利用現在ある程度の開発は実行中（例：ＲＩＴＥ）ただし、量的にはかなり困難世界森林成長量の４分の１が必要 16 民生エネルギー需要の代替家庭全電化が回答？空調：電力ヒートポンプ利用調理：ＩＨによる電力代替従来のＬＰＧ，灯油利用は電力以外代替不可能 17 産業の非電力エネルギー代替（１）ー鉄鋼・セメントプロセス用ー１．鉄鋼酸化鉄→コークスによる還元ＣＯ２発生２．セメント CaCO3 →CaO 必然的にＣＯ２発生上記２つのプロセスについては現在ＣＣＳ適用の研究プロジェクト進行中。ただし、完全なゼロエミッションは相当にコスト高？ 18 産業の非電力エネルギー代替（２）ープロセス等の熱需要対象ー１．特性対象業種によって多種多様一般に数百度以上の高熱２．主要需要対象（日本の場合）化学工業：０．５千万 oil ton 程度（石油）鉄鋼業：１千万 oil ton 程度（石炭）合計: ５千万 oil ton 程度バイオマス燃料代替は質的量的に困難？（日本の森林年間成長量の２倍）個別に検討しない限り脱ＣＯ２の可能性不明相当に脱ＣＯ２は困難 19 日本の電源構成の推移 100% 90% 80% 70% 再エネ 60% 石油火力等 50% ＬＮＧ火力 40% 石炭火力 30% 原子力 20% 10% 0% 2005 2013 2030計画 20 図：日本人口の将来推計 21 電力における脱炭素案１．従来型の電源構成火力発電所へのＣＣＳ（ＣＯ２回収貯留）設置案２．再生可能エネルギー中心の電源構成再生可能エネルギー（太陽光発電・風力発電等）の大量導入ただし再エネの出力変動に対応するための二次電池の大量設置が必要 22 ２１００年電力構成の２案２０１０総発電電力（億kWh）１１，５６０２０３０政府推計１０，６５０２１００案１案２７，５００原子力２５％２０～２２％２８％３０％再生可能E 水力太陽光風力バイオマス８％８－－－２２～２４％９７２４４２％１２１５１０５６０％１２３０１３５５６％２６３２７３０％１０－２０火力石炭石油 LNG ６６％３７４２５１０％０－１０ 23 将来電源に対するＣＣＳ必要量案１：従来型、火力による出力調整。案２：再エネ型、二次電池による出力調整。いづれも火力より排出されるＣＯ２はすべてＣＣＳ処理。１００万トン/年貯留井数総数３０年容量貯留井年当たり建設数案１火力調整型１２，１００万トンＣＯ２４本/年案２二次電池調整型２，８００万トンＣＯ２１本/年弱 24 日本のCO2貯留可能性１．貯留容量 RITEの過去２度にわたる調査によれば日本周辺のCO2貯留容量：１，４６０億トン日本の現在の総排出の１２０年分２．貯留とPA 主として周辺海域の地下帯水層のため、 Public Acceptance問題は比較的考えやすい 25 日本の長期CO2対策 CO2排出源 CO2削減対策電力燃料転換 CCS ○～△ 産業非電力E 鉄鋼業高炉セメント製造他産業 CCS（検討中） CCS(検討中）大型施設のみCCS △ △ △～× 民生全電化 ○～△ 運輸・自動車 EV化 ½程度？ FC化 ½程度？ NG水蒸気改質プラスCCS △ △ △～× 運輸航空機国内船舶バイオ燃料対策の効果性 △ △ 問題点出力調整用ツール（火力or電池）数が多い分散型水素stationと大規模ＣＣＳの不一致国際船舶は大きい（３億５千万トンoil） 26 まとめ１．脱炭素対策の中で電力の脱炭素化は第一の鍵となる。２．電力でのＣＣＳ利用は不可欠。貯留容量は物理的には存在するがどれだけ実際に利用できるか？今後は具体的な用地調査とコスト低減の努力が重要。３．産業、運輸分野では、脱炭素の鍵は以下の２つである。１）産業大型熱利用施設へのCCS導入２）天然ガスよりの水素製造へのCCS導入しかしその実現は容易ではなく、１）では現実の施設の詳細な調査２）では分散水素ステーションの立地とそのステーションへの水素製造施設からの効率的供給方法の検討が重要。４．ＣＣＳの役割はきわめて重く、その実現に政府も大きな努力をすべき。 27