世界のエネルギー展望 と原子力の役割 ネボーシャ・ナキシェノビッチ 国際応用システム分析研究所 (IIASA) 副所長 ウィーン工科大学 エネルギー経済学 名誉教授 日本原子力産業協会（東京）－2016年4月12日 国際応用システム分析研究所 (IIASA) 国際的かつ独立した学際的科学 グローバルな課題に関する研究 およびビッグデータ 解決策および政策中心の統合シ ステム分析 Nakicenovic 2016 #2 2015 地球の平均気温の上昇 RCP 2.6 RCP 8.5 Nakicenovic 出典：CIMIP5およびNASA（2016年） 2016 #3 2015 世界のCO2排出量 Nakicenovic 2016 #4 世界のCO2排出量 世界のCO2排出量（GtCO2） 120 100 80 IPCCカテゴリーI RCP 2.6 GEA（SE4ALL） 2050年までに35%～75%削減 2020年までがピーク 60 40 20 RCP 2.6 0 長期的には、ほぼゼロまたはマイナス -20 1850 Nakicenovic 1900 1950 2000 2050 出典：GEA（2012年）、IPCC（2014年） 2100 2016 #5 2015 世界のCO2 排出量 自然気候変動 世界のCO2排出量（GtCO2） 120 100 80 IPCCカテゴリーI RCP 2.6 1.5oC ≈ 2.0 1.5oC ≈ 2.0 60 40 20 RCP 2.6 0 -20 1850 Nakicenovic 1900 1950 2000 出典：Rogeljほか（2015年） 2050 2100 2016 #6 2015 主要なエネルギーをめぐる課題 気候変動 エネルギー 安全保障 エネルギー へのアクセス 大気汚染 健康影響 Nakicenovic 2016 #7 2015 統合政策の複合的な利点 1.2% Total Global Policy Costs (2010-2030) 世界の政策コスト合計（2010～2030年） 1.0% 0.8% 0.6% 0.4% 0.2% 0.0% Only Energy Security エネルギー安全保障のみ Nakicenovic Only Air Pollution and Health 大気汚染および健康のみ Only Climate Change 気候変動のみ All Three Objectives Source: McCollum et. al, 2012; IPCC, 2014 2016 #8 2015 持続可能な開発目標 貧困をなくそう エネルギーをみんなに そしてクリーンに 気候変動に 具体的な対策を Nakicenovic 飢餓を ゼロに 働きがいも 経済成長も 海の豊かさを 守ろう すべての人に 健康と福祉を 質の高い教育を みんなに ジェンダー平等を 実現しよう 産業と技術革新の 基盤をつくろう 人や国の不平等 をなくそう 住み続けられる まちづくりを 陸の豊かさも 守ろう 平和と公正を すべての人に 安全な水とトイレ を世界中に つくる責任 つかう責任 パートナーシップで 目標を達成しよう 2016 #9 2015 2050年の世界（TWI2050） 安全かつ機能する地球のなかでいかにして世界 規模の発展を成し遂げるか SDGの相互作用における「安全な地球」： 持続可能性に関する説明および統合モデル 既存の文献（SSP1、GEA、DDPPなど）に 基づく持続可能な開発の道筋 「安全な地球」および持続可能な将来を実現す る方法への転換の複合的な利益と代償 Nakicenovic 2016 #10 持続可能性への転換 地球の限界内で「少ない労力で大きな成果を上げる」 転換の拡散 ビジョン： 持続可能な 将来 → 価値と規範 → 変化の担い手の増加 • • • • • グリーンビジネス 都市 市民社会 科学 IGO（国連など） → 政策体制 → 問題認識の向上 BAU環境悪化 の正当性 時間 Nakicenovic 出典：WBGU（2011年） 2016 #11 2015 世界の一次エネルギー 歴史的進化 1200 1000 その他の再生可能エネルギー 原子力 ガス 石油 石炭 バイオマス 800 マイクロチップ 商業航空 EJ 原子力 エネルギー 600 真空管 400 蒸気機関 電気 モーター テレビ ガソリン エンジン 200 0 1850 Nakicenovic 再生可能エネルギー 原子力 ガス ガス 石油 石油 石炭 石炭 バイオマス 1900 1950 2000 www.GlobalEnergyAssessment.org 2050 2016 #12 2015 アジア太平洋地域における一次エネルギー 転換への道筋 (I)II 1200 省エネ （効率、保全、行動） 省エネ その他の再生可能エネルギー 1000 EJ 800 原子力 ガス 石油 石炭 バイオマス 2030年までに約40%改善 2030年までに再生可能エネルギーを 約30％に 600 400 200 再生可能エネルギー 原子力 天然ガス－CCS 石炭－CCS ガス 石油 バイオ－CCS－マイナスCO2 石炭 0 1850 Nakicenovic バイオマス 1900 1950 2000 www.GlobalEnergyAssessment.org 2050 2016 #13 2015 アジア太平洋地域における一次エネルギー 転換への道筋 (I)II II 1200 I 700 600 省エネ Savings その他の再生可能エネルギー 500 原子力 ガス 石油 石炭 バイオマス 800 400 EJ 1000 300 200 EJ 100 0 2000 600 2010 2020 2030 2040 2050 再生可能エネルギー 原子力 400 ガス 世界に比べて原子力の役割がやや大きい 石油l 200 石炭 0 1850 Nakicenovic バイオマス 1900 1950 2000 www.GlobalEnergyAssessment.org 2050 2016 #14 2015 アジア太平洋地域における一次エネルギー 転換への道筋 (II)I I 700 1200 600 省エネ その他の再生可能エネルギー 500 800 原子力 ガス 石油 石炭 バイオマス 400 EJ 1000 300 200 EJ 100 0 2000 600 2010 2020 2030 2040 2050 再生可能エネルギー 原子力 400 ガス 原子力モラトリアム 石油 200 石炭 0 1850 Nakicenovic バイオマス 1900 1950 2000 www.GlobalEnergyAssessment.org 2050 2016 #15 2015 アジア太平洋地域における一次エネルギー 転換への道筋 (III) 700 1200 600 省エネ その他の再生可能エネルギー 500 原子力 ガス 石油 石炭 バイオマス 800 400 EJ 1000 300 200 EJ 100 0 2000 600 2010 2020 2030 2040 2050 再生可能エネルギー 原子力 400 ガス 原子力の役割がさらに大きい 石油 200 石炭 0 1850 Nakicenovic バイオマス 1900 1950 2000 www.GlobalEnergyAssessment.org 2050 2016 #16 2015 世界の水利用 完全なポートフォリオを含む道筋 1200 1000 Gm3 800 600 ベースライン 地熱 太陽光 風力 水力 原子力 ガス（CCSあり） ガス（CCSなし） 石油 石炭（CCSあり） 石炭（CCSなし） 再生可能エネルギー バイオマス（CCSあり） バイオマス（CCSなし） 400 200 天然ガス－CCS 石炭－CCS 原子力 ガス 石油 バイオエネルギーの制限 バイオ－CCS－マイナスCO2 石炭 0 1850 Nakicenovic バイオマス 1900 1950 2000 出典：Frickoほか（2014年） 2050 2016 #17 2015 GEAの道筋における原子力 4500 4000 IPCC範囲 IPCC range IPCC中央値 IPCC median GEA－供給 GEA-Supply 3500 GEA－ミックス GEA-Mix GEA－効率 GEA-Efficiency 3000 NEA/IEA高（2008年） NEA/IEA high (2008) IEA/NEA青（2010年） IEA/NEA Blue (2010) GWe 2500 IEA/NEA青H（2010年） IEA/NEA Blue H (2010) NEA/IEA low (2008) NEA/IEA低（2008年） 2000 IAEA (2010) IAEA（2010年） 1500 1000 500 0 1990 Nakicenovic 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2016 #18 原子力開発の段階 建設開始 段階 1 開発初期 期間 1954～1965年 年間の 原子炉 基数 7.4 送電開始 年間 MW 年間の 原子炉 基数 年間 MW 1,332 4.2 432 Post Fukushima Nakicenovic 出典：Rogner（2016年） 2016 #19 原子力開発の4つの段階 建設開始 段階 期間 年間の 原子炉 基数 送電開始 年間 MW 年間の 原子炉 基数 年間 MW 1 開発初期 1954～1965年 7.4 1,332 4.2 432 2 開発加速期 1966～1985年 24.9 20,812 17.6 12,540 Post Fukushima Nakicenovic 出典：Rogner（2016年） 2016 #20 原子力開発の4つの段階 建設開始 段階 期間 年間の 原子炉 基数 送電開始 年間 MW 年間の 原子炉 基数 年間 MW 1 開発初期 1954～1965年 7.4 1,332 4.2 432 2 開発加速期 1966～1985年 24.9 20,812 17.6 12,540 3 低成長期 1986～2004年 4.7 3,946 9.0 Post Fukushima 8,416 Nakicenovic 出典：Rogner（2016年） 2016 #21 原子力開発の4つの段階 建設開始 段階 期間 年間の 原子炉 基数 送電開始 年間 MW 年間の 原子炉 基数 年間 MW 1 開発初期 1954～1965年 7.4 1,332 4.2 432 2 開発加速期 1966～1985年 24.9 20,812 17.6 12,540 3 低成長期 1986～2004年 4.7 3,946 9.0 Post Fukushima 8,416 4 期待の高まり 2005～2010年 8.8 8,722 1,996 Nakicenovic 出典：Rogner（2016年） 2.7 2016 #22 原子力開発の4つの段階 建設開始 段階 期間 送電開始 年間の 原子炉 基数 年間 MW 年間の 原子炉 基数 年間 MW 1 開発初期 1954～1965年 7.4 1,332 4.2 432 2 開発加速期 1966～1985年 24.9 20,812 17.6 12,540 3 低成長期 1986～2004年 4.7 3,946 9.0 8,416 Post Fukushima 4 期待の高まり 2005～2010年 8.8 8,722 2.7 1,996 5 ポスト福島 6.2 6,014 5.7 5,279 Nakicenovic 2011年～ 出典：Rogner（2016年） 2016 #23 福島以前の原子力発電 ● 1990～2005年間は、運転実績が劇的に向上 ● 高い設備利用率 ● 出力増強 ● 運転認可延長 ● 「廃炉」市場 ● 金の卵を産む鵞鳥 ● 原子力発電所が電力自由化の犠牲になるという従来 の“期待・懸念”は、まだ顕在化していない！ ● 市場自由化が原子力発電所の新規建設に不利である ことが判明 Nakicenovic 出典：Rogner（2016年） 2016 #24 世界の発電電力量と原子力シェア 25,000 20% 18% 20,000 16% 14% 15,000 TWh 12% 10% Wind/Solar/Other 風力/太陽光/その他 Biomass, MSW バイオマス、MSW Hydro 水力 Nuclear 原子力 Natural 天然ガスgas 10,000 8% 6% 5,000 Oil 石油 Coal 石炭 Nuclear share 原子力シェア 4% 2% 0 0% 1970 1975 Nakicenovic 1980 1985 1990 1995 2000 2005 出典：Rogner（2016年） 2010 2016 #25 世界の原子力発電設備容量 （2015年12月31日現在） 2015年12月31日現在 出典：IAEA - PRISを元に作成 400 385 350 GWe 300 380 375 370 365 250 360 GWe 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 200 150 100 50 0 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Nakicenovic 出典：Rogner（2016年）、IEA-PRISを元に作成 2010 2015 2016 #26 地域別の原子力発電設備容量 2015年12月31日現在 出典：IAEA - PRISを元に作成 140 北米 120 100 100 80 80 GWe GWe 120 140 60 60 40 40 20 20 0 0 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 60 50 120 東欧・CIS 100 40 アジア 80 GWe GWe 西欧 30 60 20 40 10 20 0 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 0 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 Nakicenovic 出典：Rogner（2016年）、IEA-PRISを元に作成 2016 #27 設備利用率：世界の原子炉 1990～2000年：実績の向上は、1,000 MWの34原子力発電 所の建設に相当する 日本での40 GWの 一時停止がない場合 85 80 % 75 70 65 60 55 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 Nakicenovic 出典：Rogner（2016年） 2016 #28 45 40 300 35 30 250 25 200 20 150 15 100 10 5 0 Nakicenovic 出典：Rogner（2016年） 総発電設備容量（GW） 50 Total installed capacity, GW 1950 1952 1954 1956 1958 1960 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 着工件数 starts No. of construction 1950年～2015年の着工件数 2015年12月31日現在 出典：IAEA - PRISを元に作成 400 350 50 0 2016 #29 原子力発電設備容量の追加と 発電量 45 2,700 40 2,400 35 2,100 30 1,800 25 1,500 20 1,200 15 900 10 600 5 300 0 0 -5 総原子力発電量（TWh） 原子力発電設備容量の漸増（GWe） 2015年12月31日現在 出典：IAEA - PRISを元に作成 -300 -10 -600 1965 1970 Nakicenovic 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 出典：Rogner（2016年） 2010 2015 2016 #30 原子力発電所の経過年数 40 35 32 33 30 24 基数 25 21 20 21 16 19 19 14 15 11 9 7 5 5 14 10 11 10 10 0 19 4 5 3 0 3 2 4 2 6 5 2 6 3 6 4 4 3 4 5 12 12 10 8 6 4 9 6 5 3 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 年数 注：原子炉の経過年数は、最初の送電開始によって判定される。今年送電開始した原子炉は経過年数0年とする Nakicenovic 出典：Rogner（2016年） 2016 #31 世界の原子力発電の状況 2016年3月29日現在 出典：IAEA - PRISを元に作成 稼動中：442基 384.2 GWe 中東 非OECD諸国（アジア） 中南米 アフリカ 0.5% 0.9% 9.8% 建設中：66基 65.0 GWe 中南米 2.0% 北米 8.7% 欧州 6.3% 0.2% 北米 CIS 10.0% 29.7% OECD太平洋 10.3% 非OECD諸国（アジア） 48.1% OECD太平洋 16.5% 欧州 32.2% 中東 CIS 17.9% 8.3% Nakicenovic 出典：Rogner（2016年） 2016 #32 2015 海軍原子炉 米国では、原子炉約130基が潜水艦、航空母 艦、巡洋艦、駆逐艦の一次推進力および発電 に使用されている 5,400炉年にわたって安全に運転してきた 商用原子炉より高濃縮度の燃料を使用する ロシア約100基、フランス約20基、英国約20 基、中国約6基が一次推進力に使用されてい る 原子炉運転の訓練を受けた人員の供給源とな る Nakicenovic 2016 #33 IAEA－世界の原子力が低位に推移するシナリオ 800 700 2030年の設備容量：2010年予測の546 GWに対し、385 GW 2030年の原子力発電シェア： 2010年予測の13.8%に対し、8.6% 予測年： 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 600 500 GW(e) 履歴 400 300 200 100 0 1960 Nakicenovic 1970 1980 1990 2000 2010 2020 出典：Rogner（2016年） 2030 2016 #34 IAEA－世界の原子力が高位に推移するシナリオ 800 700 2030年の設備容量：2010年予測の803 GWに対し、632 GW 2030年の原子力発電シェア： 2010年予測の16.6%に対し、11.3% 予測年： 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 600 500 GW(e) 履歴 400 300 200 100 0 1960 Nakicenovic 1970 1980 1990 2000 2010 2020 出典：Rogner（2016年） 2030 2016 #35 関心が再び高まっている原動力 ● 世界のエネルギー需要の 継続的成長 ● エネルギー安全保障 ● 化石燃料価格の変動 ● 低コストのベースロード 電力に対する要求 ● 環境保護と気候変動 ● 原子力： 1990年代初頭から運転が 改善され、高い経済性を誇り 経済危機にもかかわらず 安全記録を打ち立てている 1990年代中盤以降、 かつてないほど、高い見 込み Nakicenovic 出典：Rogner（2016年） 2016 #36 革新的ソリューションには 研究開発が必要 安全性、経済性、貯蔵、不拡散 高性能モジュール型、標準設計プラント 採掘が容易で安価な235U埋蔵量は限られる ワンススルー燃料サイクルでは、エネルギーの 95%が無駄になる 燃料サイクルでは、実質的に無限 （1万年分）の原子力エネルギーが提供され、 高レベル放射性廃棄物が大幅に削減される 核融合を含む、根本的に新しい設計 Nakicenovic 2016 #37 核燃料の加工 ウラン 濃縮 劣化 貯蔵 劣化 新燃料MOX 新燃料 UO2 濃縮 プルトニウム 転換 原子炉 使用済燃料 UO2 再処理 濃縮 再処理プラント 天然ウラン ウラン抽出 Nakicenovic 天然ウラン 最終廃棄物 2016 #38 2015 ITER設計が最終決定された 2001年5月 サイズ：JETの3倍 プラズマ電流：15 MA プラズマ体積：837 m3 プラズマ表面積：678 m2 B = 5.3 T @ 6.2m 500 MW、500秒、Q > 10 R = 6.2 m 最終科学実証 Nakicenovic 2016 #39 フランスの原子炉 58基、正味で63 GW（総計で66 GW） 10年間（1980～1990年）で約50 GW 高度な標準化： 925 MW PWR イセンス ウェスチングハウスのラ 1,350 MW PWR 仏製機器を最大限に利用 した新型 1,550 MW PWR N4、1650 EPRに先行 （標準化が不十分） Nakicenovic 出典：Grubler（2009年） 2016 #40 フランスの原子力発電所 総費用 1970～2000年 = 1兆5,000億フランスフラン (1998年）= 約2,500億ドル 運転費 10億フラン（1998年） 財務資本（廃止措置） 投資資本（プラントおよび機器） 知識資本（研究開発） Nakicenovic 出典：Grubler（2009年） 2016 #41 拡大”成功”の構造 80%が原子力発電 負荷管理およびモジュール化 重大事故が起っていない 世論の反対がほとんどない 安定した規制環境 （テクノクラートのグランゼコール・エリート） 技術の継続的開発（拡大） 全面的な産業の育成（燃料サイクルを含む） Nakicenovic 出典：Grubler（2009年） 2016 #42 建設期間 （着工から送電開始まで） 500 MW GCR 950 MW PWR 1350 MW PWR 1550 MW PWR Super-Phenix 月数 スーパーフェニックス 1995 2000 フラマンヴィル3号機の予測 1650 EPWR：54カ月 送電開始年 データ出典：IAEA PRIS（2009年） Nakicenovic 2016 #43 フランス原子力発電所の 先を見越す 米国でも（極端ではないが）同様のパターン 「負の」学習：技術固有ではなく、規制環境に 伴うコストの増大 件数の増加とプラント減少に伴う規模の不経済 「小型炉」（小規模ユニットスケール）および 標準設計の利点 Nakicenovic 出典：Grubler（2009年） 2016 #44 米国とフランスの原子力発電所 10000 10000 1990 10000 5000 100000 100000 1999 1985 1999 1996 25000 20000 US average 10000 2000 1000 1975 1972 15000 10000 1980 1985 1990 10000 7500 1000 1000 1000 1980 1977 FF98/kW France average 1998FF/kW 1998FF/kW 2004$/kW 2004$/kW 平均および最小/最大投資コスト（2004年米ドル/kW） 「負の」発見的学習 5000 500 100 1000 100 1 5 10 20 50 100 累積設備容量（GW） cum GW installed Nakicenovic 出典：Grubler（2009年） 2016 #45 まとめ 最も成功したOECD原子力拡大計画でさえ 大幅なコストが増大 コスト増大の理由： 原子炉サイズのスケールアップ（経済へのマイ ナス影響） 国内企業のみで生産（知識のスピルオーバー効 果が少ない） 標準設計からの乖離 （N4/pre-EPR：EDFではなくCEAが決定する） 原子力拡大計画の後退 （vs. 熱狂的な予測と長期の建設期間） 将来に対する課題－コストの不確実性 試行錯誤－解決という方法論の課題 小型炉のさらなる展開の必要性（標準モジュー ル設計） 出典：Grubler（2009年）を元に作成 Nakicenovic 2016 #46 供給技術のコスト傾向 2005年米ドル/kW 2010年レアル/kWyr（1 2010 年米ドル=1.76レアル） 米国原子力：平均および最小/最大（1971年～1996年） 米国原子力：単一原子炉（範囲なし）（1971年～1996年） フランス原子力：平均および最小/最大（1977年～1999年） 洋上風力：すべてのEUプロジェクト価格（1999年～2008年） デンマーク洋上風力：平均コスト（1981年～2009年） 米国洋上風力：容量加重平均価格（1984年～2010年） 太陽光モジュール：世界平均価格（1975年～2007年） PV Siモジュール：世界平均価格（IPCC SRREN）（2003年～2010年） 米国PVシステム：平均設置価格 +/- SD（1998年～2009年） スイス・ヒートポンプ：7.6 kWユニットの平均コスト（1982年～2009年） スウェーデン・ヒートポンプ：6.6～8.6 kWユニットの平均コスト（1994年～2008年） ブラジル・エタノール価格（1975年～2011年） 設置/販売/生産の累計GW（GWyr） Nakicenovic 出典：Grublerほか（2012年） 2016 #47 2015 投資ポートフォリオ 世界 持続可能性政策なし （2兆5,580億） 現在 その他の 転換 （9,410億） 再生可能 エネルギー 電力 石油 化石燃料電力 送電 2005年～ 2010年 Nakicenovic ガス 石炭 2050年 出典：Riahiほか（2012年） 2016 #48 2015 投資ポートフォリオ 世界 GEA－効率 持続可能性政策なし （2兆8,490億） （2兆5,580億） 現在 （9,410億） CCS その他の転換 再生可能エネ ルギー電力 石油 その他の転換 再生可能エネ ルギー電力 化石燃料電力 効率（限界） 化石燃料電力 送電 送電 2005年～ 2010年 Nakicenovic ガス 石炭 ガス 石炭 石油 2050年 出典：Riahiほか（2012年） 2016 #49 2015 投資ポートフォリオ アジア太平洋 GEA－効率 持続可能性政策なし 現在 （5,790億） （5,160億） （2,750億） その他の転換 その他の転換 再生可能エネルギー電力 CCS 再生可能エネルギー電力 石油 効率（限界） 化石燃料電力 化石燃料電力 ガス 送電 送電 石炭 ガス 石油 石炭 2005年～ 2010年 Nakicenovic 2050年 出典：Riahiほか（2012年） 2016 #50 2015 投資ポートフォリオ アジア太平洋 GEA－効率 持続可能性政策なし （5,790億） （5,160億） 現在 その他の転換 （2,750億） CCS その他の転換 石油 再生可能エネルギー電力 再生可能エネルギー電力 効率（限界） 化石燃料電力 化石燃料電力 ガス 送電 送電 石炭 2005年～ 2010年 Nakicenovic ガス 石油 石炭 2050年 出典：Riahiほか（2012年） 2016 #51 2015 ステートメント：エネルギー事業 は、持続可能な将来に向けたさらな る開発と変革のために中心的役割を 果たす。こうした発展目標を達成す るためには、RD＆D（研究開発・実 証）と投資を促進し、安定した規制 メカニズムを構築することが重要で ある。 Nakicenovic 2016 #52 2015 ご清聴ありがとうございました [email protected]
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