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研究成果発表会2020

エネルギー・環境研究部会 (2020年9月4日)

地域活性化に資する持続可能なエネルギー・環境エンジニアリングの調査研究
水素WG
主 査 宮島 秀樹 三菱化工機㈱副主査 平井 裕二 西松建設㈱副主査 市川 裕紀 千代田化工建設㈱
委 員 横山 稔
川崎重工業㈱委 員 小島 啓輔 清水建設㈱委 員 藤田 淳㈱神鋼環境ソリューション

地域における再生可能エネルギーの利用WG
主 査 高橋 宏之
飛島建設㈱副主査 吉岡 麻希子 ㈱熊谷組
副主査 斎藤 充弘㈱神戸製鋼所
委 員 大矢 好洋㈱奥村組
委 員 山本 哲史 大成建設㈱委 員 見瀬 邦雄
戸田建設㈱地域エネルギーシステムWG
主 査 窪田 英一郎 オリックス㈱委 員 佐々木 経一 佐藤工業㈱委 員 奈良 知幸 ㈱竹中工務店

オブザーバ 小口 深志 前田建設工業㈱オブザーバ 深津 功二 ＴＭＩ総合法律事務所部 会 長 田中ゆう子 東亜建設工業㈱ENAA

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エネルギー・環境研究部会 (2020年9月4日)「地域活性化に資する持続可能なエネルギー・環境エンジニアリングの調査研究」

Ⅰ.水素サプライチェーンの近況および展望
１.水素利活用技術の概要
２.事例調査（１）水素CGS実証PT （２）日豪水素サプライチェーンPT （３）神戸七宮水素ST（４）北海道・小水力由来の再エネ水素導入 （５）昭和電工・使用済プラスチック由来水素供給（６）福岡市下水バイオガス由来の水素ST （７）唐津市浄水センター・バイオガス発電
３.水素社会到来に向けた水素インフラの現状と将来

Ⅱ.持続可能な地域エネルギーシステム（熱電）の展開
１ .低炭素社会に向けた北海道ガスの取組 ２ .震災復興を軸に・新地町の街づくり
３ .つくば市のCEMS構想 ４ .地域エネルギーシステム（熱電）の考察

Ⅲ.地域における再生可能エネルギーの利用
１ .ブロックチェーンとエネルギー業界の将来 ２ .非化石価値取引市場の現状
３ . RE100を目指した石狩市の取組み ４ .国内の下水処理場の現状と課題
５ .新しいエネルギー政策下における再エネ利用
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Ⅰ.水素サプライチェーンの近況および展望

エネルギー・環境研究部会 (2020年9月4日)

１.水素利活用技術の概要

水素サプライチェーン支えるシステム①大規模なシステム：海外で大量に安価な水素を製造し、発生する二酸化炭素はCCSによって処理することでカーボンフリーとし、有機ケミカルハイドライド法もしくは液体水素による大量輸送を通じて日本国内の水素サプライチェーンを構築する②中小規模システム：太陽光、風力等の再生可能エネルギーから水電解法等により水素を製造し、ガスボンベ、チューブトレーラー、パイプライン等で水素を輸送する地産地消型（分散型）水素供給システム◆主な水素エネルギーの活用：①燃料電池、水素燃料によるガスタービン等を用いて電力に転換し、電力供給するもの②燃料電池自動車、燃料電池バス、FCフォークリスト等のモビリティに供給するもの◆水素を低コストで利用できるようにするためには、①安価な水素の大量調達および、②安価な再エネ電気から水素を大量に調達する取り組みが重要である。

中小規模水素サプライチェーン模式図2）

大規模水素サプライチェーン模式図1）
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中小規模水素サプライチェーン実証例2）

1) 経済産業省 水素・燃料電池に関する経済産業省の取り組みHP 2) 環境省低炭素水素サプライチェーン・プラットフォーム HP

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エネルギー・環境研究部会 (2020年9月4日)

２.事例調査 （１）水素CGS実証プロジェクト
H27年度～Ｈ30年度のNEDO水素社会構築技術開発事業「水素CGS活用スマートコミュニティ技術開発事業」において、（株）大林組（幹事）と川崎重工業（株）は、水素と天然ガスを燃料とする1MW級ガスタービンを用いた水素Co-Generation
System（水素CGS）を活用して、地域レベルでの「電気」「熱」「水素」エネルギーの効率的利用を目指すEnergy Management
System（統合型EMS）の技術開発・実証を行った。

「熱」「電力」の供給先1)

水素ガスタービン開発コンセプト1)
一般財団法人エンジニアリング協会

水素CGSフロー図2)

統合型EMSの全体図1)1) 水素CGSスマートコミュニティ実証地視察時の配布資料 2) 2020年技術実証開始 国際水素サプライチェーン構築に向けた 川崎重工の取り組み、
2019年9月26日、川崎重工業株式会社、RITE主催 未来社会を支える温暖化対策技術シンポジウム in 関西

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エネルギー・環境研究部会 (2020年9月4日)（２）日豪水素サプライチェーンプロジェクト 液化水素荷役基地
豪州で褐炭から水素を生成し、液化して大量に日本へ輸送するという水素サプライチェーンのパイロット実証事業であり、2030 年頃に商用化を目指す。現状のLNGサプライチェーンと同規模の水素サプライチェーン（水素製造・液化水貯蔵海上輸送の発電利用）の実現に向けたLNG 内航船と同規模の輸送用タンクによる①液化水素の長距離大量輸送技術、それに対応する②液化水素荷役技術、及び豪州の未利用エネルギーである褐炭を用いた③褐炭ガス化技術の研究開発を実施。

神戸水素荷役基地CG完成予想図1)

日豪水素サプライチェーン実証の構成1)

神戸荷役基地の建設状況1)
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液水運搬船CG完成予想図1)1)神戸荷役基地視察時の配布資料

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エネルギー・環境研究部会 (2020年9月4日)（３）神戸七宮水素ステーション
商用水素ステーションは水素スマートシティ神戸構想において、水素サプライチェーンの一翼を担っている。神戸七宮水素ステーションは、神戸市内で初となる商業用水素ステーションである。同ステーションの設計・設置・運営は、日本エア・リキード合同会社が行っている。

ステーション外観（敷地面積 約280m2）

FCバス充填風景

設備配置図1)

神戸七宮水素ステーションにおけるFCV充填までの工程1)
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1) 視察時配布資料（日本エア・リキード合同会社作成）

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エネルギー・環境研究部会 (2020年9月4日)（４）小水力由来の再エネ水素導入拡大と北海道の地域特性に適した水素活用モデルの構築実証視察
東芝エネルギーシステムズ（株）と岩谷産業（株）は、環境省の委託事業「地域連携・低炭素水素技術実証事業（低炭素な水素サプライチェーン実証事業）」に採択され、「小水力由来の再エネ水素導入拡大と北海道の地域特性に適した水素活用モデルの構築実証」を行っている。北海道白糠郡白糠町の庶路ダムに小水力発電所を設置し、発電した電力を用いて水の電気分解により製造した水素を高圧水素トレーラーや高圧水素カードルにより白糠町内の酪農家、白糠町温水プール、釧路市音別町福祉保健センターへ輸送し、設置された燃料電池および燃料電池自動車の燃料として利用されている。小水力発電による電力を利用して水素を製造する実証事業は国内初。
（a）

（b）

（c）
再エネによる低炭素な水素サプライチェーン1)(a)水素貯蔵設備 (b)水素運搬用カードル (c)白糠町温水プール定置用燃料電池→
一般財団法人エンジニアリング協会

1)環境省HP

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エネルギー・環境研究部会 (2020年9月4日)（５）昭和電工株式会社 プラスチックリサイクルプラント、および使用済みプラスチック由来低炭素水素を活用したホテル
本事業は、環境省が公募した「地域連携・低炭素水素技術実証事業」において昭和電工株式会社が事業統括して実施した「使用済みプラスチック由来低炭素水素を活用した 地域循環型水素 地産地消モデル実証事業（平成27年度開始）」である。水素製造設備で生産する使用済プラスチック由来の水素をパイプラインやトレーラーで輸送し、燃料電池自動車（FCV）や定置型燃料電池で利用するという低炭素水素サプライチェーンの実証を実施するとともに、他地域への普及拡大に向けた課題を抽出した。

合成ガスの精製工程及びアンモニア製造工程1)
一般財団法人エンジニアリング協会

1)視察時の配布資料

使用済みプラスチック由来低炭素水素の利用用途場所と供給方法2)2)経済産業省 第6回 水素・燃料電池等の普及促進に係る自治体連携会議 資料7 水素社会の実現に向けた川崎市の取組

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エネルギー・環境研究部会 (2020年9月4日)（６）福岡市下水バイオガス由来の水素ステーション
Ｈ25年度～Ｈ27年度の下水道革新的技術実証事業（B-DASHプロジェクト）の実証試験ののち、Ｈ28年度から運転を継続している。下水処理場から発生する汚泥から発生したバイオガスを膜モジュールに通過させ、二酸化炭素とメタンに分離し、二酸化炭素は近隣のハウス栽培へ、メタンは水素製造装置にて水素（H2）に変換してオンサイトでの水素ステーションや、水素ボンベに貯蔵しオフサイト水素ステーションにて利用している。

実施体制図1)

CO2回収設備1)

消化ガスの利用状況1)
一般財団法人エンジニアリング協会成）

水素供給設備1)
1) 視察時の配布資料（三菱化工機株式会社作

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エネルギー・環境研究部会 (2020年9月4日)（７）唐津市浄水センター
大規模下水処理場に比べ中小規模の下水処理場では、下水汚泥の有効利用が限られる。唐津市浄水センターは日処理量30,000m3レベルの中規模の下水処理場であるが、外部汚泥の受け入れにより、高効率な消化システムの導入が可能であるかを検証するＨ29年度国土交通省の「下水道革新的技術実証事業（通称：B-DASHプロジェクト）」に採択された。
実施事業者は、三菱化工機(株)、日本下水道事業団、九州大学、唐津市である。同事業は2017～2018年度に、発生する脱水汚泥や地域の食品廃棄物等未利用バイオマスを活用し、①無動力の消化槽撹拌装置、②バイオガス発生量を増加させる可溶化装置、③高い発電効率を有する固体酸化物形燃料電池を組み合わせた高効率消化システムにより実施された。その結果、処理性能やライフサイクルコストの縮減、エネルギー回収率の向上効果等の多数の項目において、目標以上の成果を上げた。現在は三菱化工機(株)が2023年度末の予定で自主研究を実施中。

1)

高効率加温設備（可溶化装置）1)

実証技術と従来技術との比較1)
一般財団法人エンジニアリング協会

無動力撹拌式消化槽固体酸化物形燃料電池（SOFC）

1)視察時の配布資料（三菱化工機株式会社作成）

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Ⅰ. 水素サプライチェーンの近況および展望
３. 水素社会到来に向けた水素インフラの現状と将来
国内の燃料電池自動車の保有台数や水素ステーション数、エネファームの普及台数推移と水素基本戦略の2030年目標値

仮定値年別の燃料電池自動車の保有台数と水素基本戦略の目標値

年別の水素ステーション数の実績値と水素基本戦略の目標値

2009年から2019年のエネファーム普及台数の推移1)

年別のエネファーム普及台数の実績値と水素基本戦略の目標値

一般財団法人エンジニアリング協会

1) エネファーム普及推進協議体「エネファームパートナーズ」ウェブページ

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エネルギー・環境研究部会 (2020年9月4日)

３. 水素社会到来に向けた水素インフラの現状と将来
水素基本戦略の2030年水素インフラ目標値（表中赤枠）の達成時には、①特別区、②大都市、③市、④町、⑤村それぞれの水素インフラの規模や水素消費量がどの程度になるか試算した。家庭用燃料電池は、モビリティ用途に比較して発電に利用する水素消費が大きいことから、発電用途の水素インフラを増やすことが、大量水素消費に最も効果的である。
仮定した各都市レベルの人口
各都市レベルにおける利用用途別の水素消費量（仮定値）

一般財団法人エンジニアリング協会

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エネルギー・環境研究部会 (2020年9月4日)

３. 水素社会到来に向けた水素インフラの現状と将来
昨今の異常気象等の経験から、これからCO2排出量を仮にゼロにできたとしても、地球上に存在するCO2の絶対量は減ることはなく、手遅れなのかもしれない。それでも、地球温暖化ガス排出量を削減するための努力は必要であり、50年後、100年後の地球環境を見据えたうえで、カーボンニュートラルのエネルギー利用を推進するとともに、カーボンポジティブ化を図るような技術開発が進められ、CO2排出量削減ではなく、地球上のCO2の存在量が削減されていく将来に期待したい。

一般財団法人エンジニアリング協会

経済産業省 資源エネルギー庁ウェブページ、ようこそ水素社会へ～水素・燃料電池政策について

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Ⅱ. 持続可能な地域エネルギーシステム（熱電）の展開
１. 低炭素社会に向けた北海道ガスの取り組み
札幌市内の住宅における暖房エネルギー消費量は、本州の都市と比べ約５倍と極めて高く、とくに熱利用が全体の４割以上と全国平均より高い傾向にある。北海道ガスは札幌市都心部に、熱と電気のエネルギー供給拠点ならびに面的ネットワークの構築を計画している。46エネルギーセンターと北ガス札幌発電所は、札幌市エネルギービジョンが目指す「コジェネ・燃料電池・蓄電池の導入拡大」と「エネルギーネットワークの構築」の実検証を兼ねている。とくに、北ガス札幌発電所は、新本社ビルの地下に建設され、7.8MWの大型ガスエンジン２台を持つ、都心部としては世界的にも珍しい大型ガス火力発電所である。

北海道ガスの札幌都心部におけるエネルギービジョン1)
一般財団法人エンジニアリング協会北海道ガス：

北４東６周辺地区と46エネルギーセンター2)

1)北海道ガス：都心部におけるエネルギー供給拠点の整備「北ガス札幌発電所」の営業運転を開始
2)北海道ガス：最新鋭のICTを活用した「スマートエネルギーネットワーク」の展開

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エネルギー・環境研究部会 (2020年9月4日)2.震災復興を軸とした新地町の新たな街づくり
新地町は福島県で「浜通り」と呼ばれる沿岸地域の最北端に所在する町で、人口8,000人の町である。2011年の東日本大震災では、他の沿岸自治体と同様、津波によって町域の1/5以上が被災し、町内にある常磐線新地駅は当時停車していた電車もろとも津波に流された。
本事業は、相馬LNG基地からの天然ガスを活用したコージェネレーションシステム（以下、「CGS」とする）を利用した分散型熱電併給施設（新地エネルギーセンター）を中心とした約10haの敷地に対し、新地駅周辺施設へ熱電併給を行う事業である。エネルギーの供給先は公共施設である複合商業施設、スポーツ施設（屋内フットサル場）、文化交流センター（2020年春稼働予定）および民間事業者が運営するホテル・温浴施設（ホテルグラード新地、つるしの湯）、農業生産施設（未着工）、観光農園（将来予定）となっている。

エネルギービジョ本事業のスキーム2)
北海道ガスの札幌都心部におけるエネルギービジョン1)
一般財団法人エンジニアリング協会

1)環境省：連続・環境勉強会in福島 第1回勉強会（2019年12月17日開催）
2)新地町：新地町スマートコミュニティ事業パンフレット 紙資料で受領

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３．つくば市：分散型エネルギーインフラを核とするCEMS構想の検討
つくば市が総務省委託事業「平成28年度分散型エネルギーインフラプロジェクト（マスタープラン策定）」の採択を受け、実施した「分散型エネルギーインフラにより魅力的なまちを目指すつくばCEMS構想」は長期間の安定した需要の確保が難しく、経済性にも課題がある。設備更新や新たな冷水管網の拡大による需要の開拓や、集合住宅への電熱供給を推進するなどが対策として考えられる。また、経済性の改善については、熱供給範囲の見直し、温水網の新設、CGS運転率の改善、建物屋上への太陽光発電導入および熱導管の放熱ロス対策などが効果的である。

つくばCEMSの全体イメージ1)
一般財団法人エンジニアリング協会

1) つくば市役所：分散型エネルギーインフラプロジェクト（マスタープラン策定事業）報告書

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４. 地域エネルギーシステム（熱電）に関する考察
デンマークでは100年以上前から地域熱供給が始まり、1979年に最初の地域熱供給法が策定された。今日ではデンマー
ク全土の熱需要の約50％、全家庭需要の63％が地域熱供給でカバーされている。またデンマークは、2030年迄に国の総エネルギー需要（電気のみでなくすべてのエネルギー需要）の５割を再生可能エネルギーで賄う見通しがされている、再生可能エネルギー先進国でもある。
デンマークの実績を踏まえると、地域の活性化や経済振興策と地域エネルギー政策が同調できていない場合、地域エネルギーシステム事業の成功は厳しいと考えられる。このため、地域エネルギーシステム（熱電併給）の狙いの明確化や柔軟なスパンでのシステム構築、多様な連携が課題になる。
視察した３例の地域エネルギーシステム（熱電併給）の概要

デンマークが目指すエネルギーシステム構想概念図1)
一般財団法人エンジニアリング協会

1) 駐日デンマーク大使館講演資料「デンマークのエネルギー政策と第４世代地域熱供給」

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Ⅲ. 地域における再生可能エネルギーの利用
1.ブロックチェーンとエネルギー業界の将来 ～江田氏のご講演より～
誰でもオリジナルのトークン（仮想通貨、独自通貨等の意）を発行でき、そのポイントを欲しい人とやりとりができるビジネスの仕組みを「トークンエコノミー」と呼び、それを下支えするのがブロックチェーンである。ブロックチェーンでは、全ての取引履歴を皆で共有し、改ざんが極めて困難なため、信頼性が担保される。全体としてシステムダウンが無いこと、資産の移転や精算が低コストでかつ迅速に行えるなどが特長とされる。ブロックチェーンは今後、かつてのインターネットがそうだったようにビジネスに浸透していき、エネルギービジネスにおいても電気の地産地消や個人取引等を活性化させる可能性がある。
ブロックチェーンの種類

図1 ブロックチェーンのイメージ
ブロックチェーンのタイプ

2030年以降の電力会社のビジネスモデルイメージ
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RAUL株式会社 代表取締役社長 江田健二様 ご講演資料より

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２. 非化石価値取引市場の現状についてFIT認定を受けた再エネの持つ環境価値は、需要家が支払う電気料金の中で再エネ賦課金として支払い済みのため、FIT認定を受けた電気はそれ単体では環境価値がなく、「環境にやさしい」「クリーンな」といった表現で需要家に訴求することも認められていない。また、昨今話題のRE100も、FIT電気そのままでは該当電源と認められない。そこで、これらを解決するFIT電気に環境価値を付加できる仕組み・「非化石価値の購入」が注目されている。
非化石価値取引市場は、平成30年5月に創設されたまだ新しい市場であることに加え、各種の法制度（高度化法、温対法、FIT法等）との制度整合性を担保するための課題も多く、非常に分かりにくい制度となっている。しかし、RE100対応の追加的措置として導入されたトラッキング付き非化石証書により、同市場での約定量は増大している。非化石電源比率を拡大したい小売電気事業者にとっては、ますます重要な市場となる。当部会報告書では、非化石価値取引を活用した取組事例として、花王（株）や東京ガス（株）・（株）エネット、ローカルエナジー（株）を紹介している。小売電気事業者による再エネ電気の訴求方法に係る方針も踏まえ、今後の制度設計を引き続き注視しながら、非化石価値取引を活用した地域での再エネ利用に注目したい。

非化石価値取引市場について 1)
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RE100の達成方法2)トラッキングスキームの概要3)

1) 非化石価値取引市場について 2019年2月（資源エネルギー庁）2) RE100・SBTの義務履行に対応した再エネ調達方法について（環境省）
3) トラッキング付非化石証書の販売にかかる実証実験を踏まえた今後の対応について （資源エネルギー庁）

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３. RE100を目指した石狩市の取組み
石狩市は札幌市市街地から車で30分程度という利便性から札幌市のベッドタウンとして宅地化が進み、石狩湾新港の建設と工業団地の造成で急速に発展した。また、その豊富な再エネポテンシャルを背景に、風力、太陽光、バイオマス等による電源の開発も進んでいる。石狩市は北海道電力(株)と 地域連携協定を2019年6月に締結し、石狩新港地域内において、企業の電力需要に対し100%再生可能エネルギーで供給する「再エネ電力100%エリア（REゾーン）」を設定するなど、再エネを核とした地域活性化に取り組んでいる。さらに、同地域内には、京セラコミュニケーションシステム(株)が、再エネ発電と消費を一体運営すると同時に、AIを活用した需給制御で、再エネが安定した電力供給源となることを実証する予定である。

REゾーンの設定

石狩湾新港地域のエネルギー産業集積状況
再エネ100%データセンター
一般財団法人エンジニアリング協会

石狩市：「北海道経済産業局

北海道・地域マイクログリッドセミナー」説明資料より

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４.国内の下水処理場の現状と課題
下水汚泥は、バイオガス、汚泥燃料、肥料など有用な資源と捉えられているものの、依然として利用は進んでいない。
東灘処理場は、神戸市の人口約40万人の汚泥を処理しており、1日約17万㎥の汚泥処理を行っている神戸市最大の処理場である。下水処理場で発生した消化ガスの全量有効利用として、「こうべバイオガス」事業を始めた。場内利用に加え、天然ガス自動車（主に市バス）の燃料としてこうべバイオガスステーションに、また都市ガスとして市民へ環境にやさしい低炭素・循環型のバイオマスエネルギーを提供している。

バイオガス精製設備のフロー図1)
一般財団法人エンジニアリング協会

神戸市東灘処理場の下水道の「循環のみち」 1)1) 神戸市建設局 循環型エネルギー「こうべバイオガス」

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５.新しいエネルギー政策下における再エネ利用
近い将来に実行される日本のエネルギー政策として①東日本大震災以降に電力市場の自由化と安定供給のための施策と②未だ法制化はされていないが、気候変動リスクを勘案しての「再生可能エネルギー主力電源化」の動向に着目した。
発送電法的分離：2005年の改正電気事業法において、行為規制に係る規定が追加され、送配電事業者に対する会計分離と行為規制がされていたが、2020年より法的分離によりさらに規制が追加される（図１）。
震災以降の電力市場の自由化と安定供給に関する施策：同施策の下での契約関係および取引価値と金の流れを図2、図3に示す。発電事業者Aは容量市場、需給調整市場を共に落札しているケースで、発電事業者Bは両市場に参加していないケースを想定。発電事業者Aはいくつかの責任及びそれを果たせなかった場合のペナルティ条項を抱えながらも、一定の固定費回収を継続的に行えることになり、発電事業者Bに対して、その発電事業で競争力を持つことになる。
再生可能エネルギー主力電源化：我が国の再エネの発電コストが、欧州の風力発電や一部の国々の太陽光発電のように競争力を持つようになれば、発送電法的分離後の一般送配電事業者による「日本版コネクト&マネージ」のような新たな系統ルールが創設され、その導入が進むであろう。また、それによる需給調整市場の活発化も予想される。さらに「再生可能エネルギー主力電源化」への施策が加われば、エネルギー地産地消、分散化社会を生み出し、地域のレジリエンス、発展にも貢献する可能性がある。

図1 発送電法的分離まとめ
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図2 契約関係と商品と金の流れ（相対契約の場合）

図3 契約関係と商品と金の流れ（小売電気事業者が卸電力取引所から調達の場合）

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国連環境計画「排出ギャップ報告書2019」は、世界の平均気温の上昇を工業化以前の水準より2℃を十分に下回る水準に抑えるためには、現在の各国の排出削減レベルを3倍に、1.5℃目標を達成するためには5倍以上にしなければならないと指摘する。温室効果ガスを削減するために、そこまでやらなければいけないのか。別次元の目標に感じられ、現実味がないかもしれない。しかし、私たちは今こそ、その根本にある地球環境に差し迫る脅威の実態を見つめ直すべきではないか。他
人ごとにせず、子供たちの未来に迫る危機を想像し、次のアクションへつなげることが求められている。

エネルギー・環境研究部会の2019年度調査報告書は、各委員が最先端の課題に取り組む施設等を訪問し、担当者の方々に一歩も二歩も踏み込んだ質問を投げかけて得た貴重な情報と、ご講演でご提供いただいた最新の情報等に、独自の調査を加えてとりまとめたものです。ぜひ、ご一読ください。

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