脱炭素社会の姿と実現へのシナリオ
Carbon Neutral Society: Vision and Scenarios
山地憲治 Kenji YAMAJI, Senior Vice President/Director-General(公財)地球環境産業技術研究機構(RITE)副理事長・研究所長
Research Institute of Innovative Technology for the Earth(RITE)

2019年度 ALPS国際シンポジウム
ALPS International Symposium (FY 2019)２０２０年２月１３日 Feb.13, 2020
＠虎ノ門ヒルズフォーラム、東京@Toranomon Hills Forum, Tokyo1

脱炭素社会の姿(Vision of Carbon Neutral Society)
産業革命以前(1750年)(Preindustrial )大気 (Atmosphere):597
119.6
0.2

Perspiration

Stock: Gt-C
Black (pre-industrial)
Flow: Gt-C/year
Black (pre-industrial)

70.6

120
Gross Primary
Production70

化石資源: 3700
(Fossil Fuels)

植生・土壌 等: 2300
(Vegetation + Soil, etc.)
0.40.8河川(Rivers)
500.4

海洋表層(Surface Ocean): 900

風化

90.2

Weathering101

海洋生物相: 339 (Marine Biota)
11

海洋中底層(Lower Ocean): 37,100
0.2

0.2

岩など(Rocks)

海洋堆積層(Surface Sediment): 150(IPCC AR4 WG3 (2007)のFig 7.3に基づき山地が作成)

2

脱炭素社会の姿(Vision of Carbon Neutral Society)1990年代までの変化(Changes by 1994 )今も約3Gt/yのペースで増大

大気 (Atmosphere):597 +165

Stock: Gt-C
Red(Changes by 1994)
Flow: Gt-C/year
Red(for the 1990s)

6.4
2.6

119.6
0.2

1.6

LandSink120LandUse
Change70.670植生・土壌 等: 2300 +101-140(Vegetation + Soil, etc.) =-39

化石資源: 3700 -244
(Fossil Fuels)

22.2
200.4
0.8

河川(Rivers)

化石燃料からの6.4の排出の内、2.2が海洋、１が植生・土壌等に吸収500.4

海洋表層(Surface Ocean): 900 +18

風化

90.2

Weathering101

海洋生物相: 339 (Marine Biota)

1.6

11

海洋中底層(Lower Ocean): 37,100 +100
0.2

0.2

岩など(Rocks)

工業化以降、化石資源と植生・土壌から283の炭素が大気と海洋に移動

海洋堆積層(Surface Sediment): 150(IPCC AR4 WG3 (2007)のFig 7.3に基づき山地が作成)

3脱炭素社会への道筋(Possible Pathways to Carbon Neutrality
大気中GHG濃度の安定化(UNFCCC)→正味排出量ゼロ(脱炭素社会(Carbon Neutrality) )Carbon flow (Gt-C/y) in 1750

大気 (Atmosphere)
119.6
0.2

LEDを含む省エネ(energy savng)、再エネ(renewables)、原子力(nuclear)

植林(AF)・土壌吸収(SCS)
等による吸収の増大

Perspiration

70.6120Gross PrimaryProduction

Biochar
植生・土壌 等
(Vegetation + Soil, etc.)
0.4
風化促進(EW)

CCU

バイオマス利用(Bioenergy)70
大気CO2吸収(DAC)
BECCS

With CCS
0.8

河川(Rivers)

海洋肥沃化(OF)

化石資源(Fossil Fuels)
EOR/EGR500.4

海洋表層(Surface Ocean)

風化

90.2

Weathering

101

海洋生物相
39 (Marine Biota)
11

海洋中底層
0.20.2岩など(Rocks)海洋堆積層(Surface Sediment)(IPCC AR4 WG3 (2007)のFig 7.3に基づき山地が作成)

4

パリ協定の基本構成
各国の行動：
世界全体の目標：

グロ-バルストック
テイク：

・産業革命以降の温度上昇を1.5℃～2℃以内に抑える。

・2023年から5年毎に世界全体の目標に向けた進捗状況をチェック・。

・今世紀後半に正味の排出ゼロ(脱炭素社会)を目指す。

・各国の目標改訂に反映

・国情にあわせて自主的に温室効果ガス削減・抑制目標を設定(NDC)。
・進捗状況を定期的に報告し、レビューを受ける(Pledge & Review)
・5年毎に目標を見直す。
・2050年を念頭に長期戦略の策定。

COP21(2015年12月、採択)、2016年11月発効、COP24(詳細ルール合意)、
2019年11月米国脱退通告、COP25(市場メカニズム？）
5

エネルギー・環境イノベーションに関する最近の動向
2015年12月：COP21においてパリ協定採択
2016年 1月：第5期科学技術基本計画で超スマート社会(Society 5.0)提唱
2016年 4月：エネルギー・環境イノベーション戦略策定
2017年春 ：長期地球温暖化対策プラットフォーム(経産省)、長期低炭素ビジョン(環境省)
2018年7月：2050年へCOCN提言：再エネ、原子力、水素、CCUS、Society5.0、産業省エネ
2018年7月：第5次エネルギー基本計画
2018年10月：IPCC 1.5℃特別報告書
2019年2月：CCUS ラウンドテーブル＠ワシントンDC
2019年3月：水素・燃料電池戦略ロードマップ
2019年6月：カーボンリサイクル技術ロードマップ(7日）
エネルギー・環境技術のポテンシャル・実用化検討会報告(10日）（対象とした個別技術：水素、CCUS(NETs含む)、再エネ・蓄エネ、パワエレ）

パリ協定長期成長戦略(11日閣議決定、26日UNFCCC事務局へ提出)
G20 エネルギー・環境関係閣僚会合＠軽井沢(15-16日)
G20大阪サミット(28-29日）
2019年9月：水素閣僚会議(25日）グローバル・アクション・アジェンダ ”Ten, Ten, Ten”
→ 今後10年で10千か所の水素ステーション、１0百万台の燃料電池システム
カーボンリサイクル産学官国際会議(２５日)2019年10月：TCFDサミット(8日)、ICEF(9，10日)、RD20(11日)；グリーンイノベーションウィーク
革新的環境イノベーション戦略検討会がとりまとめ方針案提示(29日）
6
2020年1月：革新的環境イノベーション戦略公表

大幅排出削減（1.5℃シナリオ）の排出削減シナリオの類型化
7出典）IPCC 1.5℃特別報告書

SSP1よりも更に小さい
エネルギー需要（LED）
シナリオ
炭素価格小（排出削減の国際協調が緩やかでも民間主導で対策が進展）
エンドユースの技術革新により経済自律的にエネル
ギー需要が大きく低下

SSP1

小

SSP2
（中位シナリオ）大

最終エネルギー需要

 全体のリスクマネージメントが重要であり、各技術に役割有。
 LEDシナリオは、エンドユースの技術革新とそれによるエネルギー需要低下の可能性とその気候変動対策全体への効果についてフォーカス

SSP5
炭素価格大（炭素リーケージを防ぐためにも排出削減の強力な国際協調が不可欠）
気候リスク対応のためCDR（CCS, BECCS, DACS等）
技術も大規模に利用

パリ協定長期成長戦略におけるイノベーションの記述（最終 到達点としての 「脱炭素社会」を掲げ、それを野心的に今世紀後半のできるだけ早期実現を目指すとともに、2050年までに80％の削減に大胆に取り組む）

8

(革新的環境イノベーション戦略、2020年1月)

●革新技術の構成 (要素技術だけでなく、システム化・構造化して提示、山地）
エネルギー転換分野：
再エネ主力電源化
柔軟で強靭な電力NW
水素サプライチェーン
革新的原子力技術・核融合
低コストCO2分離回収
⇒CCUS
運輸分野：
多様なグリーンモビリティ
民生分野：
省エネ・未利用エネの徹底活用
スマートコミュニティ
社会システム・ライフスタイル革新（シェアリング/テレワーク等）

産業分野：
化石資源依存からの脱却
電化
CO2の原燃料化
農業その他分野：
農畜産業のメタン・N2O削減
吸収源（農地、林業関係、ブルーカーボン）
スマート農林水産業
DAC
共通基盤技術：
デジタル技術（ビッグデータ解析、AI、ブロックチェーン、・・・）
パワエレ、材料、エネルギー貯蔵
観測システム、情報基盤
バイオテクノロジー、etc.
10Moonshot Goal No. 4:
Realization of Sustainable Resources Circulation to Recover the Global Environment by 2050
The mission of this Moonshot Goal Candidate is to develop technology for reducing theemissions of greenhouse gases and pollutants to contribute to the recovery from the ongoing issues of global warming and environmental pollution. The concept of the thistheme consists of two pillars of “Cool Earth” and “Clean Earth”

Globalwarming
CO2Emission

Production
Use
Production

Use
Limitation ofResource
Consumption

Circulation
RecycleResource
Consumption

Cool and CleanEarth
DisposalNow(2019)

2050
11Challenge: CO2 recovery from atmosphere (DAC), and Recovered CO2 canbe converted into fuel and/or various chemicals as a raw material (CCU)12化学的に安定なCO2利用への挑戦

炭素化合物のギブスの自由エネルギー準位

出所：酒井奨、季報エネルギー総合工学、2019年10月号

13

(DAC as a Backstop Technology)

14

CCUの供給曲線評価例 （Hepburn et al. (2019) Nature Vol.575, 87-97）

Other CO2 Sinks:
OF: Ocean Fertilization (Blue Carbon)
EW: Enhanced Weathering, etc.

15

(Source: Atsushi INABA, How to evaluate technologies?, Moonshot International Symposium, Dec. 18, 2019)16地球温暖化対策の基本構造
人間の欲求

人間活動
エネルギー・物質・情報／人間活動

各種対策の特徴を踏まえながら、総合的なリスクマネジメントが重要

社会構造・ライフスタイル変化
エネルギー効率改善
物質利用効率改善
情報による物質・エネルギー代替CO2排出／エネルギー・物質・情報

ソサエティ5.0

エネルギーの低炭素化
物質生産の低炭素化

緩和策（排出削減策）＋情報生産の低炭素化

CO2濃度／CO2排出

CO2回収・貯留
植林、直接空気回収（DAC）

人為起源CO2以外のGHG排出

気温上昇／GHG濃度

気候制御（太陽放射管理等）

気候変動影響被害／気温上昇
各種気候変動への適応

気候工学的手法（ｼﾞｵｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ）

適応策

残余の気候変動影響被害17
出所：山地憲治（2006）「エネルギー・環境・経済システム論」岩波書店に加筆

第5期科学技術基本計画（2016年）で示された超スマート社会
第2章 未来の産業創造と社会変革に向けた新たな価値創出の取組み（２）世界に先駆けた「超スマート社会」の実現（Society 5.0）
・IoTの活用をものづくりだけではなく、様々な分野に広げ、経済成長や健康長寿社会の形成、さらには社会変革につなげていく。
・サイバー空間とフィジカル空間が高度に融合した「超スマート社会」を未来の姿として共有し、その取組みを「Society 5.0」として推進。
・サービスや事業のシステム化、複数のシステム間の連携協調が必要であり、超スマート社会サービスプラットフォームを構築。
高度道路交通システム、エネルギーバリューチェーン最適化、インフラ維持管理、防災、地域包括ケアシステムなど11のシステム開発を先行的に進める。

ロボット、センサ、アクチュエータ、バイオ、ヒューマンインターフェース（脳科学、感性工学等）、素材・ナノ、光・量子などの基盤技術の強化を図る。
18

超スマート社会（Society 5.0）のインパクト
超スマート社会とは：必要なモノ・サービスを、必要な人に、必要な時に、必要なだけ提供し、社会のニーズにきめ細かく対応でき、あらゆる人が質の高いサービスを受けられ、年齢、性別、地域、言語といった様々な違いを乗り越え、活き活きと快適に暮らすことができる社会。
サイバー空間（仮想空間）とフィジカル空間（現実空間）を高度に融合させたシステムにより、経済発展と社会的課題の解決を両立する、人間中心の社会

影響は単なる省エネに留まらない：
シェアリングエコノミーを推進し、モノの生産からサービス提供へと産業を変える＋情報タグで究極のリサイクリング社会へ

情報によるモノの代替

ただし、リバウンド効果に注意！
（モビリティや照明需要ではイノベーションに伴う大きな需要増（リバウンド）が観察されている）

例えば、自動運転＋カーシェア/ライドシェア → 自動車利用率(現状4％)の向上 → 自動車保有台数の減
少 → 自動車生産量の低下 → 鉄鋼等素材生産量の低下 →エネルギー需要減少→ CO2削減
例えば、IoTでスマートメンテナンス → 部品・製品寿命の延伸 → 部品・製品需要の低下→ エネルギー需
要減少→CO2削減

19

大きなリバウンド効果：便利なイノベーションが需要を拡大する

歩行を除く移動需要

歩行：4km/day-cap

20

モデルによって通常示される大幅排出削減シナリオと現実社会でよりあり得る大幅排出削減シナリオ

21

モデル分析による典型的シナリオ:

現実社会で要求される世界:

通常の技術進展の想定

技術革新がより大きく誘発、実現される必要あり

炭素価格

炭素価格（限界削減費用）

炭素価格

ベースラインシナリオ
CO2
排出量

暗示的もしくは明示的炭素価格/限界削減費用

ベースラインシナリオ
CO2
排出量

気候変動政策シナリオ

技術、社会の広範なイノベーションにより気候変動政策シナリオ

現実世界においては、 高い明示的な炭素価格（例えば100$/tCO2を超えるような）を継続的につけるよ
うなことは非現実的。高くない（暗示的もしくは明示的な）炭素価格であっても（２次エネルギー価格の世界的な協調を含め）結果として、排出が大幅に減るように誘発するような技術、社会の大幅なイノベーションが起こらなければ、現実世界では大幅な排出削減は不可能と考えられる。
出所：右上にマークがあるスライドは全て秋元圭吾（ＲＩＴＥ）作成

21

IT, AI等のエンドユース技術の革新と社会変化
22449 Watts

5 Watts
2.5 Watts

Power72 Watts
Stand-byenergy use• 社会はエネルギー消費を目的にエネルギーを消費しているわけではない。
製品・サービスが効用増をもたらすため、それに体化されたエネルギーを消費しているに過ぎない。
• 効用増をもたらす製品・サービスの展開は急速な場合が多く、それに付随したエネルギー・CO2排出低減は急速になる可能性あり。

75 kWh
0.1 kg1706 kWh
Embodied energy

出典：IIASA

26 kg
Weight

例えば自家用車の稼働率は5%前後であり、完全自動運転でシェアリングとなれば大きな変化がもたらされ得る。

完全自動運転等で、AI, IoTの革新が社会変化を誘発し、エネルギー効率向上をもたらす機会は多く存在
22

CO2正味ゼロ排出に向かうエネルギーシステム
エネルギーと情報の統合

超スマート社会 (Society 5.0)
IoT, AI, Big Data, Blockchain, Smart Sensor, …

社会システム変革: 製品製造 → サービス提供, etc.
需要側資源の動員→ 製品の利用率向上・寿命延伸, リサイクル, etc.
DR, V2G, VPP, ZEB/ZEH, …
物質需要減少, 行動変化, etc.

電化とデジタル化による革命的エネルギー節約
省エネ(xEV, PHEV, FCV, ヒートポンプ, パワエレ…..)
産業用熱の脱炭素化

カーボンフリー電源:
再生可能エネルギー, 原子力,CCS付き火力発電

エネルギー貯蔵
蓄電池, PtX…
クリーンで効率的な2次エネルギー(電気, 水素, 再生可能熱、etc.)

カーボンフリー燃料:
バイオマス, CCS付き化石燃料, etc.

新たな電力ネット
ワークの形成Global Net Zero Emission Scenariosでは発電にはマイナス排出技術が必要:BECCS(Bioenergy+CCS)＋植林や大気中CO2吸収 (DAC), 人工光合成.

+ 温暖化に適応もカーボンフリー熱源:
太陽熱, 地熱, etc.

SDGs持続可能な開発目標
をバランスよく実現

Keep Options as Many as Possible!

23

ご清聴ありがとうございました
Thanks for your attention

公益財団法人 地球環境産業技術研究機構(RITE)
Research Institute of Innovative Technology for the Earth24