Research Institute of Innovative
Technology for the Earth

RITE DNE21+と IEA ETP2008 シナリオの比較
平成 20 年 7 月 22 日
RITE システム研究グループ
2008 年 6 月 6 日に国際エネルギー機関（IEA）から Energy Technology Perspectives (ETP) 2008が公開された。本稿では、RITE で開発している DNE21+モデルにおける分析シナリオと、IEA ETP2008 を比較検討することによって、DNE21+の特徴をより明確にし、また、エネル
ギー・温暖化対策の見通しについての共通項を検討した。

１． はじめに
IEA の ETP モデルは、詳細な技術積み上げ式のモデルであり、2050 年までの対象期間の総コストを最小にするエネルギーシステムを探索しており、DNE21+モデルと極めて近いモデル構造となっている。DNE21+モデルと IEA ETP2008（2050 年を中心に分析）および IEAWorld Energy Outlook (WEO) 2007（2030 年までを中心に分析）のモデルの特徴を表１に示す。
表１

RITE DNE21+モデルと IEA ETP2008、WEO2007 の概要
RITE DNE21+

IEA WEO2007（World Energy Model(WEM) Ver.11）
シミュレーション型（部分均衡モデル）

モデルのタイプ

動学的最適化型

IEA ETP2008（ETP Model、MARKAL ベース）
動学的最適化型

評価対象期間2000–2050

2005–2050

2005–2030

地域分割

54

1521

技術の詳細さ

詳細

詳細

比較的簡略

２． モデル前提条件(1) 人口シナリオ
IEA ETP2008 と DNE21+の人口の想定は表２のとおり。若干の差異がある部分も見受けられるが、両者とも国連の 2006 年推計を利用しており、ほぼ同等。
表２

DNE21+と ETP2008 における世界人口の想定（billion people）
2005

2015

2030

2050

DNE21+ (2008.3)

6514.87295.1

8317.79191.3IEA ETP2008

6464.87295.1

8246.79191.3

1

Research Institute of Innovative
Technology for the Earth(2) マクロ経済シナリオ
DNE21+と IEA ETP2008 の実質 GDP の想定は表３のとおり。DNE21+は市場為替レートベース（MER）標記、ETP2008 は購買力平価（PPP）標記と異なっていることに注意。
表３

DNE21+と ETP2008 における GDP の想定
2005-152015-30

2030-50

OECD

2.7

2.2

1.0

Transition economies

3.6

2.4

5.4

Developing Asia

6.2

4.9

3.8

Middle East

4.4

3.5

4.6

Africa

3.9

3.2

5.2

Latin America

3.5

2.9

5.0

World

3.2

2.8

2.3

OECD

2.5

1.9

1.4

Transition economies

4.7

2.9

3.4

Developing Asia

6.94.83.6

Middle East

4.93.42.9

Africa

4.5

3.6

3.6

Latin America

3.8

2.8

2.8

World

4.2

3.3

2.6

DNE21+ (2008.3) (MER, %/yr)

IEA ETP2008 (PPP, %/yr))

３． ベースラインと 2050 年世界排出量半減のシナリオ(1) 対策の全体像
図１にはIEA ETP2008 による 2050 年世界排出量半減シナリオ実現のための各セクター・技術別の削減効果を、図２、３には同様にDNE21+による削減効果の分析結果を示す。総じてかなり似通った分析結果と言える。なお、ETP2008 では 2050 年のベースライン排出量を、2006 年に発表したシナリオETP2006 の 58 GtCO2から 62 GtCO2へと上方修正している。IEAは、この理由として、中国、インドなどの高い経済成長予測と石油・ガス価格の高騰により石炭利用へのシフトを挙げている。DNE21+のベースライン排出量に比較すると、一見すると比較的大きな差異が認められるが、これは後述するように、ETP2008 とDNE21+モデルにおいて、ベースライン排出量の定義が異なることによる部分が大きい。詳細は後述する。

2

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図１

IEA ETP における 2050 年世界排出量半減のための対策技術別の削減効果

民生部門における排出削減50

自動車以外の運輸部門における削減
運輸部門における排出削減
その他産業部門における削減

CO2排出量および削減量 [GtCO2/yr]

40

アルミ部門における排出削減
化学部門における排出削減
紙パ部門における排出削減
セメント部門における排出削減30

鉄鋼部門：CCS
鉄鋼部門：省エネ・燃料転換
その他ｴﾈﾙｷﾞｰ転換部門削減（CCS含む）
発電部門：省エネ

20

発電部門：水素発電部門：バイオマス
発電部門：太陽光10

発電部門：風力発電部門：水力・地熱発電部門：原子力

02000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
年

図２

発電部門：化石燃料間転換
発電部門：CCS
CO2排出量DNE21+モデル（2008 年 3 月版）における 2050 年世界排出量半減のための対策技術

別の削減効果3

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現状技術固定時
87 Gton

温暖化対策に特化しない対策による削減量（正味負の費用での削減量（省エネ、燃料転換の進展、技術普及における社会障壁の除去等））： 39 Gton

ベースラインの2050年CO2排出量
48 Gton

1.1 Gt
1.0 Gt人口：年率0.81%
一人当たりGDP：
年率1.9%

化石燃料
燃料転換
発電部門の省エネ

7.7 Gt CCS(電力)＜発電部門＞：19.4 Gton
・石炭から天然ガスへの燃料転換・高効率な発電の導入加速／殆ど全てCCSを付加
・次世代原子炉を含む原子力発電の拡大
・高効率バイオマス発電(CCS付き)の広範な利用
・風力発電、太陽光の大幅な拡大
・CO2地中貯留の大規模な実施
・CCS利用のガス化水素を用いた水素発電（水素タービン／燃料電池発電）＜鉄鋼部門＞ ：2.0 Gton（ CCSの寄与は0.5 Gton）
ベースラインから 4.7 Gt 原子力の必要削減量
バイオ35 Gton
2.5 Gtマス
0.5 Gt

1.4 Gt
0.5 Gt

風力太陽光
水素水力・地熱
0.1 Gt・転炉鋼、銑鉄から電炉鋼、直接還元鉄への代替加速・高炉転炉法へのCCSの付加、水素還元製鉄の導入＜セメント部門＞ ：0.3 Gton
・大規模設備は全てSP/NSP技術（約8割は現時点でのBATレベルの技術を利用）、小規模設備は竪窯代替として新型流動床シャフト炉を大幅に導入＜その他産業部門＞ ：5.5 Gton
・アルミ部門においてPrebake法の早期拡大
・石油化学工業において現時点・次世代のBATレベルの技術を世界の大半で利用
・ガス化水素製造プロセスにおけるCCSも実施＜運輸部門＞：3.5 Gton

2000年
CO2排出量23 Gton・プラグインハイブリッド乗用車(ディーゼル含む)及び純電気自動車の全世界的な導入拡大（ｼｪｱ約80%）。バス、トラックもプラグインハイブリッド化加速、FCV
も導入

産業部門 5.6 Gton

2005年比半減13 Gton
運輸部門 5.3 Gton

＜民生部門＞：4.5 Gton
・エネルギー／電力価格上昇に伴う省エネ見込み・燃料転換(天然ガス→水素等)の促進

民生部門 2.1 Gton

図３

DNE21+モデル（2008 年 3 月版）における 2050 年世界排出量半減のための対策技術

別の削減効果（2050 年断面）

次に削減費用を見てみる。ETP2008 では世界半減の限界削減費用は 200～500 $/tCO2とし、ほぼ同様の結果でている（図４）。一方、DNE21+では 334 $/tCO2と推定しており（図５）ある。
なお先述したように、ETP2008 の 2050 年のベースライン排出量は 62 GtCO2である一方、
DNE21+では 48 GtCO2と差異があるように見えるが、図４を見ると、ETPでは約 15 GtCO2は正味で負の削減費用となっている。DNE21+のベースライン排出量は、限界削減費用が負の対策についてはすべて対策が採られるとしたときの排出量に相当するため、この定義と合わせれば、ETP2008 の排出量は 62–15=47 GtCO2となり、ベースライン排出量も両者でほぼ同じ結果となっていることがわかる。これを考慮し、図４と５を比較すると理解できるように、半減に至るまでの削減費用と限界削減費用の関係までもほぼ近い結果を示している
ことがわかる。

4Research Institute of Innovative
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図５

IEA ETP における 2050 年時点の限界削減費用曲線

2050年半減(13GtCO2/yrin 2050; Baselineから35GtCO2削減)

450ppmCO2(23GtCO2/yr in2050; Baselineから25GtCO2削減)

400350300
250200150
100500550ppmCO2(31GtCO2/yr in2050; Baselineから17GtCO2削減)

Marginal cost of CO2 emission reduction ($/tCO2)

図４DNE21+における各種削減目標実現のための 2050 年時点の限界削減費用

注）DNE21+のベースラインは限界削減費用が０のときを想定しているため、図４と比較する際には、550 ppm、450 ppm、世界半減は、図４においてはそれぞれ 32、40、50 GtCO2の削減量における限界削減費用と比較すると良い。

5

Research Institute of Innovative
Technology for the Earth(2) 発電部門
図６、図７にそれぞれ、IEA ETP2008 と DNE21+による世界の発電電力量シナリオを示す。
ここでも両者はかなり似通ったシナリオになっている。ただし、世界半減シナリオにおいては、風力発電については ETP が大きめに、代わりにバイオマスについては DNE21+が大きめに推定している。
図８、図９にそれぞれ IEAETP2008 と DNE21+による各種発電設備の 2010～2050 年の間の必要年間導入量を示す。如何に膨大な投資が必要になってくるかが理解できる。

図６

IEA ETP における各種シナリオの世界の発電電力量構成

注）ACT Mapシナリオ：50 $/tCO2を想定。2050 年排出量はほぼ 2005 年レベル

Electricity generation (TWh/yr)

50000

水素
太陽光
風力バイオマス+CCSバイオマス
水力・地熱
原子力
ガス+CCS
ガス
石油+CCS
石油
石炭+CCS
石炭

40000

30000

20000

10000

0Baseline
2030

Baseline
2050

550 ppm- 450 ppmCO2 2050 CO2 2050

世界半減
2050

図７ DNE21+における各種シナリオの世界の発電電力量構成注）550 ppm-CO2シナリオ：2050 年排出量は 34 GtCO2、限界削減費用 31 $/tCO2
450 ppm-CO2シナリオ：2050 年排出量は 23 GtCO2、限界削減費用 115 $/tCO2
図６中のACT-MapはDNE21+の 550 ppmと 450 ppm-CO2シナリオの中間的なシナリオ

6

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図８IEA ETP における 2010～2050 年の間の各発電技術の必要年間導入量

石炭+CCS

Baseline

石油+CCS

550ppm-CO2
世界半減ガス+CCS
原子力
水素
水力・地熱
バイオマス
バイオマス+CCS
風力127 GW/yr

太陽光0102030405060

2010～2050年の間の各発電技術の必要年間導入量 [GW/yr]

図９

DNE21+における 2010～2050 年の間の各発電技術の必要年間導入量

注）水力・地熱：設備稼働率 30%、設備寿命 50 年と想定
風力：設備稼働率 20%、設備寿命 30 年と想定
太陽光：設備稼働率 10%、設備寿命 30 年と想定
図８と図９を比較すると、太陽光発電の必要導入量が DNE21+の分析結果の方がかなり大きいものとなっている。一方、図７で見られたように太陽光発電による発電電力量は両者でほぼ同様である。これは、DNE21+における太陽光発電の設備稼働率を 10%と想定したが、IEA
ETP ではより高い稼働率を想定しているためと考えられる。

7

Research Institute of Innovative
Technology for the Earth(3) 鉄鋼部門
表４には ETP と DNE21+それぞれの 2050 年における全粗鋼生産量および電炉鋼生産量シナリオを示す。全粗鋼生産量は ETP2008 の方が DNE21+よりも大きいシナリオとなっている。また、電炉鋼のシェアも ETP2008 が大きく推定している。
図 10 に、鉄鋼部門における ETP による排出削減シナリオを示す。省エネ・燃料転換による削減効果が最も大きく、次いで CCS となっている。なお、排出削減効果は、エネルギー供給部門の対策を、最終需要部門の削減効果として計上する際の計上方法によって変わってくるので、DNE21+との直接的な比較は難しい。

図 10表４IEA ETPによる鉄鋼部門におけるCO2排出量と削減効果

ETP と DNE21+それぞれの 2050 年における電炉鋼生産量シナリオ
全粗鋼生産量

電炉鋼生産量（シナリオに依らず一定）

ベースライン

世界半減

IEA ETP2008

27 億トン程度

11 億トン弱14 億トン程度

RITE DNE21+ (2008.3)

21.6 億トン

6.1 億トン

8.3 億トン

注）IEA ETP2008 の数値はグラフからの読み取りによる
DNE21+モデルの分析では、鉄鋼部門における 2050 年の排出削減効果は 20 億トンと算定している（図３）。図 11 には省エネ、燃料転換、CCS の別による鉄鋼部門における 2050 年
世界排出量半減のための対策技術別の削減効果を、図 12 には技術オプション別の削減効果を示す。DNE21+では高炉・転炉法のエネルギー効率改善の大部分は、ベースラインに織り込まれる結果となっているため、半減ケースでのベースライン比の削減効果にはほとんど計上されない結果となっている。

8Research Institute of Innovative
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CO2排出削減効果 [GtCO2/yr]

2.5
CCS

2
1.5

燃料転換

1
省エネルギー0.5

図 112050

2045

2040

2035

2030

2025

2020

201520102005

2000

0

DNE21+モデルによって推定した鉄鋼部門における 2050 年世界排出量半減のための対策技術別のベースラインからの削減効果（グループ別）

CO2排出削減効果 [GtCO2/yr]

2.5
CCS、水素還元鉄等

21.5

DRIの貢献（燃料転換、エネルギー効率改善）

1

電炉の貢献（燃料転換、エネルギー効率改善）

0.5

BF-BOFのエネルギー効率改善

図 122050

2045

2040

2035

2030

2025

2020

2015

2010

2005

2000

0

DNE21+モデルによって推定した鉄鋼部門における 2050 年世界排出量半減のための対策技術別のベースラインからの削減効果（技術オプション別）
図 13 には DNE21+によるベースラインと世界半減のための鉄鋼部門の技術シナリオを示す。

9

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ベースライン

世界半減

Crude steel production [Mt-CS/ yr]

Crude steel production [Mt-CS/ yr]

EAF (High-eff.)

2500

2500

2000

1500

1000

500

EAF (Middle-eff.)

2000

EAF (Low-eff.)

1500

Advanced Hydrogen Use(BF-BOF, DRI)DRI (High-eff.)
DRI (Middle-eff.)

1000

BF-BOF (High-eff. With Nextgeneration coke oven)
BF-BOF (High-eff.)

500

BF-BOF (Middle-eff.)

0

図 13

2050

2045

2040

2035

2030

2025

2020

2015

2010

2005

2000

2050

2045

2040

2035

2030

2025

2020

2015

2010

2005

2000

0

BF-BOF (Low-eff.)

DNE21+モデル(2008 年 3 月版)におけるベースラインと 2050 年世界排出量半減のための鉄鋼部門の技術シナリオ(4) 運輸部門
図 14 には、IEA ETP による運輸部門における燃料種別エネルギー消費量を、また、図 15には、2050 年における乗用車の販売量シェアを示す。
一方、図 16 には、DNE21+による自動車の燃料種別エネルギー消費量を、図 17 には乗用車の導入シナリオを示す。
両者の評価はかなり近いものとなっているが（ETP は運輸部門全体、DNE21+は自動車を対象としていることには注意）、世界半減シナリオの 2050 年では ETP はバイオディーゼルが DNE21+よりも大きい傾向が見られる。

図 14

IEA ETP による運輸部門における燃料種別エネルギー消費量10Research Institute of Innovative
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図 15

IEA ETP による 2050 年における乗用車の販売量シェア

3000
Hydrogen

Fuel use (Mtoe/yr)

2500

Elec.
2000

CNG
GTL

1500

BioDiesel
Ethanol

1000

DieselGasoline

5000
ベースラインY2005

図 16

ベースライン

世界半減

Y2030

ベースライン

世界半減

Y2050

DNE21+による自動車の燃料種別エネルギー消費量

注）電気は 1 TWh=0.086 Mtoe で換算している。

11

Research Institute of InnovativeTechnology for the Earth

世界半減

3500

3500

3000

3000

2500

2500
乗用車 [百万台]

乗用車 [百万台]

ベースライン

2000
1500

燃料電池自動車
電気自動車
プラグインハイブリッド自動車(高濃度バイオ燃料)
プラグインハイブリッド自動車(ディーゼル)プラグインハイブリッド自動車(ガソリン)

2000

ハイブリッド自動車(高濃度バイオ燃料)

1500

ハイブリッド自動車(ディーゼル)

1000

1000

ハイブリッド自動車(ガソリン)

500

500

従来型内燃機関自動車(高濃度バイオ燃料)
従来型内燃機関自動車(ディーゼル)

0
2000

2010

2020
2030
西暦年

図 17

2040

205

0
2000

2010

2020
2030
西暦年

2040

2050

従来型内燃機関自動車(ガソリン)

DNE21+による乗用車の導入シナリオ(5) その他部門
図 18、19 に、セメント部門についてIEA ETP2008 とDNE21+による排出削減シナリオを示す。図 20、21 には、紙パルプ部門について同様に排出削減シナリオを示す。ETP2008 は、
DNE21+と異なり、セメント、紙パ部門におけるCCS利用も想定している。しかし、規模は貯留サイトとのマッチングなどを考えると、セメントや紙パ部門でこれだけのCCSを見込むことが現実的かどうかは検討の余地があると考える。なお、DNE21+ではセメント部門のプロセスベースのCO2排出量は考慮していないことに注意されたい。
セメント部門、紙パルプ部門共にベースラインのCO2排出量には大きな差異があるが、これは鉄鋼部門などと同様にベースラインの定義が異なることによる。世界半減時のCO2排出量はCCSを想定しているIEA ETP2008 の方が少ないが、その排出削減効果を差し引いて考えれば比較的近いレベルの排出量となっている。

12

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図 18

IEA ETPによるセメント部門におけるCO2排出量と削減効果

CO2排出量・排出削減効果 [MtCO2/yr]

1600

電力按分分
CO2排出削減

1400
1200

化石燃料起源
CO2排出削減

1000
800
600

電力按分分
CO2排出量400200化石燃料起源
CO2排出量02005

Baseline 2030

Baseline 2050

世界半減 2050-200

図 19 DNE21+によるセメント部門におけるCO2排出量と削減効果
注）化石燃料起源CO2排出量：当該部門で消費した化石燃料からのCO2排出量
電力按分分CO2排出量：発電部門から購入した電力に応じて発電部門でのCO2排出量を按分したもの
化石燃料起源CO2排出削減：当該部門での省エネによる化石燃料消費量抑制に伴うCO2排出削減効果
電力按分分CO2排出削減：当該部門での省エネによる購入電力削減に加え、発電部門でのCO2排出原単位改善によって得られるCO2排出削減効果。図 2、図 3 に示した部門別のCO2排出削減効果とは取扱いが異なることに注意されたい。

13

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図 20

IEA ETPによる紙パ部門におけるCO2排出量と削減効果

600

電力按分分
CO2排出削減

CO2排出量・排出削減効果 [GtCO2/yr]

500400化石燃料起源
CO2排出削減300

電力按分分
CO2排出量200100

化石燃料起源
CO2排出量02005

Baseline 2030

Baseline 2050世界半減 2050-100

図 21 DNE21+による紙パ部門におけるCO2排出量と削減効果
注）化石燃料起源CO2排出量：当該部門で消費した化石燃料からのCO2排出量
電力按分分CO2排出量：発電部門から購入した電力に応じて発電部門でのCO2排出量を按分したもの
化石燃料起源CO2排出削減：当該部門での省エネ・燃料転換による化石燃料消費量抑制に伴うCO2排出削減効果
電力按分分CO2排出削減：当該部門での省エネによる購入電力削減に加え、発電部門でのCO2排出原単位改善によって得られるCO2排出削減効果。図 2、図 3 に示した部門別のCO2排出削減効果とは取扱いが異なることに注意されたい。

14

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４． まとめ
本稿では、IEA ETP2008 と RITE DNE21+の分析結果とを比較しながらまとめた。モデルの前提条件が異なれば提示される将来シナリオも当然異なったものとなる。IEA と RITE のシナリオで細部においてはそれなりの差異が認められる部分もあるものの、全体として見ると驚くほど似通った分析結果となっている。

参考文献
[1]

IEA, Energy Technology Perspective 2008.

[2]

IEA, World Energy Outlook 2007.

[3]

RITE システム研究グループ、世界エネルギー・温暖化対策評価モデル DNE21+モデル解
説：全体概要、http://www.rite.or.jp/Japanese/labo/sysken/about-global-warming/download-data/
DNE21+_Overview.pdf

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