もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25
	  Online ISSN 1882-2975	
 Electronic Journal of The MOTTAINAI Society	  	 エネルギー収支分析による社会の持続性評価鎗谷	
 浩明 1・松島	  潤 2
投稿受付：2011 年 6 月 5 日	  受理日：2012 年 4 月 20 日	
  WEB 公開日：2012 年 4 月 23 日

要旨	
  本研究ではエネルギーの質を測る指標であるエネルギー収支比(EROI)を用いて、日本社会の持続性についての包括的な分析を行った。まず、エネルギーの質・量の双方から現在の日本のエネルギー事
情を捉えるため、各種エネルギーの供給量と EROI を求め、グラフを作成した。その結果、日本全体における EROI の値は年々減少する傾向が確認され、また化石燃料に代わるエネルギーとして期待されている各種再生可能エネルギーが、供給量・EROI 共に化石燃料と比べて低い値を示していることがわかった。次に、社会が持続するために必要な最小 EROI を求めた。本研究では、運輸システムを維持することが社会の持続のための最低条件であると考え、原油の燃料としての使用過程まで考慮に入れた
EROI が１以上であれば、運輸システムは成立し、社会の持続性は保たれるとした。以上の仮定を置いて計算を行った結果、社会の持続に必要な最小 EROI は 1.4 と導かれた。つまり、EROI が 1.4 を下回
ると、運輸システムが担保されないために、社会活動は確実に成り立たない。ただし、この値を超えれば現在の社会活動が維持できる十分条件を意味せず、石油を運輸システム維持だけに使い、それ以外の自国内消費には全く使わない社会を意味し、エネルギー収支の観点から社会の持続性を確保できる最低必要条件を定量的に評価する指標の一つとして考えられる。	
 
	
 
	
 
	
 
1 序論
	
  EROI の値が高ければ高いほど、より少ない投	  エネルギー収支分析とは、エネルギー生産に入エネルギーで大きなエネルギー出力が得られ、おいて、生産されるエネルギー（出力エネルギ
エネルギー生産効率が高いことを示す。	
 ー）と、そのエネルギーを得るためにシステム
	 に投入されるエネルギー（入力エネルギー）とを定量的に求め、その値を比較・評価する分析方法である。	
 	  そして、出力エネルギーを入力エネルギーで除した指標は、エネルギー収支比（EROI	
 :	
 Energy	 Return	  on	
  Investment,	  ま た は EPR	  :	  Energy	 Profit	 Ratio）と呼ばれ、一般的に式①のように定義される。なお、算出における出力エネル
ギー・入力エネルギーは、熱エネルギーに換算して用いるのが一般的である。	
 
	
 
	
 
図 1	
 エネルギー収支比の概念におけるエネルギ
ーの流れ	
 
…①
	
 
	
 
1

鎗谷 浩明（やりたに	  ひろあき）	
  2 松島	  潤（まつしま	  じゅん）	
  	
  	
 東京大学大学院工学系研究科	
  	
  	
  	
  東京大学大学院工学系研究科	
 技術経営戦略学専攻	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  エネルギー・資源フロンティアセンター

	
 

	
  	
  	
  	
  	
 

	
  	
 

© もったいない学会	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25	  出力エネルギーから入力エネルギーを引いたものを余剰エネルギーと呼ぶ。余剰エネルギーの観点から EROI を捉えると、EROI	
 >=	
 1 を満たすことで出力エネルギーが入力エネルギーを上回るため、エネルギー生産によって余剰エネル
ギーが得られるということになる。そして逆に
EROI が１を下回ると、入力エネルギーが出力エネルギーを上回り余剰エネルギーが得られず、エネルギー生産システムとしては価値を持たないことを示すといえる。こういった性質から、
EROI はエネルギーの「質」を測る指標とみなす
ことができる。	
 	  Hall	 et	
 al.,	 (2009)	
 は、社会において余剰エネルギーが科学や芸術・文化、そして文明を発展させてきたとし、重要なのは単なる余剰エ
ネルギーの有無だけはなく、余剰エネルギーの規模や種類、比率であると述べている[1]。そして、
この EROI を用いることで、異なるエネルギー生産システムにおいて、得られる余剰エネルギーの量とその割合を同じ指標で比較することができるため、EROI はエネルギーにおける意思決定のための重要な手段の１つであると言える。	
 	  特定のエネルギーについてエネルギー収支分析を行い、EROI を算出する研究は国内外を問わず多数見られる[2][3][4][5][6][7][8]。また、米国においては、将来の余剰エネルギーの変化のシミュ
レーション(Hall	
 et	 al.,2008)や[9]、社会の持続に必要とされる最小 EROI の算出(Hall	
 et	 al.,	 2009)など[1]、米国におけるエネルギー事情を鑑
みた EROI を用いた包括的な分析が行われている
ものの、日本においては、エネルギー事情を EROIの面から包括的に分析した研究は行われていない。	
 	  よって、本研究では EROI を用いて、日本における社会の持続性についての包括的な分析を行った。	
 	
  第２章では、日本において主に使用されている輸入燃料の EROI を算出した。また、他のエネ
ルギーについての EROI を他の研究データから得た。そして得られたデータを元に日本における各種エネルギーの質と量の分布をグラフに表した。	
 	
  第３章において、日本における社会の持続性の確保のために必要な最低条件について考察を加え、実際に社会の持続に必要な最小 EROI の値を算出した。	
 	  以上で得られた分析結果に対して、第４章で考察・議論を行った。	
 

	
 

	
 

2

エネルギー収支比から見る日本のエネルギー	  この章では、現在の日本における各種エネル
ギーの消費量とエネルギー収支比(EROI)を把握し、グラフに表すことで、エネルギーの質・量の双方から現在の日本のエネルギー事情を捉えることを目的とする。	
 	
 2.1 輸入燃料のエネルギー収支比	  2007 年における日本のエネルギー自給率は 4%と極めて低く [10]、主要な燃料である原油・天然
ガス・石炭はほとんどを他国からの輸入に頼っている。エネルギー資源の乏しい日本にとって、輸入燃料の EROI を考えることは重要である。輸
入燃料における EROI の計算は式②のように定義されている[1]。	
 
	
 
	
 
	
 
…②	
 
	
 
	
  燃料を輸入するとは、燃料の産出国から燃料を購入するということである。燃料の輸入国は燃料の購入に必要な資金を得るため、製品を作り国外に輸出を行い、外貨を得る必要がある。
そして、製品の生産にはエネルギーが必要である。よって、輸入燃料の EROI は、輸入した燃料のもつエネルギー量と、燃料の輸入に必要な資金を得るために輸出する製品を生産するために必要なエネルギー量の比として考えることができる。	
 	  なおこの定義においては、国際収支のうち貿易収支のみをイメージしている。従って、経常収支の内、金融取引における利子などのような所得収支その他（サービス収支・経常移転収支）とは異なる概念であるといえる。	
 	  また、特定の輸入燃料についての EROI を考えるときは、国内のエネルギー供給をすべてその特定の輸入燃料のみで補っているという仮定を置く。本論文においてこの仮定を[仮定 1]とする。	
 	
 [仮定 1]	
 	 	 特定の輸入燃料のEROI の算出においては、	
 国内のエネルギー供給をすべてその特定の	 	
  輸入燃料のみで補っているとする。	
 
	
 

2	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25

	
 
図 2	
  輸入燃料におけるエネルギー収支比の考え方におけるエネルギーの流れ

	
 
	
 
	
  燃料の輸入に必要な資金を得るべく輸出する製品を生産するために必要なエネルギー量は、
単位国内総生産あたりのエネルギー消費量を表
すエネルギー強度と、燃料の輸入額（＝燃料の輸入のために輸出する製品の生産額）の積によって概算される。また、燃料の輸入額とは、そ	
 の燃料の単位エネルギー量あたりのコストと輸入燃料の出力エネルギーとの積で求められるとおけることから、以下のような式変形より、輸入燃料の EROI は、エネルギー強度と燃料コストの積の逆数をとることで求めることができる(式③)。	
 

…③	
 
	
 
	
  今回の分析において、自国のエネルギー強度
は国内における一次エネルギー総供給 [11]をその年の実質 GDP[12]で除した値を用いた。また、単位
エネルギー量あたりの燃料コストの算出には、
年 平 均 CIF(Cost	
  Insurance	  Premium	  and	
 Freight：運賃・保険料込み条件)価格 [1][13]と燃料の単位発熱量から算出した。	
 	
  なお、今回は輸入している燃料は全て市場の買い付けによって得られると仮定した。しかし
実際は、海外の資源の自主開発も行われている。	
 	  	  実際に 2009 年度における輸入原油の EROIを計算する。2009 年度における国内エネルギー
総供給は 20.5EJ[11]、実質 GDP(2000 年度基準)は531 兆円であることから[12]、エネルギー強度は	
 38.6kJ/円である。	
 	
  次に、輸入原油における燃料コストについて考える。2009 年度の日本における輸入原油 CIF
価格は、6073.8 円/bbl である[1]。原油の単位発
熱量は 6.12	
 GJ/bbl	
 であることから、単位エネ
ルギー量あたりの燃料コストは 992	 円/GJ	 となる。	
 	 以上より、2009 年度の輸入原油の EROI は 26.1	
 
となる。	
 
	
  同様の計算を原油・LNG・石炭それぞれについて行い、求められた EROI の経年推移と、その時代における主な出来事をまとめたグラフを図	 3に示す。なお、石炭の計算においては一般炭のデータを用いた。	
 

3	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25

	
 

図 3	
  各種輸入燃料の EROI 推移	 表 1	  各種エネルギーの EROI まとめ
エネルギー

項目

EROI

出典

原子力

5.87〜19.7

[2]

中小水力

15.3

地熱

6.8

太陽光発電

5.1〜8.49[14][15]3.9
風力日本、鳥取県北条砂丘風力発電所

11.6

[4]

日本 (1991〜2001)

2.2〜30.3[5]

稲作からのバイオエタノール生産システム

1.08〜3.46[6]

4.9〜6.5[7]

廃食油からのバイオディーゼル

6.25

バイオマス

菜種油からのバイオディーゼル2.32

糖質エタノール (サトウキビ)

0.54〜1.04

木質エタノール (間伐材)

1.85〜4.63

菜種油からのバイオディーゼル

2.32

木質ペレット燃料

3.9〜6.3

RDF (北海道富良野市)

7.8

マイクロ水力0.8〜12.4

[4]

[8]
[3]

	
 
同時期の EROI の値を比較すると、輸入石炭が極めて高い値を示しており、輸入原油と輸入 LNG
は近い値で推移しているが、最近は LNG の方が高い値を示している。この違いは単位エネルギ
ーあたりの燃料コストによるものであり、コス	 トが最も安い輸入石炭の EROI が高くなるということになる。ちなみに、EROI は出力エネルギーと入力エネルギーの比で求められる指標のため、値が高いものの方が変数の変化に対応する変動幅が大きくなる。輸入石炭の EROI の変動が比較

4	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25
的大きいのはそのためであると思われる。	
 	
  また、値の違いはあるものの、比較的３種における EROI の増減の動きは似通っている。２度の石油危機や湾岸戦争、2000 年代の原油価格高
騰時など、石油価格が上昇した時期においては
LNG・石炭価格にも上昇がみられ、EROI もともに減少している。逆に 1986 年や 1998 年のように原油価格が下落し輸入原油の EROI が上昇している時には、LNG・石炭においても価格の下落が起
こり EROI の上昇がみられる。輸入燃料の EROIの推移は互いに密接に関わっているといえる。	
 	
 2.2 各種エネルギーにおけるエネルギー収支比	
 次に、他のエネルギーの EROI について述べる。
その他の EROI は他の研究のデータを引用・利用した。	
 	
  全ての EROI を表	
 1 にまとめる。	
 	
 2.3 バイオマスの利用可能エネルギー	  本節では、バイオマスエネルギーの利用によって得ることのできるエネルギー量についての考察を行う。再生可能エネルギーの一つである
バイオマスエネルギーはカーボン・ニュートラ
ルの性質を持つことから、化石燃料に取って代わるエネルギーとして将来が期待されており、そのバイオマスエネルギーの利用によって得られるエネルギー量は、日本のエネルギー事情をみる上で、ひとつの指標となる。	
 	  バイオマスエネルギーは生物起源のエネルギーであることから、その元をたどれば太陽エネ
ルギーが植物の光合成によって固定されたものと考えることができる。そのため、光合成によりどれだけのエネルギーが実際に固定されているのかを考えることは、石油ピーク後のエネル
ギー代替を考える上で重要である。	
 
	
 
2.3.1
光合成について	  光合成とは、葉緑体を持つ植物が光エネルギ
ーを用いて、二酸化炭素（CO2）と水（H2O）からグルコース（C6H12O6）を合成し、酸素（O2）を放出する生化学反応である。その反応式は次式のように与えられる。	
 の遺骸が長時間堆積されることでできたとする
有機起源説が広く知られており、あらゆるエネ
ルギーの大元は植物の光合成にあると考えることができる。	
 	 	  光合成による有機物生産を細かく見ると、次の３段階に分けることができる。	
 (1) GPP(総一次生産)
植物の光合成によって生産される総有機物量(2) NPP(純一次生産)
GPP から植物の呼吸(独立栄養呼吸)に使われるものを引いた有機物量
葉や幹など、新しい植物組織（植物バイオマス）となる有機物量(3) NEP(純生態系生産)
NPP からさらに微生物や動物などの呼吸(従属栄養呼吸)を引いた有機物量	  光合成をエネルギー生産システムと捉えたと
き、GPP のエネルギー量はその最大出力エネルギ
ーを示すといえる。しかし、光合成で得られたエネルギーは植物の活動などにも使われることから、光合成によって作られたエネルギーの全てを持続的にバイオマスエネルギーとして利用
することはできない。植物の活動を考慮し、支障を与えない範囲において持続的にバイオマス
エネルギーを利用できる最大値は、NPP のエネル
ギー量と考えることができる。よって今回の分
析では、日本全域における GPP と NPP のエネル
ギー量について、その値を計算する。	
 
	
 
2.3.2
光合成の総一次生産(GPP)のエネルギー量の算出
	  日本における GPP のエネルギー量を求める。
日本の森林面積は約 2500 万 ha である。これは、日本の国土面積の約３分の２であり、世界でも有数の森林国だといえる。この森林における光合成量を算出することで日本の GPP とする。	
 	
  まず、森林の植生区分ごとの面積を林野庁のデータから算出した [16]。このとき、日本の気候帯を考慮し、針葉樹はカラマツを除き全て常緑針葉樹、広葉樹は全て落葉広葉樹と仮定した。
次に、植生区分ごとの光合成による二酸化炭素
吸収量の原単位データを用いて [17]、日本国内における光合成による二酸化炭素の総吸収量を求めた。	
 	
  二酸化炭素の吸収量から生成されたグルコー
スのエネルギー量を求める方法として、次の計算を行った。光合成により 1mol の二酸化炭素を固定するために必要な光エネルギーは 475kJ である [18]。光合成によって、この光エネルギーと同量の化学エネルギーをもつグルコースが生成され貯蔵されると考え、GPP のエネルギー量を概算する。計算過程を表	
 2 に示す。GPP のエネル
ギー量は 9.2	
 EJ/年と求められた。	
 
	
 

	
 
	
  この反応は呼吸の反応式の逆反応として考えることができる。呼吸はエネルギーを用いて、酸素を吸収し二酸化炭素と水を放出する生化学反応である。	
 	  この反応によって生成されたグルコースは、
植物自体の活動のエネルギーとして使われるほか、多糖類に合成して根や種子に貯蔵される。
また、植物を土台とした食物連鎖の捕食関係によって、動物の活動エネルギーが賄われる。そのため、動物が活動するエネルギーの大元は植物の光合成によるものであるといえる。また、石油や石炭などの化石燃料も数百万年前の生物
	
 

	
 

5	
 

	
 	
 	
 	
 	
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表 2	  光合成による GPP のエネルギー量
出典など

落葉
広葉樹林

常緑
針葉樹林

落葉
針葉樹林

草地
(竹林)

計

(単位)

① 森林面積[16]

1.12E+07

1.15E+07

1.02E+06

1.59E+05

2.38E+07

ha② 年間 CO2
総吸収量原単位

[17]

22

51

18

22

③ CO2 総吸収量(=①×②)

2.5E+08

5.8E+08

1.8E+07

3.5E+06

8.5E+08t-CO2/年④ CO2 総吸収量を mol に換算(=③/44)

5.6E+121.3E+13

4.2E+118.0E+10

1.9E+13mol-CO2/年⑤ CO2 固定に必要なエネルギー

[18]

475

475

475

475

⑥ グルコースの生成エネルギー(=④×⑤)

2.6

6.3

0.20

0.038

	
 
	
 
2.3.3

t-CO2/ha/年

kJ/mol-CO2

9.2

EJ/年

ける 2008 年度の二酸化炭素純吸収量は 79,911
千 t-CO2 である。前小節と同様の方法で光合成による生成エネルギーを算出すると、NPP のエネ
ルギー量は 0.86	
 EJ/年であった。計算の過程を表	
 3 に示す。	
 光合成の純一次生産(NPP)のエネルギー量の算出
	  NPP のエネルギー量の算出には、国立環境研究所が発表している温室効果ガスの土地利用別の
純排出・吸収量のデータを用いた [19]。森林にお
	
 

表 3	
  光 合 成 に よ る NPP の エ ネ ル ギ ー 量①
CO2 純吸収量②
CO2 純吸収量を mol に換算③
CO2 固定に必要なエネルギー④
グルコースの生成エネルギー

出典など

計

(単位)

[19]

8.0E+07t-CO2/年(=①/44)

1.8E+12mol-CO2/年

[18]

475

kJ/mol-CO2(=②×③)

0.86

EJ/年

	
 
	
 
2.4

研究によって EROI の値に差があることも考慮し、各種エネルギーの座標は幅を持った楕円状で表した。この形状からこのグラフは Balloon	 Graphと呼ばれている[9]。図 5 に、エネルギー供給量の低い風力・太陽光・地熱・バイオマス・マイク
ロ水力について、拡大したグラフを作成した。
また、図 6 に日本の主要５種エネルギーの 1970〜2007 年の質・量の推移についても同様のグラフに表した。	
 
	
 
	
 
	
 

各種エネルギーの質・量を表すグラフの作成
	  以上の EROI データと、各種エネルギーの供給量を元に [11]、エネルギーの量と質を表すグラフを作成する。各種データは測定する年によってデータにばらつきがあることを考慮し、年度別の推移データがある場合には基準年とその前後２年の計５年間のデータを採用した。各種エネ
ルギーにおけるデータを次に示す。	
 	
  グラフの横軸にエネルギーの供給量、縦軸にエネルギーの EROI をとると、図	
 4 のようになる。

	
 

6	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25

図 4	
  Balloon Graph
	
  	
 

	
 

	
 

図 5	
  Balloon Graph(拡大)
	
  	
 

	
 

	
 

7	
 

	
 

	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25

図 6	
  日本の主要５燃料における Balloon Graph

	
 

	
 
	
 

3

持続に最低限必要であるといえる。この仮定を本論文内で[仮定 2-1]とする。	
 	
 [仮定 2-1]	
 	 	 運輸システムの維持が実現されることが社	
 会の持続のための最低条件である。	
 
	
 
	
 
	
  次に運輸システムを支える要素について詳しく分析することにする。	
 	
  旅客輸送・貨物輸送を合わせた運輸部門全体
におけるエネルギー消費量は 3.47EJ(2008 年度)
である [20]。運輸部門の輸送機関別の輸送量・エ
ネルギー消費量構成比を図	 7・図	 8 に示した[1][21]。
全体に占める自動車のエネルギー消費量の割合
は、旅客輸送で 88%、貨物輸送では 85%であり、国内運輸の中心は自動車であるといえる。自動車なしには現在の運輸システムが成り立たないと言えるだろう。	
 社会の持続に必要な最小エネルギー
収支比

	
 
3.1

社会の持続に必要な最小エネルギー収支比についての考察
3.1.1
本研究の社会の持続性における考え方	  この章では、社会が持続するために必要な最小エネルギー収支比を求める。本研究では、運輸システムを維持することが社会の持続のための最低条件であると考えた。	
 	
  現在、社会活動によって生産されるあらゆる生産物は、自動車などによる運輸を通じて消費者の元に運ばれることではじめて消費される。
この運輸システムが成り立たなければ、生産者は自らが生産した製品を消費者の元に届けることができないため、社会活動が立ち行かなくなる。よって、社会の持続性は運輸システムによって担保されていると言え、その維持が社会の

	
 

8	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25

図 7	
  国内旅客輸送機関の輸送量とエネルギー消費量構成(2008 年度) [21]

	
 

	
 

図 8	
  国内貨物輸送機関の輸送量とエネルギー消費量構成(2008 年度) [21]
	
 
	
 
	
  自動車における動力源は石油系燃料である。
	
  以上をふまえ、運輸の要は石油系燃料をエネ
最近では、電気自動車などの新しい動力源を持
ルギー源とする自動車であると考えることがでつ自動車の開発も進められてはいるがその生産きる。そして、社会の持続には、運輸システム
シェアは非常に低く、内燃機関を持ち石油系燃が滞りなく起こることが最低限必要である([仮料を動力源とする自動車が主流である(表	 4)。	
 定 2-1])ことから、エネルギー収支について考え	 ると、石油系燃料の使用において余剰エネルギ
表 4 	
  四 輪 車 に お け る 低 公 害 車 の 生 産 シ ェ アーが得られることが社会の持続における最低条（[22]より作成）
件であるといえる。これを[仮定 2-2]とする。	
 	
 2009 年度台数
生産シェア[仮定 2-2]	
 	 	
 社会の持続のための最低条件とは、石油系燃四輪車の総生産台数
7,934,516	 	
  料の使用において余剰エネルギーが得られハイブリッド自動車
466,6315.88%	
  ることである。	
 低燃料電池自動車
3
0.00%
	
 
公
電気自動車
1,706
0.02%
	
 
害
天然ガス自動車
1,197
0.02%
車
小計
469,537
5.92%

	
 

9	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25
3.1.2

使用段階におけるエネルギー収支比の必要性	
  一般に EROI が１以上あれば出力エネルギーが入力エネルギーを上回り、余剰エネルギーを生み出すために、エネルギー生産システムとして有用性を持つとされる。しかし、エネルギーの使用段階までの過程を考えたとき、これは一概に成り立つとは言えない。一般的な EROI の分析においては、採掘過程やエネルギー生産過程における投入エネルギーまでを入力エネルギーとして算出されており、実際にエネルギーを使用する段階に至るまでの投入エネルギーまでは考慮していないためである。	
 	
  原油を例にとって説明を行う。一般的に原油の EROI は、採掘地点において投入されるエネル
ギーを入力エネルギーとして算出された値である。前章における EROIimport においても、入力エ
ネルギーとして考えたのは「燃料の輸入に必要な資金を得るために輸出した製品の生産に用いられた必要なエネルギー」、つまり原油を得る地
点までに投入されるであったといえる。しかし、原油を実際に使用するためには精製・消費地への輸送などに更なるエネルギーが消費される。
このようなエネルギー消費を考慮した上での使用段階における EROI はより実用的であり、原油の燃料としての有用性を考える上では重要であると言えるだろう。	
 	  よって、使用段階における EROI を考えることは、エネルギーにおけるひとつの指標として必要性があると思われる。しかし、使用段階における EROI は従来考えられている EROI とは性質が違うために、この両者の分析を混同することは避けなければならない。	
 
	
 

3.1.3

エネルギー収支比の概念の拡張	 Hall	 et	
 al.	
 (2009)	
 により、EROI の概念を拡張する新しい EROI の定義が紹介された[1]。	
 	
  まず、社会全体におけるエネルギー収支を包括的に表す EROI を、EROIsoc	
 (societal	
 EROI)	
 と定義した。 EROIsoc は、社会全体で消費されるエ
ネルギー量と、そのエネルギーを得るために投入されたエネルギー量との比で求められる。	
 
	
 
	
 

して算出する。原油の場合は、掘削基地の建設
コストや採掘におけるランニングコストを投入
エネルギーとして考える。計算式に表すと次式の通りである。	
 
	
 
	
 
	
 
…⑤	
 
	
 
	
  EROIpou	 (point-of-use	
 EROI)は、燃料が使用段
階	
 (point	 of	 use)	
 、つまり消費者の元に届いた地点における EROI である。燃料の探鉱・採掘
過程で投入されるエネルギーに加え、燃料の精製・輸送過程において投入されるエネルギーを入力エネルギーとして算出する。原油をガソリンとして利用する場合を考えると、原油のガソ
リンへの精製や消費地への輸送時に投入されるエネルギーも入力エネルギーとして考えること
になる。	
 
	
 
	
 
…⑥	
 
	
 
	
  そして EROIext	 (extended	
 EROI)は、さらに分析の範囲を拡張(extend)させ、燃料の使用において直接・間接的に投入されたエネルギーも入力エネルギーとして算出する EROI である。原油から精製されたガソリンを自動車の燃料として利用する場合を例に挙げる。消費者の元に届けられたガソリンを燃料として使用するためには、自動車が必要である。自動車を継続して使用するためには定期的な整備が必要となる。また自動車が走行する道路も必要であるといえる。自動車や道路はガソリンの使用に必要なものであり、自動車や道路を作り維持するために投入されたエネルギーは、ガソリンを使用するために間接的に投入されたとみなすことができる。このように燃料の使用において生じる間接的な投入エネルギーも EROI の入力エネルギーとして算出するのが EROIext である。	
 
	
 
	
 

	
 

…④	
 
	
 
	
  続いて、入力エネルギーとして算出するエネ
ルギーの分析範囲の違いによって、以下の３つの EROI が定義された。	
 	
  EROImm	 (mine-mouth	
 EROI)	
 は、自然界に眠っているエネルギー資源が燃料として取り出される 地 点 、 す な わ ち 坑 口 (mine-mouth) に お け る
EROI である。Hall	
 et	 al.(2009)はこれを標準的な EROI と定めており、燃料の探鉱・採掘過程までに投入されるエネルギーを入力エネルギーと

	
 

	
 
…⑦	
 
	
 
	
 分析範囲の違いから、同一の燃料においては、
EROImm	 ＞	
 EROIpou	
 ＞	
 EROIext が成り立つ。	
 	
  燃料の使用における間接的な投入エネルギーも考慮することから、 EROIext は、分析対象の燃料の使用により社会に余剰エネルギーがもたらされるために必要な最低限のエネルギー収支比であるといえる。使用段階まで考えた場合は、

10	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25
燃料は EROIext	
 >=1 を満たすことで、必ず社会に余剰エネルギーをもたらすことがいえる。	
 	
  石油系燃料の使用において余剰エネルギーが得られるためには、その石油系燃料における	 EROIext が１以上である必要がある。つまり仮定
2-2]より、社会の持続に必要な最小エネルギー収支比とは、EROIext	
 >=1 を満たすような原油の最小 EROI であると考えることができる。これを本論文における	
 [仮定 2-3]とする。	
 
	
 
	
 
[仮定 2-3]	
 	 	
  社会の持続に必要な最小エネルギー収支比	  とは、EROI 	
 >=1 を満たす原油の最小 EROI
ext
	  である。	
 	 	 	  よって今回は、原油を石油系燃料の中でも最も使われているガソリンとして使用する際のEROIpou,	
 EROIext についての計算を行い、最終的に	
 EROIext	
 >=1 を満たすような原油の最小 EROI を社会の持続に必要な最小 EROI として導出した。な
お、日本において原油はほぼ輸入でまかなっていることから、日本における mine-mouth(坑口)は燃料が日本の港に到着した地点として捉えることができる。よって日本における EROImm	
 は 2.1
節で定義し計算した EROIimport であるとし、このEROIimport を元に EROIpou,	
 EROIext	
 についての計算を行っている。	
 	 3.2 使用地点におけるエネルギー収支比の算
出	  EROIpou	
 とは、燃料が消費者の元に届くまでに消費されたエネルギーを入力エネルギーとして算出する EROI である。つまり、探鉱・採掘過程に加え、燃料の精製や消費地までの輸送過程における消費エネルギーを入力エネルギーとして考える。今回は、原油をガソリンとして使用する場合について考えるため、原油の精製にかかるエネルギーと、ガソリンを含めた石油製品の消費地までの輸送にかかるエネルギーについて考察を加える。	
 	  原油を石油製品に精製する過程で消費されるエネルギーは、(1)製油所で消費されるエネルギ
ーと、(2)精製によって生じる非燃料生成物のもつエネルギー量に分けることができる。	
 	 	  (2)をエネルギーの消費とする理由について詳しく述べる。EROI の算出はエネルギーを全て熱量換算することで行われるが、原油は全てがエネルギーとして利用されるわけではない。原油の精製によって得られる石油製品には、ナフサ
やアスファルトなど石油化学製品の原料や道路の舗装材として使われるものも含まれる。しかし、EROImm や EROIimport の地点では原油のもつ化学エネルギーの全てがエネルギーになるとして計算されており、使用地点まで考慮した分析を行う上では、実際にエネルギーとして使われない
非燃料生成物をコストとして考える必要が生じる。そのため、非燃料生成物のもつエネルギー量を精製過程におけるエネルギーの消費として考えることにする。	
 	
  製油所におけるエネルギー消費量は、石油連盟の発表したデータを使用し [23]、原油・石油製
品の国内供給エネルギー量全体における割合を
6.56%と算出した。	
 	
  また、精製によって生じる非燃料の石油製品のもつエネルギー量のデータは、資源エネルギ
ー庁の統計データから得られ [11]、原油・石油製
品の国内供給エネルギー量全体における割合は17.7%と算出された。	
 	
  石油製品が消費者の元へ輸送される過程で消費されるエネルギーは、製油所からガソリンス
タンドまでの輸送に使われるタンクローリーや
内航タンカーのエネルギー消費量について考える。	
 	  このエネルギー消費量の算出には、国内の石油元売会社大手である出光興産、JX 日鉱日石エ
ネルギー(旧新日本石油と旧ジャパンエナジー
が 2010 年 4 月経営統合)、エクソンモービル・
ジャパングループ、昭和シェル石油、コスモ石油の５社の公表データを用い [24][25][26][27][28][29]、原油・石油製品の国内供給エネルギー量における割合は 0.44%と算出された。	
 	
  以上の算出を元に 2009 年度におけるガソリンの EROIpou を算出した。その結果を表 5 に記す。
2009 年度の日本における EROIimport の値は 2.1
節で 26.1 と求められた。輸出品の製造に必要なエネルギーは、EROIimport をもとに算出しており、また各段階における消費エネルギーは、これまでに算出された国内供給における各段階の消費
エネルギーの割合から算出した。

	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 

11	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25
	 表 5	  2009 年度のガソリンにおける EROI pou の算出
ガソリン (2009 年度)
エネルギー
(PJ)

使
用
地
点

比率 (％)

国内供給 (原油+石油製品)	
 [11]

8,408

EROIimport

26.1

100

輸出品の製造に必要なエネルギー

322

3.83

製油所での消費エネルギー

552

6.56

精製によって生じた非燃料生成物のもつエネルギー

1,488

17.7

輸送に用いられるエネルギー

37

0.44

使用地点までの投入エネルギー合計

2,077

24.7

余剰エネルギー	
 

6,010

71.5

EROIimport

3.5
	
 

	
  よって、2009 年度のガソリンの EROIpou は 3.5
となる。	
 
	
  次に、消費者の元に届く時点でガソリンが余
剰エネルギーを持ちうる最小の EROIimport を求める。	
 	  原油と石油製品の国内供給を	
 E	
 (PJ)とおく。
また x	
 =	
 EROIimport	
 とおく。	 	  このとき、輸出品の製造に必要なエネルギーは、1/x	 ×	 E	 (PJ)	
 	  である。	
 	  また、精製・輸送過程における消費エネルギーは、	
 24.7/100	
 ×	
 E	
 	
 (PJ)	
  	 である。	 	  消費者の元に届く時点でガソリンが余剰エネルギーを持つためには、EROIpou	 ≥	
 1 を満たせばよいことから、下の不等式を満たす	
  	
 を求める。	
 	 	  これを解くと、	
 x	 ≥	 100/75.3	
 ≅	
 1.3	
 
	
  よって、輸入原油の EROIimport	
 が 1.3 以上あれ
ばガソリンの EROIpou	
 は１以上となり、消費者の元に届いた時点で余剰エネルギーをもたらすことができる。	
 	
 3.3 使用段階におけるエネルギー収支比の算
出	  EROIext	 (extended	
 EROI)	
 は、燃料が消費者の元に届けられるまでに消費されたエネルギーに加え、燃料の使用において直接・間接的に入力されたエネルギーも入力エネルギーとして算出

	 するとしている。ガソリンの使用において間接的に入力されるエネルギーには、次のようなものが挙げられる。	
 (1) 自動車の製造にかかるエネルギー	  ガソリンを使用するためには自動車は不可欠であることから、その製造にかかるエネルギーはガソリン使用のために間接的に入力されたエ
ネルギーとみなすことができる。	
 (2) 自動車の維持にかかるエネルギー	  自動車の継続的な使用には、整備などのメンテナンスが必要である。その消費エネルギーもガソリン使用のために間接的に入力されたエネ
ルギーとみなすことができる。	
 (3) 道路工事(建設・維持)にかかるエネルギー	  道路がなければ自動車を使用することはできない。そのため、道路の新規建設や環境維持のために消費されたエネルギーも、ガソリン使用のために間接的に入力されたエネルギーとしてみなすことができる。	
 	  よって、これら３つのエネルギー消費について分析を行う。	
 
	
 
3.3.1
自動車の製造にかかるエネルギー	  自動車の製造行程は、素材製造段階と部品・組立段階に分けることができる。乗用車のライ
フサイクルにおけるエネルギー消費量の段階別
内訳を図	 9 に示す。	
 
	
 

12	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25

	
 

図 9	
  乗用車のライフサイクルにおけるエネルギー消費の内訳 [30]

	
 
	
 
	
  まず、自動車の部品・組立段階におけるエネ
ルギー消費量を算出する。	
 	
  自動車の車体の製造・自動車部品の製造・自動車用タイヤの製造の３つの業界におけるエネ
ルギー消費を考えた。それぞれの業界団体（日本自動車工業会・日本自動車車体工業会、日本
自動車部品工業会、日本ゴム工業会）が業界全体におけるエネルギー消費量のデータを公表しており、そのデータを用いた[31][32][33]。しかし、
	
 日本ゴム工業会によるゴム製品製造業におけるエネルギー消費量のデータは、自動車用タイヤの製造に特化したものではないので、まずゴム製品製造業界全体における自動車用タイヤの生産シェアを調べた[34]。その結果を表	
 6 に記す。	
 	  また、素材製造過程におけるエネルギー消費
量は、部品・組立段階におけるエネルギー消費量を元に、図	 9 で示されている比率から算出した。日本国内における自動車の製造にかかるエネルギーは表	 7 のようになる。	
 表 6	  ゴ ム 製 品 製 造 業 界 全 体 に お け る 自 動 車 用 タ イ ヤ の 生 産 量 シ ェ ア [34]単位2006 年

2007 年2008 年2009 年

自動車タイヤ

新ゴム量トン

1,335,701

1,344,387

1,330,338

966,922

ゴム製品合計

新ゴム量トン

1,640,676

1,660,424

1,637,659

1,186,289

自動車タイヤの
生産シェア

[%]

81.4

81.0

81.2

81.5

	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 

	
 

13	
 

平均

81.3

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25
表 7	
  日 本 国 内 に お け る 自 動 車 の 製 造 に か か る エ ネ ル ギ ー
項目

単位

2004
年度

2005
年度

2006
年度

2007
年度

2008
年度

自動車製造業
エネルギー消費量[31][原油換算千 kl]

3,372

3,430

3,376

3,370

2,890

[TJ]に換算130,567

132,813130,722

130,490111,904

自動車部品工業会エ
ネルギー消費量[32][原油換算千 kl]

3,483

3,620

3,661

3,736

3,079

[TJ]に換算134,865

140,170

141,758

144,662

119,222[原油換算千 kl]

1,041

1,067

1,059

1,063

995

[TJ]に換算40,30941,31541,006

41,16038,527[TJ]

32,77133,58933,33833,46331,323[TJ]

298,203

306,572

305,817308,615

262,448[TJ]

500,982

515,042

513,773

518,473

440,913[TJ]

799,185821,614819,590827,088703,362

日本ゴム
工業会エ
ネルギー
消費量
[33]

全体
自動車産業
寄与分[34](81.3%)

部品・組立過程のエネルギー消費量
素材製造過程のエネルギー消費量
自動車製造における消費エネルギー合計

	
 
	
 
	
  国内で生産される自動車には、国内で使用される自動車の他に諸外国に輸出される自動車も含まれている。しかし、輸出される自動車の消費エネルギーは EROIimport	
 の算出の時に考えられており重複するので、ここでの算出からは差し引いて考える必要がある。今回は 2008 年の国内における四輪車の生産台数と輸出台数の比から、国内で使用される自動車を製造するために消費	
 794,168

されたエネルギー量のみを算出する。	
 	
  国内向け自動車の製造にかかるエネルギーの消費量と原油・石油製品の国内供給のエネルギ
ー量との関係を表	
 8 に記す。	
 	  以上のようにして求めた自動車の製造にかかるエネルギー消費量の原油・石油製品の国内供
給エネルギー量における割合は 3.31%であった。	
 表 8	
  国 内 向 け 自 動 車 の 製 造 に か か る エ ネ ル ギ ー
項目単位

自動車製造における消費エネルギー合計（2004〜2008 年度の平均）[TJ]

794,168

国内四輪車生産台数(2008 年) [22][台]

11,575,644

四輪車輸出台数(2008 年) [22][台]

6,727,091

国内製造した自動車の国内での使用率

[%]

41.9

[TJ]

332,644[TJ]

10,043,596

[%]

3.31

国内向け自動車製造のエネルギー消費分(2004〜2008 年度の平均）
原油+石油製品のエネルギー国内供給（2004〜2008 年度の平均）[11]
自動車製造のエネルギーコストの割合
	
 
	
 

	
 

５年
平均

14	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25
3.3.2

自動車の維持にかかるエネルギー	  自動車の維持にかかるエネルギーとして、今回は自動車整備業と自動車に関する保険業におけるエネルギー消費量を考える。自動車整備業
におけるエネルギー消費量は経済産業省が出している統計データから値を得た[35]。	
 	
  自動車保険業におけるエネルギー消費量の算出について、まず保険業全体におけるエネルギ
ー消費原単位の値を統計データから得た。次に、自動車に関する保険である自動車保険と自動車
損害賠償責任保険における元受正味保険料の業
界全体総額を保険業の業界団体である日本損害	
 保険協会の HP から得た。得られた保険業のエネ
ルギー消費原単位と保険料総額との積をとることによって、自動車保険業におけるエネルギーの消費量を概算した。	
 	
  以上のようにして求められた 2007・2008 年度
における自動車の維持にかかるエネルギーの消費量と、原油・石油製品の国内供給のエネルギ
ー量との関係を表	
 9 に記した。この２年の平均をとり、原油・石油製品の国内供給エネルギー量における自動車の維持にかかるエネルギー消費量の割合を 0.060%と定める。	
 表 9	
  自 動 車 の 維 持 に か か る エ ネ ル ギ ー
項目単位

2007 年度

2008 年度

自動車整備業
エネルギー消費量[35]

[TJ]

7,409

3,830

保険業
エネルギー消費原単位[35][GJ/100 万円]

0.022

0.066

自動車保険

[100 万円]

3,495,243

3,447,541

自動車損害賠償責任保険[100 万円]

1,041,570

868,362

合計[100 万円]

4,536,813

4,315,903

自動車保険業
エネルギー消費量

[TJ]

102

284

自動車の維持におけるエネルギー消費量

[TJ]

7,511

4,113

原油

[TJ]

9,167,400

8,559,866

石油製品

[TJ]

833,173481,678

原油+石油製品[TJ]

10,000,573

9,041,544

[%]

0.075

0.045

元受
正味
保険料[36]

国内
供給

平均

[11]

自動車の維持にかかるエネルギー消費量の割合

	
 
3.3.3
道路工事にかかるエネルギー	  道路工事にかかるエネルギー量を算出するた
めに、今回は、国立環境研究所	
 地球環境研究センターが発行している「産業連関表による環境
負荷原単位データブック（3EID）」を用いた。これは、総務局統計局が５年おきに発表している
産業連関表を元にして、環境負荷原単位を算出したものであり、あらゆる産業部門ごとの発生
環境負荷量が掲載されている。各部門におけるエネルギー消費量も掲載されており、
「道路関係
	
 

	
 

0.060

公共事業」部門におけるエネルギー消費量についてデータを抽出し、道路工事にかかるエネル
ギー消費量を算出した。	
 	
 以上のようにして求められた 1990・1995・2000・2005 年度における道路工事にかかるエネルギー
消費量と、原油・石油製品の国内供給のエネル
ギー量との関係を表	 10 に記す。４年の平均をとり、原油・石油製品の国内供給エネルギー量における道路工事にかかるエネルギー消費量の割合を 0.44%と定める。	
 

15	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25
表 10	
  道 路 工 事 に か か る エ ネ ル ギ ー
項目単位

1990 年度

1995 年度

2000 年度

2005 年度

道路関係公共事業
エネルギー消費量[37][TJ]

38,29057,96349,22550,241

原油[TJ]

8,973,862

10,173,804

9,645,079

9,410,128

石油製品

[TJ]

2,029,203

1,625,939

1,512,049

1,164,381[TJ]

11,003,065

11,799,743

11,157,128

10,574,509

[%]

0.35

0.49

0.44

0.48

国内供給[11]

原油+石油製品
道路工事にかかるエネルギー消費量の割合

平均

0.44

	
 
	
 
3.3.4

使用段階におけるエネルギー収支比の算に記す。2009 年度の日本における EROIimport	
 の値
出は 26.1 であった。輸出品の製造に必要なエネル	  以上の結果を元に 2009 年度におけるガソリン
ギーは、EROIimport	
 をもとに算出しており、またの EROIext	
 を算出した。2009 年度のガソリンの各段階における消費エネルギーは、これまでに
EROIext	
 は 2.7 となる。	
 算出された国内供給における各段階の消費エネ	  各段階におけるエネルギー消費の内訳を表	
 11
ルギーの割合から算出した。	
 
	
 
表 11	
  2009 年度におけるガソリンの EROI ext の算出
ガソリン (2009 年度)
エネルギー
(PJ)
国内供給 (原油+石油製品) [11]EROIimport

使
用
地
点

使
用
過
程

8,408

100

26.1

輸出品の製造に必要なエネルギー

322

3.8

製油所での消費エネルギー

551

6.56

精製によって生じた非燃料生成物のもつエネルギー

1,486

17.7

輸送に用いられるエネルギー

37

0.44

使用地点までの投入エネルギー合計

2,074

24.7

自動車（国内使用分）の製造に必要なエネルギー

278

3.31

自動車の維持に必要なエネルギー

5

0.060

道路工事に必要なエネルギー

37

0.44

使用過程での投入エネルギー合計

320

3.8

余剰エネルギー	
 

5,692

67.7

投入エネルギーの合計	
 

2,716

32.3

EROIext

3.1

	
  	
 

	
 

比率 (％)

16	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25
3.4

社会の持続に必要な最小エネルギー収支
比の算出
	  EROIext	
 とは、燃料を使用するために直接的・間接的に必要なエネルギーコストを考慮した
EROI であった。そのため、EROIext	
 が 1 以上であれば燃料の使用により社会に余剰エネルギーがもたらされることになる。この条件を満たす最小の EROIimport	
 が社会の持続に必要な最小 EROI	 (minimum	
 EROI)	
 と考えられる。ガソリンの使用における輸入原油の最小 EROI を算出する。	
 	 	  原油と石油製品の国内供給を	
 E	
 (PJ)とおく。
また	
  x	
 =	
 EROIimport	
 とおく。	 	  このとき、輸出品の製造に必要なエネルギーは、1/x	 ×	 E(PJ)である。	
 	
  精製・輸送過程における消費エネルギーは、	 	 24.7/100	
 ×	
 E(PJ)である。	
 	
  燃料の使用に関して間接的に投入されるエネ
ルギーは、3.8/100	
 ×	
 E	
 (PJ)	
  である	
 。	
 

	
 

	
  ガソリンの使用が社会に余剰エネルギーをもたらすためには、EROIext>=1 を満たせばよいこと
から、下の不等式を満たす x を求めればよい。	
 	
 これを解くと、	 x	 ≥	 100/71.5	
 ≅	
 1.4	
 	
 
	
  よって、輸入原油の EROIimport	
 が 1.4 以上あれ
ばガソリンの EROIext は１以上となり、燃料の使用によって社会に余剰エネルギーがもたらされるといえる。	
 	  よって、[仮定 2-3]より、社会の持続に必要な最小 EROI は 1.4 といえる。	
 
	
 
	
 	
  EROIimport の値の変化によって EROIpou,	
 EROIext	
 	
 は図	
 10 のように変化する。図	
 10 から、EROIimportの値が低くなるにつれて	 	
 EROIpou,	
 EROIext	
 が急激に低下することが読み取れる。	
 
	
 

図 10	
  EROI import の値の変化に対する EROI pou , EROI ext の値の推移

	
 

	
 

17	
 

	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25

図 11	
  Balloon Graph(再掲)

	
 

	
 
4

議論

かったため、輸入一般炭の 1970 年におけるコストは大きく、その結果 1970 年における輸入石炭の EROI は小さい値を示したと推測される。	
 	 	
 また、輸入原油・輸入 LNG・輸入石炭・原子力・水力の主要な５つのエネルギーの EROI 推移を見ると、第二次石油危機における輸入燃料の高騰の影響を受けたと見られる 1980 年においては
EROI の落ち込みがみられるが、全体としては
年々供給量が増加し、EROI が減少するという傾向がみてとれる(図	 12)。	 	
 4.1

日本における各種エネルギーの質と量を表したグラフの考察	  第２章において、日本における各種エネルギ
ー源の供給量と EROI をグラフに表した。
	
  1970 年と 2007 年における EROI の変化をみると、輸入石炭を除いた輸入原油・輸入 LNG・日本
全体の EROI においては、2007 年においてその値が大きく減少しているといえる。輸入石炭に関しては EROI の減少の傾向が見られないが、その理由として一般炭の供給は 1981 年まで国内炭が主であったことが挙げられる [20]。シェアが少な
	
 

	
 
図 12	
  日本の主要５燃料における Balloon Graph(再掲)

	
 

18	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25
	
 
	
  	
 
	
  こうした EROI の低下傾向の要因について、石	
 油ピークで紹介された考えから推測できる。人4.2 社会全体のエネルギー収支比の低下に伴間は、採りやすく安価な資源から消費してきた。
う影響
後に残されるのは採掘にコストのかかる資源で	  社会活動は余剰エネルギーの消費によって支あり、投入されるエネルギーが増えるために、えられている。その余剰エネルギーの値は、エエネルギーの使用によって得られる余剰エネル
ネルギー供給量と EROI の値から下の式で算出す
ギーも小さくなる。そのため全体としての EROI
ることができる。2005〜2009 年における余剰エは年々減少が起こる。	
 ネルギーの量は表	
 12 の通りである。	
 	
  しかし、実際には技術革新によって得られる
	 余剰エネルギーの割合が増え、EROI が改善する	 場合も考えられる。よって将来の EROI の推移に	
 ついては更なる分析が必要であると言える。	
 	  また、再生可能エネルギーと呼ばれる風力や	 太陽光、バイオマスなどのエネルギーは、輸入…⑧	
 原油や輸入 LNG、輸入石炭といった化石燃料と比較して、質・量ともに軒並み低い値を示していることがわかる。	
 
	
 
表 12	
  日本における余剰エネルギー
2005 年度

2006 年度

2007 年度

2008 年度

2009 年度

５年平均

日本全体の EROI

27.4

24.5

21.3

19.7

28.5

24.3

一次エネルギー
総供給[11] (EJ)

21.8

21.8

21.8

21.2

20.5

21.4

余剰エネルギー (EJ)

21.0

20.9

20.8

20.1

19.8

20.5

	
 
	
  2005〜2009 年における社会にもたらされた余剰エネルギーの平均は 20.5EJ であるといえる。
ここで、今後の社会においても現在と同等の社会活動を続けていくと仮定する。技術の進歩による省エネルギーを考えないとすると、現在と同等の社会生活を送るためには現在と同量の余
剰エネルギーが必要である。しかし、今後も EROI

	
 
	
 

の減少が見込まれるため、20.5EJ の余剰エネル
ギーの確保にはさらなるエネルギー供給が必要となる。20.5EJ の余剰エネルギーの確保のために必要となる一次エネルギー総供給の、社会全体の EROI による変化は図	
 13 のようになる。	
 
	
 

	
 
図 13	
  余剰エネルギーを確保するために必要となる一次エネルギー総供給

19	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25	 	
  石油の代替として今後の発展が期待されている原子力やバイオマスなどのエネルギーは、現在においてはどれも石油より EROI が低いため、代替によって社会全体の EROI の更なる低下が予想される。よって、現在と同量の余剰エネルギ
ーの確保のために必要となるエネルギー供給量も図	
 13 で示したように増加する。そのため、石油の代替のためには今まで石油の消費によってまかなってきたエネルギーを補うのとは別に、
EROI の減少による余剰エネルギー確保のために必要なエネルギー供給量の増加をも補わなければならないということになる。	
 4.3

る。そして、それ以上の出力エネルギーをバイオマスによって得る場合は、バイオマス資源を切り崩しているとみなすことができる。実際は、NPP から微生物や動物の活動エネルギーもまかなわれるため、バイオマスの持続的な利用によって得られる最大出力エネルギーはさらに小さ
くなる。	
 
	
  この値はあくまで目安であり、本研究における光合成量の算出には不確実性があることを考慮する必要がある。また、主に若い木ほど光合成が盛んであることから、森林に人の手を加え管理することで光合成量の増加を見込める。また土地の緑化によって、得ることのできる最大
余剰エネルギーの値も向上する。	
 	  また、今回は日本の森林のみを取り上げてその NPP の算出を行った。そのため、農作物や藻類を原料とするバイオマスエネルギーの使用によって得られるエネルギーについては含まれていない。これらバイオマスエネルギーの持続的な利用についての考察にはさらなる分析が必要であるといえる。	
 	
 4.4 社会の持続に必要な最小エネルギー収支
比の日米比較
	  [仮定 2-3]の下、日本における社会の持続に必要な最小 EROI は、第３章にて 1.4 と示された。
米国における最小エネルギー収支比の算出は	
 
Hall	
 et	
 al.(2009)によって行われている[1]。それによると、米国における社会持続のために必要な最小の EROI は３とされており、日本より高い値を示した。最小 EROI の算出に用いられた各投入エネルギーの内訳を表	
 13 に示す。	
 エネルギー収支比から見たバイオマスエネル
ギーの持続的利用に関する考察	  第４章で、日本の国土面積の約３分の２を占める森林全体において、光合成により１年間に作り出される有機物の NPP(純一次生産)のエネ
ルギーを 0.86EJ と算出した。この値がバイオマ
スエネルギーの持続的な利用に与える意味について考える。	
 	  NPP(純一次生産)とは、光合成によって作り出される有機物量のうち、葉や幹などの新しい植物組織（植物バイオマス）となる有機物量を指した。つまり、NPP のもつエネルギー量が１年間に植物が光合成により作り出すことのできる最大出力エネルギーであるといえる。	
 	
  バイオマスエネルギーは植物組織をエネルギ
ー源としているため、持続可能なバイオマスエ
ネルギーの利用によって得られる最大出力エネ
ルギーは NPP のもつエネルギー量であるといえ	 表 13 日米における各項目投入エネルギー比率の違い
日本
(2009
年度)
ガソリン

米国[1]
(2009 年)

比率(％)

比率(％)

26.1

10

3.8

10

製油所での消費エネルギー

6.56

10

精製によって生じた非燃料生成物のもつエネルギー

17.7

17

輸送に用いられるエネルギー

0.44

3

使用地点までの投入エネルギー合計

24.7

30

自動車の製造に必要なエネルギー

3.31

14

自動車の維持に必要なエネルギー

0.06

7

道路工事に必要なエネルギー

0.44

3

使用過程での投入エネルギー合計

8.4

24

1.4

3

	
 EROIimport (日本) ／EROImm (米国)
エネルギーを得るために投入されるエネルギー
消
費
地
点

使
用
過
程

社会の持続に必要な最小 EROI

	
 

20	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25	 	  両者の値の間に大きな開きが見られるのは、
これらの違いが最小 EROI の値の差を生んでいる輸送に用いられるエネルギー・自動車の製造にと考えられるため、これら各段階において考察
必要なエネルギー・自動車の維持に必要なエネを加える。日米の自動車環境の違いを表	
 14 に示
ルギー・道路工事に必要なエネルギーである。
した。	
 
	
 
	
 
表 14	
  日米の自動車環境の違い
日本

米国

米国/日本

石油の国内供給量(EJ)

8.4[11]

46[1]

5.5 倍

燃料の輸送距離(km)194[38]965.6([1]における仮定)

4.98 倍エネルギー消費の GDP 原単位(エネルギー強度)[1]2.07 倍自動車の生産台数[21]（2008 年）

11,575,644

8,693,541

0.75 倍自動車整備業におけるエネルギー消費原単位(MJ/$)

0.33[34]14([1]における仮定)

42 倍

自動車保険業におけるエネルギー消費原単位(MJ/$)

0.0066[34]7([1]における仮定)

1060 倍道路延長(km)[39]

1,196,999(2006 年)

6,544,257(2005 年)

5.47 倍

1,000 人当たりの自動車数(台) [39]

595

820

1.38 倍	 	
  輸送に用いられるエネルギーにおいて、米国
における値は日本の値の約 6.9 倍となっている。
この理由として、国土の面積の違いとそれによる燃料輸送距離の違いが挙げられる。Hall	
 et	
 al.
は、燃料の輸送距離を 600 マイル(約 965.6km)と仮定しているのに対し、日本における平均輸送距離は 194km であり[38]、米国の輸送距離の約５分の１である。輸送距離が長ければ長いほど輸送に用いられるエネルギーは大きくなるので、両国の値の間に差が生まれたと考えられる。	
 	  また、自動車の製造・維持に必要なエネルギーにおける両国間の顕著な値の差には、両国のエネルギー効率の違いが関係すると思われる。
エネルギー消費の GDP 原単位、つまり国全体のエネルギー強度の値は日米の間で２倍以上の差がみられる。日本の方が生産におけるエネルギ

ー消費が少なくすむということである。	
 	
  また、実際に算出に用いられたエネルギー消費原単位の値にも、両国の間に大きな差が見られる。自動車製造におけるエネルギー消費の算定において、Hall et al.(2009)は、自動車産業のエネルギー消費原単位を重工業と同じ
14MJ/$であるとし、自動車産業における生産高との積をとることでエネルギーの算出を行っている。しかし、日本の自動車産業のエネルギー
消費原単位はもっと小さい ()。自動車の維持に必要なエネルギーの算出においても、今回の分析で用いた資料[34]によるエネルギー消費原単位とHall et al.(2009)が用いたエネルギー消費原単位の仮定との間に大きな開きが見られる(表 14)。
そのため、両者ともに、結果として算出されるエネルギーの比率に差がみられたといえる。

	
 

	
 

21	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25

表 15 日米のエネルギー消費原単位比較
日本(2008 年度)
車体組立[31]

部品製造[32]

部品・組立
合計

生産金額 (兆円)

20.52

15.23

35.75

エネルギー消費量 (TJ)

111,904

119,222

231,126

エネルギー消費原単位(MJ/1000 円)
通関レート(2008 年度)[1](円/$)
エネルギー消費原単位(MJ/$)
素材製造過程を考慮に入れた
自動車産業におけるエネルギー消費原単位(MJ/$)
	
 
	
 
	
  道路工事に必要なエネルギーの違いにおいては、前述の通り日本のエネルギー強度が優れていることの他に、道路延長の違いが考えられる(表	 14)。国土の広い米国ではその分道
路延長も長く、道路の建設や維持にかかるエ
ネルギーコストも大きくなるとみられる。そのため、米国での道路工事におけるエネルギ
ー消費は大きくなる。	
 	
  以上をふまえると、日本は米国に比べてエネルギー効率がよく、また国土が小さいために各段階におけるエネルギー消費が米国より抑えられたため、社会持続のために必要な最小 EROI が米国より小さくなったといえる。	
 4.5

エネルギー収支比から持続性を評価す
ることについて	  本研究では、エネルギー収支の面において社会活動が維持するために最低限必要な条件
を運輸システムの維持と仮定した（[仮定2-1]）。また、運輸システムで消費されるエネ
ルギーの約 90%弱を自動車輸送が担っており
（図	
 7,	
 図	
 8）、自動車の動力源のほとんどが石油系燃料であることから(表	 4)、石油系燃料のひとつであるガソリンの使用において運輸システムが成立するために必要な余剰エネ
ルギーを得られる最低限の輸入原油の EROIを算出し、その値を社会の持続に必要な最小EROI とした([仮定 2-3])。この結果得られた最小 EROI は 1.4 であった。このとき、[仮定1]より国内のエネルギー供給は全て原油で賄われていると想定されている。	
 	
  社会全体のエネルギー消費を EROI	
 1.4 の輸	 米国Hall et al.(2009)[1]

6.46
100.51
0.650
1.74

14

入原油のみで賄う国の社会構造について考える。エネルギーの使用によって得られる余剰エネルギーを全て運輸システムに投入することで現状の国内の運輸システムは確保される。
しかし、家庭や農業、オフィスなどの輸出品生産に直接関係のないエネルギー消費や、輸入燃料の購入に必要な資金を得る以外の目的の製品の生産におけるエネルギー消費などといった、他の余剰エネルギーを必要とする活動は国内では行えないということを示している。	
 	  EROI が 1.4 を下回ると、運輸システムが担保されないために、社会活動は確実に成り立たない。EROI が 1.4 を超えると運輸システムを維持した上で更に余剰エネルギーを得ることができ、国内において製造業などの産業に使うことができる。そしてその値によって、余剰エネルギーによってまかなえる社会活動の水準が変わる。	
 	
  現在(2009 年度)の原油の EROI は 26.1 であり、石油による恩恵によって私たちの現在の生活は成り立っている。一方、図	
 11・図	
 12に示されるような EROI の減少傾向を考慮す
ると、今後も原油の EROI は減少すると考えられる。そして今回の研究で、EROI が 1.4 を切る時、運輸システムが担保されないがために社会活動は確実に成り立たないことが示された。この両者の値の間に、運輸システムだけ
でなくその他の社会活動にかかるエネルギー投入を考慮に入れた上で、持続可能な社会の実現が達成される均衡点の EROI が存在する。
その値の算出には更なる分析が必要である。	
 	
  一般的な社会の持続性の評価にはあらゆる

22	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25
面から考慮されるべきであるが、その一つの観点として本研究のエネルギー収支からの定
量的なアプローチもその評価に重要な意味を持つと言える。	
 	
 4.6 評価結果の不確実性
	  本研究における不確実性について考える。
分析では、多数の統計データを用いた。そのため、それら統計データの不確実性によって影響を受ける。	
 	  次に各分析における不確実性について述べ
る。	
 
	
 
4.6.1
輸入燃料のエネルギー収支比の算出
における不確実性	  輸入燃料の EROI の算出には様々な仮定とデータの選択を行った。それぞれが与える不確実性について考察を加える。	
 	  輸入燃料の調達方法について、燃料資源の自主開発分については考えず、燃料供給の全てを市場における取引で購っていると仮定した。自主開発原油は世界情勢に左右されない
安定供給を実現する一方、その油田の開発には巨額のリスクマネーと長いリードタイムを要する[38]。つまり、原油の自主開発には安定した調達コストが見込める反面、開発に莫大なコストがかかると言えるため、全体として
EROI の値にどう影響するかについては更なる分析が必要であると考えられる。	
 	  特定の輸入燃料の EROI を算出する際、国内全てのエネルギーをその燃料の消費のみでまかなっていると仮定が行われている([仮定
1])。	
 
	
  また、取引における金利・手数料などは無視した。実際にかかる金利や手数料を考慮す
ると、コスト増と考えられるため輸入燃料のEROI の値は減少するものと思われる。	
 	
  輸入燃料の EROI の算出に用いるエネルギー
強度は、国全体におけるエネルギー強度を使用した。一方、輸出産業に特化したエネルギ
ー強度は国全体におけるエネルギー強度より低い値を示すため、値の選択によっては EROIの値が増加する。	
 
	
 
4.6.2
他のエネルギーのエネルギー収支比における不確実性	  他のエネルギーにおける EROI の不確実性については、他の研究によるデータを用いたた
め、参考文献における不確実性に準じるといえる。	
 	  なお、同じエネルギーの EROI 算出においても、その分析の範囲・方法によって算出される EROI の値は変化する。そのことを考慮し、本研究において各種エネルギーをグラフに表	
 す際、幅を持った楕円状の座標をとることによって(Balloon	 Graph)、分析方法における
EROI の算出結果の不確実性を表現した。	
 
	
 
4.6.3
光合成量の算出における不確実性	  	
 光合成量の算出における不確実性について考察を加える。総一次生産(GPP)の算出においては、日本の気候帯を考慮し、針葉樹はカラマツを除き全て常緑針葉樹、広葉樹は全て落葉広葉樹と仮定した。また、樹齢や気候により光合成量は変化する。本研究で用いた植生
区分ごとの光合成による二酸化炭素吸収量の原単位データは確定値ではなく、環境再生保
全機構の知見の集約によるものであることに留意する必要がある[17]。	
 
	
 
4.6.4
社会の持続に必要な最小エネルギー収支比の算出における不確実性	  社会の持続に必要な最小 EROI の算出において考えられる不確実性について述べる。	
 	
  輸送に用いられるエネルギーの算出には、国内の石油元売会社の公表データを用いた。
しかし、各社におけるデータの境界設定には貯蔵過程や販売過程を含むものと含まないものといったばらつきがある。実際の石油製品の輸送・販売にはそれらの過程におけるエネ
ルギー消費があると考えられ、実際の輸送に用いられるエネルギーコストは大きくなるた
め、社会の持続に必要な最小 EROI は大きくなるといえる。	
 	  また本研究では自動車の廃棄にかかるエネ
ルギーは考慮していない。自動車の廃棄を含
むライフサイクル全体で分析を行った場合、使用地点におけるエネルギーコストが大きくなるために、社会の持続に必要な最小 EROI の値は大きくなるものとみられる。	
 	  しかし、今回分析に用いた乗用車のライフサイクルにおけるエネルギー消費量のデータによると、廃棄・リサイクル過程におけるエネルギー消費量のライフサイクル全体中の割合は 0.1%であり [30]、これを考慮しても最小EROI の値に変化はみられなかった。	
 
	
 

5

結論

	
 
	
  本研究は、社会活動の持続性を確保するためのエネルギー供給についての考察を目的とした。	
 	
  社会活動の持続性を確保するためのエネル
ギー供給についての考察として、まず現在における各種エネルギー源の供給量と EROI を同時に表したグラフ(Balloon	 Graph)を作成した。Balloon	 Graph から、日本全体における EROI の値は大きな傾向として年を追って

23	
 

	
 	
 	
 	
 	
 もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 1-25
減少していることが確認された。また、化石燃料に代わるエネルギーとして期待されている風力や太陽光、バイオマスエネルギーなどの再生可能エネルギーは、現状では供給量・EROI の双方において化石燃料よりも軒並み低い値を示していることがわかった。そして日本における光合成量から、バイオマスエネル
ギーが生み出すことのできるエネルギーの限界についての考察を行った。	
 	  そして、社会の持続に必要な最小 EROI を求めた。本研究では、社会が持続性を持つための最低条件を運輸システムの維持とおいた([仮定 2-1])。そして、運輸部門において最も多く使われている燃料であるガソリンについて、使用段階におけるエネルギー消費まで考慮した EROI を算出し、運輸システムが維持できる余剰エネルギーを生み出すことのできる最小の EROI を算出した。こうして得られた社会の持続に必要な最小 EROI の値は 1.4 であった（ただし、[仮定 1][仮定 2-3]とする）。
EROI が 1.4 を下回ると、運輸システムが担保されないために、社会活動は確実に成り立たない。この値は、石油を運輸システム維持だ
けに使い、それ以外の自国内消費には全く使わない社会を意味し、エネルギー収支の面における社会の持続性を確保できる最低必要条
件を定量的に評価する指標の一つとして考えることができる。	
 

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

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謝辞	  大久保泰邦編集委員長には原稿改善のために有益なご指摘をいただきました。ここに謝意を表します。

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