第4世代地域熱供給4DHガイドブックのご紹介
第4世代地域熱供給4DHフォーラムhttps://www.isep.or.jp/4dh-forum/
認定NPO法人 環境エネルギー政策研究所
2020年7月10日
環境エネルギー政策研究所
東京都新宿区四谷三栄町16-16
Tel 03-3355-2200 Fax 03-3355-2205
http://www.isep.or.jp/
環境エネルギー政策研究所

1

第4世代地域熱供給4DHガイドブック
目次：
はじめに
1. 第4世代地域熱供給(4DH)とは
2. 第4世代地域熱供給の背景
3. 第4世代地域熱供給の設計コンセプト
4. エネルギー需給の脱炭素化とスマート化
5. 日本での第4世代地域熱供給の展開に向けて
6. 自然エネルギー100%への展開
7. 参考資料
ダウンロード：https://www.isep.or.jp/4dh-forum/4dh-guidebook

環境エネルギー政策研究所

2

第4世代地域熱供給(4DH)とは• 管理のしやすさコスト削減のため、熱供給システムの温度を下げており、低温熱源の利用や地中熱利用などが可能となっている(第4世代地域熱供給)。

出所：State of Green「デンマーク地域熱供給白書」
Henrik Lund, et. al “4th Generation District
Heating(4GDH) Integrating smart thermal grids into
future sustainable energy system” Energy 68(2014) 1-11
環境エネルギー政策研究所

3

世界のエネルギー需要に占める自然エネルギー割合••

エネルギー需要の約半分は熱(交通3割、電気2割)
しかし、熱利用部門では自然エネルギーの導入はほとんど進まなかった

熱利用再エネ

環境エネルギー政策研究所

交通・輸送

再エネ

電力再エネ

出典: REN21:GSR20194

欧州各国の自然エネルギー熱利用の割合の推移

環境エネルギー政策研究所

出典：Eurostatデータより作成

5

欧州(EU)の地域熱供給• 人口あたりで最も地域熱供給の普及率が高いアイスランド(90%以上)• デンマークは60%以上の普及率
地域熱供給の普及率(人口あたり)2015年
50% スウェーデン

13% ドイツ
63% デンマーク

環境エネルギー政策研究所

出所：Euroheat&Power Country by Country 2017より作成

6

デンマークの地域熱供給の事例
Dronninglund村
Løgstør町

Bronderslev町
オールボー

Nordby/Mårup
(サムソ島)
コペンハーゲン周辺地域

出典: State of Green「デンマーク地域熱供給白書」
環境エネルギー政策研究所

7

デンマークの地域熱供給の事例

環境エネルギー政策研究所

8デンマークの事例: 第4世代地域熱供給への転換
アルバーツルンド(Albertslund)•••

1970年代以前のアパート(約7000世帯)は概して断熱性能が低く、快適な暖房を得るには高い温度の熱供給が必要になる。地域熱供給会社ではこれを踏まえ、既存アパートの高エネルギー性能化改修および低温地域熱供給への転換を2025年の脱炭素化を目標に進めている。低温化により熱損失を20%から10%に減らすことで収益が向上する計画。
アパートは、改修とともに低温地域熱供給へと接続される。送り温水は既存システムからの返り温水をシャント弁で55℃まで調整したものを供給する。コペンハーゲンエリアにある２つの大規模なプラントが熱源である。
消費者側は給湯に45℃の温水を利用できる。暖房には、改修時に整備された床下暖房とラジエーターを利用。レジオネラ菌は、熱交換器および温水システムに滞留する温水をごくわずかにすることで発生を抑えている。

環境エネルギー政策研究所

出典:DBDH資料

9欧州熱ロードマップ
Heat Roadmap Europe 2050

■地域熱供給の普及率が低い国には大きな導入ポテンシャルがある。
熱需要は確実にある。より大きな導入ポテンシャルがある。給湯と暖房の両方の高い熱需要。大幅な省エネルギーが可能

環境エネルギー政策研究所

10Heat Roadmap Europe: 地域熱供給の導入率
地域熱供給の導入率が高い国ほど自然エネルギー熱の割合が高い

https://heatroadmap.eu/
環境エネルギー政策研究所

11Heat Roadmap Europe: EU各国の地域熱供給普及率

現状(2015年)の地域熱供給DH普及率と推奨されるDH普及率

環境エネルギー政策研究所

https://heatroadmap.eu/

12熱需要マップPeta: the Pan-European Thermal Atlas
Peta4.3: 欧州全域の再エネ熱マップ• 10種類のマップが利用可能
http://www.heatroadmap.eu/peta.php

環境エネルギー政策研究所

13

第4世代地域熱供給の構成要素
太陽熱

熱導管

スマートエネルギーシステム
熱量計(スマートメーター)

地熱

季節間蓄熱
熱交換器

バイオマス(潜熱回収)
環境エネルギー政策研究所

エネルギー分析ツール

14

エネルギー市場の比較：電力、都市ガス、LPガス、地域熱供給• 日本国内の地域熱供給の市場は電力やガスの市場に比べてとても小さい
電力市場

都市ガス市場

LPガス市場地域熱供給

供給エリアのシェア

100%

6%

94%

0.01%

消費者数

8400万人2900万人2400万人

3.6万人

市場規模

18 兆円

5 兆円

1400億円

従業員数

130,000人

32,400人

2500人

導管距離

259,000 km---

646 km自由化時期

2016年度

2017年度

自由化済み

2016年度備考

600以上の小売
電気事業者(10旧一般電気事業者)

約200社

約2.1万社

76社, 134地域(2017年)

出所:経産省資料などから作成
環境エネルギー政策研究所15日本国内の地域l熱供給の現状(2017年)
単位

暖房・給湯

蒸気

冷水合計

割合

販売量(住宅向)

GWh/a

233

58

25

316

5.1%

販売量(業務用)

GWh/a

645

1,792

3,470

5,907

94.9%

販売量(計)

GWh/a

878

1,850

3,495

6,224

100%

販売量の割合

%

14.1%

29.7%

56.2%

100%

熱導管の距離

km

232

206

208

646

MWh/m

3.8

9.0

16.8

9.6

線熱密度

環境エネルギー政策研究所

出所:日本熱供給事業協会「熱供給事業便覧」データより作成

16日本国内の地域熱供給の熱源• 日本国内の地域熱供給の再生可能エネル
ギーと排熱利用の割合は15%程度• 日本国内の地域熱供給での電気の割合は16%だが、冷熱の需要が大きいため。
都市ガス:68%
電力:16%
再エネ・未利用:15%

2017年度••••••

海水: 19.3%
RDF(廃棄物): 17.4%
廃棄物焼却: 15.7%
木質バイオマス: 15.7%
下水: 10.1%
河川: 9.8%
環境エネルギー政策研究所

出所:日本熱供給事業協会「熱供給事業便覧」データより作成

17日本国内の地域熱供給の事例:東京光が丘団地
一般廃棄物処理の焼却施設の排熱利用、住宅ユーザー• 国内最大規模の住宅ユーザー(12000戸)• 線熱密度: 1.2 MWh/m/年(61GWh/年, 51km)• 一般廃棄物焼却施設の排熱利用: 55℃• 温水供給温度: 60℃(住宅用),45℃(業務用)• 冷水供給温度: 7℃(業務用)① DHプラント② 商業エリア ③ 焼却施設
事業開始: 1983年, 総床面積: 1km2

環境エネルギー政策研究所④ - ⑨ 学校

出所:日本熱供給事業協会 http://www.jdhc.or.jp

18日本国内の地域熱供給の事例:札幌市都心
ガスによる蒸気、高温水、温水、冷水供給、木質バイオマス
利用

19環境エネルギー政策研究所

日本国内の地域熱供給の事例: 山形県最上町
東北地方の小規模な木質バイオマス地域熱供給• 23戸の住宅ユーザー、年間熱需要:183 MWh• 線熱密度: 0.9 MWh/m/年• 熱源: 木質バイオマス(森林由来)

木質バイオマスボイラー:
90kW × 2
50kW × 1

熱導管:0.2km

環境エネルギー政策研究所

出典: 三浦秀一, 4DHシンポジウム(東京, 2019年3月14日)

20日本国内の地域熱供給の現状と課題• 日本国内の地域熱供給は民間事業者による事業で熱需要の大きい都市部に集中し、供給先は業務施設が中心となっており、住宅ユーザの割合は小さく減少傾向にある。
• 業務施設への供給では冷熱の利用が半分以上(販売量ベースで56%)を占めており、熱源は天然ガス(LNG)が大半(68%)である。
• 温熱の供給では蒸気での供給が大きな割合(約2/3)を占めているが、ヒートポンプやコジェネレーション(CHP)排熱からの温水供給も増えている。
• 再生可能エネルギー等の利用としては、焼却排熱や下水・海水・河川熱の割合が大きいが、木質バイオマスの利用も増え始めている。
• 森林資源の豊富な地域では木質バイオマスを熱源とする小規模な地域熱供給が自治体を中心に進められているが、事業性に乏しく補助金等による支援が必要な状況である。
環境エネルギー政策研究所

21

スマートエネルギー・第4世代地域熱供給4DH国際会議

環境エネルギー政策研究所

224DHからスマートエネルギーシステムへ

環境エネルギー政策研究所

第4世代地域熱供給フォーラム(4DHフォーラム)の取組み••

再生可能エネルギーの熱政策の実現や熱利用の普及のための調査・研究・意見交換・交流の場として、ISEPでは、デンマーク関係機関との協力のもとで、関連する研究者・行政・NGOなどで構成される「第4世代地域熱供給フォーラム」(略称：4DHフォーラム)を2018年10月に立ち上げた。
パリ協定に基づく欧州の熱戦略やロードマップに基づく第4世代地域熱供給の知見・経験の共有を図るとともに、国内外での会議への参加や研究会・シンポジウムを開催し、国内での自然エネルギー熱利用普及のためのネットワーク形成を目指す。

4DHフォーラム https://www.isep.or.jp/4dh-forum/

環境エネルギー政策研究所

24

7. 参考資料• リンク集環境エネルギー政策研究所

25