エネルギー問題を学ぼう
中高生、学びの流れ①2つの課題②目標と対策

CO2排出量が､一人当たり世界4位化石燃料を燃やす発電を減らす

課題１

一次エネルギーの海外依存性
課題２

海外に頼らないエネルギーを増やす③2050年には④中高生の役割

2050年に向けて、CO2排出が少なく、かつ、海外依存の少ないエネルギー社会をつくる

2050年という新たな時代は、あなたが主役ですよ！
（2050年には40歳代。
社会の中心で活躍）

1

1

日本の課題（課題1）【エネルギーの課題】
今、私たちの国にはエネルギーに関し2つの課題があります。
1つは、地球温暖化の原因となっているCO2をどうやって減らすか（課題1）、ということです。

日本のCO2排出量は主要7か国で5位､一人当たりで4位となっており、その内の約4割は発電所からの排出であるため、CO2を排出しない電源の選択が重要となります。
また、同様に、産業部門（工場等）、運輸部門（自動車等）、業務部門（事務所等）、家庭部門それぞれにおいて対応する必要があります。

その他,29.1%（エネルギー起源）
2020年データ
中国,31.8%

2020年
CO2の世界計
317億ｔ
アメリカ,13.4%

韓国, 1.7%
イラン,1.8%
日本, 3.1%
ロシア, 4.9%
インド, 6.6%（ｔ/年・人）1412
1086420

家庭部門 5.2%
業務その他部門
6.1%

12.9
10.8 10.6
7.9

7.2

7.1

世界平均
4.1
1.5

エネルギー転換部門
（発電所）

運輸部門

18.0%

2021年度
43.5%
9.88億
産業部門

27.2%

EU, 7.6% （内、ドイツ1.9%）

主要7か国の二酸化炭素排出量〔エネルギー起源〕〔2020年データ〕

主要7か国等の一人当たりCO2排出量

CO2の部門別排出量2

1

日本の課題（課題2）【エネルギーの課題】

2つの課題の内のもう1つは、エネルギーのほとんどが輸入であるため、エネル
ギー自給率＊1をどうやって向上させるか（課題2）、ということです。

エネルギー自給率11.3％（2020年）は、食料自給率38％の1/3程度しかないの1位自給率 759です。
従って今後は、CO2排出が少なく、そして海外依存の少ないエネルギー構造への転換を進めていく必要があります。
また、これら2つの課題は相互に関連していることから、同時に検討し同時に解決していくことが重要なのです。

（%）

2位

400346300

200100（背景はP11/12参照）

OECD38カ国中の順位
エネルギー自給率（2020年）
4位

183 5位
10位
106 76 19位 26位 36位 37位 38位
54.9 34.7
19.1 11.3 8.80

先進国の一次エネルギー自給率3日本の課題（海外との比較）

1【海外との比較】
2つの課題をグラフ化すると、日本は理想的な位置から最も遠い国であることが分かります。
また、日本は国産資源が少なく、国際的なガスパイプラインや送電網もないなど、エネルギーの周辺環境に恵まれていないため、日本単独でのエネルギー安定供給体制が必要なのです。
( /年)

国内資源なし一人当たりCO2排出量（課題1）14

注意
危険（安全保障上の区分）

12【2020データ】

国内資源活用安全米国

韓国

10（2010年）

8

日本（2020年）6

CO2が多い

中国
ドイツ

イギリス
（2030年の目標）

4

フランス

スウェーデン

2030年でも厳しいね！

2

インド

00

CO2が少ない

理想的な位置

(％)
20
40
60
80
100
一次エネルギー自給率（IEA基準）（課題2） （参考）ロシアは、自給率189%4

2 エネルギーを考える（電源別の利点と課題）【電源別の利点と課題】
電源によってそれぞれ特徴があります。リスク分散による安定的な電源の組合せが重要です。
火力( 石油 石炭 天然ガス)

原子力 ＊2（準国産エ ネルギ ー ）再エネ （太陽光 風力 地熱 バイオマス、水力）
再エネ （ 水力以外）
水力 （小規模）
水力 （大規模）

・大量で安定的な電 ・大量で安定的な電 ・資源は枯渇すること ・資源は枯渇するこ ・大量で安定的な力供給ができる
力供給ができるなく、国内で確保でき となく、国内で確保で 電力供給ができる・需要に応じて発電 ・燃料は準国産で安 る
きる
・資源は枯渇するこメリット
量を調整できる定確保でき、また、ﾘ ・CO2を排出しない ・CO2を排出しない となく 国内で確保・需要地に近い場所 ｻｲｸﾙも計画
・小規模の設置がしや ・1日の発電電力の できるでの建設も可能
・CO2を排出しない
すい
変動が少ない・CO2を排出しない

デメ
リット

・大規模な事故時の・CO2を排出する
被害が大きい・燃料調達の量や価・放射性廃棄物の最格が海外情勢に左終処分場が決まって右されやすい
いない・資源は枯渇する可・大量の冷却水があ能性があるる場所に限定

・ダムの建設が自然・電力供給が気候条 ・電力コストが高い
環境や生活環境を件などに左右されや損なうことがある
すい（太陽光 風力）・施設の建設費や・電力コストが高い維持費がかかる
・立地が限定される・大規模立地の場（風力 地熱）所がなくなった

電源の種類ごとの特徴一覧

完璧なエネルギー資源はないため､安全性を最優先にエネルギーの安定供給､環境性､経済性を考慮したS＋3E＊3を基本とした電源バランスが重要です。

ワークシート 1/2

5

2

エネルギーを考える（エネルギーミックス）
天然ガス 原子力
太陽光
太陽光太陽光 天然ガス

電源を考える場合の基本＝S＋３Eが重要です
安定供給

安い電力

（E）

（E）

環境（CO2排出なし）(E)

化石燃料 太陽光 原子力

さらに自然の影
響はどうか

安全性を前提電源としてのに、特徴を活必要項目例
かして支える（天候 昼夜）

安 全 性（S）
風力バイオマス

電力コストは安いか

地熱
水力

エネルギーミックス1（多様な電源の支え）

1973年の石油ｼｮｯｸの教訓から、各種の電源でS＋３Eを支えてるんですね

出力の増減は自由か

環境にはどうか（CO2排出）資源の在庫は十分か（安定供給=海外リスク小）大規模災害の懸念はないか

エネルギーミックス2（ミックスリング）

リングのバランスがリスク対応とはス・テ・キです！
6

3

目標と対策（目標）【2030年の電源と温室効果ガスの目標】
これまで見てきたとおり、エネルギー資源として完璧なものはありません。従って、それぞれの電源をバランスよく発電する「エネルギーミックス」を目指す必要があります。
2030年に向けては、火力発電を大幅に減らし、一方で再エネの最大限の拡大や一定程度の原子力活用を図ることで課題1の温室効果ガスの削減、そして課題2の自給率向上が可能になります。
100%
80%
60%
40%
20%
0%

0% 水素 アンモニア 1%
6.9%
原子力 20～22%
20.2%
再エネ 36～38%

72.8%

火力

2021年

41%
2030年

（百万1500

CO2換算）

1,170
CO2以外
182
76
1000
988
500
CO291％
02021年▲35％
760
137067798％
2030年*）2021年の実績から、▲35％が目標となります。

2030年電源構成目標

温室効果ガス削減目標

7

3

目標と対策（CO2削減対策技術）
IEA「World Enerugy Outlook2019」【CO2排出見通しと削減対策技術】

特に水素、アンモニア、合成燃料への燃料転換は、電源の転換だけではなく、社会全体への普及も考えられています。
そして、①～④はエネルギー自給率向上にも効果的であるため、2つの課題が同時に解決できることが分かります。

各国の公表政策を積み上げ CO2削減技術（概要はP13/14/15参照）

CO2排出量（億ｔ）

右図は、2050年までのCO2排出量の推移を表しています。青線
では対策が不十分で、緑線の実
現には①～⑥のCO2削減対策が必要です。

①省エネ
②再エネ
③燃料転換
（水素、アンモニア、合成燃料）④原子力⑤CCUS ＊4
持続可能な社会としての目標 ⑥その他
（温暖化を1.5℃に抑制）

世界のCO2排出量と対策技術

ワークシート 38

まとめ（2050年のイメージ）4

日本は2020年の10月､「2050年のCO2排出実質ゼロ」（カーボンニュートラル＊5=CN）を表明しました。この実現には、エネルギーの重要性に目覚め、完璧なエネルギー資源はないことやエネルギーミックスを理解し、一人ひとりが、持続可能なエネルギーの選択と新たな社会を創る“主役”になる意識が重要です。2050年の社会や自分をイメージしてみましょう。
脱石炭化

100%
（シェア）

80%

脱石油化

脱炭素化

電力需要が急拡大する中で水力のシェアは低下

再エネ

78.9%

7.5％
6.9％

事故

60%

73.2%
石油ｼｮｯｸ石油代替で天然ガ
スと原子力を強化

36.8%

原子力
43.0％
原子力は一旦ゼロに

天然ガス

40%
20%

0%

1955→73まで電力需要が7倍と急増

1955 70

73 75

電源の脱石油を強力に推進

1980

1985

34.2%

石炭

1990

1995

2000

1

再エネが12.7％ 36～38
急拡大中

水力

石油
2005

2010

2015

（＊1）発電時のCO2を回収し、それを地中に埋める方式（CCS）の発電設備

発電電力量割合の歴史と2050年の目標（約1世紀の変遷）

34.4％

10

水素再エネ（水力含）

50～60
22～20

CO2排出低減 2031.0%

197.4％
22021
2030

原子力・火力 （*1）
30～402050（参考値）
CO2排出ｾﾞﾛへ94 まとめカーボンニュートラルに向け、日本がやるべきこと①CO2を排出しない電源へ大きく転換②エネルギーの自給率向上、そしてエネルギーミックスで安定供給！

日本は、時代の要請に合わせ、主力電源を大胆に変化させてきた歴史があります。一人ひとりの意識と行動がその時代を創るのです。持続的エネルギー社会に向け自分なりの挑戦を開始！

ワークシート 410参考資料：地球温暖化の状況
2.0 （℃）

人間活動から排出される二酸化炭素（CO2）など温室効果ガス＊6の増加によって、地球温暖化が進んでいます。
国連での話し合い（COP28＊8）を経て、世界の国々がその対策に取り組んでいます。
CO2の多くは、私たちの活動に必要なエネルギーを得るための化石燃料の燃焼によって排出されています。

（目標）
温度上昇は1.5℃に抑える努力を追求する
1.5（実績）産業革命以降の気温上昇は約1.1℃

1.00.5＊7

人為・自然両要
因考慮

自然要
因のみ
考慮

0.0-0.5
1850

観測値

1900

1950

2000 2020

出典：第6次IPCC報告書

世界の気温の変化（1850年～2020年）

地球温暖化が進んでいる！

11参考資料：エネルギーの不安定要因
東欧(ウクライナ)で戦争(2022/2～)
・化石燃料急騰で、特に、欧州の電気･ガス料金が高騰
・エネルギー安全保障を根本的に考え直す必要がある

中東(パレスチナ)で戦争(2023/10～)
・1973年の石油ショックは、中東第4次戦争から波及したことが想起
・戦争の拡大およびそれによる石油等の価格への影響が懸念（ウクライナ/ロシア）（ガザ地区･ハマス/イスラエル）

エネルギーの安定供給が懸念！

12参考資料：CO2削減技術1【CO2削減の具体例】②-2ペロブスカイト太陽電池
最終エネルギー消費量
実質GDP（効率%） エネルギー効率 ＝① 省エネ（エネル 110
ギー効率の改善 100目標）
90②1990-2010①1970-1990（最も省エネが進んだ20年間）

赤線が実績と目 80③2012-2030
70
標で、石油危機40％程度の改善が必要
直後の青線と同 60 （2021年：計画79に対し実績83）
等の効率化が期 50
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
待されています。
（経過年）
省エネ目標
（%）
②-1 再生エネ導 4035
入状況と目標30
2030年目標は、 25202021年の倍増で、 15特に風力が5倍と 1050期待されています。

再エネ20.2％
0.3%
0.9%

太陽光14～16%

3.2%

0.2%
1.6% 0.5%
0.6%
7.1%

8.3%

20127.5%

2021

再エネ導入目標【特徴】◆低コスト：印刷で量産できるため工程数も少な
く、コストはシリコン製に比べ1/3～1/5と安い◆安全保障：主原料はヨウ素であり、ヨウ素は日本が世界第2位の生産量を誇るものです

再エネ36～38％
地熱 1%
バイオマス5％
風力5%

再エネ10％

桐蔭横浜大学宮坂力教授などが、画期的な太陽電池を開発し、2023年度は、企業がぞくぞくと社会実装を発表し、実用化が期待できる状況です。

◆軽量：厚さ1μm（0.001ﾐﾘ）以下で軽く、曲面設置も可能で、応用範囲は広い（自動車も）◆悪条件に強い：曇りや雨、室内でも発電でき、夕方の発電量降下も相当に緩やかです

水力11％

2030

◆高効率・高耐久性：研究の進展によって変換効率（25％）や耐久性（20年）と実用化が近い 13

参考資料：CO2削減技術2②-3 自力充電の電気自動車（EV）③-2 水素（燃料転換）-新たな挑戦
カーポート

⑤

EVへの給電は、充電器から行うという常識が変わるかも知れません。 ③ ②①図①～⑤のペロブスカイト太陽電④池等から、毎日数十キロ走行分の電池の色は自由給電が可能であるとして、画期的な研究開発が進行中です。
太陽電池で自力充電③-1水素エンジン車（HE）+CO2回収装置付きガソリンの代わりに水素で走る「水素エンジン車」。
ガソリンエンジンと同等レベルの出力となり、実用化を前に海外公道で走行実証中。
また、内燃機関の特徴である下記①/②を活用し、大気中のCO2回収に挑戦。このCO2を減らすという大逆転技術は、画期 富士スピードウェイで挑戦的で異次元のレベルです。 ②エンジンオイルの熱①エアクリーナー フィルター 吸着CO2 溶剤タンクから大量の空気 でCO2吸着 の離脱 にCO2回収

風力と水素でゼロエミッション（2030年までに建造予定）
荒海が仕事場・無人船（当初は有人）で10基の帆と水素燃料電池で推進し、強風が吹く海域を、自ら探して移動・強風水域に来たら53mの帆を揚げ、風の力を利用しながら水中ﾀｰﾋﾞﾝで発電し、海水から純水を製造
・純水を電気分解→H2+ﾄﾙｴﾝ→ﾒﾁﾙｼｸﾛﾍｷｻﾝ→船のタンクに貯蔵、を繰り返し、タンクを満杯にする・寄港ﾙｰﾄを自ら検索→接岸･陸揚げはﾄﾞﾛｰﾝで自動化荷揚げが終了でﾘｻｲｸﾙのﾄﾙｴﾝを積載し出航する 14参考資料：CO2削減技術3③-3 アンモニア（燃料転換）-多角的な用途
アンモニアは、肥料での利用が多いが、燃焼してもCO2を排出しないため、今後は、産業用途への拡大が大きく期待されています。

海上輸送

既存用途
貯蔵

新規用途

肥料

ガスタービン 石炭火力発電混焼

燃料電池(船舶用SOFC) アンモニア工業炉③-4 合成燃料（新燃料）-CO2の利用
＊1

CO2

DAC

合成燃料
製造CO
CO22

＊2

工場・発電所等

H2＊1

ガソリンの代替として各種交通機関での使用が期待されます。

＊1：Direct Air Captureで空気中から直接CO2を取り込む方法＊2：H2が再エネ由来の場合には「e-fuel」と呼ぶ④ 原子力
米国、フランス、中 39ヵ国：利用（将来含め） ●は国数に比例国、ロシア、インド、
インドネシア ウズベキス2023/4にドイ カナダ、ウクライナ、タン エジプト カザフスタ
ツは原子力廃 英国、チェコ、パ
25ヵ国
キスタン、スロバ
14ヵ国 ン ガーナ サウジアラビ
ア シリア トルコなど止を決定。一 キア、日本など
方、安全保障 30ヵ国：
18ヵ国：
原発を等で廃止→継 原発を 韓国、ドイツ
イタリア オース
4ヵ国 トリア オーストラ 未利用
利用中 ベルギー ス 5ヵ国
続の国も。まリア マレーシア
イス、台湾
た、革新炉開IAEAのHP等
9ヵ国：非利用（将来含め）（2022/2現在）
発への期待もあります。
⑤ CCUS/カーボンリサイクル（新技術）
人工光合成
でCO2と水から「基礎化学品」ができれば様々なプラスチックも可能等、画期的な技術です。

事業用発電(水素との窯業・土石等混焼も)

CO2
排出

CO2
分離回収

鉄鋼等

化学産業

地中
CO2貯蔵（CCS）

CO2を原料として再利用する技術

15参考資料：用語の解説
エネルギー自給率*1：生活や経済活動に必要な一次エネルギーのうち、自国内で確保できる比率を指します。このため、天然資源を多く保有する国ほどエネルギー自給率が高くなります。
準国産エネルギー*2：原子力発電は、万が一海外からの燃料調達が途絶えても、国内保有燃料だけで数年間の発電ができるため「準国産エネルギー」の電源です（IEA（国際エネルギー機関）。
S＋3E*3：エネルギの基本は安全性（Safety）、安定供給（Energy Security）、経済性（EconomicEfficiency）、環境性（Environment）でありこの頭文字「S＋3E」が重要な視点とされています。
CCUS*4：火力発電所等から出るCO2を分離・回収し、そのCO2を地下貯留する技術を”CCS”と言い、さらに、そのCO2を原料として再利用する新発想のイノベーションを”CCUS”と言います。「Carbondioxide Capture, Utilization and Storage」の略。

カーボンニュートラル＊5：温室効果ガスの排出量と吸収量を均衡させることです。それには、温室効果ガスの排出量の削減と吸収作用の保全・強化（例えば、植林、森林管理等）が必要です。
温室効果ガス*6：二酸化炭素（CO2）､メタン（CH4）､一酸化二窒素（N2O）､フロンガス（HFC6他）の4種類があります。CO2は地球温暖化への影響が最大のガスです。
人為・自然両要因*7：人為的な要因としては人間の活動を指し、自然的な要因としては太陽活動や火山活動などを指しています。
COP28*8：国連変動気候枠組み条約第28回締約国会議の略称です。地球温 暖化の対策
会議で、2023年秋にUAEで行った会議をCOP28（28回目の会議）と言います。

16