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中長期的技術開発のあり方

一般財団法人 エネルギー総合工学研究所
黒沢 厚志
本資料に含まれる意見，視点は，個人的なものを含みます．必ずしもエネル
ギー総合工学研究所やその他の組織の意見を代表するものではありません．
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エネルギー総合工学研究所－ 幅広いエネルギー分野における長年の評価経験－ 国内外の専門家ネットワーク
http://www.iae.or.jp
再生可能エネ＆電力システム

水素

地球環境

原子力

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化石燃料

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アウトライン
１．温暖化対策の長期的視点
２．技術ロードマップ
３．革新技術開発
４．気候工学とFuture Earth
５．まとめ
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温暖化対策の長期的視点
 不確実性をどうとらえるのか 気候変動とその影響
いつごろ，どのくらいの大きさで顕在化？
 社会の将来像
人口，経済活動，産業構造
 対策とその効果
対策の規模，必要資金，効果
 限られた資源と研究開発投資
 全部のオプションに賭けられる無尽蔵の資源があれば，考えられる全対策を徹底的に実施するのがよい．
 実際の資源は有限→社会的な選択が必要
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気候変動枠組条約事務局 UNFCCC
INDCとPre-INDC(2020年以前政策のみ継続)
最適削減，遅延行動の場合の排出量比較
原典：FCCC/CP/2015/7

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アウトライン
１．温暖化対策の長期的視点
２．技術ロードマップ
３．革新技術開発
４．気候工学とFuture Earth
５．まとめ
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技術ロードマップ

開発目標確認（時期，規模，コスト）
メタロードマップ 技術連関，Enabling Technology確認
我が国における総合技術ロードマップ事例
技術戦略マップ（エネルギー分野）

Cool Earth
エネルギー革新技術

環境エネルギー
技術革新計画

作成年度

2005以降数回

2008

2008，2013

作成主体

経済産業省産業技術局

経済産業省資源エネ庁

内閣府総合科学技術会議

今世紀中葉の世界CO2半減をエネルギー分野における G8サミットのミッションを受け，達成するための革新技術選定
技術分野のロードマップを 今世紀中葉における世界主要な背景（2008）．技術で世界貢献する攻集約し，研究開発目標を CO2半減を達成するためのめの地球温暖化外交戦略のた共有．
革新技術を選定．
め，RM改訂（2013）．
2100年までの産業，民生，36技術について技術概要，GHG
転換，運輸，民生，産業およ運輸，転換の技術の性能削減効果，技術RM／普及シナリ
び横断的技術に関し，21分やコスト目標を明示（超長オ，国際競争力，国際展開提示
内容概要
野の技術を選定するとともに，期エネ技術ビジョン，2005（2008）．37技術につて技術概要，技術性能，コスト，導入普及年度）．技術別に2030年頃
技術課発動向・課題，技術RM，に関する目標提示．
までの詳細RM
国際動向提示（2013）．の検討委員会事務局
検討委員会事務局
ロードマップ作成作業（2013年）
貢献
ロードマップ作成作業
ロードマップ作成作業
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環境エネルギー技術革新計画（2013）37分野
2013年追加
革新構造材料
人工光合成
地熱発電
太陽熱利用
海洋エネ利用日本エネルギー経済研究所 プレCOPイベント「COP21に向けて」資料 2015年11月10日（火)日本エネルギー経済研究所 大会議室

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技術ロードマップ（高効率石炭火力発電）

出典：環境エネルギー技術革新計画（2013年）

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技術ロードマップ（水素製造）

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出典：環境エネルギー技術革新計画（2013年）

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短期，中長期の技術分類

出典：環境エネルギー技術革新計画（2013年）

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総合資源
エネルギー調査会
出典：基本政策分科会
第14回会合資料(2014)

環境エネルギー技術革新計画のマイナーアップデート
追加項目
メタンハイドレート
資源開発技術次世代海洋資源水素利用（従来の燃料電池に水素発電追加）日本エネルギー経済研究所 プレCOPイベント「COP21に向けて」資料 2015年11月10日（火)日本エネルギー経済研究所 大会議室

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アメリカ DOE Strategic Plan 2014-2018

 科学とエネルギー，核セキュリティ，マネージメントとパフォーマンスに対する戦略目標
 気候変動‘All of the above’ エネ対策総動員
省エネ，電源多様化（再エネ促進, CCS, 原子力）
ファイナンス支援，運輸(燃料多様化,燃費向上)
国内石油・ガス資源開発，国際協力
目標例：太陽電池コスト，新型地熱発電容量，非在来石油・ガス成果報告，洋上風力概念，変動電源とEV・エネマネ連携，セルロースバイオ燃料ライフサイクルGHG原単位,燃料電池コストと運転時間，PHEV用バッテリーコスト
 エネルギーインフラ
戦略石油備蓄，自然災害・原子力事象に対するマネージメント報告，グリッドスケールエネ貯蔵コストとバックアップ時間，サイバーセキュリティ，エネ配送システム間の運用互換性
 基礎研究とイノベーション
 核セキュリティ（４目標）
 放射性および化学物質のクリーンアップ
 その他管理関係（３目標）
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アメリカDOE
ARPA-E

 エネルギーの製造・貯蔵・使用に関する施策によって，エネルギーと経済の安全保障を向上させることを目的に，2007年に米国議会による立法(America Competes Act（ARRA)，米国競争力強化法）によって設立
 国防行動研究計画局(Defense Advanced Research Project Agency,DARPA)がインターネットの原型やGPSを開発した成功事例にならって，米国がエネルギー分野において技術的優位性を失いつつあるという危機感から，エネルギー分野でのイノベーションを目的に，ハイリスクだがハイインパクトな成果を上げることを意図．
 公募形式は下記の３種
テーマを定めない（OPEN）
分野指定
中小企業向け(SBIR/STTR, The Small Business Innovative
Research, Small Business Technology Transfer) 技術目標がFunding Opportunity Announcement(FOA)に提示され，提案者はその達成に向けた提案を行う．プロジェクト選定においては革新性を重視．
 プロジェクト開始は2009年から．多様なエネ分野からプロジェクトを選定．
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EU 1980年代 日米に対する技術レベルの遅れ認識
 EU研究は各国の研究開発支援を補完するという位置づけ（補完性原則） 研究開発投資 域内GDPの3%を目標（バルセロナ目標）．
欧州研究圏(ERA)構想．
 FP フレームワークプログラム(1980年代～)
CIP 競争力・イノベーションプログラム
 Horizon2020(2014～2020) FPの後継
 環境エネルギー分野の政策文書
 欧州環境健康行動計画(2003)
 環境技術行動計画(2004)
 戦略的エネルギー技術計画(SET-Plan,2007-) Energy Roadmap 2050 (2011)-全体ポートフォリオの提示
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IEEJ：2015年11月掲載 禁無断転載

EU戦略的エネルギー技術計画(Strategic Energy Technology Plan(SET-Plan))2007年 エネルギー技術開発長期枠組．JRC(JointResearch Center)協力．産業界との対話システムあり．
2020年目標達成に向け，バイオエネ，CCS，電力グリッド，燃料電池・水素，原子力，スマート都市，太陽エネ，風力．
2050年目標を達成するための再エネ，エネ貯蔵，水素燃
料電池，次世代原子炉，核融合，欧州エネネットワーク，ブレークスルー（材料・ナノ・情報・バイオ）2050年目標達成に向けて必要な投資分析：
太陽光，太陽熱，風力，バイオマス，CCS，原子力，化石燃料，海洋，燃料電池・水素，電力貯蔵，電力ネットワーク，エネ多消費産業，建築物，スマコミ．

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IEEJ：2015年11月掲載 禁無断転載

国際エネルギー機関（IEA）

IEA技術ロードマップ

 G8サミットの要請 2050年GHG半減のシナリオ
 エネルギーの供給，転換，需要の各側面から，数多くのロードマップを発表
 エネルギー技術見通し(ETP)と連動日本エネルギー経済研究所 プレCOPイベント「COP21に向けて」資料 2015年11月10日（火)日本エネルギー経済研究所 大会議室

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IEA
ロードマップ分野(21)

Bioenergy for Heat and Power,
Biofuels for Transport,
Carbon Capture and Storage,
Carbon Capture and Storage in Industrial Applications,
Cement,Chemical Industry via Catalytic Processes,
Concentrating Solar Power,
Electric and Plug-in Hybrid Vehicles,
Energy-efficient Buildings: Heating and Cooling Equipment,
Energy-efficient Building Envelopes,
Energy Storage,
Fuel Economy of Road Vehicles,
Geothermal Heat and Power,
High-Efficiency, Low-Emissions Coal-Fired Power Generation,
Hydrogen,Hydropower,
Nuclear Energy,
Solar Photovoltaic Energy,
Smart Grids,
Solar Heating and Cooling,
Wind Energy

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IEEJ：2015年11月掲載 禁無断転載

水素RM• 2015/06/30リリース．
• IEA事務局分析に地域ワークショップ（アジア，米，欧）知見を統合• 構成
今後10年間のアクション
技術水準
2050年に向けたビジョン
技術開発のマイルストーン
政策，規制とファイナンス
Technical Annex
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IEEJ：2015年11月掲載 禁無断転載

エネルギーシステムの将来• 熱，電気，液体・ガス燃料に加えて水素がエネルギーキャリアに• 複数エネ供給源→複数キャリア→最終需要（産業，民生，運輸）• 水素利用により，エネルギーシステムの柔軟性向上（蓄電含む）

出典：IEA水素RM

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IEEJ：2015年11月掲載 禁無断転載

太陽電池効率向上の推移

出典：NRELWebページ(データは2015/8/8現在）

紫 多接合系，単接合系
青 結晶系 緑 薄膜系
橙 革新型（ペロブスカイト，色素増感，有機，量子ドット等）

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IEEJ：2015年11月掲載 禁無断転載

アウトライン
１．温暖化対策の長期的視点
２．技術ロードマップ
３．革新技術開発
４．気候工学とFuture Earth
５．まとめ
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IEEJ：2015年11月掲載 禁無断転載

米国のR&D予算（2014年，総額：$134,042 Mil$, preliminary）

航空宇宙局NASA
7%

農務省
USDA
2%

全米科学財団
NSF
5%エネルギー省
DOE
8%

保険社会福祉省 HHS
24%

その他
5%

国防総省
DOD
49%

資金配分機関NSF(科学，ファンディング専門）
NIH（医学，内部研究有）
DOE/OS(科学局，内部研究有）等
国防総省

65,997Mil$

保健社会福祉省

31,631Mil$

エネルギー省10,488Mil$

全米科学財団

6,240Mil$

航空宇宙局

9,696Mil$

農務省

2,538Mil$（出典：Federal Funds for Research and Development: Fiscal Years 2012-14を基にIAE作成）（Table3: Federal Obligations and outlays for research, development and R&D plant, by agency: Fys 2012-14)

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IEEJ：2015年11月掲載 禁無断転載

FY2016 エネルギー省予算（要求ベース，総額27.9bil$, Feb2015）

Nuclear Security(軍事)およびEnvironmental Cleanup(除染)の比率高
Energy / Science 約三分の一

Energy / Scienceの主な内訳 （括弧内はbil$,%は対前年度の増減)
基礎科学(Science)(5.3) +5.4%
省エネ・新エネ(Energy Efficiency and Renewable Energy)(2.7) + 42.3%
配電・エネ信頼性(Electricity Delivery and Energy Reliability)(0.3) +83.8%
化石燃料(Fossil Energy)(0.8) +6.4%
原子力(Nuclear Energy)(0.9) +8.9%
ARPA-E(Advanced Research Projects Agency – Energy)(0.3) + 16.1%
情報(Energy Information Administration)(0.1) +12.0%
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ARPA-Eのプロジェクト選定

 32のプログラムで多くのプロジェクトを採択（2015年10月現在)
 予算規模，プロジェクト実施期間は様々
 予備審査，本審査の２段階選抜
 予備審査の評価基準
 提案技術の最先端技術に及ぼすインパクト 科学的，技術的利点 － ユニークさ，革新性等も評価対象
 本審査の評価基準
 予備審査項目 プロジェクトチームの質，経験，能力
 マネジメント計画の健全性

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IEEJ：2015年11月掲載 禁無断転載

複数ある「死の谷」
R&D – プロトタイプ – 実証 – 商用化

出典：ICEF2015プレゼンテーション資料
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ARPA-Eが資金援助するプロジェクトのTRL（Technology Readiness Levels） 2010年レポートの例

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死の谷レベルにある基礎側(TRL2-4)に配分
出典：ARPA-E Webサイト

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IEEJ：2015年11月掲載 禁無断転載

ARPA-E IMPACCTプログラムでの成功事例

Inertial CO2 Extraction System(ICES) (ATK社) NETLで国プロ化

出典：ATK社資料

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IEEJ：2015年11月掲載 禁無断転載

ICES – CO2をドライアイスとして回収

出典：ATK社資料

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IEEJ：2015年11月掲載 禁無断転載

その他のARPA-E プログラム の例
Electrofuels
電気燃料（光合成によらないバイオ燃料合成）
FOCUS
フルスペクトル太陽エネ変換（熱＆電気）（革新エネ貯蔵含む）
ARID
発電所冷却システム（水節約型）→革新性重視，幅広い分野をカバー
短期で見切り，市場導入支援

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IEEJ：2015年11月掲載 禁無断転載

アウトライン
１．温暖化対策の長期的視点
２．技術ロードマップ
３．革新技術開発
４．気候工学とFuture Earth
５．まとめ
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IEEJ：2015年11月掲載 禁無断転載

気候工学（ジオエンジニアリング）© Lenton and Vaughan 2009 “The radiative forcing potential of different
climate geoengineering options”, Atmos. Chem. Phys., 9, pp. 5539-5561

人為的に気候介入
SRMとCDRに大別
ほとんどが提案レベル

出典：杉山，気候工学入門，日刊工業新聞社，2011

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IEEJ：2015年11月掲載 禁無断転載

NRC気候工学報告書○NRC気候工学報告書(February 2015) ‘Climate Intervention’
２部構成
Carbon Dioxide Removal and Reliable Sequestration
Reflecting Sunlight to Cool Earth・2オプションの影響，便益，コストに言及．
・Climate Interventionは，緩和や適応の代替にならない(NO SUBSTITUTE)・CDR 大規模化が適切かの評価が必要
・Albedo modification
環境その他のリスクについての理解が十分でない．
気候に影響を与えるスケールでの実施をすべきでない.
より多くの研究が必要．
ガバナンスへの言及．

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IEEJ：2015年11月掲載 禁無断転載

プロジェクトの例 BECCSイリノイCCS プロジェクト

 発酵ガス中の水分は3%以下，CO2濃度は99%以上（水分フリーベース）．
 Tri-ethylene glycol を用いた脱水により，水分0.005%以下として地下貯留．
 貯留場所は，5,500 ~ 7,100 feet（1,680 ~ 2,470m）の Mt. Simon 砂岩層．
 EPAの地下注入規制要件をクリア（Class 6)
IL-ICCS システムフロー

出典： IBDP
Webページ

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フューチャー・アース構想

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 地球環境研究に関する新たな国際研究枠組
 学際研究だけではなく，研究設計や成果普及段階において重要な役割を担う幅広い利害関係者で構成される「社会」との協調によるトランスディシプリナリー（超学際）研究を促進，課題解決．
 ３つの研究領域
 「ダイナミックな惑星」
 「グローバルな開発・発展」
食料，水，生物多様性，エネルギー，物質及びその他の生態系機能と恩恵についての持続可能で確実で正当な管理運用を含む，人類にとって最も喫緊のニーズに取り組む知識提供
 「持続可能性に向けての転換」
持続可能な未来に向けての転換の知識提供．転換プロセスと選択肢を理解，人間の価値と行動・新技術及び経済発展の道筋の関係評価，セクターとスケール横断のグローバル環境ガ
バナンスと管理の戦略評価．技術の社会受容可能性，技術と社会変革に関する課題重視
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IEEJ：2015年11月掲載 禁無断転載「社会」協調によるトランスディシプリナリー研究

ステークホルダーの関与重視
特に研究の設計，普及等

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アウトライン
１．温暖化対策の長期的視点
２．技術ロードマップ
３．革新技術開発
４．気候工学とFuture Earth
５．まとめ
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イノベーションへの期待ステークホルダーによって理解が違うのでは?
 基礎研究者
発明，発見 ＝ イノベーション
 産業界
製品の上市
 政策担当者
政策ツールによる研究開発コミット
研究促進，イノベーションの普及 消費者
ライフスタイル変化，市場シェア実感

No, it’sinnovation.
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まとめ
温暖化対策における長期的技術開発促進の必要性
 気候変動悪影響を回避するため，世界的に温室効果ガス削減を加速する必要があるとすれば，，，
 適応策と緩和策のポートフォリオを考慮した上で， 既存技術普及，革新技術開発と普及の推進が必要
取り組みのあり方
 システム化が必要な技術（CCS，水素等），実用化
時期が読めない技術についても，できる範囲で幅広
く継続的に取り組むべき バランスが大事（技術成熟度，分野間）
 社会との関係を考慮すべき
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IEEJ：2015年11月掲載 禁無断転載

Thank you for kind attention.
kurosawa@iae.or.jp

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お問い合わせ: report@tky.ieej.or.jp

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