ENEOS 総研 / ERI リポート

カーボンニュートラルのための費用を世界はどう見てるか ①～IPCC 第６次評価報告書から～2023 年 8 月 / ERI-R2301

ENEOS 総研 土肥 英幸

トピック 01
2050 年 CO2 ネットゼロの時のカーボンプライスは700 ドルを超える

トピック 02
その時の CO2 フリー電力
や eFuel の価値は弊社のサービス
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トピック 01
2050 年 CO2 ネットゼロの時のカーボンプライスは 700 ドルを超える
1

昨年公開された IPCC の第６次評価報告書(AR6)WGⅢ に付随する膨大なデータセットは誰でも自由に使うことができ、利用者の視点で様々な分析が可能である。 ERI-R22012では例として、CO2 排出量と一次エネルギー需要との相関などを分析している。本レポートでは、データセット中のカーボンプライスと CO2 排出量からカーボンニュートラルに向かう過程において必要な費用を見積もる。続くレポートで、カーボンプライスをめぐる幾つかのトピックから、見積もられた費用の考察を試みたい。
今回の分析に用いたシナリオは、2050 年カーボンニュートラルと同種のシナリオとして、2045 年から 2055 年の間に世界の CO2 排出がゼロとなるもの 120 本を抽出したものである。Fig.1 は抽出されたシナリオ 120 本における世界の CO2 排出量をプロットしたもので3、右のボックスプロットは、実線が値の中央値、破線が平均、箱の上部が 75 パーセンタイル、下部が 25 パーセンタイルを示す。2030 年の排出量の全データは大きな広がりがあるものの、中央値 24.6に対し、25~75 パーセンタイルの区間で見ると 21.5~29.2GtCO2/年の範囲となっている。

Fig. 1 2050CN に近いシナリオにおける世界の CO2 排出[GtCO2/yr]

GHG(温室効果ガス)は CO2 の他、CH4, N2O, F ガス類など多岐にわたる。GHG 全体を表す変数4がある。CO2 と GHGとの間には強い相関が見られるが(Fig. 2)、これは、別々に設定または推定されたものが相関しているのではなく、多くのシナリオで、GHG 排出量が CO2 の一次関数とし設定され5、CO2 排出量が設定または推定されれば、GHG 排出は自動的に決定されていると思われる。 AR6 おける GHG 排出量 y と CO2 排出量 x との関係は、次の式で与えられる。
[tCO eq/yr] = 1.13 [tCO ⁄yr] + 7.80

この式により、IPCC のデータセットを用いた分析において、CO2 排出量と GHG 排出量との相互変換も可能である。

1IPCC Sixth Assessment Report, Working Group III: Mitigation of Climate Change, 2022

https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg3/
2

IPCC 第 6 次評価報告書における一次エネルギー需要推定 ~ 公開データとその分析例 ~https://www.eri.eneos.co.jp/report/research/pdf/20220714_01_write.pdf
3 左図の C1~4 は IPCC によるシナリオグループ、詳細は脚注 1,2 を参照
4

AR6 で扱う変数は、変数名を”|”で区切り階層構造を表す。使用した変数名は”Emissions|Kyoto Gases”

5 欠落した排出種を補うためのソフトウエア(Silicon)の使用に言及 https://data.ece.iiasa.ac.at/ar6/#/about

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Fig. 2 世界の CO2 排出量と GHG 排出量との関係
2030~60 年のカーボンプライスとその時の世界の CO2 排出量をプロットし、やや強引ではあるが、指数関数で回帰分析した結果を Fig.3 に示す。カーボンプライスは大きな分布を持つが、CO2 排出の減少に伴い指数関数的に増化していることが伺える。IPCC が提供するデータは、多くの研究者、研究機関等が公開した論文や資料からの抜粋であり、カーボンプライスについても、炭素税として外生的に与えられた値や、モデルシミュレーションによる費用最小化の結果として得られる限界削減コストなど様々なものが含まれるが、カーボンプライスという一つの変数6として取り扱われている。本レポート
におけるカーボンプライスも削減目標を達成するために設定される炭素税、削減が計画通りに進んでいる時に、次の 1 トンの CO2 を削減するために追加的に必要な限界削減コストなどと捉えることができる。
回帰線から得られる CO2 ネットゼロにおける炭素価格は US$(2010)634/tCO2 と読み取れる。ここで用いられている
US$2010 とは、2010 年時点の米ドルの価値で換算した金額であり、IPCC 評価報告書では過去のレポートとの比較を容易にするためか、カーボンプライスなどの価格に関する指標は 2010 年の米ドル価値を基本としている。本レポートでは、現在の通貨価値に近いものとして 2020 年の米ドル価値に換算7した値を用いる。

Fig. 3 世界の CO2 排出量とカーボンプライスとの関係

6 データセットの変数名では、Price|Carbon
7 公開されているインフレ率から US$2020=1.187xUS$2010

https://www.imf.org/en/Publications/WEO/weo-database/2022/April/download-entire-database

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回帰式から計算されたカーボンプライスを 2020 年米ドル価値に換算、プロットしたものを Fig.4 に示す。2020 年の世界の CO2 排出量 40GtCO2/yr に対し、50%削減で$214/tCO2, 75%削減で$401/tCO2, ネットゼロの時の炭素価格, 2020US$/tCO2

カーボンプライスは US$(2020)753/tCO2 となる。
1000753800549600

401400200 6183114156

2142930403020100

世界のCO2排出量, GtCO2/年
Fig. 4 世界の CO2 排出量とカーボンプライスとの関係

トピック 02
その時の CO2 フリー電力や eFuel の価値は
このようなカーボンプライスのエネルギー価格への影響を試算した結果を下の表に示す。ネットゼロに到達した時点における$753/tCO2 は、電力の場合、天然ガス火力による電力価格に比べ、kWh あたり CO2 フリーの電力は 45円高い価値を持つ(高い価格でも売れる)ことを意味する。もちろんこの価値を持つには、蓄電池などにより再エネも火力と同様に調整可能な利便性を有する必要があり、発電端における変動再エネはこの分の価値が低く扱われることは想像できる。また、ガソリンを eFuel で代替する場合では、その時のガソリン価格に対してリッター当たり 227 円高い価値を CO2 フリーの eFuel は持つようになる。$753/tCO2 というカーボンプライスはそのような社会である。
カーボンフリーによる価値の向上(カーボンプライスを考慮した価格増分)
カーボンプライス
天然ガス火力 → 再エネ
ガソリン → eFuel

50%削減

ネットゼロ

$/tCO2214753円/kWh

1345円/L

65227

トピック 03
カーボンニュートラルにどのくらいの費用がかかりそうか
ここまでのカーボンプライス、カーボンプライスが与えるエネルギー単価は、CO2 トンあたりの単価であり、必要な削減量分を積み上げることで、カーボンニュートラルの達成に必要な削減対策費用となる。

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削減対策費用, 兆2020US$/年

11.012.0
10.0

7.8

8.05.46.04.02.00.00.4

0.8

1.52.43.70.0403020100

世界のCO2排出量, GtCO2/年
Fig. 5 世界の CO2 排出量と削減対策費用との関係
上の図は、限界削減コスト[$/tCO2]と年間削減量[tCO2/年]の積で、1 年間に必要な削減対策費用[$/年]8を試算した結果である。
CO2 削減が進むにつれ削減対策費用も指数関数的に増大し、50%削減までにその費用は世界で毎年 2.4 兆ドルに、カーボンニュートラル時点では毎年 11 兆ドル の費用が追加的9に必要となる。11 兆ドルは、なかなかイメージできないが、2020 年世界の GDP 84.7 兆ドルの 13%に相当する(毎年世界の GDP が 2%成長すると仮定した場合 7%に相当)。このような削減対策費用の試算はこれまでにも実施されており、ほぼ同じ水準の値となっている。例
えば経産省の「革新的環境イノベーション戦略, 令 2.1.21」10では 2050 年 70%削減で 7 兆ドル/年と、また NEDOの「技術開発総合指針 2020」11では 80%削減に 1000 兆円/年と試算し、カーボンユートラルの達成には非連続なイノベーションが不可欠と結論している。
次回以降、関連事項として IPCC のデータから読めるイノベーションの効果や、最近の削減費用、関連投資、社会的炭素費用(SCC)に関するレポートなどを取り上げたい。

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8 実際の計算は Fig.3 で得られた回帰式を定積分することで行なった(図中の曲線の下部の面積に相当)
9

追加的とは CO2 削減を一切考慮しない場合との差を意味する

10 https://www8.cao.go.jp/cstp/siryo/haihui048/siryo6-2.pdf
11 https://www.nedo.go.jp/content/100903678.pdf

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