Research Institute of Innovative
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2005 年時点のエネルギー効率の推計（鉄鋼部門–転炉鋼）
平成 21 年 10 月 5 日
RITE システム研究グループ

RITE では、平成 20 年 1 月 11 日に「エネルギー効率の国際比較（発電、鉄鋼、セメント部門）」のレポート（http://www.rite.or.jp/Japanese/labo/sysken/about-global-warming/download-data/Comparison_EnergyEfficiency.pdf）において、2000 年時点における鉄鋼、セメント部門のエネルギー効率の国際比較に関する分析を行った（発電部門については 2005 年時点の比較）。
また、2005 年時点の鉄鋼部門の推計に関しては、上記 2000 年推計値を基にしたモデル分析結果を援用する暫定的試算にとどまっていた。(http://www.rite.or.jp/Japanese/labo/sysken/about-global-warming/download-data/Comparison_EnergyEfficiency2005temp.pdf)
本レポートは、最近入手可能になった実績データに基づき 2005 年時点の鉄鋼部門のエネルギー効率推計を行い、それについてまとめたものである。機器別・セクター別原単位アプローチの基礎データとして、そして具体的に実効性のある排出削減を促すためにも、ここで行ったような技術レベルをできる限り正しく反映した世界各国のエネルギー効率の推計は、大変価値の高いものであると考えられる。

１． 推計方法の概要
鉄鋼部門は、IEA[1]も指摘しているように、高炉転炉法とスクラップを鉄源とする電炉法で、特性が異なる。電炉法はエネルギー消費量が小さい特性があるものの、世界全体で見て鉄スクラップの入手可能性に制約がある。また、転炉鋼でないと元来製造が難しいとされていた高級材の一部についても技術改良に伴い電炉鋼での製造が可能になりつつあるが、依然として多くの高級材については転炉鋼からの製造が技術的にも不可欠である。そのため世界全体の CO2 排出抑制という観点からも、高炉転炉法と電炉法のエネルギー効率を分けて推計することが必要である。
また、鉄鋼部門は各種エネルギーの受入・外販も盛んである（例えば、コークスの輸出入）。そのため、IEA エネルギーバランス表[2]に記載されている”Iron and Steel”という項目のエネルギー消費量のみに注目するのは誤りである（詳細については p.2 参照）。つまり、バウンダリーの調整を適切に行う必要がある。

1

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以上の観点に基づき、本推計方法は次のような複数の推計法に基づくエネルギー効率を相互に比較し、国際比較が可能なエネルギー効率を推計した。

トップダウン的手法で参照した統計実績値
・ IEA 統計（Energy Balances of OECD/Non-OECD Countries, 2008）[2]・ 世界鉄鋼協会（World Steel association）集計の粗鋼生産量など（[3], [4]）ボトムアップ的手法で参照したデータ及び資料
・ 企業別国別のエネルギー効率、CO2 原単位、及びその補正
・ 個別プラントの実態調査（NEDO 委託調査報告書）
・ 設備普及率を基に推計
・ 2000 年推計のエネルギー効率を基に 2005 年を推計
・ 地域別還元材比・ IEA[1]が試算した 2005 年の地域別 CO2 削減ポテンシャル

なお、本推計の主な前提は次の通り。
・ 電力、蒸気などは一次エネルギーベースでカウント（電力については、全地域で1MWh=10.8GJ として換算、熱は地域別の効率でカウント）・ 副生ガス、電力など、正味で消費したものをカウント
以下、トップダウン的手法及びボトムアップ的手法についてそれぞれ述べる。

２． トップダウン的手法(1) IEA[2]に基づくエネルギー投入量及びバウンダリーの調整
IEA[2]において、鉄鋼生産のために投入したエネルギーは、表 1 に例示した通りエネル
ギー需要部門の一つとして記載されている”Iron and Steel”のみならず、エネルギー転換部門の中の”Coke Ovens”や”Blast Furnaces”にも記載されている。また、生産したコークスや副生ガス、電力などは一部、他産業、他地域で使用されており、バウンダリーの調整が必要となる。

2

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表 1IEA[1] に記載されている鉄鋼関連部分のエネルギーバランス表[世界合計、2005 年] （一部抜粋）(PJ/yr)Coke Oven

CokeCokeOven Gas

Coal

BlastOxygen

FurnaceSteelGas

Furnace Gas

Coke Ovens-17,020

12,739

1,908

Blast Furnaces-841-8,731

-49

3,400

Iron and Steel

2,135

2,084

1,176

2,419

注1)

ElecTotal

16-2,391

132

1-5,73245

3,280

15,091

ここで言う ”Coke Ovens”、”Blast Furnaces”、 ”Iron and Steel”とは、IEA エネルギーバランス表[2]に記載されている項目を指す。従ってこの”Iron and Steel”は、本資料で定義した鉄鋼部門のバウンダリーとは全く異なる。

そこで本分析では、2000 年推計と同様、バウンダリーについては図 1 の通りとした。
上流側•

石炭採掘、鉄鉱石採掘、製鉄所までの輸送の各工程
本分析で定義した鉄鋼部門のバウンダリー

一次エネルギー投入分•

コークス製造、焼結鉱製造、ペレット製造 の各工程

(原料炭、一般炭など)•

直接還元鉄(DRI)製造工程•

高炉製銑工程

二次エネルギー投入分•

自家発設備、酸素製造の工程（一次エネルギー換算）•

転炉製鋼工程、電炉製鋼工程•

鋳造工程、熱間圧延工程•

冷間圧延、メッキ加工、特殊鋼製造の各工程(電力、コークスなど)

製鉄所外に持ち出したエネルギーなど(外販コークスなど)

下流側

図 1 本分析で定義した鉄鋼部門のバウンダリー概略図
注1)

概略図では、分かりやすさを優先し、エネルギーのループ構造を省いて図示している。実際には、副生ガス、蒸気、電力など複雑なループ構造を持つが、本分析ではこれらエネルギーの正味の消費分をカウントしている。

図 1 では、鉄鋼製造における上流側の工程を図上部に記載し、図下部へ移動するに従い鉄鋼製造の下流工程となるよう記載した。とりわけ本分析では、鉄鋼製造の各工程に対し3Research Institute of Innovative
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次のようにバウンダリーを設定した
・ 上流側については、コークス、焼結鉱、ペレット製造に要したエネルギーからカウン
ト・ 下流側については、熱間圧延まで含み、冷延、メッキ類、特殊鋼などの加工に要したエネルギーは除く
また図 1 ではエネルギーが左から右へ流れるよう記載した。図 1 左側に記載した一次エネルギー投入分とは、製鉄所に持ち込まれた原料炭や、高炉吹き込み用一般炭などを意味する。図 1 左側に記載した二次エネルギー投入分（一次エネルギー換算）とは、購入した電力、コークス、蒸気などを意味する。図 1 右側の製鉄所外へ持ち出したエネルギーとは、外販されたコークス、副生ガス、蒸気、電力などを意味する。
鉄鋼生産の複雑なエネルギー収支に対し、（地域差異を許容することなく）このように世界の全ての地域で共通のバウンダリーを設定することにより、技術レベルを反映したエネルギー効率の国際比較を可能にした。
上記図 1 に基づいて、IEA[2]から読み解くことが可能な範囲で、鉄鋼生産のために投入した正味のエネルギー量を表計算ソフトなどで計算した。その結果を表 2 に示す。

表 2 鉄鋼生産のために投入したエネルギー（IEA[2]に基づき RITE 推計）[2005 年](PJ/yr)
USCanadaUKFranceGermany
EU (15)EU (27)
Japan
Korea
China
India
Russia
World
注1)

非電力
1,064
204
241
277
583
2,070
2,446
1,587
668
7,676
1,152
1,978
20,322

電力
869
116
54
169
303
1,229
1,492
748
467
2,748
0
1,612
9,876

合計
1,933
319
296
446
887
3,299
3,938
2,335
1,135
10,424
1,152
3,591
30,198

非電力 = 正味で投入した電力を除くエネルギー量、実際には石炭が多くを占める（一次エネルギーベースへ変換済）

注2)電力= 正味で投入した電力量 (一次エネルギーベースへ変換済; 1[kWh]=3.6/(1/3)[MJ]=10.8[MJ])

注3)

MJ とは 106J、PJ とは 1015J のこと

注4)

IEA[2]においてエネルギー量は 103 石油換算トン[ktoe]で記載されているが、本資料

4

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ではジュール[J]を利用（1[ktoe]=0.041868[PJ]として換算）
注5)

主要地域のみ記載

なお、高炉転炉法に要したエネルギーと、電炉法に要したエネルギーをこの段階では区分していない点に注意が必要である。
(2) 生産方式別の粗鋼生産量の調整
次に世界鉄鋼協会([3], [4])の資料を基に、粗鋼生産量などの物量データの整理を表 3 のように行った。転炉鋼は主に高炉で生産された銑鉄を鉄源とする転炉鋼、スクラップ電炉鋼
は主にスクラップを鉄源とする電炉鋼、直接還元鉄(DRI)電炉鋼は主に直接還元鉄を鉄源とする電炉鋼をそれぞれ意味する。なお、DRI 生産国にて直接還元鉄電炉鋼を生産したものとして計算している（エネルギー消費の過半は DRI 生産時に必要となるため）。
表 3 生産方式別の粗鋼生産量[2005 年](Mt/yr)US
CanadaUK
FranceGermany
EU (15)EU (27)
Japan
Korea
China
India
Russia
World

スクラップ
直接還元鉄
電炉鋼
電炉鋼
52.0
0.2
5.8
0.6
2.7
0.0
7.3
0.0
13.2
0.5
66.8
0.5
74.5
0.6
28.8
0.0
21.1
0.0
41.5
0.3
12.4
12.4
7.4
3.4
305.7
59.5

転炉鋼
41.7
9.0
10.6
12.2
30.9
97.9
120.5
83.6
26.7
314.0
21.0
55.3781.6

注1)

転炉鋼には、平炉(OHF)による粗鋼生産量を含む

注2)

直接還元鉄（DRI）生産国において、直接還元鉄電炉鋼を生産したものとみなして計算

注3)

主要地域のみ記載(3) トップダウン的手法のまとめ
表 4 は、IEA[2]を基にした鉄鋼部門のエネルギー消費量（表 2）と、生産方式別の粗鋼生産量（表 3）から、転炉鋼のエネルギー効率を推計したものである。いくつかの地域では、合理的な説明が困難なエネルギー効率となっているが（例えばロシア）、これは IEA[2]の統計上の不備が大きな要因であると考えられる。このように統計上の不備があることは、
IEA 自身も認めているところである[5]。

5Research Institute of Innovative
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表 4 トップダウン的手法に基づく転炉鋼のエネルギー効率[2005 年](GJ/tcs)
USCanadaUKFranceGermany
EU (15)EU (27)
Japan
Korea
China
India
RussiaWorld

非電力を基に 合計を基に推推計した転炉 計した転炉鋼
鋼の効率の効率30.935.5
27.530.029.326.926.430.624.026.426.1
28.925.528.8
23.525.7
28.934.2
28.6
30.5
40.9
30.0
47.8
65.029.832.7

注1)

単位は、転炉鋼 1 トン当たりのエネルギー消費量[GJ/t crude steel]

注2)

主要地域のみ記載

次に、仮に統計上の不備が存在しないということを前提に考えると、電炉率の低い地域
では非電力を基に推計した転炉鋼の効率（表 4 左項）及びエネルギー合計を基に推計した転炉鋼の効率（表 4 右項）が共に参考になると考えられる。
電炉率の高い地域では、電力消費量が電炉鋼の効率に左右されるため、電力を含むエネルギー合計を基に推計した表 4 右項よりも、非電力を基に推計した表 4 左項がより参考になると考えられる。
なお、表 4 の左項よりも右項の方が全般的に大きな数値になっているが、これは下工程で鋼材を最終商品に加工する際の電力消費の影響による。

３． ボトムアップ的手法
トップダウン的手法は、統計上は地域網羅的であるものの、地域別の（本質的な）エネルギー効率差異と統計上の不備の区分が困難であるという課題がある。
そのため、IEA 統計[2]に頼らないボトムアップ的な手法に基づく推計も合わせて整理する必要がある。本推計にあたっては、次のような複数のボトムアップ的手法を活用した。
(1) 企業別国別のエネルギー効率、CO2 原単位、及びその補正（OECD 諸国）
この手法は、企業や各国の鉄鋼協会が発表したエネルギー効率を補正し、地域別のエネルギー効率の推計を試みたものである。ただし、それぞれ提示されるエネルギー効率や CO2原単位は、同一の条件とは限らず、またその条件が明示されていない場合もあり注意が必6Research Institute of Innovative
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要である。
企業別のデータとしては、ThyssenKrupp 社([6],[7])、Corus 社[8]、POSCO 社[9]、及び日本の高炉五社の数値が特に参考となる。各国の鉄鋼協会が発表した数値としては、American
Iron and Steel Institute[10]発表の転炉鋼エネルギー効率が参考になる。
これらデータを国際的に比較可能な数値に補正するには、特に、電力を一次エネルギーベースでカウントしているのか、転炉鋼への溶銑比（あるいは銑鋼比）、上流側における原材料の購買・外販、下流側のエネルギー消費に関するバンダリーの調整などについて検討を行う必要がある。
(2) 中国におけるボトムアップ的推定法
2005 年時点で中国は世界合計の転炉鋼生産の 4 割以上を占める。そのため、中国についてはより詳細に見ていく必要がある。
ボトムアップ的な推計にあたっては、主要企業（重点大中型企業）と小規模企業に分けて、転炉鋼のエネルギー効率を推計した。これは、主要企業の情報量は多い一方、小規模企業の情報量は少ないといった情報量の差異もあるためである。
ここでは文献[11]に基づき主要企業、小規模企業別の銑鉄、転炉鋼、全粗鋼生産量について表 5 の通り整理した。表 5 に基づくと、2001 年以降、小規模企業の転炉鋼生産量も急増し、転炉鋼生産に占める小規模企業のシェアは 4 年間で 7%弱から 2 割近くへ飛躍的に増加している。
また、2001 年時点の小規模企業は、生産した銑鉄を電炉企業へ外販する割合が多かったが、2005 年には転炉鉄源とする割合が上昇したことが表 5 から推測される。
表 5 中国の主要企業、小規模企業別の生産量
銑鉄生産量(Mtpi/yr)
転炉鋼生産量(Mtcs/yr)
粗鋼生産量(Mtcs/yr)

中国合計
主要企業
小規模企業
中国合計
主要企業
小規模企業
中国合計
主要企業
小規模企業

2000年 2001年 2002年 2003年 2004年 2005年 2006年 2007年
131147171214257345
408
471
119139155
2082602832594885106
126
152
181
239
314
379
450
117
139
157200256812243958127151182220280356423495137164186234289
1418344766

出典：資料[11]注1)

単位は、それぞれ Mtpi=million ton pig iron, Mtcs=million ton crude steel の略

7Research Institute of Innovative
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なお、本エネルギー効率推計にあたっては、転炉鋼のエネルギー効率に注目しており、その転炉鋼製造に際し投入した銑鉄のみを「鉄鋼部門」として扱うこととしている。従って、本推計においても、また 2000 年時点の推計においても電炉鉄源用銑鉄生産に要したエネルギー消費（＝多くは小規模企業による）は扱っていない点に注意が必要である（つまり、文献[12]のように全ての銑鉄生産を鉄鋼部門とみなす扱いはしていない）。
次に、エネルギー効率であるが、資料([13]-[16])に基づき推計を行った結果、表 6 の通りとなった。表 6 は、銑鋼比の差異などの条件を揃えることで、全て比較可能な数値へ変換している。また、表 6 は主要企業における高炉容積別のエネルギー効率（表 7）などを積み上げ作成した。
表 6 集計したエネルギー効率(GJ/tcs)
中国平均
2004
2005
主要企業
2004
2005
小規模企業
2004
2005

注1)

Coking Sintering
4.6
2.1
4.5
2.1
4.2
1.9
4.1
1.8
6.5
3.1
6.3
3.0

BF
14.2
13.8
13.7
13.2
16.9
16.4

BOF
Rolling
1.0
3.6
1.0
3.7
0.8
2.7
0.8
2.7
2.2
8.4
2.1
8.1

total
25.2
24.7
23.3
22.6
35.0
33.9

資料([13]-[16])を基に推計

表 7 主要企業の製銑工程（BF）のエネルギー効率（高炉容積別）
主要企業
2005年
>3,000m3
2,000-2,999m3
1,000-1,999m3
300-999m3<299m3
total

注1)

銑鉄生産量
BF(Mt-pi/yr) (GJ/t-pi)
2611.56112.45212.8132
13.9
1814.1289
13.2

資料([13]-[16])を基に推計

表 6 に基づくと、中国転炉鋼の 2005 年エネルギー効率は 25GJ/tcs 程度となる。ただし、この中国で行った計算法は本分析定義の計算法と異なる。中国で行った計算法を日本に適用した場合、21.2GJ/tcs となる。日本のエネルギー効率は本分析定義の手法に基づくと23.1GJ/tcs であるので、相対的差異から本分析定義の中国のエネルギー効率は 27.2GJ/tcs となる。

8

Research Institute of Innovative
Technology for the Earth(3) インドにおけるボトムアップ的推定法
インドは依然として転炉鋼生産量は小規模であるものの、経済離陸に伴い社会インフラ整備が本格化した場合の潜在的な鋼材需要ポテンシャルは極めて大きいものがある。そこで中国に続き、詳細に見ていくこととする。
インドの企業別のエネルギー効率、および特定のプラントの実態が資料[17]などにて示されている。企業別のエネルギー効率などを表 8 に整理する。
表 8 インドの企業別のエネルギー効率
転炉鋼生産量

原単位

備考

インド鉄鋼

10.9Mtcs[2000 年度][4]33.5GJ/tcs[2000 年度]

・左記の原単位はインド側提出のデータ

公社(SAIL)

13.4Mtcs[2005 年度][4]30.1GJ/tcs[2005 年度]

・SAIL,Rourkela 製鉄所の原単位[2006 年度]

13.5Mtcs[2006 年度][4]29.9GJ/tcs[2006 年度]

は、インド側の計算によると 33.4GJ/tcs、イ([17], p.95)

ンド側提供のデータに基づき日本側により再計算を行うと 36.1GJ/tcs ([17], p.46)
・「日本側の計算」と同様の計算手法によると 2006 年度の日本平均は 21.67 GJ/tcs

Rashtriya

2.66Mtcs[1999 年度]

31.4GJ/tcs[1999 年度]

・左記の 1999 年度のデータは、資料[18]に基Ispat Nigam,3.0Mtcs [2001 年度][4]27.7GJ/tcs[2001 年度]

づくVisag

3.4Mtcs[2005 年度][4]25.5GJ/tcs[2005 年度]([17],p.124)

Tata Steeln.a [2000 年度]

31.0GJ/tcs[2000 年度] [19]・左記の原単位データは、([17], p.116)でも確

4.73Mtcs[2005 年度][4]29.1GJ/tcs[2005 年度] [20]認できる

表 8 のデータに基づき、転炉鋼生産量にてエネルギー効率を加重平均し、各種補正（銑
鋼比、計算法の差異[日本の効率との相対差異]）の結果、インド転炉鋼の 2005 年エネルギー効率を 33.3GJ/tcs と推計される。

(4) 2000 年推計データを基準とする方法
RITE では 2000 年時点の推計も行っている。そこで、2000 年以降に追加された省エネ設備や、副生ガス回収率の向上などを 2000 年推計値から差し引けば（理論的には）2005 年効率が求まる。この手法は、次のよう点で有効である。
・ 2000 年推計値は、高炉容積や立地年（ヴィンテージ）を明示的に考慮している・ 2000 年推計値は、各種省エネ設備の普及率を明示的に考慮している
・ 技術普及による正味の努力分を時系列的に考察可能となる

9

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いくつかの地域では、省エネ技術の普及率の変化や 2000 年以降のエネルギー効率の改善率が明示的に得られるが、そのようなデータは地域的に間欠的である。明示的に改善率が得られない地域は、表 4 を算出したのと同様の手法により 2000 年時点のトップダウン的手法に基づくエネルギー効率を算出し改善率を推定した。

(5) その他の手法
以上の推計方法をもってしてもなお、十分な情報が得られない地域がある（主に中国、インドを除く途上国）。そこで、次のような推計法による結果も参照した。
・ 資料([21],[22])に記載されている還元材比からの推計
・ IEA[1]に示された地域別の CO2 削減ポテンシャルを基に推計

４． まとめ以上の各種推計法によるエネルギー効率を相互に比較しつつ、相対的な整合性や信頼性に基づき地域別の転炉鋼エネルギー効率の推計結果を図 2 に示す。また、図 3 に 2000 年推計値も合わせて示す（2005 年の値は再掲）。

3433.1

2005年
転炉鋼エ ネルギー効率(GJ/tcs)

3230

30.0

29.6
28.1

282628.3

27.6 27.9

27.7

28.9

28.4

25.9

2423.123.52220

図 2 今回推計した転炉鋼エネルギー効率（2005 年）
注1)

地域別のエネルギー効率差異を明確にするため、縦軸目盛を 20GJ/tcs からとった。

10Research Institute of Innovative
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転炉鋼エ ネルギー効率(GJ/tcs)

35

2000年

2005年

302520151050

図 3 推計した転炉鋼エネルギー効率（2000 年及び 2005 年）

図 2 及び図 3 から転炉鋼のエネルギー効率について次のことが示唆される。
・ 日本、韓国などの地域がエネルギー効率に優れている
・ これは、各種省エネ設備の普及率の差異や、副生ガスの回収率などの差異に起因する
・ 2000 年から 2005 年にかけて、多くの地域でエネルギー効率の改善が進んだ
・ 中国、インドのエネルギー効率改善速度は、相対的に他の地域よりも大きい・ 特に中国は、小規模企業乱立という負の影響があるものの、エネルギー効率に優れた大規模な新設設備の大幅な追加と、既存設備に対する省エネ設備増強により、中国平均で見て効率改善が進んでいる・ これに対し、ロシアのエネルギー効率改善速度は小さい

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12