対話イン九州工業大学 基調講演②

カーボンニュートラルの移行戦略～ 電気自動車は環境に優しいか？ ～【ＨＰ用】
令和5年11月

松永健一
技術士（機械、電気電子、原子力・放射線、総合技術監理部門）

講演の位置づけ■ 機械工学系技術者の原子力分野での研究や業務体験に関わる講演

１．卒業後の経歴や経験(1) 会社の職歴 （過去、現在）(2) 学会の所属歴 （現在も継続）(3) 社会貢献・ボランティアの例 （資格を活かす）

２．学会（SNW）での活動例(1) 会員座談会での話題提供 【本論文】(2) 対話会での学生質問 【本論文のキッカケ】

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講師略歴
＜講師＞ 松永 健一（まつなが けんいち）＜学歴、職歴＞
1950年 富山県生まれ
1973年 富山大学工学部機械工学科卒、三菱重工業入社。
流通機械、原子力発電所の燃料取扱装置、発電所外への燃料輸送・貯蔵容器、燃料貯蔵施設、廃棄物処理施設、燃料製造施設（動燃事業団、六ケ所）などの計画、設計及び建設マネジメントに従事。
2014年 三菱日立パワーシステムズ（MHPS）、三菱パワー、三菱重工
業の勤務を経て2022年

東京産業にて営業所専任技術者（建設業法）に従事。

＜所属団体＞日本技術士会、日本機械学会、日本原子力学会、電気学会、廃棄物資源循環学会、大阪技術振興協会（理事）、地方裁判所非常勤職員、（元）大阪府立大学高専非常勤講師＜社会貢献・ボランティア＞ 県市の工事監査・検査（沖縄県、熊本県、高知県など、技術士の資格）、中学校の授業（県教育委員会の依頼）＜趣味＞

日本古代史、古神社・古墳巡り
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講演の概要地球環境の「敵」は、 CO2であって内燃機関ではない。 CO2削減のためというが、電気自動車（ＥＶ）は本当に環境に優しいのか。ＥＶに搭載される電池は、その製造過程で従来車より多くのCO2を排出する。電池を含む車両製造時、動力源となるエネルギー製造時
および走行時、更には廃棄・電池資源回収時のライフサイクルCO2
排出量を「日本機械学会論文」などから議論する。
また、新車を全て電動化しても、既存の内燃機関車を直ちに無くすことは現実的でない。既存の設備（車、火力発電）を利活用しながら低炭素化へ移行していくことが、現実的な戦略である。

SDGsにおいて、「環境保護」との調和を求められるのは「社会的包摂」と「経済開発」。講演では、 CNへ向けた、自動車と火力発電の現実的な移行戦略を議論したい。

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講演の内容１．自動車の低・脱炭素化(1) 最近の世界の動き(2) 自動車の環境性能をトータルで評価(3) 電気自動車の普及は電池製法改善と電力インフラ整備次第(4) 電動化の流れの中でもエンジン車が共存(5) 合成燃料とはグリーンな液体燃料

２．2050年脱炭素へ向けての動向(1) 世界の脱炭素の動向（ＩＥＡ）、脱炭素の道は険しい(2) カーボンニュートラル(CN)(3) 日本政府のCN政策・克服すべき課題(4) 経済性 全てを太陽光とするときの電力貯蔵の必要量

３ ．技術的・経済的に現実的な選択(1) 自動車と火力発電の脱炭化技術の横串の関係(2) 火力発電の脱炭素化(3) 製鉄・航空機の脱炭素化
561. 自動車の低・脱炭素化

最近の世界の動き（欧州、米国、日本）

2023年は、電気自動車（EV）が実はまだ環境に優しくなかったことが世界中に周知される年になろう。欧州電池規制が転換点に。
１．欧州・・「電池規制」 2023年8月発行。2024年7月からEVのリチウムイオン電池をカーボンフットプリント（CFP）の対象とする。
CO2排出量の基準値を満足しなければ売れなくなる可能性。
電池の欧州域内生産・域内循環を誘導するもの。
・廃棄物のリサイクル比率などがレアメタル毎に規定。
・EU市場で製品を販売する会社も対応が必要。
２．米国・・「インフレ抑制法（IRA） 」によるEV税制優遇措置
・電池部品、重要鉱物（Co、Li、Ni、黒鉛など）に要件。
・最終組立が「北米」領域のEV、PHEV、FCV 。日本は締結国。

３．日本・・ 2021年頃から「蓄電池産業戦略」を経産省で検討中。
・「資源有効利用促進法」「自動車リサイクル法」に規定。
出典：電池リサイクルで欧米先行、EV大量廃棄時代へ日本にも糸口、日経Automotive、2023.09.28

71. 自動車の低・脱炭素化

欧州委員会による電池規制（2023年8月）

2020年12月に規則案が公表。2023年8月17日に規則が発行された。

【出典】 蓄電池産業戦略、経済産業省、2022.08.31

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1. 自動車の低・脱炭素化

欧州委員会による電池規制（2023年8月）【削除要】

電池の再資源化／リサイクル材の使用の要件【略】

出典：電池リサイクルで欧米先行、EV大量廃棄時代へ日本にも糸口、日経Automotive、2023.09.28

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1. 自動車の低・脱炭素化

電気自動車の種類【出典】 自動車新時代戦略会議（第1回）資料、経済産業省、2018.04.18

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1. 自動車の低・脱炭素化

一般的な電池製造プロセス

赤字 CO2排出量が多い、または生産性が低いとされる工程の例【出典】 蓄電池産業戦略、経済産業省、2022.08.31

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1. 自動車の低・脱炭素化

自動車の環境性能をトータルで評価（日本）電池の製造ガソリン車（普通、ディーゼル） ／ハイブリッド車／電気自動車／燃料電池車

図 製造時CO2排出量
出典： 内燃機関自動車，ハイブリッド自動車，電気自動車，燃料電池自動車における 車内空調を考慮した量産車両 LCCO2排出量の比較分析、日本機械学会Vol.84,No.866,201812

1. 自動車の低・脱炭素化① 製造時

自動車の環境性能をトータルで評価（日本）② エネルギー製造・走行時

航続距離とCO2排出量の関係
図 BEVバッテリーに起因するライフサイクルCO2排出量
出典： 内燃機関自動車，ハイブリッド自動車，電気自動車，燃料電池自動車における 車内空調を考慮した量産車両 LCCO2
13排出量の比較分析、日本機械学会Vol.84,No.866,2018

1. 自動車の低・脱炭素化

自動車の環境性能をトータルで評価（独）
【削除要】

【略】
電気自動車（EV）_独
燃費の良いエンジン車（独）電気自動車（EV）_ノルウェー_

製造時CO2排出量を含む航続距離とCO2排出量の関係（2017年）
出典：Niclas Rolander_ほか、EVは本当に環境に優しいのか 、 電池の製造過程で多くのCO2排出、Bloomberg、2018.10.17

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1. 自動車の低・脱炭素化 ノルウェーと日本のエネルギー事情の違い

再エネ電源比率 (欧州)

新車EV・PHV比率 (日本)
出典：図解まるわかり電気自動車のしくみ、翔泳社、2023.6.12

外資獲得製品
再エネ電源構成
新車EV・PHV比率

資源大国 ノルウェー
石油、ガス９割以上（水力）／発電コストが安い
約８８％（2022年上半期）

無資源国 日本
自動車、自動車部品など
約２割（水力約８％を含む）
約４％（2023年1～4月）

充電拠点数

約19,000ヶ所（2021年第一四半期）
約19,800拠点（2023年4月）
EV ・ PHV 優 遇 策 な 自国で産出された石油などは輸出に回し （ノルウェーとは環境が全くどて外貨獲得。気候変動政策として税金をか 違う）
けガソリンが高額。最低気温が－30℃以下となる所では、車を200V電源にプラグインは当前。車体が高価なEVでも優遇施策もありガソリン車より安く所持できる。
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1. 自動車の低・脱炭素化

電気自動車の普及は電力インフラ整備次第

世界は、火力が約60%、水力約17%、原子力約11%、1kWh発電すると約0.5kgのCO2を排出。仏は原子力、カナダは水力が突出して高い。国によりEVの環境価値に大差がある。

【出典】 原子力・エネルギー図面集、日本原子力文化財団

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1. 自動車の低・脱炭素化

自動車の環境性能をトータルで評価（日本）
【削除要】

【略】

図 LCA で評価した1kW当たりのCO2排出量
この条件ではPHVが最小
年間走行 1.5万km 使用期間 10年

電池容量 EVは 80kWh、PHVは 10.5 kWh

出典：図解まるわかり電気自動車のしくみ、翔泳社、2023.6.12

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1. 自動車の低・脱炭素化

電池製法の改善技術開発例 （日本）

前躯体製造を製法を省略した「固相反応法」_プロテリアル_旧日立金属

CO2排出量30%超低減

出典：News Release<、プロテリアル、2023.5.23

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1. 自動車の低・脱炭素化電池製法の改善技術開発例 （日本）

前躯体製造を製法を省略した「固相反応法」_プロテリアル_旧日立金属
【削除要】

【略】

出典：News Release<、プロテリアル、2023.5.23

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1. 自動車の低・脱炭素化

電池メタルのサプライチェーンの状況【出典】 蓄電池産業戦略、経済産業省、2022.08.31

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1. 自動車の低・脱炭素化

黒鉛のサプライチェーンの状況【出典】 蓄電池産業戦略、経済産業省、2022.08.31

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1. 自動車の低・脱炭素化

電動化の流れの中でもエンジン車が共存

2017年国際エネルギー機関IEA見通し。2030年時点、エンジン搭載車91%残り、2040年においても84%と予想。エンジン搭載車に供給する脱炭素燃料が重要（出典）IEA 「ETP(Energy Technology Perspectives) 2017」に基づき経済産業省作成【出典】 資源エネルギー庁、2021.07.08

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1. 自動車の低・脱炭素化

CO2削減のポテンシャル （IEA）【出典】 「次世代蓄電池・次世代モータの開発」研究開発・社会実装の方向性、経済産業省、2021.07

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1. 自動車の低・脱炭素化

合成燃料とはグリーンな液体燃料

合成燃料は、CO2とH2を合成して製造。原料CO2は、発電所や工場などからの排出CO2を利用。将来は、大気中のCO2を直接分離・回収したCO2を想定。
原料水素は、再エネ電気で水から水素をつくる「水電解」が基本。
【出典】 資源エネルギー庁、2021.07.0824

1. 自動車の低・脱炭素化 既存設備が利用できるメリット

合成燃料

ガソリンを液体合成燃料に置き換えれば、高いエネルギー密度を保持しつつCO2排出量を低減できる。【特徴】 既存設備（燃料インフラ）を活用できる。導
入コストを抑制でき、市場への導入がより円滑。国内で大量生産でき、液体なので常温常圧で長期備蓄が可能。
【出典】 資源エネルギー庁、2021.07.0825

1. 自動車の脱炭素化

合成燃料の課題は製造技術とコスト

国内水素で合成燃料を国内製造

海外水素を輸送、合成燃料を製造

海外で合成燃料を製造

水素価格20円/Nm3【残る課題】 ① 製造技術の確立・効率の向上、② 製造コスト（国内の水素製造・輸送コストが高い。海外で製造）、【現状】 欧米を中心に開発・実証が急速に進む。
【出典】 資源エネルギー庁、2021.07.0826

1. 自動車の低・脱炭素化

電動車それぞれの強みを生かした利用

航続距離の短い小型ＥＶは、近距離の移動や物流の最終区間の配送に利用。後続
距離の長いＦＣＶは、移動ルートが限られている商用車に利用。定点に充填インフラを整備。それぞれの強みを生かした利用方法を検討。
【出典】 資源エネルギー庁、2022.11.17

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2.1 世界の脱炭素の動向（ＩＥＡ）_脱炭素の道は険しい_
2.2 カーボンニュートラル(CN)2.3 日本政府のCN政策・克服すべき課題

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2.1 世界の脱炭素の動向
2050年ネットゼロ排出量シナリオ（ＮＺＥ）における世界の発電量（電源別）

2050年ネットゼロでは、50年のエネルギー需要は現在より８％減、経済規模は２倍以上、人口は20億人増加。電力は全体の50％、輸送、産業など全てで重要な役割。
★ネットゼロでは、再エネ20年29％→ 30年60％→ 50年90％ （非現実的？）
NZE 2050年ネットゼロを達成するために必要なシナリオ。気温上昇1.5℃まで。見通しではない【出典】 NET Zero by 2050 ： A Roadmap for the Global Energy Sector, IEA2021.5 （原産翻訳）29

2.2 CNとはCNのイメージ（模式的）CNを実現するには、電力部門の脱炭素化が大前提。非電力部門は、電化や水素化などCO2を排出しないエネルギーへの転換を進める。2050年には、排出量と、植林やDACCSなどによるCO2の吸収を相殺することで、実質排出０トンを目指す。
世界のCO2排出量
GT＝10億トンCO2

どこからやるのかより上流から、効果のある、容易にできるものから・DACCS
出典：三菱重工2021事業計画

DACCS：直接大気回収・貯留30

2.3 日本政府のCN政策・克服すべき課題
部門別の技術開発項目（電力、産業部門）
どんな技術を開発しようとしているのか

出典：資源エネルギー庁HP スペシャルコンテンツ

パリティ＝同等31

2.3 日本政府のCN政策・克服すべき課題
部門別の技術開発項目（民生、運輸、炭素除去）
どんな技術を開発しようとしているのか

出典：資源エネルギー庁HP スペシャルコンテンツ

パリティ＝同等32

2.4 経済性 全てを太陽光発電とするときの電力貯蔵の必要量

出典：エネルギー基本計画と火力発電の将来、金子祥三、2021.12.21火原協技術セミナー

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3.1 自動車と火力発電の脱炭化技術の横串の関係
3.2 火力発電の脱炭素化（燃料のCN化、アンモニア／合成燃料／水素）
3.3 火力発電の脱炭素化（CCS／石炭ガス化）

3.4 製鉄の脱炭素化／脱炭素化が難しい分野
3.5 航空機の脱炭素化／水素ガスタービン発電技術が転用可能？

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3.1 自動車と火力発電の脱炭化技術の横串の関係

出典：Associate Information No.558 環境特集号,大阪技術振興協会，2023.6

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3.2 規模の経済

水素ガスタービンが水素消費を拡大・コスト低減

20 %混焼でFCV10～13万台相当の水素消費。専焼ならさらに効果大。
出典：三菱重工業_技術資料

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3.3 火力発電の脱炭素化（石炭ガス化／大崎クールジェンIGCC）
大崎クールジェンプロジェクトは、石炭火力発電から排出されるCO2を大幅に削減させるべ
く、究極の高効率発電であるIGFCとCO2分離・回収を組合せた革新的低炭素石炭火力発電の実現をめざすもの。 石炭ガス化技術は、安価に石炭を水素化する技術とも言える。

電源開発と中国電力が折半で設立した「大崎クールジェン（株）」。瀬戸内海の大崎上島（広島県）にあり、対岸の広島県竹原市には、電源開発の竹原火力発電所（超々臨界圧石炭火力）もある。 「大崎クールジェンプロジェクト」は、NEDOとの国家プロジェクトとして開発した石炭ガス化複合発電（IGCC）。
出典：石炭ガス化発電は水素発電だ、奈良林直、国家基本問題研究所、2021.12.14

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3.3 石炭ガス化／低品位炭（褐炭）～高品位炭まで対応
石炭ガス化炉（ＩＧＣＣの前段）に石炭と酸素を投入すると水素とCOが発生し、CO2やH2Oが回収される。 低品位炭（亜瀝青炭、褐炭）～高品位炭まで幅広い石炭に対応可能。
石炭ガス化設備の最前段炉

パイロット試験規模において、燃料が持つ発熱量に対する生成ガス発熱量の比率である冷ガス効率が80％以上と高い効率を達成。

ガス化に適する低品位炭（亜瀝青炭、褐炭）はもとより、微粉炭火力で利用される灰溶流点の高い高品位炭（瀝青炭）まで幅広い石炭に対応できる 。

出典：大崎クールジェン酸素吹IGCC実証プロジェクトの概要及び進捗状況、石崎、推屋、日本機械学会誌第59巻190号（2017年）

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3.3 石炭ガス化発電は水素発電だ （奈良林 直 東工大特任教授）
実質的な石炭水素化発電 （奈良林 直教授）
ガス化排熱回収とともに酸素を多く供給して（シフト反応）で水素の割合を55%まで高め、残りの40%のCO2は、燃焼前に物理的に分離。これを貯留（CCS）すれば、水素比率を85%に高め、残りは窒素と4%まで減らしたCO2になる（下図）。ガスタービンのバーナーで燃焼する前にCO2を容易に分離・回収できる、ほとんどCO2を排出しない火力発電所が実現する。

石炭ガス化設備における燃料水素の過程
出典：石炭ガス化発電は水素発電だ、奈良林直、国家基本問題研究所、2021.12.14

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3.4 高炉の水素還元製鉄／脱炭素化が難しい分野
脱炭素化が難しい技術ではあるが、鉄は製造業のコメなので影響が大きい。
原子力（高温ガス炉）による水素製造・水素還元製鉄の計画もある。

出典：資源エネルギー庁、水素を使った革新的技術で鉄鋼業の低炭素化に挑戦、2018.06.28

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3.4 水素還元製鉄法／脱炭素化が難しい分野
日本製鉄カーボンニュートラルビジョン2050～ゼロカーボン・スチールへの挑戦～
直接還元鉄の製造は、現状は天然ガス等を利用。水素還元製鉄は燃料を水素に代替。
従来からの水素還元製鉄の製造プロセスに加え、電炉・熱間圧延までの一式を集約。

出典：日本製鉄カーボンニュートラルビジョン2050、2021.3.30

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3.5 水素航空機の開発／水素ガスタービン発電技術が転用可能？
エアバスは今後、数か月の間に、水素燃料電池と水素燃焼技術などを試験実証。約5年をかけ、水素技術を開発。2020年代後半までに本格的プロトタイプを完成。2035年までに水素航空機を量産。

エアバスのゼロエミッション航空機

出典：エアバス発表、2020.9.22

現在の航空機は、鉄道などと比べ、多くのCO2を排出する。
飛行機で1km移動するのに排出されるCO2は、乗客1人当たり96gとされ、鉄道(18g)の約5倍［国土交通省試算］ 全世界で排出されるCO2総排出量のうち、航空輸送での排出量は約1.7% ［日本航空機開発協会調査］

水素航空機は液体水素を燃料としCO2を排出しない。
水素ガスタービン技術には発電用の技術が活用でき、類似技術で開発を加速できる。 経産省は専用エンジンと液水貯蔵タンクの開発に補助金で後押し
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日本にとって重要な自動車関連産業
日本の輸出品のトツプは自動車、３位が自動車部品。自動車関連が日本の製造業を牽引。 GX投資でもトップは自動車産業の脱炭素化。自動車産業に将来の日本の命運がかかる。自動車の国際競争力の源泉は供給網の「擦り合わせ技術」。 ＥＶの 「組合せ技術」で競争力が維持できるか。雇用は。

GX投資で自動車の脱炭素化がトップ
自動車がトップ、関連が上位【出典】 加藤康子、製造経と日本、2021.07.08 など 43

同床異夢のEVシフト
【削除要】

【略】

英仏と独には内燃機関（合成燃料）に異夢。根底には国際競争力。
出典：電気自動車は石油消費を減らせない？、大場紀章、日経Xtech、2017.11.24

44まとめ柔軟で安定な低・脱炭素移行戦略のために2050年カーボンニュートラル(CN)の実現のために
１ ．電気自動車（EV）はまだ環境に優しくなかった。日本の産業の根幹をなす「自動車産業」は、電動化の大きな流れの中でもエンジン車が共存する現実を直視して、移行期は燃料のCN化を含めて幅広く対応すべき。
２ ．自動車のCN化のためには、上流の電力インフラの脱炭素化を優先的に進めることが必須。再エネの課題を直視し、再エネの不安定さや利用拡大にも貢献する火力発電の脱炭素、燃料のCN化を行い、既存設備を利活用することを考慮すべき。
３ ．脱炭素に電（動）化と水素化（水素燃料）の方向がある。適用分野ごとに最適選択し、日本の国際競争力が考慮されるべき。
４ ．既存設備技術の低炭素化を図る分野横断の移行戦略が必要。
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対話イン九州工業大学 基調講演②
カーボンニュートラルの移行戦略～ 電気自動車は環境に優しいか？ ～ご清聴ありがとうございました