地域におけるエネルギーシステムの最適化に関する調査研究〈フェーズⅡ〉
報告書

2022年 4月

公益財団法人 中部圏社会経済研究所

－地域におけるエネルギーシステムの最適化に関する調査研究＜フェーズⅡ＞－

はじめに
当財団では、2018 年度から 2019 年度にかけて、中部圏における再生可能エネルギーの大量導入の可能性などを検討するとともに、中部圏における 2050 年をターゲットにした将
来のエネルギー需給モデル等について検討した「地域におけるエネルギーシステムの最適化に関する調査研究（以下「フェーズⅠの研究」）」を実施した。
フェーズⅠの研究終了後も、脱炭素に向けた世界的な流れは加速し、「気候関連リスクを抑制するためには平均気温上昇を 1.5℃に抑える必要がある」「平均気温上昇を 1.5℃に抑えるためには、二酸化炭素（CO2）排出量を 2050 年前後には正味ゼロ（カーボンニュートラル）にする必要がある」という認識が広く共有され、日本を含む各国政府が 2050 年までの
カーボンニュートラルを宣言し、2021 年 11 月に開催された気候変動枠組条約第 26 回締約国会議(COP26)では、「世界の平均気温の上昇を 1.5℃に抑える努力を追求することを決意す
る」ことが合意された。
他方で、2020 年に発生した新型コロナウイルス感染症の流行により、エネルギー消費量
は一時的に減少したものの、経済活動再開に伴って再拡大したほか、天然ガスの価格高騰等の要因により、電力需給ひっ迫が発生しており、エネルギー需給の不均衡は解決に至っていない。さらに、2022 年 2 月にロシアによるウクライナ侵攻という事態も発生し、エネルギ
ーの安全保障という側面が新たにクローズアップされた。
以上のとおり、直近の 2 年間で、脱炭素へ向けた国際的な流れが強化・具体化されたほか、エネルギーの安定供給に関する課題が顕在化しつつある。そのため、切り札としてさらに期待が高まる再生可能エネルギーの導入拡大を効果的に進めるためには、フェーズⅠの研究において構築した中部圏における 2050 年のエネルギー需給評価プラットフォーム（シミュレーションモデル、以下「プラットフォーム」）を精緻化していく必要がある。
こうした中で、フェーズⅠの研究に引き続き、2020 年度から当財団内に再び「エネルギーシステム最適化検討研究会」を立ち上げ、2 年間で 5 回の研究会を開催した。本報告書では、研究成果として、第一編で環境・エネルギーを取り巻く政策・社会経済動向と課題、最新のエネルギーシステム導入事例や先行研究について概観するとともに、第二編では、これらの調査結果を踏まえ、フェーズⅠの研究で構築したプラットフォームについて、産業部門
や電気自動車等のエネルギー需給推計手法の精緻化を行ったほか、カーボンニュートラルを前提とした太陽光発電の大量導入可能性の検討、太陽光発電電力による水素等製造可能性の検討、さらに新たなプラットフォームを用いた、当地域の市区町村における 2050 年のエネ
ルギー需給の推計を行った。
今回の調査研究成果が、中部圏の脱炭素社会の実現に向けて、産官学連携による地域毎の最適なエネルギーシステム構築の一助になることを期待している。
2022 年 4 月
公益財団法人中部圏社会経済研究所
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「エネルギーシステム最適化検討研究会＜フェーズⅡ＞委員（敬称略、順不同）」
座長
名古屋大学 未来材料・システム研究所 教授
加藤 丈佳
委員
名古屋大学 持続的共発展教育研究センター 特任准教授
杉山 範子
名古屋大学 未来材料・システム研究所 特任助教
今中 政輝
＊1
原
卓也
株式会社豊田中央研究所 社会システム研究領域 研究員＊1
中部電力株式会社 事業創造本部エネルギーマネジメントユニット長 部長
肥田 光生＊1
東邦ガス株式会社 CSR 環境部 マネジャー
浅井 広志（第 1 回～3 回）
東邦ガス株式会社 CSR 環境部 マネジャー
山田 康志（第 4 回～5 回）*1:所属、役職等については研究会参加時を記載

事務局

公益財団法人中部圏社会経済研究所

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企画調査部長
企画調査部 担当部長

石橋 厚一
服部
学

地域におけるエネルギーシステムの最適化に関する調査研究＜フェーズⅡ＞
−報告書−

目

次

はじめに：
第一編：

エネルギーを取り巻く情勢と課題 −2050年に向けた需給ビジョン−

第１章：エネルギー需給の現状と2050年に向けた課題
１−１．温暖化に対する国内外の動向
１−１−１．海外の動向
１−１−２．国内の動向…………………………………………… 1………………………………………………………… 1………………………………………………………………………… 1………………………………………………………………………… 4
１−２．わが国のエネルギー需給動向…………………………………………………………… 6
１−３．わが国の温室効果ガスの排出状況……………………………………………………… 8
１−４．わが国のエネルギー政策動向と2050年に向けた課題 ………………………………… 9
１−５．2050年に向けた長期戦略と課題、将来展望……………………………………………10

１−５−１.「パリ協定に基づく成長戦略としての長期戦略：環境省」……………………11…………………………………………12
１−５−２．各分野の対策・施策の現状と将来展望…………………………………………………………………14
１−６．2050年のエネルギー需給

第２章：最新の実証サイト、先行研究等の調査結果
２−１．システム開発に関する最新の取り組み………………………………………………17…………………………………………………17

２−１−１．地域資源を活用した自治体による熱電併給事業：

千葉県睦沢町、むつざわスマートウェルネスタウン株式会社、株式会社CHIBAむつざわエナジー ………………………………………………17
２−１−２．再エネ地産地消による域内循環創出・地域づくりイノベーション事業：
北海道石狩市………………………………………………………………………22

２−１−３．清掃工場排ガスからの二酸化炭素分離回収・活用（CCU）事業：
佐賀県佐賀市………………………………………………………………………26

２−１−４．地域バイオマスを活用したエネルギー地産地消事業：
愛知県半田市、株式会社ビオクラシックス半田……………………………30

２−２．エネルギー需給評価プラットフォーム構築に関する先行研究………………………38

２−２−１．地域の熱・電力エネルギー需要量の推定と全国データベース作成：

東北大学大学院工学研究科技術社会システム専攻中田研究室 …………………38
第二編：

地域におけるエネルギーシステムの最適化に関する調査研究

第１章：検討概要………………………………………………………………………………………45

第２章：地域エネルギー需給評価プラットフォームの精緻化 ………………………………………48
２−１．計算手順の概要と見直しの全体像 …………………………………………………………48
２−２．地域エネルギー需給評価プラットフォームの概要 ………………………………………48
２−２−１．民生部門の電力・燃料需要の計算方法 ……………………………………………48
２−２−２．産業部門の電力・燃料需要の計算方法 ……………………………………………50
２−２−３．EV充電需要の計算方法 ……………………………………………………………51
２−２−４．残余電力負荷の計算方法 ……………………………………………………………52

２−３．再エネ導入量・分布の見直し……………………………………………………………53

２−４．各部門における燃料需要から電力需要へのシフトの想定の見直し
２−５．配電エリアの見直し
第３章：太陽光発電の導入
３−１．検討概要…………………54………………………………………………………………………56

量配分手法……………………………………………………………57……………………………………………………………………………………57

３−２．PVポテンシャル計算………………………………………………………………………58

３−２−１．市区町村単位でのPV導入ポテンシャル…………………………………………58

３−２−２．代表市区町村における導入ポテンシャル …………………………………………60…………………………………………………………………………68

３−３．市区町村への配分

３−３−１．中部エリア全体での配分 手法……………………………………………………68

３−３−２．中部エリア全体での配分結果……………………………………………………69

３−３−３．フェーズIにおける導入量との比較………………………………………………75

３−３−４．代表市区町村での配分量 ……………………………………………………………76
３−４．配電エリアへの配分………………………………………………………………………77…………………………………………………………………………………77

３−４−１．概要

３−４−２．代表市区町村における導入配分検討
３−４−３．中部エリア全体での配分結果……………………………………………78……………………………………………………79………………………………………………………………………………85

３−５．３章のまとめ

第４章：市区町村における余剰電力によるCN燃料供給可能性の検討例
４−１．計算対象……………………………………………………………………………………86

４−２．現状の電力需要・燃料需要………………………………………………………………86

４−３．将来のPV発電電力量と電力需要・燃料需要４−４．おわりに……………………………………………89……………………………………………………………………………………96

第５章：各市区町村における電力需給の将来像に関する検討例
５−１．検討内容………………………86…………………………………97……………………………………………………………………………………97

５−１−１．電力需要……………………………………………………………………………97

５−１−２．EV充電需要 …………………………………………………………………………99
５−１−３．燃料需要 ……………………………………………………………………………100
５−１−４．太陽光発電の導入量………………………………………………………………102

５−１−５．太陽光発電の発電電力量…………………………………………………………104
５−１−６．将来の電力需要に対する余剰電力 ………………………………………………106

５−１−７．水素等CN燃料の製造ポテンシャル ………………………………………………108
５−２．まとめ ………………………………………………………………………………………114

第６章：まとめ
６−１．結論…………………………………………………………………………………………115…………………………………………………………………………………………115

６−２．今後の課題…………………………………………………………………………………115

付録１：各市区町村のPV導入ポテンシャル、配分量、2019年6月時点での認定量
おわりに：…………116

【第一編】

第一編

エネルギーを取り巻く情勢と課題－2050 年に向けた需給ビジョン－

2020 年 4 月に当財団が報告書を発行した「地域におけるエネルギーシステムの最適化に関する調査研究」（以下、「フェーズⅠの研究」）で紹介したとおり、2018 年 10 月に要約が公表され「IPCC」）の特別報告書（以下、「1.5℃特別報
た国連の気候変動に関する政府間パネル（以下、告書」）では、「人為的な活動による世界全体の平均気温の上昇が、現在の度合いで進行すれば、世界の平均気温は、2030〜52 年の間に産業革命前と比べて 1.5℃上昇する可能性が高い」、「温暖化は、数百年から数千年にわたって持続し、これに起因する海面上昇などが長期的に続く」と指摘している。これを受けて、2021 年 11 月に開催された、気候変動枠組条約第 26 回締約国会議（以下、「COP26」）では、パリ協定（2015 年 12 月）における取り決めから一歩進んで、21 世
紀末の気温上昇を「1.5℃に抑える努力を追求することを決意する」こととなった。
そこで、本研究では、フェーズⅠの研究に続いて、2050 年に向けた中部圏のエネルギー需給のあるべき姿と将来像を改めて描くために、国内外の環境・エネルギー政策やエネルギーの需給・CO2 の排出動向、持続可能な社会の実現に向けた課題や、脱炭素社会の実現を目指した政策・技術開発の事例などについて、直近の情報を整理した。
第１章：エネルギー需給の現状と 2050 年に向けた課題
１－１．温暖化に対する国内外の動向
１－１－１．海外の動向
2015年12月に締結されたパリ協定の目標は、「21世紀末までの平均気温の上昇を産業革命以前に比べて2℃未満に抑制するとともに、1.5℃に抑える努力を追求する」というものであった。
しかしながら、本目標の達成に向けた各国の目標は不整合で、十分な内容とは言えなかった。また、異常高温やこれに伴う森林火災、多雨・暴風雨による水害、少雨やこれに伴う干ばつといった気候災害は高頻度化・激甚化しつつあり、現在に至っている。
このような中で、2018年10月にIPCCから、「1.5℃特別報告書」の政策決定者向け要約（SPM）
が公表された。同報告書では、産業革命以前の世界の平均気温から1.5℃上昇した場合の影響と、そこに至る温室効果ガスの排出経路を把握し、その評価を行った。さらに、1.5℃上昇の場合と2℃上昇の場合では、生態系や人間システムへのリスクがどの程度異なるかにも着目して予測した結果、「気温上昇を 2℃ではなく 1.5℃に抑えることで、気象・生態系・人間社会に対する気候関連リスクをある程度抑制可能である」（表1-1-1 参照）とした。また、1.5℃上昇に抑える場合の試算によっては、「（1.5℃上昇に抑えるためには、）CO2排出量を2030年までに2010年比約45%削減、2050年前
後には正味ゼロ（以下「カーボンニュートラル」）に達する必要がある」（図1-1-1 参照）と示唆した。

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表1-1-1 温暖化によって予測される影響の比較 1.5℃ vs 2℃（出典：環境省「1.5℃特別報告書」説明資料）

図1-1-1 気温上昇を1.5℃に抑えるため2050年にCO2の正味排出ゼロが必要とするモデル検討（出典：環境省「1.5℃特別報告書」説明資料）

52

同報告書の発行後、上記の内容に関心を示す国が増加し、まずEU、フランス、イギリス、デンマ
ーク、スウェーデンなどが、2050年までにカーボンニュートラルを達成する方針を打ち出した。2021
年までには日米を含む主要国が同様な意向を表明して、世界的な流れが形づくられた。
また、従前から金融機関によるグリーン投資や化石燃料関連資産からの投資撤退（ダイベストメ
ント）の動きはあったが、同報告書における1.5℃上昇に抑えるケースの前提条件として石炭火力発電の廃止や二酸化炭素回収・貯留（CCS（Carbon dioxide Capture and Storage））付き火力発電が挙げられていたため、脱炭素へ向けた動きを加速させることとなった。特にEUは、2019年12月に、2050年までのカーボンニュートラルと経済成長の両立を目指す「欧州グリーン・ディール」戦略を発表したほか、2020年7月に、持続可能な経済活動を分類する制度である「EUタクソノミー」
規則を施行した。これは、図1-1-2に例示するとおり、2050年までにカーボンニュートラルを達成するために、「グリーン」な投資を促進することを目指して、実質的に貢献する事業や経済活動の基準を明確化するものである。同規則では、再生可能エネルギーや水素の製造・利用等が投資適格とされている。
タクソノミー適格（例）タクソノミー不適格（例）

再エネ発電

電気自動車

風力タービンの製造

ICT活用による気象データ分析

石炭火力発電ハイブリッド自動車／内燃自動車

原子力発電

CCSなしガス火力発電※2020年３月に公表された専門家グループからの提言では、原子力は、ゼロエミッション電源であるものの廃棄物処分等の観点から、現段階では適格とはいえない、と整理されている。

9

図1-1-2 EUタクソノミーにおける適格な経済活動・不適格な経済活動の例（出典：第2回 グリーンイノベーション戦略推進会議 資料4-2（経済産業省））
以上の状況を反映して、2021年11月にイギリス・グラスゴーで開催されたCOP26では、「世界の平均気温の上昇を1.5℃に抑える努力を追求することを決意する」ことが合意されたほか、石炭火力の削減等に関する議論も行われた。COP26の主な成果を図1-1-3に示す。

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COP26 の主な成果
締約国会議としての決定○「グラスゴー気候合意（COP26カバー決定）」：COP26として、気候変動対策の方向性と政治的メッセージを示す包括的な文書。
議長国が各国意見を踏まえて起草し、その内容について各国が議論し、決定。
・１．５℃努力目標追求の決意を確認
・排出削減に関する今後の検討道行き等にも言及
・石炭火力、非効率な化石燃料補助金等
・2025年までに先進国の適応支援を2019年の水準から倍増○各議題の決定事項
・パリ協定ルールブックの完成：炭素クレジットの国際取引ルールの設定
・透明性（排出量、NDC実施状況等の報告表）、NDCの共通の実施期間、
ロス＆ダメージ、適応、定期レビュー、キャパシティビルディング等
・長期気候資金・2020年で年間1000億ドルの目標（先進国→途上国）は未達成
・2025年以降の新規目標は、2027年まで議論を継続

議長国プログラム等での有志国によるプレッジ ⇒ 有志連合
例）○「グラスゴー・ブレークスルー」（電力、道路交通、鉄、水素、農業）○グラスゴー・フィナンシャル・アライアンス・フォー・ネットゼロ(GFANZ)
・世界の機関投資家や金融機関などが加盟する業界団体（GFANZ）
・脱炭素に向けた途上国への資金供給を強化する方針○森林・土地利用 ○海運 ○自動車等

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図1-1-3 COP26の主な成果まとめ（出典：気候変動枠組条約第26回締約国会議(COP26)について（環境省））
他方で、2020年に発生した新型コロナウイルス感染症の流行により、同年の世界のエネルギー消費量は前年比で4％、CO2排出量は6％減少した。しかし、各国政府の経済対策とワクチン普及により、2021年には再び増加に転じ、世界のエネルギー消費量・CO2排出量とも、概ね2019年度の水準に戻った。脱炭素をめざした政策を打ち出したばかりの欧州においても、経済活動再開に伴ってエ
ネルギー需要が増大したほか、CO2排出量が比較的少ない天然ガスの価格高騰、欧州排出権取引（EU-ETS）の排出枠価格の上昇、天候不順による風力発電の低迷等の要因が重なって、電力需給
ひっ迫が発生した。これをうけて、欧州委員会は2022年2月に、一定の条件で天然ガスおよび原子力発電等をEUタクソノミー規則に含める案を発表した。中国等でも、景気回復によるエネルギー需要
増、気候変動対策・脱炭素化に伴う石炭から天然ガスへの需要シフトで、同様に天然ガス価格の高騰や電力需給ひっ迫が発生した。さらに、2022年2月にロシアによるウクライナ侵攻という事態も発生し、エネルギーの安全保障という側面が新たにクローズアップされた。
このように、脱炭素へ向けた国際的な気運は、パリ協定以後もさらに高まり、「気温上昇を1.5℃に抑制」や「2050年にカーボンニュートラル達成」といった具体的な目標が共有され、欧州等では、目標達成に向けた政策も立ち上がった。他方で、気候変動以外の要因も含め、エネルギーの安定供給に関する課題が顕在化しつつある。
１－１－２．国内の動向
わが国では、パリ協定を機に「2030年度に26％の温室効果ガス削減（2013年度比）」の目標を立て、目標達成に向けて、2016年5月に地球温暖化対策計画や政府実行計画を策定して、関連の施策を実施してきた。しかしながら、前項の通り、海外において脱炭素へ向けた動きが加速したことから、
74わが国としても目標や政策の見直しを行うことになり、2020年10月に「2050年カーボンニュートラ
ル宣言」を行い、2021年4月には、温室効果ガス削減目標を「2030年度に2013年度比で46％削減」に引き上げ、2021年10月には、地球温暖化対策計画およびエネルギー基本計画を改定して、海外と歩調を合わせることになった。
ただし、わが国では、再生可能エネルギーの普及と温室効果ガス排出規制のみを急速に進めるのではなく、幅広い分野のイノベーションを通じた脱炭素を目指してきた点が、欧州等とは異なる。
政府では、イノベーションを通じて環境技術のコストダウンと実装を目指すこととして、2020年1月に「革新的環境イノベーション戦略」を策定した。同戦略のもと、グリーンイノベーション戦略推進会議等を通じて、図1-1-4に示す5つの重点領域※でイノベーションへ向けた取り組みが進んでいる。（※重点領域： エネルギー転換、運輸、産業、業務・家庭・その他・横断領域、農林水産
業・吸収源）
社会実装の面でも、現実的・実効的な脱炭素のためのエネルギートランジションを提唱し、2019
年10月に、投資をイノベーションへ向けるためのTCFD1サミットを立ち上げた。その後、経産省による「クライメート・トランジション・ファイナンスに関する基本指針」策定（2021年5月）や、日本取引所グループによるコーポレートガバナンス・コードの改訂（TCFD開示）（2021年6月）等が行われた。

図1-1-4 革新的環境イノベーション戦略の5分野16課題（出典：経済産業省ホームページ）
また、わが国では、各地域が環境・エネルギー分野だけではなく、経済・交通・レジリエンス等の分野を含めて、自立・分散型の社会を形成して相互に支え合う「地域循環共生圏」の概念が提唱
G20 の要請を受け、金融安定理事会により、気候関連の情報開示及び金融機関の対応をどのように行うかを検討するために設立された、気候関連財務情報開示タスクフォース（Task Force on
Climate-related Financial Disclosures）
8
1

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されている（2018年4月）。図1-1-5に、地域循環共生圏のイメージを示す。
以上の考え方は、2021年10月のエネルギー基本計画改定や、地球温暖化対策計画の改定にも反映された。
地域循環共生圏（日本発の脱炭素化・6'*V構想）－ サイバー空間とフィジカル空間の融合により、地域から人と自然のポテンシャルを引き出す生命系システム －Ver. 26「自立分散」 × 「相互連携」 × 「循環・共生」 ＝ 活力あふれる「地域循環共生圏」 ⇒ 「脱炭素化・6'*Vの実現、そして世界へ」「オーナーシップ」「ネットワーク」「サステナブル」「人間の安全保障、次世代・女性のエンパワーメントを基盤に」

新たな価値とビジネスで成長を牽引する地域の存立基盤「オーナーシップ」と「ネットワーク」
からなる生命系システム社会

地域循環共生圏

防災インフラと自然の防災力の相乗効果

気候変動影響による被害の回避・軽減（適応）

新興感染症
への備え

地域循環共生圏

防災・景観・再エネのための配電網地中化&2フリー燃料（体に優しくおしゃれなオーガニック素材衣服）（自分と地球に優しいオーガニック・コスメ）（オーガニック農産物・水産物等の地産地消・産地直送）（地元材で人に優しくロングライフな住宅）（地元オーガニック産品で地域商店街の活性化）

観光ビジネス

エコツーリズム、温泉、祭り、文化・歴史（地域包括ケアシステム、農福連携）

場所を問わない働き方

老朽インフラの活用・更新

地域循環共生圏
再エネビジネス（風力）再エネ活用による
防災・減災拠点整備

熱融通ビジネス=(+・=(%

再エネ熱ビジネス

配電・小売りビジネス

廃棄物発電
＆熱利用

蓄電池・水素貯蔵&2フリーガス
水素・アンモニア・&&86技術

デジタル技術による次世代・高品質 基幹送電網

エネルギーの地産地消と地域間融通地域経営型のエネルギービジネス
地域資源活用型観光ビジネス「知の源泉」となる地域の大学・高専・研究機関

地域課題解決型のビジネス（テレワーク、95、ワーケーション）

空き家・空きスペース活用(6'（既存施設や耕作放棄地等の活用によるビジネス
拠点化・観光資源化、地域教育・地域人材育成）

健康・未病ビジネス

地域間エネルギー流通ビジネス

地域グリッドと基幹グリッド双方が支えるハイブリッド電力システム

一人多役

暗黙知・技や地域価値の再発見

働きがいと生きがいを感じる仕事

地域循環共生圏

資源循環ビジネス（廃棄物、食料、プラ等の先進的リサイクル）

地域金融・(6*金融・地域ファンドによるビジネス支援

多様なビジネスの創出
新たなバリューチェーンの創造
再エネビジネス（バイオマス）

ソーラー
シェアリング

電力アグリゲートビジネス

Ŭƒŷ活用による
低炭素物流（次世代育成・教育、世代間交流）

中小企業の
環境経営

&2の原料化

廃プラスチックからの再生

再エネビジネス（太陽光）クラスター(9充放電管理ビジネス&2フリーガスコジェネ

日本の基幹
ものづくり産業

野遊び（地域の豊かな自然・
景色・文化を味う）

サステイナブルファッション

（カーシェア・相乗り）

まちづくりと交通が統合され活気あるコミュニティ

共感・感動創造（文化・芸
術・歴史・スポーツ）

子育て・介護世代支援サービス

衣・食・住にわたるオーガニック・ビジネス（異業種間での共同輸送）

災害に強い「まちづくり」

災害時でも安心感のある
インフラ・エネルギーシステム

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高齢者向け
配車サービス

物流の地域拠点化・防災対応グリーンインフラŨƆƒŐŧŵŵ
適応ビジネス

地域交通ビジネス

需給のバンドル化

ストックとしての豊かな自然とその恵みでグッドライフ

健康で自然とのつながりを感じる「ライフスタイル」（グリーンスローモビリティ、電動バス）&$6(（電動、シェアリング、自動、接続）

地域循環共生圏「モノ消費」から「コト消費」へのシフトで健康と豊かさと楽しさを人に優しく魅力ある「交通・移動」システム

地域循環共生圏

水の循環と調和する
地域コミュニティ

地域循環共生圏

地域の魅力を引き出す交通システム

安心と利便性で高齢者や子育て世代に優しい移動手段

人々が健康で活き活きと暮らし幸せを実感することで、地域が自立し誇りを持ちながらも、他の地域とも有機的につながることにより、国土の隅々まで豊かさが行きわたる。

自律分散型の「エネルギー」システム

地域再エネビジネ
スを支えるシステム,R7等による経営資源・製品等の次世代流通網

イノベーティブ
なものづくり「6RFLHW\」と人の生産性向上が創る「地域循環共生圏」

図1-1-5 地域循環共生圏のイメージ（出典：環境省ホームページ）
なお、わが国でも、気候変動の激甚化は認識されており、太陽光発電を中心に再生可能エネルギーの導入が進みつつあるものの、既存のインフラが高経年化する中で、火力電源への新規投資が停滞し、エネルギー需給もひっ迫の兆しがある。供給源として期待される再生可能エネルギー電源の開発に関しては、風力や地熱について立地促進へ向けた制度見直し等が進められているものの、同電源の太宗を担う太陽光発電は、各地で地質・環境保全・景観等立地上の課題に直面しつつあり、
需給バランス制御の困難さや、縮小していく固定価格買取制度（以下「FIT制度」）と相俟って、普及のペースを維持できるかが試されている。そのような中で、再生可能エネルギー発電設備を有効活用するため、自家消費型設備の導入、蓄電池・電気自動車・水素製造といった余剰電力活用技術の導入、電力系統制御技術の高度化といった取り組みが進められている。
１―２．わが国のエネルギー需給動向
資源エネルギー庁が発表した令和 2 年度（2020 年度）のエネルギー需給実績によれば、わが国の最終エネルギー消費は、図 1-1-6 に示すとおり 12,089PJ（ペタジュール、12,089×109MJ）で、2013年度に比べて 14.2％減少し、2019 年度と比べても 6.6％減少した。エネルギー源別では、石炭の減少率が特に大きいが、直近の 5 年間漸増してきた再生可能・未利用エネルギーも、2019 年度比で96

5.5％減少となった。これは、新型コロナウイルス感染拡大に伴う事業活動や運輸における減少で、消費量全体が縮小したためと推測される。なお、産業・業務部門や運輸部門の減少に対して、家庭部門は在宅時間増の影響などから 2019 年度比で 4.8％増加となった。エネルギー白書 2021 では、新型コロナウイルス感染症が、短期的な需要変化に加え、オンライン化による移動回避など永続的な影響要因となる可能性があると指摘している。

図1-1-6 令和2年度エネルギー需給実績（抜粋）（出典：令和2年度(2020年度)エネルギー需給実績速報（経済産業省））

10
7

発電電力量に関しては、2013 年度に比べて 7.7％減少し、2019 年度と比べても 2.1％減少した。
電源別では、2019 年度比で原子力・石炭火力が減少し、再生可能エネルギーと天然ガス火力がやや増加した。エネルギー白書 2021 では、各国のカーボンニュートラル宣言に加え、民間でも脱炭素化に向けた取組（ESG 投資2、RE1003）が加速した結果、産業・業務用部門でサプライチェーンの企業に対しても脱炭素化が求められることにより、排出量クレジット活用のほか、再生可能エネルギ
ー源調達のニーズが増えたとしている。
１－３．わが国の温室効果ガスの排出状況
環境省が発表した令和2年度（2020年度）の温室効果ガス排出量（速報値）によれば、わが国の温室効果ガス排出量（CO2換算）は、図1-1-7に示すとおり11億4,900万トンで、2013年度に比べて18.4％
減少し、2019年度と比べても5.1％減少した。このうちCO2排出量は10億4,400万トンで、2019年度
比6,370万トン（5.8%）減、2013年度比で2億7,360万トン（20.8%）減となった。
CO2排出量のうち、エネルギー転換部門（発電所・製油所等）の排出量は、2019年度比で2.8%減
り、2013年度比で19.8%減った。産業部門、運輸部門、業務その他部門の排出量も減少した。家庭部門も2013年度比で7.5%減っているものの、2019年度比では4.6％増加した（エネルギー転換部門
排出分を他部門へ配賦後は、2019年度比4.9%増、2013年度比で19.3%減となった）。これは、エネ
ルギー需給動向と同様、新型コロナウイルス感染拡大に伴う事業活動や運輸量の減少を反映し、家庭部門においては在宅時間増の影響によるものと考えられる。

図1-1-7 わが国の温室効果ガス総排出量（2020 年度速報値）（出典：2020 年度（令和 2 年度）の温室効果ガス排出量（速報値）について（環境省））
令和3年版環境白書では、2020年の世界の温室効果ガス排出量の対前年減少率が、リーマンショッ
ク時よりも大きくなると見込んでいるほか、図1-1-8に示すとおり、新型コロナウイルス感染症拡大
2

社会的責任投資：従来の財務情報だけでなく、環境（Environment）・社会（Social）
・ガバナンス（Governance）要素も考慮した投資3 企業が自らの事業の使用電力を 100％再生可能エネルギーで賄うことを目指す活動
11
8

による外出自粛とテレワーク拡大が、ワーク・ライフスタイルを変化させたとしており、家庭部門の電力消費量増加と一般廃棄物排出量増加、データ通信量の増加、事業所からの一般廃棄物排出量
減少といった事象を生じたと指摘している。さらに、気候変動の激甚化や、これに関連した感染症
拡大等の傾向にも言及している。

図1-1-8 わが国の新型コロナウイルス感染症の拡大の影響（出典：令和3年版環境白書（抜粋）（環境省））

１－４．わが国のエネルギー政策動向と 2050 年に向けた課題
世界的に脱炭素へ向けた動きが加速する中、新型コロナウイルス感染症拡大で、エネルギー消費量や温室効果ガス排出量は一時的に減少したが、2030 年温室効果ガス排出 46％削減、2050 年カー
ボンニュートラルを実現するためには、さらに抜本的な排出削減が必要となる。
そのような中で 2021 年 10 月に策定された第６次エネルギー基本計画は、2050 年カーボンニュー
トラルに向けた政策展望と、それを踏まえた 2030 年度に向けた政策対応から構成されている。「脱炭素」と「３Ｅ＋Ｓ4」の追求が重要テーマである。
具体的には、2030 年度の温室効果ガス排出 46％削減に向けて、再生可能エネルギーの主力電源化を徹底し、再生可能エネルギー最優先の原則で取り組み、最大限の導入を促すとしている。その一方で、地域と共生する形での適地の確保、太陽光や風力などの自然変動電源の増大に伴う調整力の確保等の電力システムの柔軟性の向上、コストの安定化および低減、インフラ高経年化への対応といった、普及拡大へ向けた課題に着目しており、これに対応するために、需要サイドでは、再生可能エネルギー電力の出力変動に対応したディマンドリスポンスや電化、供給サイドでは火力電源の削減と再生可能エネルギーの調整力化等を進めるとしている。また、再生可能エネルギー以外では、化石燃料とアンモニアや水素の混焼、二酸化炭素回収・貯留（CCS）やカーボンリサイクルに安全性(Safety)を大前提とし、自給率(Energy Security)、経済効率性(Economic Efficiency)、環境適合(Environment)を同時達成する取り組み
1249

も言及しており、水素を新たな資源として位置付けたほか、今回初めて、水素・アンモニア発電が、2030 年の電源構成の 1％を目指すとした。
2050 年に向けては、カーボンニュートラル実現のため、水素・アンモニア発電や二酸化炭素回収・有効利用・貯留（CCU（Carbon dioxide Capture and Utilization）あるいは CCUS（Carbon dioxide
Capture, Utilization and Storage））、カーボンリサイクル、製造業等における電化や水素・合成メ
タン・合成燃料の活用などによる脱炭素化、二酸化炭素直接回収（DACCS（Direct Air Carbon
Capture and Storage））やバイオマスエネルギー起源二酸化炭素の回収・貯留（BECCS（Bioenergy
with Carbon Capture and Storage））、森林吸収源など、あらゆる選択肢を追求する、としている。
これらの総合的な政策を着実かつ速やかに進めていく必要がある。
１－５．2050 年に向けた長期戦略と課題、将来展望
１－５－１.「パリ協定に基づく成長戦略としての長期戦略：環境省」
2021 年 10 月のエネルギー基本計画の改定と同時に、「パリ協定に基づく成長戦略としての長期戦
略」も、IPCC の「1.5℃特別報告書」を勘案して改定された。
同戦略は、パリ協定では努力目標であった「気温上昇を 1.5℃に抑制」の実現を強く意識した内容となったが、改定前から引き続き、各ステークホルダーが、以下のような要素を踏まえ、それぞれの目指す社会の姿を描き、それに向かって行動を起こし、その目指す社会の姿を共有することが重要としている。また、この 5 つの基本的な考え方（ビジョン）をベースに、表 1-1-2 に示す 5 分野
で施策の方向性が示されている。
①SDGs5の達成
脱炭素社会への移行において、SDGs に掲げられた気候変動以外の目標とのコベネフィット（共通便益）の最大化を目指す。
②イノベーションを継続させる基盤としての「共創」
長期的な社会変革に向けたニーズを共有し、多様な知がぶつかり合うことを繰り返すことにより、「共創」的にイノベーションを生み出し続ける。
③Society5.0 との連携
「デジタル革命と多様な人々の想像・創造力の融合によって、社会の課題を解決し、価値を創造する社会」としての「Society5.0」により、デジタル化を通じて、エネルギー、モビリティ等の分野を超えた相互作用を通じて気候変動対策に貢献する。
④地域循環共生圏
人口減少・少子高齢化が進む我が国においては、特に地域の活力を高める成長戦略が重要である。
このため、各地域が地域資源を持続可能な形で最大限活用し自立・分散型の社会を形成しつつ、より広域的なネットワークを構築し、地域における脱炭素化と環境・経済・社会の統合的向上によるSDGs の達成を図る「地域循環共生圏」の創造を目指す。同時に、この持続可能な地域の在り方を世界に提示することにより、国際社会のロールモデルとなることを目指す。

5

Sustainable Development Goals：国際連合が、持続可能な開発に向けて定めた 17 項目の目標
13
10

⑤課題解決先進国
国内の都市や農山漁村を含む地域での成功モデルを発信・横展開し、「課題解決先進国」となることを目指す。
表1-1-2 「パリ協定に基づく成長戦略としての長期戦略」における各分野の施策の方向性（出典：「パリ協定に基づく成長戦略としての長期戦略」（環境省））
分野（１）エネルギー

施策の方向性（概要）
再生可能エネルギー最優先の原則

徹底した省エネ
電源の脱炭素化／可能なものは電化
水素、アンモニア、原子力などあらゆる選択肢を追求（２）産業

徹底した省エネ
熱や製造プロセスの脱炭素化（３）運輸2035 年乗用車新車は電動車 100％
電動車と社会システムの連携・融合（４）地域・くらし

地域課題の解決・強靱で活力ある社会
地域脱炭素に向け家庭は脱炭素エネルギーを作って消費（５）吸収源対策

森林吸収源対策や DACCS の活用

また、分野別の施策の方向性と同時に、重点的に取り組むべき、以下のような分野横断的な施策も示されている。
１．イノベーションの推進（技術、経済社会、ライフスタイル）
２．グリーン・ファイナンスの推進
３．ビジネス主導の国際展開・国際協力
４．予算（グリーンイノベーション基金）
５．税制
６．規制改革・標準化
７．成長に資するカーボンプライシング
８．人材育成９．気候変動適応によるレジリエントな社会づくりとの一体的な推進
10．政府及び地方公共団体の率先的取組
11．科学的知見の充実
このうち、「１．イノベーションの推進」において、今後の産業としての成長が期待される重要分野であって、2050 年カーボンニュートラルを目指す上で取組が不可欠なものが、「（１）技術のイノ
ベーション」にまとめられている。ここでは、エネルギーシステムと直接的な関連性が深い、以下のような事業・分野が取り上げられている。
1411

洋上風力、太陽光、地熱、水素、燃料アンモニア、次世代熱エネルギー産業、原子力産業、自動車・蓄電池、次世代電力マネジメント、廃棄物発電・熱利用・バイオガス化・排ガスの固定化、住まいと移動のトータルマネジメント
１－５－２．各分野の対策・施策の現状と将来展望

本研究報告書の第二編「エネルギー需給評価プラットフォームの改良」においては、１－５－１に示した各分野の対策や、分野横断的な施策のうち、中部圏の各所で、地域として取り組める可能性がある以下のものを、需給評価プラットフォームに盛り込んだ。各分野の現状と将来展望について、概観する。
① 太陽光発電
わが国の太陽光発電は、平地面積当たりの導入量が世界一であるなど、再生可能エネルギーの主力として導入が拡大し、2021 年 9 月末時点で、FIT 制度対象の累積設備導入量は約 63GW（63×106kW）に達した。また、自家消費や地産地消を行う分散型エネルギー源として、レジリエンスの観点でも活用が期待されており、カーボンニュートラルの実現に向けては、更なる導入拡大が不可欠である。第 6 次エネルギー基本計画においては、2030 年における太陽光発電の設備容量
を 103.5~117.6GW としたほか、（一社）太陽光発電協会では、2050 年の目標導入量を 300GWと試算6している。
一方で、FIT 制度開始当初は年間 7～8GW あった設備導入量は、事業規律の強化・産業の適正化の結果、足下の認定量で 1.5GW と、当初の 1/5 程度まで低下している。
こうした状況を踏まえ、更なる導入拡大に向けては、適正な事業者による、地域と共生した形での事業実施を大前提に、既存のシリコン太陽電池では設置困難な場所でも設置可能な次世代型太陽電池の技術開発等が必要である。技術開発以外では、地域で受容可能な、太陽光パネルの設
置場所を見極めて導入を進めることが必要となる。環境省では、2020 年 6 月から、「再生可能エ
ネルギー情報提供システム(REPOS)」を公開して、市区町村別の導入ポテンシャルを確認できる情報を提供しているほか、2021 年 5 月の地球温暖化対策推進法改正により、地方公共団体実行計
画（区域施策編）を定める市町村は、再生可能エネルギーを利用して地域の脱炭素化を進める「促進区域」を定めるよう努めることとなった。太陽光発電については、例えば耕作放棄地等の未利用地の活用や、作物・耕作条件等を検討の上で既存耕地上に太陽光パネルを併設する「営農型太陽光発電（ソーラーシェアリング）」の拡大についても、検討が必要である。
②蓄電池
蓄電池は、再生可能エネルギー等の電力需給調整力となる定置用、電気自動車等に搭載される
車載用、情報端末等の小型電気機器に搭載される民生用があり、脱炭素化やデジタル化を進める
上で不可欠なツールとなっている。
このうち定置用蓄電池の 2019 年度における累積導入規模は、第 4 回定置用蓄電システム普及
拡大検討会（経済産業省）資料 4 によると、再生可能エネルギー併設・系統用が 1.2GWh（1.2×6

JPEA ビジョン・PV OUTLOOK 2050（2020 年 5 月、（一社）太陽光発電協会）
1512

106kWh）、家庭用が 2.4GWh、通信基地局用や中・大型無停電電源装置（UPS）を含む業務・産業用が 6.0GWh、あわせて 9.6GWh としている。しかし、2050 年のカーボンニュートラル実現に向けては、①太陽光発電で触れたとおり、太陽光発電だけでも現状の 5 倍の導入量が必要と見込まれており、定置用蓄電池に関しても、これに対応した普及が必要となると考えられる。
他方で、2018 年度における蓄電池の市場規模は、定置用が 0.3 兆円、車載用が 2.1 兆円、民生用が 1.6 兆円で、車載用が全体の半分以上を占めており、定置用の普及拡大に向けては、製造から設置に至るコストの低減や、活用の改善等の課題が指摘されている。
そこで、2021 年 6 月に策定された「2050 年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略」
においては、定置用と車載用を総合した、以下のような目標が示された。
・2030 年までのできるだけ早期に－国内の車載用蓄電池の製造能力を 100GWh まで高めるとともに、－電気自動車とガソリン車の経済性が同等となる車載用の電池パック価格 1 万円/kWh 以下、－太陽光併設型の家庭用蓄電池が経済性を持つシステム価格 7 万円/kWh 以下（工事費込み）－工場等の業務・産業部門に導入される蓄電池が経済性を持つシステム価格 6 万円/kWh（工事費込み）を目指す
・家庭用、業務・産業用蓄電池の合計で 2030 年までの累積導入量約 24GWh を目指す
・2030 年以降、更なる蓄電池性能の向上が期待される次世代電池の実用化を目指す
また、これに関連して、現行リチウムイオン電池の２倍以上の体積エネルギー密度実現を目指
す次世代電池の開発や、蓄電池のリユース・リサイクルの促進等にも言及している。
③水素およびカーボンニュートラル燃料の製造・利用
2021 年 3 月にまとめられた「今後の水素政策の課題と対応の方向性中間整理（案）」（経済産業省）によれば、現在、国内では副生水素等が石油製油所等で約 193.2 万トン／年製造されていると推計される。水素は、2050 年のカーボンニュートラル実現に向けて、再生可能エネルギーの余剰電力による水素製造、需給調整のための発電にとどまらず、輸送用燃料や、高温分野を中心とした産業用燃料等、幅広い分野で活用が期待されている。
「2050 年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略」および「パリ協定に基づく成長戦略としての長期戦略」でも、燃料電池自動車等の燃料として活用が始まった水素を新たな資源と位置付け、世界市場を視野に、導入拡大に向けた以下のような目標を掲げた。
・2030 年に供給コスト 30 円/Nm3（現在の販売価格の 1/3 以下）、2050 年に水素発電コストをガス火力以下である 20 円/Nm3 程度以下にする等、化石燃料に十分な競争力を有する水準となることを目指す。
・目標量に関しては、国内水素市場を早期に立ち上げる観点から、2030 年に水素導入量を最大300 万トンとすることを目指す。うち、クリーン水素（化石燃料＋CCUS／カーボンリサイクル、再生可能エネルギー等から製造された水素）の 2030 年供給量は約 42 万トン以上を目指す。加16
13

えて、2050 年には 2,000 万トン程度の供給量を目指す。
また、これらを実現するための、水素の製造・輸送・消費の各段階での技術改善やコスト低減にも言及している。
このほか、クリーン水素と空気中の窒素から合成するアンモニアや、クリーン水素と回収したCO2 から合成するメタン等の「カーボンニュートラル燃料」への注目が高まりつつあり、「2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略」および「パリ協定に基づく成長戦略としての長期戦略」では、2030 年時点では、年間 300 万トン（水素換算で約 50 万トン）
、2050 年には年間約 3,000 万トン（水素換算で約 500 万トン）の燃料アンモニアの国内需要を想定するとともに、製造や輸送・貯蔵の大規模化や高効率化、専焼化といった技術開発と、国際的なサプライチェー
ン構築を進める、としている。水素と CO2 からメタンを合成するメタネーションは、「2050 年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略」において、2030 年時点では、既存インフラへ合成
メタンを１％注入（年間 28 万トン）
、2050 年には 90%（年間 2,500 万トン）を合成メタンに置
き換え、同年時点で現在の液化天然ガス（以下「LNG」）価格と同水準を目指す、としている。
④スマートコミュニティ
再生可能エネルギーの導入拡大に伴い、電力需給の空間的ギャップ（大需要地と発電適地の間の距離）と時間的ギャップ（需要量と発電量とのズレ）が拡大し、系統混雑や電力品質問題が深刻化することが懸念される。こうした課題に効果的に対応すべく、必要となる規制の維持・見直
しに加えて、電力需給の予測・運用・制御のさらなる高度化が求められる。
わが国では、地域のエネルギー需要と、需要側の分散型エネルギー源を、高度なデジタル技術で制御することによって最適な運用を行うスマートコミュニティの実証が行われてきた。スマー
トコミュニティは、再生可能エネルギー、燃料電池・コージェネレーション、蓄電池といった分
散型エネルギー源と、エネルギー需給を制御するエネルギーマネジメントシステム（EMS）、さらに電力の場合はこれらを接続する電力ネットワークで構成されるが、さらに個別の建物で需給制御するネット・ゼロ・エネルギー・ハウス（ZEH）やネット・ゼロ・エネルギー・ビル（ZEB）、
特定エリアで需給制御するマイクログリッドも、社会実装へ向けた取り組みが行われている。特に最近では、需給の調整力として、定置式の分散型エネルギー源や需要側機器（家電、給湯等）に加え、住宅・建築物と電気自動車間の充放電や電力消費に着目した、V2H（Vehicle to Home）や
V2G（Vehicle to Grid）と呼ばれる取り組みも始まっている。
以上のような、スマートコミュニティとこれに関連する各技術・サービスの社会実装が一層進むことで、エネルギー利用の脱炭素化、高効率化とともに、災害等による停電の発生確率や影響範囲の抑制、復旧の早期化といったレジリエンス向上にもつながることが期待される。
１－６．2050 年のエネルギー需給
これまで第 1 章では、地域における将来のエネルギー需給動向を考える前提となる、脱炭素強化に向けた国内外の政策動向と、カーボンニュートラル実現に向けた課題と施策の方向性について、実現するのに必要な新技術の観点を踏まえて概観してきた。
17
14

地域のエネルギーシステムも、2050 年カーボンニュートラルへ向けた政策・経済の流れに対応していく必要がある。また、新型コロナウイルスの感染拡大がもたらした、ライフスタイルの変化と社会経済のデジタル化進展についても、考慮に入れる必要がある。
今後も、再生可能エネルギーの普及加速が必要であることは言うまでもないが、太陽光や風力等の自然変動電源の容量増大に伴い、電力需給のミスマッチも拡大が見込まれる。また、高温が必要な製造業等、電化以外の選択肢が必要なエネルギー需要も存続する。
そのため、2050 年のエネルギー需給については、第６次エネルギー基本計画に定めるとおり、再生可能エネルギーの主力電源化に伴って、コージェネレーション・燃料電池などの分散電源、蓄電池や電気自動車が調整力を提供し、調整後も余剰となった電力等で水素・アンモニア・合成メタン
等のカーボンニュートラル燃料を製造・活用する流れが考えられる。さらに、地域内や建物内では、
電気・熱・カーボンニュートラル燃料といったエネルギー源が、通信とともにネットワーク化されて、デジタル技術による需給制御で高効率に活用されるなど、現状で考え得るあらゆる手段を総動員して組み合わせる事で、カーボンニュートラルをめざすものと考えられる。
こうした 2050 年のエネルギー需給の姿について、生産・供給・消費の流れ全体については図 1-1-9に示す「2050 年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略」におけるカーボンニュートラルの産業イメージ（経済産業省）が、地域内における姿については、図 1-1-10 および図 1-1-11 に示すス
マートコミュニティのイメージ（経済産業省および環境省）が、これに近いものと考えられる。

カーボンニュートラルの産業イメージ
燃料に水素を用いる他、燃料電池を活用

ブルーカーボン洋上風力発電（浮体式）

太陽光パネル

炭鉱

推進系の一部に電動技術を用いる

電動航空機

燃料電池船、EV 船、
水素・アンモニア等のガス燃料船等

水を電気分解して
水素を製造

CCS
地中貯留

CO2 を吸収するコンクリート

メタネーション・
合成燃料製造プラント

水素貯蔵タンク

CO2 と水素からメタンガスなどの燃料を製造

水を電気分解して水素を製造

LNG 運搬船

農林水産業
製紙工場

アンモニア運搬船
石炭運搬船

LNG 火力発電

燃料のバイオマス化

水素発電

系統用蓄電池

水素の専焼

高効率な GTCC に水素等を混焼USC/IGCC といった高効率火力発電にアンモニアやバイオマスを混焼

バイオマス由来新素材

燃料

高い安全性・発電に加えてカーボンフリーな水素製造が可能

エリートツリー・早生樹
森林が CO2 を吸収

ラル
ート
ニュ
ボン タン
メ
カー

高温ガス炉、核融合炉

燃料アンモニアの専焼

合成

グリーン電力を安定して貯蔵

太陽光パネルアンモニア発電

石炭火力発電CCS
地中貯留

コンクリート工場

洋上風力発電（着床式）
水電解プラント

天然ガスや再エネからのアンモニア生産

エネルギーの地産地消

水素ステーション

合成燃料（e-fuel）
FCV

安全性、経済性の向上

データセンター

デジタル社会の基盤

下水処理施設バイオマスに利用

水素

電気

パワー半導体あらゆる電気機器に使用

CO2

物流
EV・PHV
蓄電池

CCS
地中貯留

カーボンリサイクル

FC バス

定置用：蓄電池・燃料電池

充電ステーション

分散型エネルギーシステム

燃料電池鉄道車両

原子炉、小型原子炉
バイオマス発電

凡例

大気から CO2 を直接吸収

人工光合成によるプラスチック製造や
光触媒による水素製造

MCH 運搬船
水素運搬船

アンモニアプラント

バイオ燃料工場

化学プラント

鉄鉱石を水素で還元する
ゼロカーボン・スチール

メチルシクロヘキサン

DAC

数人乗りの小型機は完全電動化の可能性

藻類、廃材、廃パルプでCO2 から燃料

製鉄所

MCH プラントガス田

海洋生態系による炭素貯留

ゼロエミッション船

水電解プラント

水素化プラント

ハイブリッド航空機

水素航空機

電気はすべて脱炭素化し、産業部門の電化を進める
水素は、発電・産業・運輸など幅広く活用されるキーテクノロジー
CO2は回収し、カーボンリサイクルや地中貯留（CCS）へ

EV・FC トラック

DR・VPP

住宅・ビル

次世代型太陽電池（ペロブスカイト等）

ライフスタイルの転換

資源循環

CO2 が資源となって、燃料やプラスチック、
コンクリートなどに再利用されて、身の回りに使われる。

EV・FCV 建機

高層建築物などの木造化

図1-1-9 カーボンニュートラルの産業イメージ（出典：経済産業省ホームページ）

1815

図1-1-10 スマートコミュニティのイメージ（都市モデル）（出典：経済産業省ホームページ）

図1-1-11 スマートコミュニティのイメージ（農山村モデル）（出典：環境省「地域脱炭素ロードマップ」より「脱炭素先行地域」のイメージ（農山村））

19
16

第２章：最新の実証サイト、先行研究等の調査結果
２－１．システム開発に関する最新の取り組み
わが国が「脱炭素」と「３Ｅ＋Ｓ」を追求する上では、今後も再生可能エネルギーのさらなる導入が必要になると見込まれており、地域のエネルギーシステムにおいても、脱炭素に貢献しつつ、災害時を含めて供給確保ができ、地産地消で地域循環も促進できる仕組みの導入が期待されている。本項では、複数地点における先進的な取組事例について紹介する。
なお、再生可能エネルギーの主力として導入が拡大している太陽光発電を主電源とした、災害時に自立運転が可能なマイクログリッドの導入検討が多数進んでおり、中部地域においても、岐阜県八百津町（NTT アノードエナジー株式会社）、岐阜県恵那市（日本ガイシ株式会社／中部電力ミライズ株式会社）、長野県飯田市（中部電力株式会社）などの地点において検討されている。
第二編においては、太陽光発電が大量導入された場合の地域の電力需給について検討していく。
２－１－１．地域資源を活用した自治体による熱電併給事業： 千葉県睦沢町、むつざわ
スマートウェルネスタウン株式会社、株式会社 CHIBA むつざわエナジー（１）背景と目的
2050 年のカーボンニュートラルをめざして、わが国では、今後も再生可能エネルギーのさらなる導入が必要になると見込まれる。他方で、系統連系が困難な地域を中心に、太陽光発電等の自然変動電源導入に伴う電力需給のミスマッチへの対応が課題となる。また、エネルギーシステム全体として、３Ｅ＋Ｓを追求していく必要もある。
そのため、地域のエネルギーシステムにおいても、脱炭素に貢献しつつも、災害時を含めて供給確保でき、地産地消で地域循環も促進できるものが、望ましい姿の一つと言える。
本項では、地域の活性化を目的として、地域の資源である水溶性天然ガスを活用したコージェネ
レーションと、太陽光発電等の再生可能エネルギーを組み合わせたマイクログリッドにより、道の駅と住宅街へ電力と熱の供給を実施している、千葉県睦沢町の取り組みを概観する。
（２）むつざわスマートウェルネスタウン拠点形成事業
千葉県睦沢町では、かねてから少子高齢化・人口減少の課題を認識し、2015 年 10 月に策定した「睦沢町 まち・ひと・しごと創生 人口ビジョン・総合戦略」において、活力にあふれた地域の創出に向けて、「雇用の創出」、「流入人口の拡大」、「子育て支援」、「健康・幸福で持続可能なまちづくり」といった施策の方針を打ち出した。
同戦略において、「むつざわスマートウェルネスタウン拠点形成事業」（以下「本事業」）は、健康支援型の道の駅と住宅が一体化した「誰もが健康でいきいきと生活できるための拠点」を開発するものとして、中核的事業に位置づけられた。
本事業の基本理念は、以下の通りである。

20
17

① 先進予防型のまちづくりの中核拠点となる「健康支援型の道の駅」をテーマに、健康に必要な 4
要素「食」
「憩」
「運動」
「参加」のメニューを提供する新しい拠点機能となる施設の整備・運営を行う。
② 町内の人々が何度も来たくなる施設とサービスがあり、町外からも多くの集客が見込める施設の整備・運営を行う。
③ 地域資源（天然ガス）を有効に活用した地産地消のエネルギーサービスが可能となる施設の整備・運営を行う。
④ 町外を含む災害時の後方支援が可能となる施設の整備を行う。
⑤ 地域優良賃貸住宅には、子育て世代を中心に高齢者にも対応した住宅を建設し、定住及び世代間交流が促進される施設の整備・運営を行う
本事業は、PFI 事業として 2017 年 3 月に事業者を決定して着工し、2019 年 9 月にむつざわスマ
ートウェルネスタウンがオープンした。図 1-2-1 に、むつざわスマートウェルネスタウンの計画平面図を示す。
なお、睦沢町では 2016 年 6 月に自治体新電力である「株式会社 CHIBA むつざわエナジー」を設立しており、むつざわスマートウェルネスタウンのオープンに伴って、同タウンエリアでの面的なエネルギーサービス事業（発電、送配電および熱供給事業）を開始した。

入札参加グループ名：パシコン・畔蒜・東日 共同事業体
様式H－３

配置計画図

縮尺
対象地 C・D

対象地Ａ

⾄：茂原

コージェネレーション

⼤型⾞駐⾞場

ゴミ置場

街区内道路

1：1000

共同施設

ヘリポート

防災倉庫

駐⾞場

共同施設

防災広場

受変電設備
温泉ﾌﾟﾗﾝﾄ
ガバナ

受⽔槽

機械室

倉庫

(集会場)

健康増進施設(温浴施設)

休憩施設(トイレ)

情報発信施設

飲⾷施設

（6 台）

ゴミ置場
浄化槽
埋設

サイン看板

駐輪場・バイク置場

花弁温室

地域振興施設(農産物⼩売・物販施設)

交流広場Ａ
障害者⽤駐⾞場

広場(児童遊園)

地域優良賃貸住宅

健康⽀援 BOO 施設

道の駅
路線バス停留所
バスシェルター

駐⾞場（144 台+3 台）

駐⾞場

サイン看板
電気⾃動⾞
充電⽤設備

サイクル Station（ドッグラン）
交流広場Ｂ
加⼯施設（バーベキュー）

サイン看板

サイン看板

⾄：⼤多喜
県道⼤多喜⼀宮線

⾄：⼀宮

【凡例】

対象地Ｂ

⾄：いすみ

▲
▲
▲

車両出入口
歩行者出入口
搬入車両出入口

図 1-2-1 むつざわスマートウェルネスタウン計画平面図（出典：千葉県睦沢町ホームページ）（３）事業概要①むつざわスマートウェルネスタウンの事業概要（表 1-2-1 参照）
21
18

表 1-2-1 むつざわスマートウェルネスタウンの事業概要（出典：千葉県睦沢町ホームページ）
項

内

目

容

構成する施設の所在地

千葉県長生郡睦沢町森字上耕地２番１

全体敷地面積約 28,635.36 ㎡構成する施設の名称【道の駅】：

むつざわスマートウェルネスタウン・道の駅・つどいの郷【地域優良賃貸住宅】： むつざわスマートウェルネスタウン住宅
維持管理・運営事業者

むつざわスマートウェルネスタウン株式会社（特定目的会社）②むつざわスマートウェルネスタウンにおける面的なエネルギーサービス事業の概要
自治体新電力である株式会社 CHIBA むつざわエナジーが、むつざわスマートウェルネスタウン
エリアで実施している面的なエネルギーサービス事業（発電、送配電および熱供給事業）の概要は
表 1-2-2 および図 1-2-2 の通りで、エリア内で自立分散型エネルギー源による、マイクログリッドを構成している。
表 1-2-2 むつざわスマートウェルネスタウンにおける面的なエネルギーサービス事業の概要（出典：経済産業省「平成 30 年度地域の特性を活かしたエネルギーの地産地消促進事業費補助金」実績報告書）
項

目

内

容

供給対象延床面積

23,824 ㎡

活用するエネルギー

地元産水溶性天然ガス、太陽光、太陽熱、系統電力

主要なエネルギー設備

ガスエンジンコージェネレーション：

80kW×2 台

排熱利用ボイラ： 756kW
太陽光パネル： 20kW、 太陽熱温水器： 37kW
供給エネルギーと供給方法

電気（地中埋設の自営線でタウンエリア全体へ供給）
温水（温水配管で道の駅の温浴施設へ供給）

省エネ効果見込み

省エネルギー率 21%

図 1-2-2 むつざわスマートウェルネスタウンにおけるマイクログリッドシステムの概要（出典：地域循環共生圏事例集（環境省））
2219

また、上記のエネルギーサービス事業は、図 1-2-3 に示すとおり、以下のような先導性・新規性を有している。
・水溶性天然ガス採取後のかん水をガスエンジン廃熱で加温して温泉利用：
地元産の天然ガスは水溶性で、天然ガス採取後にかん水が発生する。むつざわスマートウェル
ネスタウンでは、このかん水をガスエンジン廃熱で加温して温泉利用することで、天然ガスの100％地産地消を実現している。国内でも珍しい事例と言える。
・系統連系困難な地域でガスエンジンコージェネレーションや太陽光発電などの分散型電源を最大限導入するために自営線を敷設：
むつざわスマートウェルネスタウンの周辺は、送配電容量等の環境により、一般送配電の系統への電力逆潮流に制約がある。そのため、エリア全体でまとめて系統連系して、エリア内は自営線で接続して需給制御することによって、ガスエンジンコージェネレーションや太陽光発電などの分散型電源を最大限活用するとともに、系統への逆潮流を抑制している。なお、自営線
敷設により、エリア内の電灯需要（住宅・街路灯）の託送料金負担を回避する効果も期待できる。
・熱電併給型のマイクログリッドを地域資本の新電力会社が手がけた全国初の事例：
電力のほか、熱供給のサービスも担う地域新電力としては、全国初の事例である。

図 1-2-3 むつざわスマートウェルネスタウンにおける面的なエネルギーサービス事業の特長（出典：経済産業省「平成 30 年度地域の特性を活かしたエネルギーの地産地消促進事業費補助金」実績報告書）
23
20

（４）運営開始後のレジリエンス実証事例
株式会社 CHIBA むつざわエナジーが、むつざわスマートウェルネスタウンエリアでエネルギー供給を開始した直後の 2019 年 9 月 9 日、襲来した台風 15 号によって千葉県等で大規模な停電が発生し、むつざわスマートウェルネスタウンも一時的に停電した。同社では、被害状況を確認し、エリア内は電線の地中化を行っていたためほとんど被害がないことを確認した後、9 日午前 9 時頃にはガスコジェネレーションを再起動して、道の駅及び住宅への送電を開始した。10 日午前 10 時頃にはガスコジェネレーションの廃熱等により水道水を加温して、道の駅にて温水シャワーを無料提供した。こうして、停電が復旧する 9 月 11 日まで、自立したエネルギー供給を継続した（図 1-2-4）。
本件は、マイクログリッドにより、周辺の施設が停電する中でも道の駅及び住宅に電力を供給することができ、防災エネルギー拠点として機能した、実証的な事例と言える。

図 1-2-4 2019 年台風 15 号襲来後のむつざわスマートウェルネスタウンの対応状況（出典：地域循環共生圏事例集（環境省）
）

24
21

２－１－２．再エネ地産地消による域内循環創出・地域づくりイノベーション事業：

北海道

石狩市
（１）背景と目的
地域では、脱炭素の他に、レジリエンス向上、地域振興、交通サービスの維持・拡充等、多様な課題が存在する。そこで、地域のエネルギーシステムを構築するにあたっては、こうした課題解決に貢献し得る仕組み作りが求められる。また、2050 年に向けては、再生可能エネルギー電源や、同電源による水素製造・活用まで視野に入れる必要がある。
本項では、持続可能な地域づくりを目的として、地域の再生可能エネルギー100％の電源を活用して、企業誘致、交通サービス導入やライフライン確保を目指したマイクログリッドを構築中の、「石
狩版地域循環共生圏」実現へ向けた取り組みを概観する。
（２）「石狩版地域循環共生圏」構築へ向けた取り組み
北海道石狩市は、かねてから分散型エネルギーをはじめとする地域の多様なエネルギー資源を活用した産業振興を検討してきた。表 1-2-3 に示す通り、同市では 6 年余りにわたって、工業団地内の熱供給インフラ等の検討にはじまり、LNG 基地から発生する未利用冷温熱の活用、地震等災害に対応するレジリエンスの向上、グリーン化・デジタル化といった要素を織り込みながら、最終的に「石狩版地域循環共生圏」の構想をまとめ上げた。
表 1-2-3 「石狩版地域循環共生圏」構想策定に至る主な流れ（出典：北海道石狩市ホームページ）
時

期

実施内容

2013 年 「石狩スマートエネルギーコミュニティ構想（ISEC）研究会」を設置：
12 月

総務省

の「分散型エネルギーインフラプロジェクト導入可能性調査事業」の工業団地中心モデルとして、工業団地内の熱供給インフラ等を検討。

2017 年 「石狩市水素戦略構想」を策定： 再生可能エネルギーから製造する水素等による
3月

水素サプライチェーンを構築して、輸送・物流用や産業用の燃料としての活用をめざすもの。

2018 年 「石狩湾新港地域におけるスマートエネルギー構想」を策定： 国土交通省の「ま3月

ち・住まい・交通の一体的な創蓄省エネルギー化」を図る先導的なモデル構想として策定。再生可能エネルギー、LNG 基地から発生する未利用冷温熱などの多様なエネルギー資源を活用した高効率なエネルギーシステムを構築することで、環境に配慮した工業団地を実現するとともに、企業誘致、地域産業活性化および雇用創出につなげるもの。

2019 年 「石狩市における再エネエリア設定を軸とした地産エネルギー活用マスタープラ
3月ン」を策定： 経済産業省の「平成 30 年度地域の特性を活かしたエネルギーの地産地消促進事業費補助金 構想普及支援事業」として、石狩市と、情報通信・電力・ガス各社が共同で策定。スマートエネルギー構想に「再エネ 100％ゾーン」やレジ2522リエンスの考え方を織り込んだもの。
2020 年 「石狩市石狩湾新港エリアにおける地域マイクログリッド構築に向けたマスター
3月プラン」を策定： 経済産業省の「平成 30 年度補正予算 災害時にも再生可能エネ
ルギーを供給力として稼働可能とするための蓄電池等補助金（地域マイクログリッ
ド構築支援事業のうちマスタープラン作成事業）」として、石狩市と、電力供給関連企業、港管理組合が共同で策定。災害時にも自立的な電力供給を可能とする地域
マイクログリッドの構築を行い、「災害に強い石狩湾新港エリアの構築」と「石狩湾新港エリアの電力需給のスマート化」の達成を目指すもの。

2020 年 「石狩版地域循環共生圏」の構築を発表： 地域の再生可能エネルギーの地産地消
3月を通じて、環境保全と地域活性化を目指すもの。

（３）事業概要と実施体制①事業概要「石狩版地域循環共生圏」構想の全体イメージは、図 1-2-5 の通りである。石狩市は、エネルギー基地（風力・バイオマス・LNG 等）、物流拠点（港、倉庫）、情報産業のほか、後背地の札幌市まで含めた都市機能という大きなポテンシャルを有する。このポテンシャルを活用して、域内にエネ
ルギーの循環と経済の循環を形成することによって、脱炭素・レジリエンス向上・産業振興・公共
交通サービスの維持と拡充といった、地域課題の解決を図るものである。再生可能エネルギーの活用という面では、「再エネ 100%ゾーン」による企業誘致、再エネ発電事業者の立地、広域でのバイ
オマス調達といった特徴を、産業・交通分野では、公共交通空白地帯への新交通サービス展開、電気自動車（EV）や燃料電池自動車（FCV）への転換・製造時に CO2 を排出しないカーボンフリー水素の活用といった特徴を有する。

図 1-2-5 「石狩版地域循環共生圏」構想の全体イメージ（出典：地域循環共生圏事例集（環境省））
26
23

このうち、エネルギーの循環をめざす部分に関しては、「石狩市における再エネエリア設定を軸とした地産エネルギー活用マスタープラン」において、図 1-2-6 のようなシステム概要と、表 1-2-4 のような設備構成案が提示されている。対象エリア内で、自営線による自立したネットワークを構築
して、AI 技術により再生可能エネルギーや蓄電池を制御して、需給の最適化を図るものである。

図 1-2-6 エネルギーマネジメントシステムの概要（出典：経済産業省「平成 30 年度地域の特性を活かしたエネルギーの地産地消促進事業費
補助金 構想普及支援事業」成果報告書）
表 1-2-4 エネルギーマネジメントシステムの構成（出典：経済産業省「平成 30 年度地域の特性を活かしたエネルギーの地産地消促進事業費
補助金 構想普及支援事業」成果報告書）
項目

出力、容量、用途、台数等

備

考

データセンター（予定）定格 2,400kW ・合成需要：最大 2,000

対象需要センタービル（予定）定格 180kW～2,500kW（データ

体育館 契約電力 50kW

センター満床時）・年平均需要：1,000～
2,000kWEMS システム

需給予測 AI 及び制御最適化 AI の活用

電源・熱源

太陽光

定格 2,000kW（余剰時、抑制）

風力

定格 2,000kW（余剰時、抑制

バイオマス

0～2,000kW 程度（不足時、購入量）

蓄電池

2,000kW×3h

その他

自営線：5km
雪氷冷房併用：省エネ性能を最大化する（PUE71.2 未満とする）予定

7

Power Usage Effectiveness：データセンターのエネルギー効率
27
24

②事業スキーム
環境省「令和元年度地域の多様な課題に応える脱炭素型地域づくりモデル形成事業」において、石狩市は、同市が事業統括役として、地域関係者との連絡・調整を行うとともに、設立予定の地域
サービス会社（SPC）への参画等を行い、電力会社が電源開発促進の協力、再エネ関連産業育成支
援・連携、地域密着型ビジネス開発支援・連携、情報提供等を行い、金融機関・再生可能エネルギ
ー企業・運輸系企業が資金・電源・公共交通サービスの提供を行うことを想定している。具体的には、図 1-2-7 のような事業スキームをめざしている。

図 1-2-7 需給一体型ビジネスモデル（出典：環境省「令和元年度地域の多様な課題に応える脱炭素型地域づくりモデル形成事業」選定
事業団体公開資料）（４）今後の予定
石狩市が、環境省「令和元年度地域の多様な課題に応える脱炭素型地域づくりモデル形成事業」
において想定した、
地域循環共生圏の実現へ向けた主要なステップは表 1-2-5 の通りとなっている。
表 1-2-5 「石狩版地域循環共生圏」実現へ向けた主要なステップ（2021 年以降）
（出典：環境省「令和元年度地域の多様な課題に応える脱炭素型地域づくりモデル形成事業」選定
事業団体公開資料）
時

期

実施内容

2021 年～

再エネ事業体（地域サービス会社）設立

2022 年～

再エネのモビリティの活用開始（新たな公共交通サービスの開始）

2040 年

再エネ 100％供給による企業誘致、物流・情産業の脱炭素化、公共交通
サービスの展開による石狩版地域循環共生圏の実現

28
25

２－１－３．清掃工場排ガスからの二酸化炭素分離回収・活用（CCU）事業： 佐賀県佐賀市（１）背景と目的
カーボンニュートラルを実現する手法としては、再生可能エネルギー等の非化石エネルギー源への転換のほかに、化石燃料等の燃焼で発生した CO2 を回収して貯留する CCS や、CO2 を回収して資源として利活用する CCU が挙げられる。
現在、CCS は、化石燃料の採掘地や、事業用火力発電所のような CO2 の大規模発生源周辺で検討や実証が行われている場合が多いと見られ、地域の中で発生した CO2 をその場で回収する取り組み
は、ほぼ例が無いと思われる。また、回収した CO2 を、資源としてどのように活用していくかについては、現在もさまざまな技術開発が進行中である。
本項では、バイオマス産業都市構想の一環として、清掃工場の排ガスから CO2 を回収して、植物工場や微細藻類の培養に活用している、佐賀県佐賀市の取り組みを概観する。
（２）佐賀市のバイオマス産業都市構想について
佐賀県佐賀市では、2008 年に「佐賀市環境基本計画」を策定し、2010 年には「佐賀市環境都市宣言」を行い、市民、事業者、行政などが協力して、自然環境との調和に配慮したまちづくりに取り組んでいる。まちづくりの推進に当たっては、まちなみ、景観、農用地や森林など、地域の人にとって暮らしやすい環境を守るため、行政と市民、事業者などの連携を図ることにより、計画的な土地利用や秩序ある開発を推進している。
同市では、上記のようなまちづくりを進めるうえで、特にバイオマス資源を活用することにより、環境に配慮したまちづくりに努めていく方針のもと、2014 年 7 月に「佐賀市バイオマス産業都市構想」を策定した。
「バイオマス産業都市構想の策定によって、市民、事業者、行政がそれぞれの立場で、省資源、省エネルギーの推進や廃棄物の少ない循環型社会の構築を目指し、「共助」と「協働」
をキーワードに取組みを図る」、としている。
同構想の全体概要は図 1-2-8 のとおりで、ごみ処理施設や下水処理施設など既存の施設を活用しつつ、市が仲介役を果たし企業間の連携を実現しながら、「廃棄物であったものがエネルギーや資源として価値を生み出しながら循環するまち」を目指すべき将来像としている。
バイオマス産業都市を具現化するために事業化するプロジェクトは、以下の 6 件である。
・清掃工場二酸化炭素分離回収事業
・木質バイオマス利活用事業
・下水浄化センターエネルギー創出事業
・微細藻類培養によるマテリアル利用及び燃料製造事業
・家畜排せつ物と事業系食品残さとの混合堆肥化事業
・事業系食品残さと有機性汚泥の混合利用事業
本事例で紹介する清掃工場二酸化炭素分離回収事業は、6 事業の一つに位置づけられている。

29
26

11

図 1-2-8 佐賀市バイオマス産業都市構想の全体概要（出典：佐賀県佐賀市ホームページ）（３）清掃工場排ガスからの二酸化炭素分離回収・活用（CCU）事業の概要と実施主体①清掃工場二酸化炭素分離回収事業実現に至る経緯
市町村合併により、佐賀市には 2007 年時点で 4 箇所のごみ焼却施設が存在した。これらの施設の運営経費の節減を目的として焼却施設の統合を計画、実行し、2014 年に佐賀市清掃工場へのごみ処
理業務統合が完了した。現在の佐賀市清掃工場の概要を表 1-2-6 に示す。
表 1-2-6 佐賀市清掃工場の概要（出典：環境省廃棄物処理技術情報（令和元年度版））
項

目

数値・仕様等
73,802.12

年間処理量（t/年度）

300

施設全体の処理能力（t/日）
処理方式

ストーカ式（可動）焼却熱の利用方法

温水、蒸気、発電発電能力（kW）

4,500
655,200,000

廃熱回収能力（MJ）

ごみ焼却施設の統合により、佐賀市清掃工場のごみ処理量増加が見込まれたため、立地地域におい30
27

ては迷惑施設と思われがちな清掃工場を歓迎される施設へと転換するべく、清掃工場の焼却熱利用（表1-8）に加えて、さらに新たな付加価値を生み出す検討を行った。その検討過程の中で、ごみ焼却時に発生する CO2 に着目し、その CO2 を施設園芸・植物工場・藻類培養の資源として活用することで、清掃工場周辺に新たな産業を創出するアイデアが生まれた。
清掃工場でのごみ処理の排ガスから CO2 を取り出し、産業利用することは全国でも例がなかったため、同市ではまず小型の試験機を設置して、2013 年度から 2014 年度まで CO2 の安全性や費用対効果の実証的な検討を行った。その結果、野菜の生育促進効果や食品としての安全性を確認できた
ため、CO2 分離回収設備の実プラントを設置し、2016 年 8 月から運用開始した。
②事業概要
佐賀市バイオマス産業都市構想においては、佐賀市清掃工場と CO2 分離回収設備を組み合わせた事業イメージを、図 1-2-9 のとおり示している。

図 1-2-9 佐賀市清掃工場二酸化炭素分離回収事業イメージ（出典：佐賀市バイオマス産業都市構想）
佐賀市清掃工場の CO2 分離回収設備は、ごみ焼却で発生する排ガス（CO2 濃度 12％）から、1 日
10t の CO2（濃度約 100％）を分離回収することができる。回収した CO2 は、純度 99.5％以上であり、パイプラインを通じて気体のまま植物工場や藻類培養施設へ供給され、活用される。
なお、本設備では、アミン系吸収液を使用し、図 1-2-10 のようなサイクルで排ガスから CO2 を分離回収している。吸収液から CO2 を分離する際には、清掃工場の焼却熱を活用している。

3128

図 1-2-10 設備写真と CO2 分離回収のしくみ（出典：佐賀県佐賀市ホームページ）【図 1-2-10 に示す CO2 分離回収サイクル】（図中①）吸収塔で低温の吸収液が CO2 を吸収。
（図中②）CO2 を吸収した吸収液を吸収塔から再生塔へ移動。
（図中③）再生塔内で温められた吸収液が CO2 を放出。CO2 は貯留タンクへ移動。
（図中④）CO2 を放出した吸収液は再び吸収塔へ。
③実施主体
佐賀市清掃工場二酸化炭素分離回収事業において、CO2 の分離回収と供給は佐賀市が実施し、植物工場や藻類培養施設においては、各々の事業者が CO2 の供給を受けて操業している。
（４）まとめ・今後の展開
佐賀市では、地域のごみを焼却したエネルギーを回収するとともに、排ガス中の CO2 を「資源」と捉えて回収している。言うなれば地産地消型の CCU で、エネルギー・資源の地域内循環も実現している。また、「CO2 を活用した植物の光合成促進」という、確立された技術を用いることで、比較的順調に事業の実現に至ったものと考えられる。今後、新たに高効率・低コストな CO2 活用の技術が開発された場合は、さらに関連の産業が拡大する可能性を秘めている。
また、清掃工場は全国に存在し、植物工場等も全国に立地可能であるため、本事業の技術は、立地・運営上の条件が整えば、他地域でも展開が可能と考えられる。

3229

２－１－４．地域バイオマスを活用したエネルギー地産地消事業：

愛知県半田市、株式会社

ビオクラシックス半田（１）背景と目的
地域の課題は、その場所によって様々である。半田市では従来より畜産臭気・農業担い手不足・ごみ削減の課題を抱えており、事業者は施設園芸におけるエネルギー源（化石燃料の価格変動）に課題を抱えていた。再生可能エネルギーは複数あるが、その中でもバイオガス発電は畜産系・食品系の廃棄物を原料として利用可能であり、電気・熱などのエネルギーに加えて肥料生産も可能で、農業と通じた取組みとする事で半田市および事業者の課題解決に有効である事に着目した。
また、廃棄物処理のような顕在化した課題は、対応の優先度・緊急性が高いと考えられ、廃棄物削減のみならず、エネルギー回収等多面的な価値を引き出すことができることから、地産地消型の地域エネルギーシステムと言える。
本項では、廃棄物の削減・活用、農業者の育成、新規な電源の創出等を目的として、家畜ふん尿等を地域のバイオマス資源と捉えて、これを原料としたバイオガス発電を行うことによって、電力利用をはじめ、排熱・排ガスを利用した植物工場操業や、発酵消化液の液肥利用、畜産ふん尿の臭気低減をめざす、愛知県半田市での取り組みを概観する。
（２）愛知県半田市のバイオマス産業都市構想について①愛知県半田市の農業
愛知県半田市における農業は、市西部を中心に営まれており、表 1-2-7 に示す通り、畜産が占める割合が大きい。また、表 1-2-8 に示す通り、畜産は大規模な経営体が多く、1 戸あたりの市町村別
飼養頭羽数は、乳用牛、肉用牛、採卵鶏とも愛知県下で第 1 位となっている。
表 1-2-7 愛知県半田市の農業産出額（2019 年 推計）（出典：農林水産省ホームページ「わがマチ・わがムラ－市町村の姿－」）
農業産出額（千万円）

耕種

畜産

合計

112

657

769

表 1-2-8 愛知県半田市の家畜飼養農家数、頭羽数の推移（出典：愛知県半田市ホームページ「半田の農業について」
）
乳用牛

戸数

肉用牛

戸数

豚

戸数

採卵鶏

戸数

1998 年

5,200

54

6,300

38

10,1007

154,400

9

2003 年

5,160

49

7,080

31

10,7006

357,000

8

2008 年

5,023

39

7,418

29

8,536

4

635,000

5

2013 年

4,944

33

7,477

27

8,905

3

677,58252018 年

4,088

26

6,370

27

6,487

4

649,03763330

②愛知県半田市におけるバイオマスの利用状況と課題
図 1-2-11 に、愛知県半田市における、バイオマスの賦存量と利用量を示す。バイオマス全体に占める廃棄物系バイオマスの割合が多いことが見て取れる。さらに、廃棄物系バイオマスの 77％が畜産ふん尿であり、畜産が盛んな同市の農業の特徴を反映しているものと考えられる。

図 1-2-11 愛知県半田市のバイオマス賦存量と利用量（出典：半田市バイオマス産業都市構想）
これまで同市では、畜産ふん尿について、農家や堆肥化事業者（半田市グリーンベース生産組合）等によって全量堆肥化処理され、市内外に販売してきた。しかしながら、水分が多い畜産ふん尿を、ハウスで送風乾燥する工程が臭気問題を引き起こす一因となっており、この臭気の低減が喫緊の課題となっていた。
同市では、2002 年度から 2004 年度にかけて、畜産ふん尿を始めとするバイオマスをメタン発酵
させ、発生したバイオガスで発電、発酵残渣は炭化するフィージビリティスタディを行ったが、事業化は困難という結果に至った。その後も、ふん尿乾燥後の堆肥の市外への運搬、消臭システムの設置、消臭資材の購入等に対する補助や、臭気低減対策・監視方法に関する大学との共同研究を実施してきたが、最終的に「臭気問題を解決するため、別の資源化を検討する必要がある」ことをあらためて認識した。
③「半田市バイオマス産業都市構想」の策定「第６次半田市総合計画（計画期間：平成 2011 年度～2020 年度）」では、半田市の目指すべき将来の都市像を「次代へつなぐ市民協働都市・はんだ」としており、この都市像を実現するためのまちづくりの目標として、以下の 3 点を掲げている。
・協働による自立した地域経営のまち
・地域資源を生かし魅力ある文化を創造・発信し続けるまち
・安全で快適な環境のもとで安心して暮らせるまちづくり
34
31

また、上記の三方針に沿って、「畜産臭気対策」、「資源循環型地域社会の形成や廃棄物の処理」、「環境保全型農業の推進」、「災害時に備えた施設整備・対策の推進」といった施策を掲げている。
同市では、以上の経緯を踏まえるとともに、同市のバイオマスを活用する事業化プロジェクトの実現により、表 1-2-9 および図 1-2-12 に示す将来像を目指す「半田市バイオマス産業都市構想」を、2016 年 7 月に策定した。
表 1-2-9 バイオマス活用事業化プロジェクト（出典：半田市バイオマス産業都市構想概要版）
項

目１）畜産ふん尿等を利用したバイオガス発電
プロジェクト

内容（要約）
・畜産ふん尿、食品廃棄物、生ごみを利用したメタン発酵によるバイオガス発電・災害時の市民への電力供給

２）排熱・排ガスを利用 ・排熱、排ガス（CO2）を熱源、植物育成促進用として利用し、環した植物工場プロジ
ェクト

境制御型植物工場でトマトなどを栽培
・新しい農業の確立と普及、次世代を担う農業者の育成

３）消化液の液肥利用プ ・消化液の耕作放棄地等への散布及び飼料作物等の栽培
ロジェクト
４）畜産ふん尿の臭気低 ・畜産ふん尿をメタン発酵施設で受け入れ臭気を低減
減プロジェクト・従来の臭気対策に加え、固液分離を促進し、総合的な対策により臭気を低減

図 1-2-12 バイオマス活用のイメージ（出典：半田市バイオマス産業都市構想概要版）
35
32

（３）事業化プロジェクトの実施体制と、各プロジェクトの概要①事業化プロジェクトの実施体制
半田市バイオマス産業都市構想が策定された後、4 件の事業化プロジェクトの実現に向けて、中核となる畜産ふん尿等を利用したバイオガス発電（トリジェネバイオガス発電）プロジェクトを遂行する、株式会社ビオクラシックス半田が、2017 年 2 月に設立された。このほか、2013 年から同市でミニトマトのハウス栽培に取り組んできた株式会社にじまち等、関係者によって、図 1-2-13 に示す推進体制が構築された。

図 1-2-13 事業化プロジェクトの推進体制（出典：半田市バイオマス産業都市構想中間評価報告書（愛知県半田市））②-1 各プロジェクトの概要（トリジェネバイオガス発電）（表 1-2-10 および図 1-2-14 参照）
表 1-2-10 トリジェネバイオガス発電プロジェクトの概要（出典：半田市バイオマス産業都市構想中間評価報告書（愛知県半田市）
）
項

目

内

容

施設名

ビオぐるファクトリーＨＡＮＤＡ

所在地

愛知県半田市松堀町

事業主体

株式会社ビオクラシックス半田

処理対象物

半田市内で発生する牛ふん尿および同市内・愛知県内で発生する廃食品・廃飲料等

処理方式

湿式中温メタン発酵、湿式高温メタン発酵

処理能力100t／日（牛ふん尿 10t※、廃食品・廃飲料等 90t）（※半田市内で発生する牛ふん尿の約 2.5％に相当）

発電能力

800kW（マイクロガスタービン）

発電量

6,460,135kWh／年

成果物

電気、蒸気・CO2、液肥・乾燥肥料3633図 1-2-14 ビオぐるファクトリーＨＡＮＤＡ全景（出典：半田市バイオマス産業都市構想中間評価報告書（愛知県半田市））②-2 各プロジェクトの概要（排熱・排ガス利用植物工場）（表 1-2-11 および図 1-2-15 参照）
表 1-2-11 排熱・排ガス利用植物工場プロジェクトの概要（出典：半田市バイオマス産業都市構想中間評価報告書（愛知県半田市）
）
項

目

内

容

所在地

愛知県半田市松堀町

事業主体

株式会社にじまち

事業概要

トリジェネバイオガス発電の排熱・排ガスを利用し、高糖度トマトなどを栽培する。

図 1-2-15 排熱・排ガス利用植物工場の全景イメージ（提供：株式会社ビオクラシックス半田）3734

②-3 各プロジェクトの概要（メタン発酵消化液の液肥利用）（表 1-2-12 参照）
表 1-2-12 メタン発酵消化液の液肥利用プロジェクトの概要（出典：半田市バイオマス産業都市構想中間評価報告書（愛知県半田市）
）
項

目

内

容

事業主体

コントラクター（今後決定）

計画区域

愛知県半田市内及び周辺地域

事業概要

トリジェネバイオガス発電のメタン発酵から排出される消化液をバイオ液肥化し、地域の農地に散布をする。

②-4 各プロジェクトの概要（畜産ふんの臭気低減）（表 1-2-13 参照）
表 1-2-13 畜産ふんの臭気低減プロジェクトの概要（出典：半田市バイオマス産業都市構想中間評価報告書（愛知県半田市）
）
項

目

内

容

事業主体

半田市の畜産農家、半田市、地元企業

計画区域

半田市西部地域

事業概要

畜産ふん尿の含水率低減を図るため、固液分離を導入し、処理する。
（固形分はたい肥化・液分はメタン発酵バイオガス施設で処理）（４）事業化プロジェクトの進捗状況と今後の展開
2021 年 12 月に半田市が発表した「半田市バイオマス産業都市構想中間評価報告書」では、各事
業化プロジェクトの進捗状況・課題・今後に向けて、以下のとおりまとめられている。
全体としては、トリジェネバイオガス発電施設完成が、当初計画より 1 年半遅れた（2021 年 10月）ため、スケジュールが若干移動したものの、軽微な変更の上で、引き続き 4 件の事業化プロジ
ェクトを推進していく予定である。
4 件の事業化プロジェクトは、畜産廃棄物を地域の資源と位置付けて活用し、エネルギー・CO2・肥料等の新たな価値を生み出して地域へ還元するもので、地域の特色を活かした地域循環の事例として、注目される。
①トリジェネバイオガス発電プロジェクトの進捗状況
ア．進捗状況
（進捗の指標と進捗状況）
バイオガス発電施設の計画、設計、調達、建設等の進捗管理

完成

バイオガス発電施設の試運転、性能確認完了

バイオガス発電施設の維持管理・運営・各種数値計測

実施中

売電先との交渉、契約

完了

生ごみ、食品廃棄物及び畜産ふん尿の収集体制の整備

実施中

38
35

各種許認可の取得に時間を要し、当初計画書からは１年半の遅れが生じたほか、工事中も湧水・台風・新型コロナウイルス感染症対策といった影響を受けたが、バイオガス発電施設は、2021 年
10 月に完成した。
イ．課題
・建設コストと事業性確保： 資材高騰や社会情勢変化のリスク
・家畜ふん尿・生ごみの調達：

一般・産業廃棄物は施設完成後の処分業許可取得後に調達契約となるため、スムーズな調達が課題
・液肥利用先の確保： 利用実験で有効性確認、農家の理解と販路確保
ウ．今後に向けて
本プロジェクトを起点として、地域内循環の仕組みを構築すると共に、市内の再エネ電源や公共施設を含め、官民連携によるレジリエンス強化を図るとともに、エネルギーの地産地消を目指した「地域新電力」についても調査・研究を行う予定である。
2022 年に実施予定のバイオガス発電施設におけるブラックアウト対策工事により、災害等による外部電源喪失時の自己復旧や市民への余剰電力供給を可能とすると同時に、地域新電力の自営線を介した災害拠点施設への送電を検討する。
②植物工場プロジェクトの進捗状況
ア．進捗状況
エネルギー需給元となるバイオガス発電施設の状況に合わせ、2023 年度の栽培開始に向けて現在建設工事中である。
イ．課題
・建設コストと事業性確保： 投資回収に長期間を要すること、エネルギーの効率的な利用方法
・販売先の確保：新型コロナウイルス感染症等の外的要因を受けにくい販売先確保
ウ．今後に向けて隣接するバイオガス発電施設からは、蒸気、排ガスが持つ熱、排ガス中の CO2 が供給され、植物工場内のエネルギーマネージメントにも利用する。また、スマート農業を取り入れた安定的で先進的な施設栽培を行う。
事業者の（株）にじまち常滑農場では、高品質な自社ブランド農作物として一定の評価を得ている。新型コロナウイルス感染拡大の影響により、野菜の販売先の休業や閉店等の事態が発生しているが、インターネット販売や直売所にて消費者へ直接販売する事でその影響を最小化すると同時に、逆に販路拡大にもつながっている。本プロジェクトでは、サスティナブルで脱炭素型のブランド農作物として販売を計画しているが、外的要因の影響を最小限とする販路確保が重要であると考えて
いる。

39
36

③液肥利用プロジェクトの進捗状況
ア．進捗状況
バイオガス発電施設の消化液（バイオ液肥）の成分がまだ不安定であり、肥料登録は未完了。
液肥散布は 2021 年度に肥効分析、2022 年度に散布実験（半田市・阿久比町・南知多町・碧南市）
を実施する予定であり、有効性を明確にして、今後推進していく。
イ．課題
・液肥利用調査：

先行事例の調査、運搬・散布方法の調査・検討

・生産農家への周知： 関係自治体や大学等研究機関との研究会開催、生産者への PR 活動、バイ
オガス発電施設や公共施設等での市民向け無料配布方法の検討
ウ．今後に向けて
半田市内の農家や市民へ向けた認知度向上の為、公共施設や市民農園等での無償提供等の取組みを検討する。また、市内の耕作放棄地を有効活用して飼料米や牧草栽培等による畜産業との連携を検討する。
市内の農業高校で液肥栽培を行った農作物を生徒が調理するなど産官学連携の取組みも検討する。
④畜産ふん尿の臭気低減プロジェクトの進捗状況
ア．進捗状況
これまでに、臭気の強い施設をある程度特定した。ふん尿の含水率を低減することが臭気対策として最も有効な方法であるため、今後、ふん尿の「固液分離」普及に向けたモデル事業として、
本プロジェクトを推進する。
イ．課題
・酪農農家への周知： 畜産ふん尿の固液分離のメリット周知、固液分離機器の導入調査
ウ．今後に向けて
半田市内の畜産臭気低減と環境負荷低減のため、モデル農家を選定してふん尿の固液分離装置による臭気低減効果の検証を行う。また、「トリジェネバイオガス発電プロジェクト」、「液肥利用プロ
ジェクト」と連携した取組みを推進するため、酪農組合と連携するなどにより、農家への認知度向上に努める。

40
37

２－２．エネルギー需給評価プラットフォーム構築に関する先行研究
２－２－１．地域の熱・電力エネルギー需要量の推定と全国データベース作成： 東北大学
大学院工学研究科技術社会システム専攻中田研究室（１）背景と目的
2050 年のカーボンニュートラル実現に向けて、地域エネルギーシステムに再生可能エネルギーを大量導入するにあたっては、柔軟かつ効率的に需給を調整できることが必要である。電力需給調整の一環として、エネルギー需要管理を進めるためには、各地域の電力需要の時間変動と空間分布を詳細に把握することが必要である。また、今後の再生可能エネルギー普及に伴い、熱需要の一部が電力需要へ移行する可能性に留意する必要がある。
そこで、東北大学大学院工学研究科技術社会システム専攻中田研究室では、国勢調査や全国地理データベースにおける 250m 四方に区分された世帯数・建物情報データと熱需要原単位を組み合わせて、年間温熱需要を推計するとともに、全国の 1 時間単位電力需要データと人口統計を組み合わせて、市町村単位の電力需要変動を推計した。
地域のエネルギー需要を推計・データベース化した研究事例として、以下に概要を紹介する。なお、本研究は、国立研究開発法人科学技術振興機構の「戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）」
における、研究開発項目 A「IoE 社会のエネルギーシステムのデザイン」のうち、A-③「地域エネルギーシステムデザインのガイドラインの策定」の一環として実施された。図 1-2-16 に、ガイドラ
イン策定のイメージを示す。

図 1-2-16 「地域エネルギーシステムデザインのガイドラインの策定」のイメージ（出典：SIP ホームページ（国立研究開発法人 科学技術振興機構））
41
38

（２）全国の温熱需要の推計について
再生可能エネルギーの大量導入にあたっては、発生する余剰電力を熱や輸送用エネルギーに転換して利用する手法が考えられる。そのため、暖房・給湯・厨房等の温熱需要を把握することは、余剰電力活用のポテンシャルを検討する上で重要であることから、以下のとおり推計を実施した。
①推計手法
全国を 250ｍのメッシュで区分して、家庭部門および業務部門の温熱需要をメッシュ単位で推計する。ここで、温熱需要は暖房需要と給湯需要、厨房需要の合計値とする。推計の手法を図 1-2-17に示す。
（図中青色の項目は利用した統計および各種データ、白色の項目はそれをもとに作成したデータを示す。）

詳細地図

建 築 物 エネル ギー
消費量調査報告

建物個別
データ

エネル ギー
消費原単位

・ 用途
・ 形状
・延べ床面積熱利用の現状国勢調査

家 庭 用 エネル ギー
統計年報

エネル ギー の
熱利用率

世帯数

家庭部門
熱需要原単位・地域別

・建物用途別・地域別

業務部門
熱需要原単位

業務部門熱需要

総務省統計局
5 次メ ッシ ュ

家庭部門熱需要

各 メ ッ シ ュの 熱 需 要

図 1-2-17 温熱需要の推計手法（出典：第 40 回エネルギー・資源学会 研究発表会 講演論文集）
家庭部門の温熱需要は，国勢調査から 250m メッシュごとの世帯数データを抽出し、家庭用エネ
ルギー統計年報の地域別熱需要原単位を乗じて推計した。
業務部門の温熱需要は，Esri 社の ArcGIS Geo Suite 詳細地図から建物の用途および延べ床面積を抽出し、建築物エネルギー消費量調査報告および資源エネルギー庁の資料から算出した熱需要原
単位を乗じて推計した。
②推計結果
図 1-2-18 に家庭部門の推計結果を示す。全国の総温熱需要量は 1.20EJ（エクサジュール、1.20
×1012MJ）であった。関東や大阪，名古屋などの平野部や，山形，甲府などの盆地部に温熱需要が集中している。家庭部門は，人口の分布と強い相関関係があると考えられる。
42
39

Electricity
Combination of bottom-up building
Applicable to regions where energy demand data is insufficientHeat
and top-down approach
Stacking by basic unit
500m mesh Categorization of each mesh by cluster analysis
Electricity
Robust multiple linear
block area The spatial energy consumption model by end usel Heatregression
icity
Combination of bottom-up building
Applicable to regions where energy demand data is insufficientand top-down approach
回る結果となった．�
icity
Robust multiple linear
block area The spatial energy consumption model by end use
regression
�× 𝑈𝑈𝑈𝑈 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚..
�
���，�

l

[5]

[4]

[6]

[5]
[6]

回る結果となった．�

𝑚𝑚𝑚𝑚..
����，�
熱需要����������，�

帯数�

��世帯�，�

原単位����������世帯���� ���������，�

�世帯�，�

社の�����������������詳� ���������世帯���

延べ床面積を抽出し，建築

および資源エネルギー庁の���������������詳
位を乗じて推計した（式 �），�
面積を抽出し，建築

資源エネルギー庁の× 𝑈𝑈𝑈𝑈 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚. ����，�
じて推計した
（式 �）
，�

熱需要�
𝑚𝑚𝑚𝑚.
�
床面積�

���������，�
���，�
����，�

�

図 1-2-18 家庭部門の温熱需要マップ（全国）（出典：第 図40 ���家庭部門の温熱需要マップ（全国）�
回エネルギー・資源学会 研究発表会 講演論文集）
要原単位� ������������．�
����������，�

�

位�

�
����，�図 1-2-19 に業務部門の推計結果を示す。全国の総温熱需要量は 2.12EJ であった。家庭部門に比図 ���家庭部門の温熱需要マップ（全国）�
べ建物の絶対数が少ないものの、建物一つあたりの温熱需要量が多いため、合計値では業務部門の�����������
�．�
�
方が上回る結果となった。

推計手法�

手法�
示す．全国の総温熱需要量，名古屋などの平野部や，需要が集中している．家庭係があると考えられる．�
全国の総温熱需要量

示す．全国の総温熱需要量
屋などの平野部や，

図 ���業務部門の温熱需要マップ（全国）�
�
３．３���考察および課題�� 欧州の地域熱供給システムを導入する指標として、
���業務部門の温熱需要マップ（全国）�
図図
1-2-19 業務部門の温熱需要マップ（全国） 「熱需に比べ建物の絶対数が少な
集中している．家庭����
要量が約40���������
以上」の基準がある．図中に橙色お回エネルギー・資源学会
研究発表会
講演論文集）
� （出典：第くあったが，建物一つあたあると考えられる．�
よび赤色で示した地域に，地域熱供給，��� を導入する価値
３．３���考察および課題�
43
計値では業務部門の方が上
全国の総温熱需要量があると考えられる．つまり，東京湾沿岸部や大阪湾沿岸
� 欧州の地域熱供給システムを導入する指標として、「熱需
建物の絶対数が少な������������� 以上」の基準がある．図中に橙色お
40
−要量が約
255 −
たが，建物一つあたよび赤色で示した地域に，地域熱供給，��� を導入する価値③考察および課題
中田研究室では、図 1-2-18 および図 1-2-19 中の、温熱需要密度が高い、橙色および赤色で示した
地域について、地域熱供給や温熱需要の電化を導入する価値があると指摘している。具体的には、
東京湾沿岸部や大阪湾沿岸部などの都市部をはじめ、盛岡市や新潟市，金沢市など地方部の県庁所
在地周辺も、高い温熱需要密度を示している。
資源エネルギー庁の資料によれば、家庭部門のエネルギー消費量（温熱以外の消費量を含む）は1.77EJ で、今回の温熱需要推計値（1.20EJ）はこれよりも 33％小さく、業務部門のエネルギー消費量は 2.05EJ で、今回の温熱需要推計値（2.12EJ）はこれよりも 3％大きかった。いずれも、温熱需要のみを対象とした今回の推計の方が小さくなるはずなので、家庭部門の推計値は妥当と言える
一方、業務部門の値は適切ではないと考えられる。中田研究室では、「温熱需要原単位設定上の課題」
や「地方部における地図情報の欠損」といった要因を指摘している。
また、今回の推計値は年間合計値であって、「電力需給変動の推計に組み込むためには、1 時間ごとの時系列データを推計する手法の開発が今後の課題」としている。
（３）市町村別電力需要変動の推計について①推計手法
全国 1,741 市町村別の電力需要を、主要 10 電力会社の 1 時間値データを用いて、按分法により推計した。通常は、按分指標として、業務部門については延べ床面積や従業員数が、家庭部門については世帯数が使用されるが、今回の推計では市町村別に全部門の電力需要を一括で推計するため、簡易化のため人口比を用いた。
また、推計値の精度を確かめるために、東北電力宮古変電所から送電されていると考えられる岩
手県宮古地域を対象に、変電所の変圧器データをもとに作成した実測値と本推計による推計値を比
較した。
②推計結果
各市町村の 8,760 時間分の電力需要を推計した。電力需要が最も小さい 5 月と，最大の 8 月の同日・同時刻の結果を図 1-2-20、図 1-2-21 に示す。人口の多い市町村に高い電力需要があることが読み取れるが、5 月と 8 月を比較すると需要量の違いがほとんど見られないことがわかる。

4441

費量調査報告の値をが，調査の母数が少消費量調査報告の値を�したが，調査の母数が少た．�
物の延べ床面積を計とのデータが同じだからである．つまり，本推計の限界のであることが図 � から読み取れるが，これは按分されるも一つとして，同一電力会社管内の市町村では，有意な比較とのデータが同じだからである．つまり，本推計の限界のが困難であることが挙げられる．�
一つとして，同一電力会社管内の市町村では，有意な比較�
が困難であることが挙げられる．�
�

おいて地方部，特に建物の延べ床面積を計していることが判明
究において地方部，特に損していることが判明
時系列データが必要

すに留まり，時系列の時系列データが必要
課題である．�
出すに留まり，時系列の課題である．�

電力会社の � 時間

図 1-2-20 2019
年 5 月 15
12：00
��������
年日
�月
�� 日の市町村別電力需要������

計した．按分指標と要�� 電力会社の � 時間

（出典：第 40 回エネルギー・資源学会
�������� 年 �� 月 ��研究発表会
日 ������ 講演論文集）

�

推計した．按分指標と業員数，家庭部門な

従業員数，家庭部門なはすべての部門の電ではすべての部門の電ためこれらの指標とのためこれらの指標と比を用いた�式
��，�
口比を用いた�式 ��，�𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 �

𝑚𝑚𝑚𝑚 ⁄𝑃𝑃𝑃𝑃𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 �

���，�
���，�

要量�
�����，�
需要量�
�����，�
要量������，�
力需要量�
�����，�
�
�人�，�
人口�
�人�，�
人口�
�人�．�
総人口�
�人�．�

�������� 年 � 月 �� 日 ������
��������
年 � 月 �� 日 ������
図 1-2-21 20198 月 15 日 12：00 の市町村別電力需要
図年���市町村別の電力需要�
図 ���市町村別の電力需要�（出典：第 40 回エネルギー・資源学会
研究発表会 講演論文集）
��

に，東北電力宮古変めに，東北電力宮古変
岩手県宮古地域を対
図 1-2-22 に代表地域（宮城県仙台市、宮城県名取市、沖縄県石垣市）の年間電力需要の変化を示る岩手県宮古地域を対す。いずれも相対的には 5 月と 8 月で大小関係が逆転する事は無く、これが需要量の変動が見られに作成した実測値ととに作成した実測値とない原因だと考えられる。また、仙台市および名取市の変動の傾向が同様である点について、中田研究室では、「按分されるもとのデータが同じ東北電力管内全域のものであるためで、本推計では、
同一電力会社管内の市町村間の有意な比較が困難である」と分析している。
− 256
−−
− 256

45
42

図 1-2-22 年間電力需要変動（代表地域）（出典：第 40 回エネルギー・資源学会 研究発表会 講演論文集）③考察および課題
図 1-2-23、図 1-2-24 に、岩手県宮古地域における推計値および実測値の時間変動を示す。ここで宮古地域とは、宮古変電所から送電していると見込まれる宮古市、久慈市、岩泉町、山田町、大槌町、田野畑村、普代村、野田村の計 8 市町村とする。推計値と実測値の共通点としては、冬季の朝晩の電力需要が高く、5 月の電力需要が全体的に少ないことが挙げられる。他方で、夏季の需要パターンが相互に異なっている。
推計値は昼間，実測値は夕方から夜間にかけて需要が高い。中田研究室では、モデルとした宮古地域が、東北電力管内全域と比べて、家庭部門の電力シェアが高いために差異が生じたものと分析している（表 1-2-14 参照）。すなわち、「各地域の産業構造を考慮した推計手法の開発が今後の課題」としている。

図 1-2-23 宮古地域の年間電力需要変動（推計値）（出典：第 40 回エネルギー・資源学会 研究発表会 講演論文集）
46
43

図 1-2-24 宮古地域の年間電力需要変動（実測値）（出典：第 40 回エネルギー・資源学会 研究発表会 講演論文集）
表 1-2-14 東北地方および宮古地域の需要部門別シェア割合（出典：第 40 回エネルギー・資源学会 研究発表会 講演論文集）
産業部門

業務部門

家庭部門

計

東北地方

54％

21％

25％

100％

宮古地域

40％

24％

36％

100％

（４）まとめと今後の課題
本研究では、地域のエネルギー需要の推計・データベース化を試み、全国を 250ｍメッシュで区分した年間温熱需要と、市町村別電力需要変動を 1 時間単位で推計することができた。他方で、中田研究室では、推計精度向上へ向けた今後の課題として、以下の 3 点を挙げた。
・ 業務部門の温熱需要原単位の設定法または原単位法以外の熱需要推計手法の開発
・ 熱需要の時系列推計手法の開発
・ 産業構造などの地域性を考慮した電力需要推計手法の開発「地域におけるエネルギーシステムの最適化に関する調査研究＜フェーズⅡ＞」においても、参考としていきたい。

47
44

【第二編】

45

＜2050年シナリオ分析の結果 比較（標準的なシナリオを抽出）＞
RITE（参考値のケース）

国立環境研究所

自然エネルギー財団

デロイトトーマツコンサルティング

世界モデル
コスト最適化
電力需給：地域別はなし
時間解像度：1時間モデルと接合

日本モデル
一般均衡・技術積上・電源モデルの組み合わせ
コスト最適化（技術積上・電源モデル）
電力需給：全国10地域（電源モデル）
時間解像度：1時間（電源モデル）、他は1年

日本エネルギー経済研究所（標準ケース）

世界―地域モデル
総エネルギーシステムコスト最小化
エネルギー（電力・熱・運輸）需給：全国9地域
時間解像度：１時間刻み（8760時間）

日本モデル
コスト最適化
電力需給：全国351ノード
時間解像度：4季節、4時間帯

日本モデル
コスト最適化
電力需給：全国5地域
時間解像度：１時間刻み

GDP成長率：30年まで1.6%成長、50年まで0.4%成長（SSP2シナリオ）

GDP成長率：30年まで1.7%成長、50年まで0.5%成長（内閣府成長実現ケース、SSP2シナリオ参照）

人口減少（2050年－20％）を目安に、需要レベルを一定の割合で減少

部門別で業種・用途ごとにサービス需要を推計
人口動態を反映

GDP成長率：50年まで年率平均1.0％
マクロ経済モデルによって部門別で業種・用途ごとにエネルギーサービス需要を推計

エネ研の統合費用を考慮(蓄電池、系統増強あり)
DRは考慮
水素製造などP2Gも考慮

電力需給は1時間の解像度で分析し、地域間融通、系統増強、出力抑制などは考慮。
V2Gは考慮せず。

電力・熱・運輸を統合的に分析、
電力・熱・燃料の製造・貯蔵・配送を時間ごとに需給バランス「柔軟な需要」（グリーン水素製造等、EVのスマートチャー
ジ・V2G)を活用、プロシューマの動きをモデルに取り込み

電力需給における統合費用を考慮
蓄電池、系統増強あり
DR、V2G（充電のみ）を考慮
水素製造などP2Gも考慮

電力需給は1時間の解像度で分析。
再エネの統合技術・費用を考慮。
DR、V2G考慮、蓄電池・系統増強あり。
水素製造などP2Gも考慮。

技術・需要
想定

モデル内で500の技術を想定し積み上げ

モデル内において600の技術を想定して積み上げ
民生：電化7-9割＋断熱向上
運輸：自動車8-10割電動化＋リモートワーク進展・物流効率改善
産業：電化・水素化＋マテリアル利用効率改善

一次エネル
ギー供給量
エネルギー
消費

総量：14.2EJ
再エネ22%、原子力10%、
化石燃料46%、水素等21%
最終エネルギー消費：31%減（2015年比）
電化率：46%

総量：15-17EJ
再エネ67-65%、原子力7%、
化石燃料14-15%、新燃料輸入12-13%
最終エネルギー消費：42-49%減（2018年比）
電化率：49-51%

電力需要

発電量：1.4兆kWh弱
電力最終消費は25%増（2015年比）
DACCS用の電力需要が総発電電力量の3%程度ある

発電量：1.4-1.6兆kWh
電力最終消費は横ばい
水素製造用の需要が6000億kWh程度

電源構成

再エネ54%、原子力10%、
CCS火力23%、水素等13%

再エネ76-74%、原子力8-9%、
CCS火力9-10%、アンモニア6-7%

再エネ（フロー）
太陽光 9-15円
風力 10-22円
ポテンシャル：地域点別に風況日射量考慮（→量と価格に反映）
想定根拠：習熟曲線からコスト低減を見込む※割引率：8％

再エネ（フロー）太陽光 6円風力 陸上 8円、洋上 13円
ポテンシャル：容量上限を考慮（→価格への反映なし）
想定根拠：IRENAやコストWGに基づき想定※割引率：LCOE推計3%、発電選択10%

その他
原子力の上限比率を設定し、導入量を最適化

その他
原子力比率は外生
ゼロ・エミッション火力（アンモニア）に上限を設定

蓄電池：870GWh（1.5万円/kWh）
系統増強：21GW（3-20万円/kW）

蓄電池：70GWh（1.5万円/kWh）
系統増強：1-2GW（3-20万円/kW）

25円/kWh（分析対象としていないため本分析では非開示）（平均費用の最小化を目的関数として設定しており、限界費用は評価事項にいれていない）

23円/kWh

16-17円/kWh（地域毎に異なる）

13円/kWh（概算値）

12円/kWh※原子力を除く

9.18円/kWh

12円/kWh

19円/kWh（16円/kWh（割引率3%））

再エネ、蓄電池、新燃料、CCUSのコスト
11-13兆円/年（2050年）

エネルギーシステム総コスト
25兆円/年 → 18兆円/年（2020年 → 2050年）※電力・熱供給の資本費・運用費、燃料、系統運用

電力システム総コスト
8.0兆円/年 → 18兆円/年（2020年 → 2050年）※発電設備、系統、蓄電池、燃料費等

エネルギーシステム総コスト
72兆円/年 → 76兆円/年（2020年 → 2050年）

モデルの特徴
マクロフレーム
分析における 電力システ
想定 ムの想定

エネル
ギー需
給分析
(2050)

電源想定

蓄電池等の
想定
電力限界
費用
経済指 電力平均
費用
標*(2050）

エネルギーコスト

エネルギー総コスト
110兆円/年 → 130兆円/年（2015年 → 2050年）※各団体で対象技術のバウンダリーや計算方法が異なるため、単純比較できない点に留意。
＊各団体で対象技術のバウンダリーや計算方法が異なるため、単純比較出来ない点に留意。

民生・産業部門はマクロで需要のサービスレベルを想定、その後モデルにより想定される技術導入で、電化・エネルギー転換を算定
運輸はモード毎のエネルギー種別・消費とそのエネルギー転換を別途算定
高温熱需要向けグリーン水素の50％を輸入
総量：7.7EJ
国内再エネ68%、輸入グリーン水素等26％、
輸入グリーン電力6%
最終エネルギー消費：54%減（2020年比）
総電力需要：1,470TWh、51％増（2020年比）[内訳]一般電力需要：679TWh、
熱需要：230TWh、運輸需要：100TWh、水素製造：431TWh、送電蓄電ロス等：30TWh

300超の需要側・供給側技術を考慮。
P2GやV2G(充電のみ)等のセクターカップリングを想定
産業・運輸・民生部門を合計37のサービス需要区分で表
再エネ、火力、原子力等の電力供給、現し、需要側の技術選択に応じてエネルギー効率改善や蓄電池、水素等のエネルギー貯蔵
燃料転換を表現。
給湯、空調等の需要をインプット
民生ヒートポンプ給湯器のDRおよびV2Gを考慮。
総量：11.6EJ
再エネ37%、原子力13%、
天然ガス39%、石油11%
最終エネルギー消費：約20％減（2020年比）
電化率：約41％
発電量：1.45兆kWh
電力最終消費は約11%増（2020年比）
例えば、水素製造用の電力需要が総発電電力量の約9%程度ある

再エネ100％[発電量]太陽光48％、風力：陸上18％・洋上18％、
再エネ70%、原子力10%、
水力・地熱・バイオマス８％、グリーン電力輸入８％CCS火力20%[設備容量]太陽光524GW、風力：陸上88GW・
洋上63GW、水力・地熱・バイオマス28GW
再エネ(ストックLCOE2050年、2020年より逓減)
再エネ(ストック)
太陽光 地上 3.6円、屋根 4.6円
太陽光 住宅 8.7-13.0円、メガソーラー 3.5-9.0円
風力 陸上 4.5円、洋上 6.8円
風力 陸上 5.5-17.8円、洋上 11.0-28.2円
ポテンシャル：地域別に風況、日照、流況、サスティナブルバ
ポテンシャル：地点別に風況日射量考慮
イオマス量考慮、ポテンシャルによる発電設備容量の上限を（→量と価格に反映）
設定
想定根拠：発電コスト検証WGの数値を引用
想定根拠：習熟曲線によるコスト低減を見込む世界価格に※割引率：3％
対して、技術ごとに収斂度設定※変動再エネに関しては、出力抑制等の実際に※割引率：7％発電された電力量を考慮している
その他
その他
原子力耐用年数に応じて導入量を設定
原子力・石炭は2030年までにフェーズアウト
稼働を最適化蓄電池等（2050年コスト、2020年より逓減)
蓄電池事業用：42GW、178GWh (8.2千円/kWh)、
蓄電池プロシューマ用：45GW、276GWh
蓄電池：約37GWh（15万円/kW）(9.3-16千円/kWh)、
系統増強：約720GW（20万円/MW/km）
V2G:30GW、180GWh
V2G（充電のみ）：約107TWh
揚水発電：30GW、180GWh
地域間連系線:82GW（既設を含む）、
国際連系線：20GW、水素製造電解装置：73GW

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総量：13.9EJ
再エネ34%、原子力14%、
化石燃料36%、水素・アンモニア等16%
最終エネルギー消費：42%減（2019年比）
電化率：41％
発電量：1.3兆kWh
電力最終消費は2019年比で微減
DACCS用の電力需要が2000億kWh

再エネ50%、原子力13%、
CCS火力19％、水素等18％

再エネ(フロー)
太陽光 地上 6-8円、屋根 7-11円
風力 陸上 6-13円、洋上 11-18円
ポテンシャル：地点別に風況日射量考慮（→量と価格に反映）
想定根拠：再エネは習熟曲線にしたがい収斂※割引率：3%
その他
原子力の上限比率を設定し、最適化

蓄電池：15GWh
V2G可能なEV蓄電池：139GWh
系統増強：北海道・東北間は2.4GW増強、
50Hz/60Hz間は2.0GW増強

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おわりに
持続的社会の実現に資するエネルギー需給のあり方について議論を深めるためには、わが国全体として適切な方向性を示すとともに、地域固有の特徴をどのように活かしていくかを考えることが重要である。その際、個々の地域の課題を考える人にとってはその課題が最大の関心事であるが、そこに注目しすぎると、しばしば全体像を見失う可能性がある。そこで、個々の地域における様々な課題の違いを把握・共有し、全体最適化と個々の最適化をどのよ
うに折り合いをつけていくかを考える視点を常に持つことが重要である。
そのような観点から、2018～19 年度に「地域におけるエネルギーシステムの最適化に関する調査研究」が実施され、様々なステークホルダーが共通の情報に基づきそれぞれの立場
で次世代に向けた地域のエネルギー需給のあり方を考えるための「地域エネルギー需給評価
プラットフォーム」が構築された。今回、その続編として、各市町村における人口動態や土地利用に関する実態を反映し、より現実に即した検討を行うことを目的として同調査研究のフェーズ II が 2020～21 年度に実施された。
フェーズ II 実施期間中の 2020 年 10 月 26 日、菅前内閣総理大臣による所信表明演説において我が国が 2050 年までにカーボンニュートラルを目指すことが宣言され、本研究においてもこれを踏まえて検討することとなった。具体的には、将来に関して、太陽光発電の導入量 300 GW、民生部門の燃料需要から電力需要へのシフト率 100%などを想定した。フェーズ I における太陽光発電の導入想定は 150 GW と今回の半分であったが、「大きすぎるのでは？」との意見もある中で設定したものであった。また、民生電力需要シフト率 100%についてはフェーズ I においても議論されたが、2050 年温室効果ガス 80%削減を念頭とする中で検討対象外とされた。いずれも、国としての明確な目標設定は無いものの、「2050 年のカーボンニュートラル実現」という目標の大きさに鑑み、温室効果ガス排出 100%削減を前提とすることで、フェーズ II の検討を進めるにあたっては、これらをはじめとして様々な将来想定を大胆に行った。
フェーズ II では、各市町村の実態を踏まえてプラットフォームを改良するため、岡崎市、
岐阜県八百津町から様々な情報をご提供いただき、大いに活用させていただいた。この場をお借りして感謝申し上げる。また、エネルギー管理指定工場リストや系統容量マッピングな
どの各種公開情報を統合したデータベース構築した。大変地道な作業の連続であったが、フェーズ II の検討を通じてこのようなデータベースの重要性を改めて認識した次第である。
今後、本プラットフォームを活用し、地域におけるエネルギーシステムの最適化に関して様々な情報を発信していきたいと考えている。これらの情報を様々なに皆様に活用していただくためには、本プラットフォームの更なる改善が重要であり、本報告書の内容に対して、様々な忌憚のないご意見・アドバイスをいただければ幸いである。
最後に、本報告書の作成に当たり、コロナ禍の中で、本研究会の活動において様々な有益なご助言・サポートをいただいた研究会メンバー各位、公益財団法人中部社会経済研究所に感謝申し上げる。
名古屋大学未来材料・システム研究所システム創成部門
エネルギー最適化検討研究会 座長
加藤 丈佳
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教授

「地域におけるエネルギーシステムの最適化に関する調査研究＜フェーズⅡ＞」
報告書

2022 年 4 月
制作発行

公益財団法人 中部圏社会経済研究所（担当：企画調査部
服部 学）〒460-0008 名古屋市中区栄四丁目 14 番 2 号 久屋パークビル 3 階TEL：：（052））212-7-8790 FAX：：（052））212-8782
URL：：https/www.criser.jp/

本調査研究報告書の著作権は、当財団に帰属します。
無断で複写・転載する事はご遠慮ください。
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P-B10276●この冊子の印刷には再生可能エネルギーを使用しています。

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