木質バイオマス発電を進めるに際しての基本問題の体系的整理－バイオマス最先端を行くドイツとの比較－

2014年2月20日
梶山 恵司
Copyright 2013 FUJITSU RESEARCH INSTITUTE日本における再エネの膨大なポテンシャル
すべての再生可能エネルギー源が豊富に存在。
世界でも有数の再生可能エネルギー賦存量。
風力、太陽光、地熱、バイオマス等々。
 風力の潜在量は、約39,000億kWh（cf. 日本の総発電量9,500億kWh）。
 太陽光発電の稼働時間は1,300時間（ドイツ1,000時間）。
 地熱の潜在量は世界第３位。

中でも特に高いバイオマスのポテンシャル。
 熱、発電ともに利用可能。

世界有数の蓄積を誇る日本の森林
森林蓄積は60億㎥で、欧州最大を誇るドイツの倍。
年間成長量1.8億㎥。木材生産量2,000万㎥以下。

森林資源の国際比較
日本

ドイツオーストリア

森林面積(万 ha)

2,500

1,000400

森林蓄積(億 m3)

603411

年間成長量(万 m3)＞180,00

12,500

3,100

木材生産量

(万 m3)＜2,000 5,000-6,000

1,900

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林業衰退の背景
 戦後の復興期に木を伐りつくす。
 その後、植林。長い間、木を育てる林業が続いた。
 8割が60年以下。
森林の林齢構成 2011
million ha

3.5
3.0

2.5
2.0
1.5
1.0

90-

80-90

70-80

60-70

50-60

40-50

30-40

（出所）森林林業白書2011

20-30

10-20

0.0

-10

0.5year3

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資源の本格的な利用段階に

森林蓄積量の推移
7billion m3

240㎥/ha6ドイツ
330㎥/haフィンランド 110㎥/ha

5432101966

1976

1986

1995
42005

2011
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問題意識 バイオマスを使えば使うほどみんなが幸せになれるドイツ。
 バイオマスを使えば使うほどみんなが疲弊しかねない日本。

チップ価格と発電コストの日独比較
単位：円、１ユーロ＝140円換算。

水分35％

13,300329,100

日本

チップ価格

19.4

ドイツ

ドイツに比べ低いチップ価格にもかかわらず、大幅に高い発電コスト。

日本

ドイツ

発電コスト（FIT買取価格）（注）ドイツは、5000㎾の設備の場合。日本は規模別の価格設定はない。

バイオマス利用の基本

Copyright 2013 FUJITSU RESEARCH INSTITUTE残材の徹底利用

工場残材、林地残材等、残材はすでに大量に発生。
丸太の5割以上は残材。
工場残材は低い価格で販売。ないし、カネをかけて廃棄物処理。
残材をエネルギー利用することによって、ゴミが宝に。
丸太価格を引き上げることが可能に。
より大量の燃料調達も。

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バイオマス燃料の種類
林地残材

工場残材

バーク（樹皮）剪定枝

8Copyright 2013 FUJITSU RESEARCH INSTITUTE基本は熱利用
エネルギーをいかに効率よく使うか。

発電だけでは、エネルギー効率は2割程度、8割は捨てることに。
熱利用では、エネルギー効率は8割以上。
最終消費段階で使うエネルギーは、5割が熱。どこにでもある熱需要。

熱は地域で消費。バイオマスの熱利用は、地産池消型エネルギー利用の典型。
条件が合えば（熱電併給できれば）、発電も可能。
9Copyright 2013 FUJITSU RESEARCH INSTITUTE

電力利用の場合
発電のような大型ボイラーは、多様な燃料に対応できる（ゴミを宝に）。
日本では丸太から作る水分の低い高品質チップを燃料。
⇒森林資源に負担、資源の無駄遣い、チップ乾燥にエネルギー消費。

熱電併給。発電のみでは、膨大なエネルギーロス。
FIT買取価格（売上げ）は20年間固定。しかし、燃料代が20年間固定ということはありえない。
燃料代高騰に備えて、熱の販売による収入源の確保が必須。
10Copyright 2013 FUJITSU RESEARCH INSTITUTE日本のバイオマス発電の現状

Copyright 2013 FUJITSU RESEARCH INSTITUTE丸太から作る高級チップを燃料利用
林地残材

工場残材

バーク

剪定枝

日本の燃料

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大型バイオマス発電の事例（5700㎾）

発電用バイオマス燃料を乾燥するためのバイオマス乾燥機

 構造上（循環流動層）、丸太から作る水分の低いチップを要求。
 エネルギー効率26％をうたっているが、チップ乾燥に多くのエネルギーを消費しているため、実質は20％程度。
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大型バイオマス発電の事例（5700㎾）
チップ燃料代のうち、林業への還元は3分の1。グリーン発電会津燃料代内訳
チップ加工
工場内運搬
諸経費
会津発電？
林 業
計円
3,0001,500500
5,000
5,000
15,000（出所）林経協季報2013.12より発電所調達コスト12000円（水分40％）=15000円（水分50％）

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Copyright 2013 FUJITSU RESEARCH INSTITUTEなぜ残材利用ができないか－ボイラー技術
バイオマスは、形状・水分が多様。これをいかに効率よく燃焼し、熱を回収するか。
炉の構造、断熱構造、空気の送り方、灰処理等。
オーストリア、ドイツでは、20年以上の経験・ノウハウを蓄積。
石炭火力の技術をベースとする循環流動層。

焼却炉由来の「木質バイオマスボイラー」。

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Copyright 2013 FUJITSU RESEARCH INSTITUTEなぜ残材利用ができないか－ボイラー技術
 ドイツ等では、バークや水分の高いチップを燃やす技術が確立。
 日本では、これら燃焼技術が不在。
バークをそのまま燃やす欧州製ボイラー（山形県の製材工場）

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Copyright 2013 FUJITSU RESEARCH INSTITUTEなぜ残材利用ができないか－路網とチッパー
林地残材収集の技術・理論のベンチマークがない。
林地残材収集の前提としての路網・作業システム。

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Copyright 2013 FUJITSU RESEARCH INSTITUTEドイツのバイオマス発電の実際

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再エネにおけるバイオマスの構成
 再エネに占めるバイオマスの比率は熱の９割、発電の３割。
ドイツの再生可能エネルギー構成 (2011)
GWh

140,000

地中熱
120,000

太陽熱

100,000

太陽光
風力80,000

水力

バ
イオ
マス

60,00040,00020,000バイオガス
木質廃棄物
木質バイオマス0

電力

熱(出所) ドイツ再生可能エネルギー統計201119

ドイツのバイオマス燃料 ゴミを宝に
林地残材

工場残材

バーク（樹皮）剪定枝

20Copyright 2013 FUJITSU RESEARCH INSTITUTE

コージェネにおける熱利用
熱電併給
プラント
発電出力≦500kW

プラント運営者
/熱需要者

熱利用方法

チップ販売業者

自家利用（農業等）木材産業

チップ乾燥

温水プール

木材乾燥

地域ユーティリティ会社

汚泥乾燥

農家

小規模地域熱供給
クリーニング等

500

工業団地

大規模地域熱供給～5,000kW

木材産業

産業プロセス熱地域ユーティリティ会社（出所）FITのバイオマス発電への影響に関するモニタリング最終報告
2012, German Biomas Research Center
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主流は中小型へ 技術革新の進展
大型の発電（5000㎾以上）では、大量に発生する熱を有効に使うことは困難。
ドイツでは大型発電の新規建設は事実上ストップ。5000㎾以下の熱電併給がほとんど。
規模別の技術も確立。

2000㎾以上は蒸気タービン。
800～2000、3000㎾は、ＯＲＣ（有機ランキンサイクル）。

200㎾以下は木質ガス化発電。
技術革新を促したFITの制度設計。
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Copyright 2013 FUJITSU RESEARCH INSTITUTEドイツのバイオマス発電の規模別発電所数推移
発電所数
700
600
500
4000.15MW以下
0.15-0.5MW0.5-5MW
5MW以上～150kW

300

150～500kW

200

500～5000kW

100

5000kW～0（出所）German Biomass Research Center (DBFZ)（注）2013年はDBFZ見通し

2004/05年にFIT改定（中小・コージェネ誘導）23

Copyright 2013 FUJITSU RESEARCH INSTITUTEドイツのバイオマス発電の運営主体
 木材産業か熱利用のプロによる運営が圧倒的。
ドイツの木質バイオマス発電運営会社構成比 2011年
その他, 8%
地域コンソーシアム, 16%

木材産業,42%
電力会社（中小自治体運用も含む）,34%（出所）バイオマス発電の発展に対する再生可能エネルギー法の成果にかかわる懸賞調査報告 2012年3月、German Biomass Research Center

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体系化されたエネルギー政策

地球環境問題、CO２削減。
エネルギー価格高騰への備え。

エネルギー効率の向上。
エネルギー消費削減と再生可能エネルギーの拡大。
小規模分散型エネルギーシステムへの移行。
これによる成長。
⇒バイオマスエネルギー推進の基本理念も自ずと導き出される。

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農山村に新たな富をもたらした
ドイツのバイオマス利用

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熱利用
ドイツにおける再エネ由来の熱供給量の推移
160,000

ｼﾞｵｻｰﾏﾙ
太陽熱

140,000

Final Energy (heat) - GWh

120,000

100,000

80,00060,00040,00020,000

バイオマス

0

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発電
 2000年のFITを契機に急拡大。
 バイオマスは発電の３割を占めるまでに拡大。
ドイツの再生可能エネルギー発電量の推移
GWh

120,000
100,000
80,00060,000

太陽光バイオマス
風力水力

40,00020,0002000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 201228

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林業所得の大幅な上昇
 10年間でチップ販売量が5倍、チップ価格が2倍。
ドイツBW州有林
燃料用チップ販売量の推移

チップ価格の推移

過去10年間で約５倍

過去10年間で倍増

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013（出典）ロッテンブルグ大学講演資料
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Copyright 2013 FUJITSU RESEARCH INSTITUTE燃料代の削減 価格が上がっても油代より安く、ユーザーにとっても恩恵。

灯油

薪ペレット

チップ

灯油価格の約３分の１（出典）ロッテンブルグ大学講演資料

ドイツにおけるエネルギー価格の推移

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地域における雇用創出 サプライチェーンが長いため、雇用創出効果が突出。
140,000

2011

4,500
9,600
9,400

Wind power

Solar energy

Geothermalenergy

Hydropower

Researchバイオマス

風力太陽光

地熱水力研究08,1007,300

Bioenergy

20,00010,30014,2007,200

13,9002012

49,20040,0002007
100,500

60,00085,700101,100
117,900

80,000125,000

100,000
119,500
124,400
128,900

雇用者数（人）No. of employees

120,000（出典）ドイツ連邦食料・農業・消費者保護省講演資料

ドイツにおける再エネ分野の雇用創出
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Copyright 2013 FUJITSU RESEARCH INSTITUTEまとめと提言

Copyright 2013 FUJITSU RESEARCH INSTITUTEみんなが幸せになるには Co-Benefits
ゴミを宝にWaste to Energy

林地残材を効率的に収集・運搬するシステム
Logistics, Supply Chain
バイオマスの多様性に対応する技術

Technology⇒林業・バイオマス利用の理論の体系化とベンチマーク
Principle + Benchmarking
それを現場で実践するためのエンジニアリング
Engineering
残材利用・エネルギーの効率利用（熱電併給等）へと誘導する制度
Political Framework, FIT⇒ドイツの経験と照らし合わせればやるべきことは明らか。
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FIT改正への提案
木質バイオマス推進の理念の明確化。
林業、地域重視、地域再生、エネルギー効率利用、CO2削減。

残材（特にバーク）の買取価格の見直し。
ゴミを宝に。
イノベーションの促進。

コージェネに対する優遇価格の設定。
エネルギー効率の向上。
イノベーション。

規模別の価格設定と規模の上限の設定。
地域重視、地域再生。
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バイオマスの本格的な普及拡大に向けての富士通総研の取り組み

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バイオマス利用（発電）の体系的理論

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熱利用の理論・ノウハウを体系的に整理
 平成24年度林野庁補助事業「木質バイオマスの効率的利用を図るための技術支援」を活用して、全国の事例を網羅的に分析。
 日本国内では優良事例は極めて少ない。
 木質バイオマスボイラーを導入しようとする方へ向けた「実務テキスト」と、木質バイオマスの取り組みの拡大につなげることを目的に「事例集」を作成。

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日独バイオマスデー開催
 2013年11月に東京、盛岡で開催。
 ドイツから行政、研究機関、大学などの専門家を招聘。日本側も第一線で活躍する人を招き、シンポジウムを開催。
 日本の実態や今後の課題について共有化。

300名/１30名の会場は満席。
活発な質疑応答。

林野庁は、地域における熱利用の推進を強調。

小規模の熱需要に対応する技術開発の重要性についても言及。
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ドイツエンジニアによる木質バイオマスWS
 ドイツからバイオマスのエンジニアを招聘し、日本国内でポテンシャルの高い地域を視察。
 各地域（施設）における最適な設備をワークショップ形式で提案。
 製材工場と温泉施設におけるポテンシャル大。
温泉施設への提案事例

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ベンチマークとなる成功事例の構築
 平成25年度林野庁補助事業「木質バイオマスエネルギーを活用したモデル地域づくり推進事業」を活用し、群馬県森連と共同で、渋川地域で事例構築中。

県産材センターでは大量の残材が発生潜在性を引き出して燃料と熱需要を結びつけることにより地域に新たな富を創出
恵まれた地形40

温泉施設では大量の化石燃料を消費
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