6.55

石炭火力

7.90

石油火力
LNG火力

2.14
6.60

原子力（ガス拡散）

28.20

原子力（遠心濃縮）40.60

原子力（改善）
15.30

中小水力
6.80

地熱
3.90

風力
太陽光

2.00

太陽熱タワー式

1.60

太陽熱曲面式

0.90

波力

1.90

潮力

2.50

海洋温度差

1.90

黄色の棒は再生エネルギーを表す

EPR（出力／入力）

電気を得る手段（発電）をEPRで評価

エネルギーの「質」から、将来の石油代替エネルギーを考える―― EPR（エネルギー収支比）という指標を用いた分析 ――■ エネルギーの「質」とは何か■ EPRでわかる「質」の違い■ 未来に向けた議論を● ひとこと 原子力技術研究所 次世代サイクル領域
上級特別契約研究員

天野 治

エネルギーの「質」とは何か
今後、世界全体でのエネルギー使用量は、中国・インドなどの急激な成長により、西暦（※1）
2050年の時点で2000年に比べて約2倍にまで増加することが見込まれています。

しかし一方で、一次エネルギーの40％を占めている石油や、20％を占める天然ガスは、取り出しやすく経済性に優れたものは既にその半分近くを使い果たしており、今後は取り出すためにエネルギーのかかる部分を使っていかねばなりません。また、化石エネルギーの使用は地球温暖化を進める原因ともされ、その代替エネルギー源に関しても、どういったエネルギーを利用し、何を研究開発していけばよいのかが課題になります。
それらを考える際に、各種エネルギーをその「質」の面から分析する方法として、EPR（エネルギー収支比）という考え方があります。
（※1）国際機関・国際応用システム分析研究所（IIASA）の将来予想シナリオ（シナリオB）による（図1）■ EPR（エネルギー収支比）とは■ 劣化してきた化石エネルギー

EPRとはenergy profit ratioの略で、得られる石油も油田が発見された当初は、ボーリングエネルギーを、それを取り出すためのエネルギーの井戸から勢いよく自噴し、取り出すエネルギで除したもの＝「エネルギー収支比」のことです。

ーが非常に少なくて済むため、例えば米国でのつまりEPRが１であれば、あるエネルギー源から採掘当初のEPRは100を超えていました。

得られるエネルギーと、それを取り出すためのエ

しかし、1/3も取り出すと、徐々に自噴しなくネルギーが同じになり、益がないことになります。

なり、その後は海水をポンプで注入し圧力をか従って、この値が大きければ大きいほど、「質」

け、反対側から取り出す方法や、更に残り少なのいいエネルギーということになり、各種エネル

くなると、高圧の液体状の二酸化炭素（CO2）をギーを定量的に評価することで、それぞれの優位注入し、どろどろの石油残渣を溶かして取り出性や、技術的に解決すべき課題を、客観的に明らす方法が用いられています。このため、石油をかにすることが可能となります。

取り出すのに、多くのエネルギーが必要になり、なお、EPRを算出するには、燃料採掘・輸送、発電施設の建設・運転・補修、廃施設、廃棄物同じ米国で、1970年代にはEPRは８まで低下し、「質」は悪くなってきています。の処理・処分など、エネルギーを取り出すためまた、発電効率の良いLNG火力のEPRが低いに必要な全ての項目を可能な限り取り込んで計のは、燃料の液化に大きなエネルギーが必要と算します。

なるためです。

1.5 0.7
2000

2.2 2.2

2050
IIASA B

3.90

3.5

3.2

4.1

4.651015
石油換算トン

再生（水力、薪炭）
石炭

図1

天然ガス

3.9

回収困難
20

原子力発電
石油

世界の一次エネルギーの予測

25

一次回収
（自噴他）

二次回収
（海水注入他） エネルギーの三次回収
質が悪くなる（高圧二酸化炭素注入）

図2

石油回収とEPREPRでわかる「質」の違い■ 自然エネルギーの質■ 質が向上した原子力

風力や太陽光で発電する場合、自然エネルギ

1980年代の原子力発電所のEPRは６程度と低ーを利用しているので、将来も質は変わらず、いものでした。原子力発電所の燃料は、天然ウEPRは劣化しません。また、CO2を発生させないラン中の235Uを５倍程度に濃縮（0.7→3.5％）しメリットもあります。しかし、EPRそのものはていますが、従来のウラン濃縮法であるガス拡低くなっています。

散法では、235Uと残り大半の238Uを直列、並列に風力や太陽光のEPRが低いのは、元々自然エ組んだ多数の隔膜で分離し、それぞれに消費電ネルギーの密度（定格値自体あるいは定格に対力の大きなポンプで圧力をかける必要がありまする割合）が低いことと、例えば風力では風がした。このため、濃縮だけで入力エネルギーの吹いて電気を起こす時間の短いこと、つまり稼85％を占めるほどの莫大なエネルギーが必要だ働率が低いことが理由です。比較的風の強い北ったことが理由です。

海道でも冬で定格の30％程度、夏は風がかれる

しかしその後、ウラン濃縮の技術開発が進み、凪の状態が続き、平均すると定格の10％程度の消費電力がガス拡散法に比べ1/24と小さい遠心出力となり（図３）、このためEPRは3.9程度とな濃縮が欧州、日本で採用されました。遠心濃縮っています。太陽光でも発電できるのは、昼間法では起動時に電力を消費しますが、以後は一８時間程度で、雨や曇天では発電できないこと

定速度運転で運転中の摩擦ロスを非常に少なくからEPRは２前後になります。

しています。このため、原子力発電のEPRは28.2

波力、潮力、海洋温度差発電も質は劣化しままで大きく向上しました。
（表紙図）

せんが、EPRは1.9から2.5となっています。中小ただし、世界的には濃縮方法がガス拡散法と遠水力、地熱に関しては15.3、6.8と比較的EPRは高心法で同程度の生産規模となっていることから、いものの、我が国では立地場所を大幅に増やせ現状での原子力発電のEPRは両者の平均と考えないなどの問題があります。
（表紙図）

ると、
（6.6＋28.2）/2＝17.4程度と考えられます。

風力出力合計［％］

風力出力合計［％］

なお、全量遠心濃縮法で、かつ欧米で既に行100

2003年1月

8060

エネルギーとしての質を更に大幅に改善する余2051015202530

地も残されています。
原子力発電では、高レベル廃棄物処分や廃炉

100

2003年8月

8060にかかるエネルギーを考慮する必要があります
が、これらを加味した場合でも、EPRは数％の40低下に止まり、全体に対して大きな影響は与え200

働率90％、出力を120％まで増強）を前提に計算すると、EPRは40を超えることも可能になり、400

われている原子力発電プラントの運転条件（稼510152025

日付［日］図3 風力発電の出力（冬と夏、北海道）（出典 原文振「原子力・エネルギー」図面集2005−2006）

30ないものと考えられます。

未来に向けた議論を■ EPRからわかる課題■ エネルギーの将来像をどう考えるか

化石エネルギーは、現在でも既にEPRでみた

これからの将来を考えるとき、第一には未だエネルギーの「質」は悪くなりつつあり、これに人類が依存している石油など化石燃料の浪費からも改善する見込みはありません。

を避け、合理的に使うことが必要となります。

自然エネルギーに関しては、「質」は落ちない

しかし近い将来、我々は化石燃料から別の何ものの、現状よりもEPRを上げるためには、一かに、エネルギー源をシフトしていかねばなら

層各機器の発電効率を上げたり、耐用年数を大ない時がやってきます。代替エネルギーを検討幅に延ばすなどの工夫と、革新的な技術開発がするには、部分最適化ではなく、総合的に全体必要と考えられます。

最適化を目指すことが重要であり、こうした点原子力をEPRでみた場合、相対的に優位なエからも全体を見通してエネルギーの「質」を定ネルギー源であることがわかります。また、既量的に数値化できるEPRは有力な指標になるとに実用化されている遠心法を用いる割合を増や思われます。

したり、プラント稼働率を向上させるとともに、今後はこうした手法も利用して、これからの更には新しい合理的な免震技術などを取り入れ将来に関する議論をより活発にしていく必要がて、多大な建設エネルギー（図４）の削減などあると考えます。

もできれば、これからも格段にEPRを高められ● ひとことる可能性があります。従って、それらに向けたEPRでは、石油などの一層の技術開発や、社会の合意形成に向けた努

海外採掘から我が国まで力を続けることが重要となります。の輸送および発電、全体ボイラーにかかるエネルギーを評価します。
このため、全体の中のタービン
導管
ケーブルトレイ

鉄筋

配管
ケーブル

コンクリート

原子力技術研究所
次世代サイクル領域
上級特別契約研究員

天野治

どこにエネルギーが多くかかっているかがわかり、全体最適化を考える道具になります。また、一般の方にわかりやすく説明することもできます。
さらには、全体のエネルギーを少なくするビ

図4

原子力発電所建設の素材エネルギーの内訳

ジネスモデルの検討にも使えるなど、汎用的で有効な手法だと考えます。

■ 既刊「電中研ニュース」ご案内
No.438 電力系統の安定性をリアルタイムで判定
No.437 安全で高性能な電力貯蔵用電池を作る

No.436
No.435

25年間の世界の気候を精緻に再現
一人暮らしのお年寄りを見守る

2007年３月20日発行〒100-8126（財）電力中央研究所 広報グループ
東京都千代田区大手町1-6-1（大手町ビル7階） TEL.（03）3201-6601 FAX.（03）3287-2863
http : //criepi. denken. or. jp/

この冊子は大豆油インキで印刷しています

古紙配合率100％の再生紙を使用しています