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電中研レビュー第28号

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次

地球温暖化に挑む
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第1部

編集担当●狛江研究所

第2部

博正

発電プラント部次長

西宮昌

編集担当●環境総合推進室

次長

瀬間

徹

名古屋大学

水圏化学研究所 教授

はじめに

摩章

天野

常務理事

半田
尾出

暢彦

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和也……・5

どのように取り組むか一温暖化研究の戦略と方法一

第1部温暖化の現象解明と適応方策
1−1●温暖化の実態解明………………

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2−3●CO2有効利用技術……・………・…・…・…

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地球の温暖化は年毎にみれば全く微々たるもので、自然の変動の中にかくれてしまう程度のものである。したがって1970年代までは、大気中での二酸化炭素の増加についても、社会的にそれほど大きな関心を呼ぶまでには至らなかった。むしろ、当時は粉塵による大気汚染、重金属および栄養塩による河川や内湾の汚染に人々の関心が集まっていた。しかし、その間にも地球は二酸化炭素、メタン、一酸化二窒素、フロンなどの温室効果ガスによって確実に影響を受けていた。

特に大気中の二酸化炭素の濃度は、1960年をさかいに急激な増加率を示し、いまでもそのような増加率の上に乗っている。現在、地球上では、炭素として年間5．5ギガト

ンの二酸化炭素が化石燃料の燃焼によって排出され、これが年々増加して、2050年には、大気中の二酸化炭素の濃度が550ppmとなると予測されている。これは産業革命前の2倍に相当し、気温の上昇は2．5度と予測されている。これによって地表では、砂漠の拡大、海水面の上昇などの影響を受ける。極域の凍土が溶けて、メタンの発生が促進され、さらに気温の上昇につながる。かくて地球はとめどなく温暖化の方向に走っていぐ。

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さて、はたしてこの方向を変えることができるだろうか？
ブラジルで開催の地球サミットも決して環境サミットではない。「環境と開発に関する国連会議」である。二酸化炭素の排出規制に対する先進国と途上国との間に、はっきりとした考え方の相違があることに注意しなければならない。例えば、日本と同様に、1990年の二酸化炭素排出量を維持すると合意したら、途上国の国づくりはほとん
ど不可能になってしまうであろう。したがって、地球サミットでは「環境と開発」という、全く異なった方向を打ち出さざるを得なかったものと想像される。これは、先進国と同様に、途上国も二酸化炭素を出しながら国づくりをする権利があることを示すものであり、我々としても容認せざるを得ない。

しかし、ここで化石燃料の燃焼に伴う二酸化炭素について、その排出抑制技術や回収技術、あるいは適当な場所への貯留技術などの発達があるとすれば別である。これ
らの技術は、もともと先進国内での問題解決のために開発し、使用されるべきものではあるが、種々の経済的問題を解決しながらも、途上国にこれらの技術が移転されるとしたら、低減化された二酸化炭素の発生のもとで、途上国の国づくりが行われるものと予想される。これによってはじめて、21世紀の地球に、ある種の光明を見出せる
ように感ずる。この点で、地球温暖化の現象解明と温暖化を低減させる技術の開発は人類にとって大変重要な課題である。

名古駄学水圏科学研究所饗

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電中研レビューNo．28●3

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ソ連邦が解体し、かつての冷戦構造が世界政治の表舞台から姿を消した今、20世紀から21世紀にかけて、われわれ人類の最大の課題は地球規模での環境問題だといわれている。

そして、この地球環境問題のうちでも、地球の温暖化は最大級のもので、これはエネルギー問題と密接に係わるものだけに、影響するところは、極めて広く、かつ深い。

ところで人類は、その発生以来、現在にいたるま
で、地球から無限の恩恵を蒙って成長をつづけてきたが、これは未来永劫、決して変わるものではない。だとすれば、現在に生きるわれわれとしては、この大切な地球を守り、大事にして後世に引き継いでいく義務があるのではないだろうか。
とくに、地球は、従来無限だと考えられてきたのが、どうも、そうではないということが、だんだんとはっきりしてきたように思える。最近の人間の活動は、とみに巨大化し、この結果、資源にしても、エネルギーにしても、埋蔵量の限界がみえはじめ、さらに、自然の環境にまで影響を与えるようになってきている。今や、地球は無限ではなくなってきている。

このことを強く認識し、豊かで美しい地球を末永く保ちつづけていくために、資源やエネルギ
ーの多消費文明から脱却した新しい発展の方向を見出し歩んでいくことが、今、改めて、求められていると思う。

地球温暖化問題は、現在いまだ現象そのものが、明確には解明されていないものであるが、これが一度起こると取り返しがっかないことは確かである。

このため私どもでは、現象の正しい把握につとめるとともに、事態の推移をできる限り遠くまで見通し、そのときどきの最善の対応が可能なように温暖化に係わる研究を強力につづけていきたいと思っている。

このような想いを込めて、このレビューのタイトルを「地球温暖化に挑む」と名付けることにした次第である。

電中研レビューNo．28●5

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温暖化研究の戦略と方法

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温暖化研究の背景と〔温暖化とは〕地球は現在、平均して15℃という温暖な状態に保たれ、われわれは快適な生活を送っている。しかし、もし地球に大気がなかったら、地球の温度は一18℃になるといわれている。この地球に大気がないときの温度と現在の温度との差が、大気の温室効果であり、このような機能をもつ気体を温室効果ガスと呼んでいる。すなわち温室効果ガスは、現在の地球の気温を維持するためには必要不可欠なものであり、これらのガスがなければ、地球の気温は今より約33℃も低くなる。
（1）温室効果ガスを含んでいないケースゴ◎！

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一18℃

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大気の温室効果（1）地球に大気がなければ、太陽からの日射は地表で吸収され、そこを加熱し、その温度に応じた熱エネルギーをすべて宇宙に放出する。日中は灼熱、夜間は極寒となる。このときの地球の平均気温は一18℃になる。
（2）しかし地球には、熱エネルギーを吸収するガス（温室効果ガス）を含む大気があり、これが地表から放射される熱エネルギーを吸収する。この結果、大気は暖められるが、その温度に応じた熱放射を行い、やがて地表が日射で受けたエネルギーと同量のエネルギーを宇宙空間に放出する。したがって、大気上端では日射とつり合う一18℃という温度を示すが、地表は日射に加えて、大気からの下向きの熱放射によっても加熱される。このとき、CO2を約0．03％含む現在の大気での地球の平均気温は、15℃になる。
（3）温室効果ガスは、地表からの熱エネルギーは吸収するが、波長の関係で日射はほとんど吸収しない。したがって、温室効果ガスが増加すると、地表からの熱エネルギーをさらに吸収して、いっそう加熱され、地表温度は高くなる。温室効果ガスの一つであるCO2の大気中濃度を現在の2倍にすると、そのときの地表の平均気温
は、IPCCによると18℃になるとの試算もある。

このように、温室効果ガスは本来なくてはならないものであるが、われわれ人間の活動が活発化した結果、近年、温室効果ガスの大気中濃度が増加している。
人間活動によって排出される温室効果ガスには、化石燃料の消費などから発生する二酸化炭素（CO、）のほか、畑や腐敗したものなどから発生するメタン（CH、）、農地の肥料などから発生する一酸化二窒素（N20）、そして工業用の洗浄剤やスプレーなどから発生するフロン（CFCs）などがある。

温室効果ガスが地球の温暖化に及ぼす影響は、ガスの種類や濃度によって異なり、また大気中における寿命によっても異なる。メタンなどCO、以外の温室効果ガスは、

8

CO、よりもはるかに濃度は低いが、これらをCO、の濃度

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1960年代J．Geophys．

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1970年代1980年代Vol．93（1988））

温室効果ガスの各年代ごとの増加による地表面温度の上昇
メタン（CH4）、一酸化二窒素（N20）、フロン（CFCs）など、 CO2以外の温室効果ガスの大気中の濃度は、 CO2に比べてはるかに低いが、温暖化に与える影響は相対的に大きいため、これらの総量の温室効果は、現在ではCO2とほぼ等しくなっている。

に換算した（等価CO2濃度）ときの温室効果は、現在ではCO2とほぼ等しいと考えられている。
現在までに、温室効果ガスの大気中濃度が、増加しているのは実測により明らかにされている。とくに大気中のCO、濃度は、このところ毎年1．5ppm前後で増えつづけ、産業革命前と比べると75ppmも増え、今では355ppmになっている。このままでは、今後、地球は温暖化していくと考えられているが、しかし、温暖化の程度は明確ではなく、しかも、いつ、どこで、どのような影響が発生するかも、まだ明らかではない。さらに今後、温暖化が進むと、その影響は測り知れず、しかも一度影響が発生するともとに戻すことは不可能に近いため、早急な対策が必要であると考えられている。

〔世界の動向〕このようなことを背景に、1988年6月、カナダ・トロントで「大気変動に関する国際会議」が開催された。この会議で、世界ではじめて、温暖化防止対策として具体的なCO2削減目標の数字が示された。

それは、「2005年までにCO2排出量を1988年レベルから20％削減すべきである」というものであったがこれを契機に、地球温暖化を巡る国際的な動きは一気に加速され、本年（1992年）6月にブラジルで開催予定の「環境と開発に関する国連会議（UNCED）」で、気候変動防止枠組み条約（地球温暖化防止条約）が締結・調印される運びになっている。

この条約（案）の検討に先立ち、1988年11月、「世界気象機構（WMO）」と「国連環境計画（UNEP）」は、「気候変動に関する政府間パネル（IPCC）」を設立し、温暖化に関する知見の整理と今後の対策についての検討に入った。

電中研レビューNo．28●91972．6ストックホルム@国連人間環境会議

人間環境の健全と向上が人類共通のｴ則である旨宣言

国連環境計画（UNEP）

国連内外の環境問題に関する活動のｲ整と促進を任務とする（ストックホ
泣?の会議で設置を決定）

1988．6（トロント）国際会議
iカナダ政府主催UNEP／WMO共催）
CO2排出量を・2005年に現状の20％削減すべきこと・1992年の第2回国連人間環境会議までに国1989．5．15〜26（ナイロビ）UNEP閣僚理事会

・IPCC中間報告（1990年10月）を受け約化に着手・1992年条約締結目標@際条約案を作成すべきことを提言
1990．8．27〜30（スンツバルスウェーデン）@気候変動に関する政府間パネル（1PCC）@（UNEP／WMO共催）
中間報告書の採択・CO2等温室効果ガスの大気中濃度を現状レ

1990．10．29〜lL7第2回世界気候会議@（WMO／UNEP／1CSU共催）@（第1回は1979年開催）
・多くの先進国で安定化の目標を決定@したことを歓迎・その他先進国には目標の設定を勧告・国際@ベルに安定させるには、排出量を60％以上@削減させる必要・温暖化及び海面上昇により洪水、台風など
C候変動による影響が重大・経済と環境のバランスをとることが重要、協力の要請@枠組み条約交渉が直ちに開始されるべき・排出量の削減量、時期ともに決定されず

国連環境開発会議（UNCED）準備会合
1992．6の国連環境開祭会議の準備会合
気候変動防止枠組み条約会議（lNC）
1992．6（リオデジャネイロブラジル）

1926．6の国連環境開発会議において、枠組み@国連環境開発会議（UNCED）第2回

約を策定することを既に合意

iストックホルム会議の20周年記念会議）
1989年国連総会で開催を決定

i1）

予想される成果・気候変動枠組み条約白白条約の締結・人と国家の行動の原理を定めた地球@憲章（Earth

Charter）の採択および@実施すべき具体的行動計画を定めた@「アジェンダ21」の策定
i2）会議事務局（本部＝ジュネーブ）@事務局長＝モーリス・ストロング（カナダ）

UNCED（UnitedNations

Conference

on

INC

（lntergovernmental

Negotiating

Committee

lPCC（lntergovernment Panel on Climate Change）1988年11月第1回会合（United Nations Environment Programme）1972年第27回国連総会決議により設立

UNEP

Environment

andDevelopment）

fora

framework

conventiononclimate国連総会に直属する会議体

change）国連総会に直属する会議体

地球温暖化問題に関する国際会議の流れ

IPCCでは、世界の70ケ国から約1，000人の専門家の参加をえて、（a）地球の温暖化について、何がどこまでわかっているか、（b）地球の温暖化よって、環境や社会あるいは経済がどのような影響を受けるおそれがあるのか、（c）予想される影響を予防したり、あるいは軽減させるために、どのような政策を採るべきか、を検討し、2年後の1990年10月に、中間報告書を「第2回世界気候会議（SWCC）」に提出した。この報告は現在、温暖化問題の検討や対策の具体化の際の世界共通の議論の土台となっている。

これによると、気候変動の科学的知見には多くの不確実性があるものの、温室効果ガスの大気中濃度は年々増加し、このままの状態がつづくと、早ければ2025年に、遅くとも2050年には、産業革命前の2倍になるという。
また、気温は10年間で平均0．3℃、海面は10年間で平均6cm上昇し、21世紀末までには、それぞれ3℃の気温上昇

10、（2）海面水位はどの程度上昇するか（1）気温はどの程度上昇するか

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2100（年）（出典＝IPCC中間報告書）

気候変動予測モデルによる推定（1）IPCCによると、大気中のCO2やメタンなどの温室効果ガスが、今後、何ら対策がとられずに増加しつづけた場
合の気温の上昇は、可能性の高いケースでは、10年あたりで約0．3℃（不確かさを考慮すると0．2℃〜0．5℃）と推定される。予想される気温上昇は、2025年までに現在より約1℃（産業革命前からは約2℃）、21世紀末には約3℃（産業革命前からは約4℃）である。
（2）また海面水位の上昇は、極地方の氷が溶けたり、海水が熱で膨張すると考えられるため、可能性の高いケー
スでは、10年あたりで6cm（不確かさを考慮すると3〜10cm）と推定される。予想される海面上昇は、2030年までに平均で20cm、21世紀末には65cmである。地域的なバラツキはかなりあると予想される。

と65cmの海面上昇が予想されるとしている。

この結果、人類はとり返しのつかない甚大な影響を蒙るおそれがあるという。たとえば、自然環境や生態系に大きな変革をもたらすだけではなく、海面上昇の脅威にさらされる低い島嗅や沿岸地帯、生産力や技術管理法に大きな変化を受ける農林畜産業、そして水の需要や汚染などの人間の居住環境などは、世界の多くの地域で問題になると考えられている。

しかも、地球温暖化問題は、環境や社会あるいは経済に影響を及ぼすだけとは限らない。それは、大量生産・大量消費の現代物質文明や、エネルギー資源の利用のうえに成り立つ現代エネルギー文明を享受しているわれわ
れに対して、ライフスタイルの見直しに止まらず、現代文明そのものの問い直しを迫りかねない。
それは、第一に、大気中にごくありふれて存在するCO、などの増加によって、温暖化のような地球環境問題が生ずるに及び、いかに人間活動が巨大化してしまったか、そして巨大化した人間活動のまえに、地球がいかに限られた容量しかもたず、しかも、いかに傷つきやすい存在に過ぎなかったかが明らかになったためである。

このことは、限りない空間を前提としたこれまでの人間活動に対して、大転換を迫ると考えられる。なぜなら、限られた小さな空間しかもたない地球においては、もはや、地球そのものが許容する範囲内でしか人間活動が許されないことになるからである。

第二に、これに加えて重要なことは、地球温暖化問題は、直接、エネルギー問題と結びついている。というのは、現在、世界で消費される一次エネルギーの約90％が石油、石炭などの化石燃料であり、化石燃料の燃焼によって必ず発生するCO2が地球温暖化の主因となっているからである。

したがって、温暖化防止のためにCO2の排出を抑制することは、まさに、世界の90％を占めるエネルギー（化石燃料）の使用制限につながりかねない。エネルギーの使用制限は、当然、経済や社会生活の基盤である現代エネ
ルギー文明の根底を大きく揺さぶることになるからである。

このような状況のもとで、世界的に温室効果ガスの排出を緊急に抑制することが必要であるとの認識が高まり、

電中研レビューNo．28●11

気候変動防止枠組み条約（案）の検討と前後して、ヨーロッパ先進諸国は相次いで、CO2排出量の削減行動目標を定めるにいたった。

ヨーロッパでは、この目標を達成する手段として、省エネルギーやエネルギー利用の高効率化を図る一方、化石燃料に課税して燃料の使用量を抑えることにより、CO、の排出量を削減しようとする考え方が主流で、CO、の回収・処分技術の開発については、CO2を回収して地下水に溶かして処分する考えについての調査や、海洋に投入した場合のモデル計算が行われている程度であり、あまり積極的ではない。
このようなヨーロッパ先進諸国の動きに対して、アメリカはCO、のみではなく、温室効果ガス全体を削減対象として対策を考えるべきだとし、これらの国々と一線を画している。

とくにCO2の抑制は、省エネルギーやエネルギー利用の高効率化の推進によって排出量を削減できるとの考え方が強く、一部で火力発電所の燃焼排ガスからCO2を回収したあと、液化して海洋に処分する提案や、酸素による燃焼を利用してCO2の回収を容易にする技術の基礎研究などが進められているが、ヨーロッパと同様にCO2の回
収・処分技術の開発の優先順位は低いようである。
（わか国の動向〕

このような世界の動きに対して、わが国も、1990年10月23日、「地球温暖化防止行動計画」を策定し、CO2の排出量を2000年までに1990年レベルで安定化する目標を定めた。
すなわち、CO、は主要国が排出抑制のために共通の努力を払うことを前提に、（a）第一目標として、一人あたりのCO、排出量を、2000年以降、概ね1990年レベルでの安定化を図る、（b）第二目標として、CO2排出総量を、技術の予想以上の進展を条件に、2000年以降、概ね1990年レベルでの安定化に努める、としている。

またわが国は、地球温暖化の総合的な防止対策として、1991年7月のヒューストン・サミットにおいて「地球再生計画」を公式に提唱した。これは、今後の100年間で、過去の200年間に蓄積された大気中の温室効果ガスを削減して地球の姿をもとに戻そうとするもので、前半の50年間に環境に優しい技術の開発・導入に努め、後半の50年間にその成果を最大限に活かして、緑の地球を再生・創造することを目指している。
このほか民間レベルにおいても、経団連の「地球環境憲章」をはじめ、地球環境保護のための多くの行動計画
や指針づくりがつづけられている。

〔電気事業の取り組み）

わが国の総エネルギー一需要は、1973年のオイルショック以降ほぼ横ばいで推移してきたのに対して、電力需要は着実に増加し、一次エネルギー供給ベースおける電力供給の割合を示す電力化率は、オイルショック当時の30％程度から現在では40％近くまでに達している。

このような傾向に対して、電気事業では、電力の安定した供給を基本に、セキュリティやコスト、発電方式別の稼働特性や環境対策などに配慮して、エネルギー源をバンラスよく組み合わせるベストミックスの観点から、必要とする発電所の建設を進めてきた。

この結果、最近10年間（1977年〜1987年）の電気事業におけるCO2の排出傾向をみると、電力需要は約1．4倍も増加したにもかかわらず、CO2排出総量はほぼ横ばいで推移してきた。
これを発電々力量あたりのCO、排出量、すなわち排出原単位（kg℃／kWh）でみると、約0．15から0．11へと低減しているが、これは、原子力など非化石燃料による発電量の増加、火力発電の熱効率の向上、そして送配電ロスな12（kg−C／kWh）（万トンC）（億kWh）

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1987（年）（電事連資料より作成）

電気事業からのCO2排出量の推移（炭素換算）

ど総合効率の改善に努めてきたためである。このようなわが国の状況を、化石燃料を比較的多く利用しているア

メリカやイギリスと比べると、CO2排出原単位は6割程度に止まっている。
しかし、今後のわが国の社会・経済動向を考えると、省エネルギーの進展やエネルギー多消費産業から寡消費
産業への産業構造の転換が進むと予想されるものの、その一方で、高齢化・情報化社会の到来による民生用需要の伸びや生産の自動化による産業用需要の進展などが予想されるため、今後とも、電力需要とともに電力化率も着実に増加すると考えられる。しかも、当面、この増分の半数以上は、バランスのとれたエネルギー源構成の観点からも、石炭やLNGなどの化石燃料でまかなう必要があると考えられるため、今後、電気事業におけるCO2排出量の増加は避けられない趨勢にある。

かかる状況のもとで、電気事業も温暖化問題に重大な関心をもち、経済成長と環境保護を調和させつつエネル
ギーの供給責任を果たすことを基本として、CO、を排出しないか、あるいは排出が少ない方策の研究開発を積極的に進める一方、それでもなお、止むをえずCO、を排出せざるをえない場合も想定して、CO2の除去・固定技術の研究開発についても他の業界に先駆け幅広く取り組んでいる。
とくに、CO、の除去技術の中でも回収技術については、電力各社は、緊密な連携を図るとともに、すでにパイロットプラントによる研究開発に着手するなど各種方式について幅広く検討を進めている。

電中研レビューNo．28●13

温室効果ガスの目標設定に関する各国の動向

1992年2月15日現在
国

オース
デ

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対象ガス

名

安定化目標

削減目標

基準年次

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2005年までに
Q0％削減

1988年

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CO2

2005年までに
Q0％削減

1988年

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ク

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・トロント会議（88年）で示ｳれた目標

2000年までに一人あたり排

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ラ

ン

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・閣議了解（90年9月）

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2000年

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CO2

1988年レベル

イ

CO2

2005年

ウ

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ア

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ナ

メ

ス

ダ

リ

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2005年までに
Q5％削減

1987年

・閣議決定（90年11月）

2005年までに
Q0％削減

1990年

・ECE環境大臣ベルゲン会〟i90年5月）で表明

2000年までに1989年と90年

・新国家環境政策計画（90R〜5％削減 ﾌ平均

ﾅ安定化N6月）で位置づけ

1989年

・ECE環境大臣ベルゲン会〟i90年5月）で表明

1988年

・国会決議（88年6月）

1990年

・環境白書（90年9月）で表ｾ・グリーンプラン（環境問

CO2と他の温室
果ガス

2000年

全温室効果ガス

2000年

1990年

閧ﾉ関する行動計画90年P2月）で位置づけ

1987年レベルﾈ下・第1回気候変動防止枠組ﾝ条約会議（91年2月）で

O明
・閣議決定（90年10月）・温室効果ガスのうちモン

オーストラリア

全温室効果ガス

2005年までに
Q0％削減

1988年

ニュージーランド

CO2

2000年までに
Q0％削減

1990年

日

本

EC
i欧州共同体）EFTA
i欧州自由貿易連合）

EC加盟国@トリオール議定書で規制ｳれるガスを除く
・国民党政権（90年10月）とﾈりCO2削減目標を5年
竭≠ﾟる

CO2

2000年

1990年

CO2

2000年

1990年

CO2

2000年

1990年

・閣議決定（90年10月）

・EC環境エネルギー合同
搦哩?（90年10月）で決定

・第2回世界気候会議（90N11月）で表明

フランス、ドイツ、イタリア、ベネルクス3国、イギリス、デンマーク、アイルランド、ギリシャ、スペイン、ポルトガル
EFTA加盟国：スウェーデン、ノルウェー、スイス、オーストリア、フィンランド、アイスランド（平成3年版環境白書をもとに作成）

14地球温暖化対策を計画的・総合的に推進するため、当面の政府としての方針や今後取り組むべき実行可能な対策の全体像を明確にし、もって国民の理解と協力をえるとともに、わが国として国際的な枠組みづくりに貢献していく上で基本的な姿勢を明らかにするもの。
●地球温暖化対策の基本〔環境保全型社会の形成〕

環境と人間活動の適切なバランスを図り、「地球環境への負荷の少ない社会」を形成していく。
〔経済の安定的発展との両立〕

地球環境問題の解決にあたっては、持続可能な経済の安定的発展との両立を図る。
〔国際協調〕

わが国は、優れた技術力と環境保全の豊かな経験を背景に、国際協力を通じて世界の取り組みの先導的役割を果たしていく。

●温室効果ガス排出目標のための行動計画の目標①CO、は、主要先進国が排出抑制のために共通の努力を払うことを前提に、（a）一人あたりCO2排出量は、2000年以降概ね、1990年レベルでの安定化を図る。
（b）さらに革新的な技術開発等が、現在予測される以上に、早期の大幅な進展により、CO2排出総量が2000年以降、概ね置990年レベルで安定化するよう努める。
行動計画にもとつくCO2「地球温暖化防止行動計画」では、（a）

排出量の見通し（炭素換算）

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排出量はほぼ安定して推移しており、
1990年には2．59トンであった。これを、2000年までに安定化させるとすると、人口増加が見込まれる分だけ、CO2排

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出総量は増加し、グラフの（a）点となる。
排出総量を安定化させるとすると（b）と2000（年）なる。その差は、約2000万トンである。

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1965

がある。現在までのCO2排出総量の推移をみると、オイルショック以降は安②メタンは、現状の排出程度を越えないこととする。
も、極力その排出を増加させないこととする。

また一酸化二窒素などその他の温室効果ガスについて●行動計画の期間と主な講ずべき対策
1991年から2000年までの間に、計画の目標達成に向け、実行可能な対策から順次着手する。
①

CO2排出抑制対策
CO2の排出の少ない都市、地域構造の形成

●

②

③

●

発電部門においては、（a）CO2を排出しないエネルギーとして、原子力、水力、
地熱、太陽光、風力の利用を推進
発電効率の向上を図るため、複合発電、超々臨界圧プラントの開発・導入
燃料電池、太陽電池等の分散型電源の導入

国内の森林、都市等の緑の保全、整備
木材資源利用の適性化技術開発およびその普及
温室効果ガス排出抑制のための技術
温室効果ガス吸収、固定等のための技術
温暖化適応技術「地球温暖化防止行動計画」の概要

電中研レビューNo．28●15

〔温暖化研究の対象と推進方法〕
当研究所では、1988年より地球温暖化問題として、温暖化の不確実性を解消するための温暖化の現象解明や温暖化の適応方策から温暖化の抑制対策にいたる研究を幅広くとりあげ、総力を結集して取り組んでいる。

しかも研究を推進するにあたっては、積極的に国内外の研究機関と手を取り合い、広く国際的なプロジェクトとして、地球規模で研究を展開していくことにしている。

これは、温暖化研究がグローバルな問題を対象とするだけに、一・研究機関はもちろん、一国のみでよくなしう

るものではないためである。というのも、温暖化問題のような地球規模の現象については、国際的な協力なくして必要なデータすら手に入れることが難しいうえ、多分野にわたる最先端の情報や科学的知見を広く取り入れていくことが、温暖化問題の解決に不可欠であるからである。

また、これに加えて、宇宙空間や海洋における実験やこれを利用する技術の開発・実用化には、国際的なコンセンサスが不可欠であることを踏まえて、研究開発の段階から国際的な協力のもとに進めることが何より重要であるからである。

CO2など温室効果ガスの発生量

温暖化の実態解明｛

地球環境の観測
温暖化の現像解明と適応対策

温暖化による
気候変動の予測（炭素などの物質循環）｛

地球環境モデリング
自然・生態系への影響予測

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温暖化の影響予測
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制度的方策

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CO2抑制対策技術

CO2の除去CO2の固定CO2有効利用技術｛化学的方法生物的方法

16

（温暖化の現象解明と適応方策）
このままでは、今後、地球は温暖化していくと考えられているが、気温の上昇や降水量の増加など温暖化の幅は明らかではなく、しかも、日本を含む東アジア規模はもちろん、地球規模でも、いつ、どこで、どのような影響が発生するかも定かではない。

これは、地球上の気候を構成する大気や海洋などの実態が解明されておらず不確かなところがあることと、それらが相互に影響しあった結果おこると考えられる温暖化のメカニズムも不明な点が多くあるためである。したがって、温暖化の予防や緩和、あるいは温暖化世界への適応などの対応策を有効ならしめるためには、まず、これら二つの点を相補い、より完全なものにすることが不可欠になる。
このため当研究所では、まず、温暖化の実態解明として、温暖化の主因であるCO、の排出実態とエネルギー利用からみたCO、の排出量の将来予測、また人工衛星による大気中のCO2濃度や気温分布および波浪などの海洋の実態把握とそのための観測データの解析手法の開発など研究に取り組んでいる。

また並行して、当研究所では、気象条件に影響されやすい電気事業にとって、地域的、時間的に精度の高い温暖化による気候変動の予測を行うことを主眼とし、東アジア地域を対象とした地域気候変動予測モデルの開発に取り組む一方、そのために必要となる地球全域を対象とした気候変動予測モデルの信頼1生向上を図るため、大気や海洋など温暖化に影響を及ぼす重要な因子を明らかにするとともに、そのメカニズムを定量的にモデル化するための研究を国際協力をベースに進めている。

気候変動の予測の研究を並行して進めるのは、本来、研究の方法論上は、温暖化の実態解明を侯って、気候変動の予測の研究に取り組むことが一般的であるが、信頼性の高い気候変動の予測を実現するためには、世界中が協力しても10年から20年にわたる長期の観測研究が必要不可欠と考えられていることと、その間に温暖化対策が遅れをとり、取り返しのつかない事態を迎えるかもしれないため、その時々の最新の科学的知見とデータをもとに、その時点で可能な限り、より良い方法を求めて、気候変動の予測を試みることが何より重要となってくるからである。

このような目標を現在の科学的レベルで達成することは極めて難しいことであるが、現在、予想される温暖化の影響が大きいために、当研究所では、世界有数の気候変動予測モデルの研究機関であるアメリカ・国立大気研究センター（NCAR）などと共同で、これにチャレ・ンジしている。

併せて当研究所では、温暖化の影響予測・評価と適応方策の研究にも取り組んでいる。
とくに温暖化により、電力需要や電源構成のあり方など事業展開の根本的な見直しと革新が求められかねない
電気事業について、アメリカ・電力研究所（EPRI＞と共同で、電気事業がどのような影響を受けるかを定量的に予測・評価するとともに、そのときに予め、どのような適応方策を講じておくべきかについての研究を進めている。

〔温暖化の抑制対策）

温暖化防止の対策として、当面、考えられることは、CO2の大気中濃度の増加スピードを、いかに抑えるかということである。このための方法としては、大別してつぎの対策が考えられる。
（a）第一が、省エネルギー（エネルギーを浪費しない）（b）第二が、エネルギー選択（エネルギーを利用するときは、CO2を排出しない非化石燃料に変える）（c）第三が、化石燃料の効率的利用（どうしても化石燃料を利用しなければならないときは、効率を高めて利用する）

電中研レビューNo．28●17

（d）第四が、排ガスからのCO2の除去（それでもCO2を減らさなければならないときには、化石燃料を燃やした
排ガスからCO2を取り除く）（e）第五が、大気中のCO2の固定（その上でなお、大気中のCO、が増えるときには、大気中のCO、を森林やプラ
ンクトンなど生物を利用して固定する）の5つであり、これらの対策のうち、温暖化対策として、もっとも望ましいのは、第一の省エネルギーであり、つぎはエネルギー選択（非化石燃料への転換）や高効率化によるCO2の排出抑制である。しかし、これらの対策だ
けで対応するには、現在のところ、技術的にもエネルギー資源的にも難しい。

要は、温暖化問題の重大性を考え、対策の選択の幅を広げ、どのような状況においても対応できるさまざまか
つ柔軟な対策を、予め用意しておくことが求められているのである。

このため当研究所では、温暖化の抑制対策として、政策や制度的方策から技術的方策まで、幅広く可能性を追求している。

幣政策・制度的方策については、まずエネルギー政策として、世界のエネルギー需要の予測とCO、排出量の量的、質的変化について分析し、これをもとにCO、排出抑制のためのあるべきエネルギー戦略を考察する一方、電気事業のエネルギー選択にとって、その検討の基礎ともなる発電方式、すなわち従来の原子力・火力・水力発電から新発電方式にいたる全般について、それぞれの方式の地球温暖化への寄与について、総合的に評価している。
また制度的方策としては、間接的な規制の中でも、公平かつ効率的な制度の創案を目指して、課徴金制度や排出権市場など経済メカニズムによる抑制策などについて検討を進めている。
つぎに、CO、抑制対策技術については、まず省エネルギーについて、ヒートポンプなどの個別技術の開発に取り組むとともに、都市全体を対象として、エネルギーを高度に活用する社会の構築に必要な技術やシステムの開発を進めることにしている。

また、エネルギー選択については、原子力発電技術、高温岩体発電や太陽光発電など自然エネルギーの利用技
術、そして、従来ややもすると見捨てられていた低いレベルのエネルギーの利用法の開発を推進する一方、高効率化技術として、石炭ガス化複合発電や燃料電池などの開発に取り組んでいる。

これに対して、排ガスからのCO2の除去（回収・処分〉および大気中CO2の固定化については、現在、基礎的段階の研究を推進しているところである。

CO2除去技術の回収は、とくに電力各社が各種方式の実現可能性を幅広く追求しているため、当研究所では重複を避け、現時点で、とくに低エネルギー化、低コスト化の観点から、比較的早期の実用化の可能性が高い方式に焦点を合わせて基礎的な実験を進めている。一方、回収した大量のCO2の処理方法については、深海底への貯留を構想し、その可能性について研究中である。この研究の推進にあたっては、とくに生態系への影響が生じないよ
うに環境影響評価を中心に取り組んでいる。

このほかにも、有望な研究を取り上げ、海洋牲植物プランクトンなどによるCO2の固定化や、CO2有効利用技術

として、回収したCO、を資源として飼料・燃料・化学原料に有効に利用する方法についても可能性を追求し、多角的、総合的な研究の推進を目指している。

（さ：らなる温暖化対策研究へ）

以上が現在、当研究所が取り組んでいる地球温暖化研究のあらましであるが、これらはほんの序の口の研究にすぎない。

というのは、地球温暖化などの地球環境問題の出現は、世界の経済成長と人口の爆発的増加にともなう資源・
エネルギー消費量の急速な増加傾向により、人間活動による環境への負荷がついに地球的規模にいたったことを示すものであるからである。

18

それゆえに、この問題を解決するためには、現象発生のメカニズムの解明や原因物質の排出抑制に止まらず、地球の有する物質循環能力や環境浄化能力などで示される地球環境容量の有限性を理解し、これまでのエネルギ
ー多消費文明から脱却して、環境やエネルギー・資源や経済発展と調和した新しい人間活動を具体的に探ることが必要となる。

それはたとえば、地球のもつ有限の環境容量（許容能力、物質循環能力、環境浄化能力など）を前提とする新しい世界経済システムや人類社会システムのあり方から、地球環境全体の安全保障を図る新しい科学と技術の体系を基礎とする新しい文明の構築を目指すものとなり、このための研究開発が展開されることになることであろう。

電中研レビューNo．28●19

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第1部

温暖化の現象解明と適用方策●目狛江研究所

発電プラント部、次長
主任研究員

小林

博和

発電プラント部

広域環境研究室

主査研究員

加藤

央之

専門役

丸山

康樹

担当研究員

長野

浩司

経営情報研究室長

高橋

誠

水理部

経済部

構造水理研究室

エネルギー研究室

情報システム部

1−2

温暖化による気候変動の予測

1−3

温暖化の影響予測・評価と適応方策

西宮昌

広域環境研究室

経済研究所

温暖化の実態解明

西宮

発電プラント部

我孫子研究所1−1

次…………………………………・………・…………・………・…・……・………・……・…・……………26

昌………・…・……・…………・・……・………・……・…・…………・・……・…………………34…………………………………………・…・………・…・…………・…・…………39（1968年入所）

気象学を畑とし、電気事業に係わる大気環，境研究に従事。地球環境問題がクローズアッ
プされる以前から、地球温暖化と気候変動、
酸性雨問題の研究に取り組んでいる。

丸山

康樹（1976年入所）

臨海発電所（火力・原子力）の港湾形状最適化などの設計と環境問題（海岸変形）について、数値モデルを主体に研究を進めてきた。
その後、生物部門との学際研究や企画部勤務の経験を踏まえ気候変動予測モデルの開発に従事。

現在、経営調査室課長を務める。

小林博和（1973年入所）

入所以来、大気汚染と気象との関係について研究してきた。その後、原子力関係の部門に異動してデータベースシステム開発に従事
し、機械と入間の哲学的関係に興味を覚えた。
現在は、地球環境衛星開発に携わっている。

長野浩司（1987年入所）

原子力開発戦略の評価、原子燃料サイクル
技術の評価などを担当。 90年10月より国際応用システム解析研究所（IIASA）において、地球規模でのエネルギーシステムの将来予測とCO2の排出抑制戦略の評価に関する共同研
究に参加。

加藤

央之

（1983年入所）

入所以来、大気拡散場の気象解析やシミュ
レーションを担当。現在、地球温暖化により電気事業が受ける影響の予測評価手法や気候変動予測モデルの開発に関するアメリカ・電力研究所（EPRI）との共同研究に従事。

22

高橋誠（1971年入所）
確率・統計モデル、最適化手法などオペレーションズリサーチの電気事業への適用を中心に経営【青報の活用策、システム化を研究してきた。現在は、電気事業の情報高度化とネットワーク構築方策を検討。

〔温暖化の実態解明）

一CO2排出量の現状と将来一世界の人為的なCO2排出量は、1987年現在、84．9億トン（炭素換算）で、その内訳は化石燃料の燃焼が55．5億トン、森林破壊が28億トン、セメント製造が1．4億トンと推定されている。このうち化石燃料の燃焼による将来のCO、

排出量の推移は、人口、経済活動、エネルギーの非化石・化石燃料の割合などによるため、国や地域によって排出特性が異なり予測は難しいが、今のままで進めば2000年には約73億トン、2050年時点では約130億トンと、現在の2倍以上に達すると予想される。
一方、化石燃料の燃焼によるわが国のCO、排出量は、1987年現在、2．5億トン（1990年現在では3．2億トン）で、

このうち、自家発を含めた電力部門が約30％（電気事業に限ると約25％）を占めている。当研究所の予測では、
今後の経済成長、人口、省エネルギーなどの推移を考慮すると、21世紀初頭にわが国CO，排出量はピークを迎え、その後は、新技術の導入や徹底した省エネルギーの推進などが行われれば安定化していくものと予想される。

今後とも当研究所では、IPCCの第3部会・エネルギーと産業に関するサブグループ（EIS）への参加や、国際
応用システム解析研究所（IIASA、在オーストリア）との共同研究など国際協力をベースに、世界のエネルギ

ー分析とCO、排出量予測の研究を進めていくことにしている。

一人工衛星による地球・大気環境の観測一

わが国では、地球の大気や地球表面の状態など地球環境を監視することを目的に、1996年忌地球観測衛星（ADEOS）を打ち上げることになっている。

ADEOSには、気温、雲、オゾン、海洋温度など8種類の観測センサーが搭載されるが、その一つに温室効果ガスセンサー（IMG）がある。

当研究所では、このIMGの機能を最大限発揮させるために、観測する赤外線スペクトルの情報から、大気の温度や気圧、温室効果ガスの種類やその濃度を解析する手法の開発を国からの受託研究として進めている。一方、この研究に併せて、混乱や海洋を対象に、マイクロ波放射計を利用した人工衛星のデータを解析し、土壌の水分量や海洋の波動・拡散・波浪などの物理現象を明らかにする手法の開発も進めている。

これらの衛星からえられるデータは、地球や大気の環境の実態解明はもとより、温暖化を予測する気候変動予測モデルの精度向上に有益な役割を果たすものと期待されている。

〔温暖化による気候変動の予測〕
一気候変動予測モデルの開発一

将来の気候変動に的確に対応するためには、その変動幅を精度よく予測しなければならない61PCCの中間報告によれば、温室効果ガスの排出を削減しなければ、21世紀末までに3℃の温度上昇、65cmの海面上昇が予想される。しかし現在のところ、大気・陸域・海洋・雪氷・生物の5つの要素で構成される気候メカニズムがまだ解明されておらず、気候変動の予測にはいまだに多くの不確実性がともなう。

このため、気候変動予測モデルの信頼性を高めるための努力が世界中で進められているが、ほとんどのモデル
は、数値シミュレーションを行うときの地理的な間隔（メッシュ）が500km以上と粗いため、現状では、気温や電中研レビューNo．28●23

湿度などを平均化して、より狭い地域の特徴をぼかしてしまう。

そこで当研究所では、気象条件に影響されやすい電気事業にとって必要な気候変動に関する予測データをうることを主眼に、地球全域の気候変動を予測するモデルの改良を目的とした国際共同研究「気候モデル評価コンソーシアム（MECCAプロジェクト）」を発足させるとともに、これをもとにして東アジア地域を対象とする地域の気候変動予測モデルの開発を進めている。

〔温暖化の影響予測・評価と適応方策）
一わが国への温暖化の影響一
地球温暖化の進行にともなう気候変動は、わが国の自然環境、生態系、社会・経済、そしてエネルギーの使い方などにさまざまな影響を与える。このため当研究所では、前提条件として、大気中CO2濃度を600ppm、平均気温上昇を3℃、平均降水量増加を10％、平均海面上昇を1mとして、温暖化によって生じると予想される影響経路と項目、すなわちイベントツリーを作成した。

一例をあげると、自然環境への影響としては、大陸と海洋の境界にあるわが国の気候は、海洋の変化に支配され、温暖化によって、冬は短く夏は長くなる。また海面上昇によって、海抜Om地帯は現在の1，200km2から2倍に広がる。一方、生態系への影響としては、気候帯が、数10年間に、極方向へ300〜500kmも移動すると推定されるため、陸上の植物相や動物相、海生生物の分布や生物相に変化が生じると予想される。

人間社会への影響としては、農業面では、農作物の生産力は増大するが、新たな病虫害などの発生が起こり、品種改良や農業管理技術の改革が必要になる。また水産業面では、漁業資源の分布に変化が生じることが予想される。このほか産業面では、食料、繊維、エネルギーなどの利用形態や価格などに影響を及ぼし、さらに国民の生活基盤である構築物や交通手段にまで大きな影響を与える。

このように自然環境から社会生活にいたるまで、さまざまな形で影響を及ぼすが、同様に電気事業にも大きな影響を及ぼす。

たとえば気温の上昇は、電力設備の容量（kW）と最大電力量（kWh）の両面で、夏季需要、とくにピーク需要を極端に増大させるのに対して、冬季需要を減少させる。また、降水パターンが変化するため、地域ごとに水力
発電：量の変動が大きくなる。このほか、雷や台風の発生頻度が増えるため、送配電施設などに対する雷害や塩害の対策が必要となることなどが予想される。

一電気事業経営への影響評価と適応方策一
温暖化が避けられないものであれば、この影響を予測・評価し、発生する可能性のある影響に対して、事前に、
いかに、これを予防もしくは緩和、あるいはより良く適応するかが重要となる。

このため当研究所では、アメリカの電力研究所（EPRDど共同で、温暖化がもたらす電気事業の経営に与える
影響、とくに気候変動とCO、の排出規制から直接、間接に受ける可能i生のある影響を取り出し、これらを定量的に評価する手法を構築するとともに、これをもとに、温暖化がもたらす電気事業経営への影響に対して戦略的な対応を決定するための手法の開発と改良を図ることにしている。

24

温
暖

化
の

現
象
解

（炭素などの物質循環）

明と地球環境のモデリング

適
応

地域気候変動予測

方策

自然・生態系への影響予測
温暖化の影響予測
・評価と適応方策

人間社会への影響予測
電気事業への影響予測・評価
電気事業の適応方策

電中研レビューNo．28●25

1−1

をCO2のうち炭素の重量だけ、つまり炭素換算でみると、

1−1−1エネルギー利用と温室効果ガスの排出それぞれ0．1g、0．08g、0．06gになる。

このほか、森林破壊では伐採木の燃焼などにより、またセメント製造では原料である石灰石（CaCO3）の化学（1）世界のCO2排出の現状と将来反応の過程でCO2が排出される。

二酸化炭素（CO2）は、化石燃料の燃焼、森林破壊やセメントの製造などによって発生する。化石燃料の燃焼は、〔現状〕

石炭、石油、天然ガスなどに含まれる炭素と水素が、空世界資源研究所（WRI）の調査によれば、1987年現在、気中の酸素と反応し、二酸化炭素（CO，）と水（H20）に森林の伐採やセメントの製造をも含めた世界のCO2排出なり、大量の熱エネルギーを放出する現象であり、燃料量は、84．9億トン（炭素換算）で、このうち化石燃料が中の炭素はCO2に変換される。

55．5億トン（65％）、森林破壊が28億トン（33％）、セメ

燃料に含まれる炭素と水素の割合はその種類によってント製造が1．4億トン（2％）である。また、化石燃料の違うため、燃焼によって発生するCO2量は異なる。たとえ燃焼に限った国別のCO2排出量では、アメリカ、旧ソ連、

ば1キロカロリーの熱量をえるとき、石炭では0．37g、石中国の3ケ国の排出量が多く、これらの国々で世界の油では0．3g、天然ガスでは0．21gのCO2を発生する。これ

CO2排出量の半分を占めている（図1−1−1）。

（2）化石燃料による国別のCO2排出量（1）人間活動によるCO2排出量の比較（主要国）

ブラジル（12．5億トン）

アメリカ（12．1億トン）

その他（31．4億トン）

その他（15．9億トン）

アメリカ（12．3億トン）

化石燃料

人間活動に伴う55．5億トン（森林破壊・セメント含）84．9億トン

1日ソ連（10．2億トン）

イタリア（1．0億トン）

カナダ（1．1億トン）
ポーランド（1．3億トン）
1日ソ連（10．3億トン）

ミャンマー

インド（1．5億トン）（1．8億トン）

イギリス（1．6億トン）

日本（2．5億トン）
中国（6．0億トン）

インドネシア（2．5億トン）

インド（2．9億トン）
ドイツ（2．7億トジ）

中国（5．7億トン）

日本（2．5f意トン）
ドイツ（2．7f意トン）（WRI世界の資源と環境

1990〜1991より作成）

図1−1−1世界のCO2排出量の現状（1987年一炭素換算）
エネルギーの利用に加えて、森林の破壊、セメントの製造などを含めた世界のCO2排出量
は、熱帯雨林の消失が懸念されるブラジルがアメリカをわずかに上回り、世界第1位の排出国となる。一方、化石燃料の燃焼によるCO2排出量は、アメリカ、旧ソ連、中国の3ヶ国で世界の半分を占める。なお日本は、東西ドイツの統一により世界第5位の排出国となっ
ている。

26

藤織
フランス

昌鰭。

イタリア

オ㌣ダ

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V）
しア

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アフリカ

。

図1−1−2化石燃料の消費による世界のCO2排出量（1987年一炭素換算）
図は国・地域別の比較を行うため、日本を基準に、化石燃料の消費による世界のCO2排出量を表したものである。人ロー人あたりのCO2排出量は、主として国土が広く経済活動も活発な先進地域が多いが、面積あたりのCO2排出量は、国土が狭阻で都市化が進んでいる地域の水準が高い。一人あたりや面積あたりなど単位あたりのCO2排出量は、産業構造やエネルギーの消費水準、国土の広狭などの要因により大きなバラツキがある。

化石燃料によるCO2排出量は、通常、つぎの二つの要因によって決まる。

（a）経済規模、産業構造、エネルギー利用効率などにに依存するエネルギー消費量（b）エネルギー源（化石燃料、原子力、水力など）の〔将来〕

このようにCO2の排出特性は、国によって大きく異なるが、将来のCO2排出に影響を与える主な要因としては、
つぎがあげられる。

①

構成

人口水準

このうち産業構造は、重化学工業の比率が高い国ほど総エネルギー需要の動向は、基本的に人口水準によって決まるため、人口増加率が高い国では、エネルギ

CO2の排出が多くなる。また、発電効率や自動車の燃費、一消費の伸び率も大きい。

家電製品の効率といったエネルギーの供給・利用技術の②経済活動水準とその構造水準、あるいは輸送のためのエネルギー消費やその効率

GDPを創出するために必要なエネルギー量は、経済に影響を与える都市の集中度などもCO2排出量に関係す活動における産業構造、気候、輸送距離、エネルギーる。

利用効率などに依存する。とくにエネルギー利用効率

これらを反映して、国内総生産（GDP）あたりのCO2

は、商品やサービスの生産技術、管理方式や行動様式、排出量は、中国、旧ソ連などの国々が多い。一・方、一人インフラストラクチャーなどから影響を受けることにあたりの排出量は、アメリカ、カナダ、旧ソ連や東欧諸なる。

国が多い。さらに面積あたりでは、国土が狭隆で都市集③中度が高いオランダや日本の排出量が多くなっている（図1−1−2）。

エネルギー供給源の炭素集約度
炭素集約度は、経済活動のために消費される化石燃

料構成、非化石燃料（原子力・水力など）の全エネル

電中研レビューNo．28●27□・石炭厨原子力

1990年□・石油日・自然エネルギー□・天然ガス騒非商業エネルギー
2050年
饗

君F1

（a）基準ケース（b）供給側対策ケース（c）需要側対策ケース（d）排出削減

促進ケース
80

40

160

120

200

240（石油換算・億トン）

図1−1−3世界の一次エネルギー消費量（2050年忌
2050年における世界の一次エネルギー消費量は、現在のL5〜2．7倍へと増加する。とくにケース（d）のように大きなCO2排出削減目標を掲げる場合、たとえ最終エネルギー需要を減少傾向に転じさせたとしても、一次エネルギー消費量は増大する。これは、電力に変換する必要のある原子力や変換効率の低い自然エネルギーなどの利用を拡大するためである。

ギー需要に占める割合、エネルギー資源の生産、流通、

この結果、世界の一次エネルギー消費量（1990年現在、輸送、転換の方法に関係する。

石油換算で85億トン、このうち化石燃料が71億トンでシ

このような要因に加えて、新技術の導入など他の要因

ェアは83％）は、基準ケース（a）では、2050年に197億トンがあれば、いっそう不確実性が増すため、将来のCO、排出と現在の2倍以上にまで大きく増加する。また、途上国量を予測することは難しくなる。

のエネルギー消費は急速に伸び、21世紀前半に先進国のこのため当研究所では、国際応用システム解析研究所

それを上回る。

（IIASA、在オーストリア）と共同で、21世紀半ばにいまた、あらゆる対策を講じる排出削減促進ケース（d）でたる世界のエネルギー需給、およびそれに起因するCO，は、IPCC・第1作業部会の「科学的評価」において示さ

排出量の動向を次の4つのケースに分け、試算した。

れた、大気中のCO2濃度安定化のために必要とされる排（a）特段の制度的、技術的対策が実施されない場合

出削減量（現状から60％削減）を、2050年時点で実現す（基準ケース）

ることとしているが、この場合には、化石燃料の消費量（b）原子力や新エネルギーの導入など、供給側で最大限の排出抑制対策を実施する場合（供給側対策ケース）（c）エネルギー利用効率の改善など、需要側で最大限の排出抑制対策を実施する場合（需要側対策ケース）（d）需要および供給の両面で実施可能な対策をすべて

この結果、原子力では81億トン（石油換算）、自然エネ
ルギーでは53億トンを供給しなければならない（図1−1−3）。

一方、エネルギーシステムからのCO2排出量は、基準ケース（a）でみると、2000年で73億トン（炭素換算）、2030年

で107億トン、そして2050年には約130億トンに達する。

現在、世界のCO2排出量に占める先進国のシェアは約三

講じる場合（排出削減促進ケース）

28

は41億トン、シェアで23％にまで低下させる必要がある。

分の二であるが、2010年では56％、2050年には39％へと

（億トン）

（億トン）

140

140・

（a）基準ケース
皿圃

100

＼

・

借

書6・
20

咽
盤

（c）需要側対策ケース

8

…・ミ

途上国＼〆
60
．．一．一・・…一・…一…

（d）排出削減促進ヶ＿スノ＼

／

全世界＼

100

飛

一一嬰讐＝セ…一＿．．＿．一．．ヨ（b）供給側対策ケ娠〉ぐ：（a）基準ケース

＿／

20

1980

19801990200020102020203020402050（年）R＝・ソ〆二ふ199020002010^

先進国

20202030．・20402050（年）

図1−1−4世界のCO2排出量の予測（炭素換算）（1）21世紀のCO2排出量は、特段の制度的、技術的対策が実施されない基準ケース（a）では、2050年になると現在の2倍以上に増大する。一方、排出削減促進ケース（d）では、省エネルギー、エネルギー利用効率改善などの対策を徹底的に進めること（需要側対策ケース（c））はもちろん、それ以上に原子力や新エネル
ギーの導入など供給構造の抜本的な変革を図ること（供給側対策ケース（b））が不可欠になる。
（2）基準ケース（a）では、先進国のCO 2排出量は、ごくわずかつつ増加していくのに対し、途上国のそれは急激に増加し、21世紀前半には先進国を上回る。

鉄鋼業（12．3％）

その他一般産業など（20．0％）
窯業（6．4％）
化学工業（3．0％）

化石燃料
民生部門（10．9％）

電力部門（29．5％）
うち電気事業（24．8％）
運輸部門（17．9％）（森口ら

図1−1−5

第8回エネルギーシステム・経済コンファレンス（1992）予稿集より作成）

わが国の部門別CO2排出量の割合（炭素換算）

電力部門のように、化石燃料の燃焼の過程でCO2が発生するのが一般的であるが、鉄鋼業では、鉄鉱石からコークスによる還元反応で鉄をつくる過程でもCO2が発生する。
また窯業、とくにセメントは、石灰石を主とする原料を焼成する過程でCO2が発生する。

減少し、一次エネルギー消費量と同様にCO2排出量においうまでもないが、その上でなお、エネルギー供給構造

いても、その主役の座は21世紀前半に先進国から途上国の抜本的な変革が不可欠であることがうかがえる。

へと移る（図1−1−4）。

2050年におけるCO2排出量をケース別にみると、供給（2）わが国のCO2排出の現状と将来側対策ケース（b）では45億トン、需要側対策ケース（c）では化石燃料の消費によるわが国のCO2排出量は、1990年

60億トン、排出削減促進ケース（d）では25億トンであり、現在、約3．2億トンで、このうち自家発を含めた電力部門

このことからも地球規模での大幅なCO2排出抑制のためが約30％（電気事業に限ると約25％）を占めている（図には、需要側での省エネルギー努力が重要であることは1−1−5）。

電中研レビューNo．28●29

当研究所では、わが国の将来の社会・経済情勢を展望
し、21世紀半ばにいたるCO2排出量を試算した。試算に当たっては、つぎを前提条件とした。

①経済活動の水準
今後わが国は、第3次産業への産業構造転換を進めながら内需主導型の経済活動が続き、2005年までは世界全体の経済成長率を上回る、年率3．7％程度の成長をつづけるものと予測される。またその後も、社会生活

（億トン）

5

年平均省エネ率1．2％
4

塁3
§2

年平均省エネ率2％2．7

1

基盤の一層の充実を図りながら、なお年率2％程度の成長をつづけると想定される。

②

019801990200020102020203020402050（年）

人口の水準

今後わが国の人口は、厚生省によると、現在の1億2000万人強から徐々に増加し、2020年頃に最大の1億3500万人程度となる。その後は減少に転じ、21世紀半
ばには現在とほぼ同程度になると推計している。

図1−1−6

わが国のCO2排出量の予測（炭素換算）

わが国のCO2排出量は、21世紀初頭に現状を上回ると予測された。その後は、新技術の導入や徹底した省エネルギー（年率2％）が図られれば、わずかつつ減
少していく。

③省エネルギーの水準
わが国は、今後とも率先し、積極的に省エネルギー

石燃料利用の徹底した高効率化を図るとしたものの、一努力を払っていくと考えた。実際の効果には不確実性方で、たとえば電力部門では、1500℃級の超高温ガスタがともなうので、年率で1．2〜2％の割合で省エネルギ

ービンや燃料電池発電など、有力な高効率化技術の本格一が進むものとした。この1．2％という値は、ほぼ過去

実用化を2010年頃と想定しているためである。

のわが国の省エネルギー実績に相当する。また年率2したがって、とくに21世紀初頭に向け、わが国のCO2排％は、オイルショック後から現在にいたる省エネルギ

出量を現状程度、あるいはそれ以下に抑制するためには、一実績に相当するもので、ほぼ限界に近い状態である

省エネルギーを最大限まで推し進めるなど抜本的な対策と考えられる。

を必要とする。

なお従来、化石燃料の燃焼により発生するとみられてこれらをもとに試算を行った結果、エネルギー需要は、

いた一酸化二窒素（N20）やメタン（CH4）は、当研究所

1985年現在の3．9億トン（石油換算）に対し、21世紀半ば

で電力各社の協力をえて実態調査を行った結果、わが国にはし4倍〜2．2倍強の5．5〜8．7億トンとなる。

の火力発電所からの排出濃度は低く、温暖化への寄与は

また電力需要は、高齢化・情報化の進展により、今後無視できると推定された。

とも民生用、産業用ともに着実に上昇し、一次エネルギ
ー供給量に占める電力供給量の割合である電力化率は、

1−1−2

人工衛星による観測

現在の40％弱から2005年には46％程度に伸び、21世紀半
ばには50〜55％に達すると考えられる。これは、現在の世界最高水準であるスウェーデン（59％）、ノルウェー（55％）など北欧諸国に匹敵する値である。

（1）大気の観測

地球上で起こる自然現象は、時間的にも空間的にもさまざまなスケールをもっている。

このようなことからわが国のCO2排出量（炭素換算）

このように複雑な地球の環境を観測する場合、地上のは、1985年の2．7億トンから21世紀初頭には約1．3倍にな

定点観測、船、航空機を利用すると、非常に精密な測定

り、その後は、新技術の導入や徹底した省エネルギーのができるが、地球全域をカバーすることは時間的、コス推進（年率2％）が図られれば、わずかつつ減少していト的にみても難しい。これに対して人工衛星を用いた観くと予測される（図1−1−6）。

測では、地形や地質、海水温や海流の動きなどの状態、

これは、産業、交通、電力などのあらゆる部門で、化30

あるいは雲の形やその分布、気温、降水など大気圏の状

態を短時間で幅広く捉えることができる。

球の周縁方向から測定する、

このため、近年、人工衛星による地球観測技術が飛躍・（b）大気を放射源とする赤外線の大気の放射と吸収を的に発展していることもあり、地球温暖化問題に対して、衛星直下の方向で測定する、・温暖化の原因となるCO2、メタン（CH4）、オゾン（03）（c）レーザーを光源とし大気の散乱や吸収を測定する、など温室効果ガスの大気中での分布やその挙動を観などの方法がある。

測できないか、

そこで、世界各国で人工衛星を利用し、気温や大気中・気候変動予測モデル（次馬参照）の開発を進めるとの温室効果ガスなどを観測する計画が進められているが、きに必要な、大気や雲からの赤外線の放射特性、あわが国でも地球環境のグローバルな変化を監視すること

るいは地球全域の気温分布を把握できないか、を目的に、1996年に地球観測衛星（ADEOS）を打ち上げなど、人工衛星による地球大気の観測に期待が寄せられることとなった。ADEOSには、気温、温室効果ガスなどている。

の微量成分、雲、オゾン、海洋温度など8種類の観測セ

すべての物体は、それぞれの温度に応じて固有の波長ンサーが搭載されるが、その一つに通産省が提案した温の赤外線を放射している。一方、大気中の温室効果ガス

室効果ガスセンサー（IMG）がある（図1−1−8）。

は、それぞれのガスに固有の、赤外線を吸収する波長を

このIMGは、地球と地球大気の発する赤外線のスペクもっている。このため、空間の、ある場所の大気の温度

トルを解析し、温室効果ガスの濃度や気温の三次元分布

は、そこに存在する温室効果ガスの赤外線の放射と吸収を観測する装置で、13秒間に1回、地表の大きさにしてのバランスによって決まる。したがって、例えば、人工8km×8kmの目標を極軌道に沿って観測し、ほぼ4日衛星に搭載される赤外線の観測センサーが捉えるエネル

間で地球全体をカバーする。

ギーの形やスペクトルには、対象物からセンサーまでの当研究所では、国からの受託研究として、IMGで計測

距離（高度）ごとの大気の温度やガスの種類・濃度などし、地上で受信される赤外放射エネルギーに関する信号の情報が含まれることになる（図1−1−7）。

を解析し、気温や温室効果ガス濃度を求める手法や、膨人工衛星を利用して地球の大気を観測する場合、大な量のIMGデータを円滑に処理・解析・伝達するシス（a）太陽を放射源とする赤外線の大気による吸収を地テムの開発を進めている。

（％）

100

三二
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0

03

03

CO2

0202020203

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H20

H20

H20

0・3

0・5

N20

CH4

近赤外

可；視

波長〔μm〕0・10・150・2

cg・HDO

H・OCO、H、0

1．0

1．5

日目

3

03

CO2

N20

N20
CH、 CFCI・

CF2CI2

中赤外
2

H20

5

遠赤外
10

超遠赤外
15

20

30

50

100

図1−1−7可視および赤外領域における温室効果ガスの吸収特性
大気中には二酸化炭素（CO2）、水蒸気（H20）、メタン（CH4）、オゾン（03）、フロン（CFCs）、一酸化二窒素（N20）など、赤外線を吸収するガスが含まれており、吸収率は波長によって異なる。たとえば、12μm付近の波長では、大気の層に含まれるCO2の吸収が少ないので、地表が発した赤外線はそのまま衛星に到達する。これに対し、15μm付近の波長では、大気層でほとんど吸収され、衛星に到達するのは大気上端からでる赤外線だけになる。この波長域の違いによって赤外線の吸収特性が異なることを利用し、気温や温室効果ガス濃度の鉛直分布を求めることができる。

電中研レビューNo．28●31

ADEOS衛星（高度約800km）

lMG一

、
、

、

、
、
、
、

、
、

、

、
、

、

、
、
、
、
、

、
、

1MGで観測されたデータ、、、

赤外線スペクトルを解析し、温室効果ガスの鉛直分布を求める

、
、

＼

＼

＼

＼

地球大気の
赤外放射

受信

，

＼

＼

、

観測データをフーリエ変換により赤外線スペクトルを求める。

「。

図1−1−8

地球観測衛星（ADEOS）による観測

1996年に国産衛星H−11ロケットにより打ち上げ予定のADEOSは、極軌道をとおりほぼ4日間で地球全域を観測する。ADEOSに搭載される温室効果ガスセンサー（IMG）は、地球と大気の発する赤外線の波長をスペクトル分
析し、温室効果ガスや気温の三次元分布を観測する装置である。lMGのハードウェアの開発は、資源探査用観測システム研究開発機構が担当し、当研究所は、衛星信号を解析しCO2の濃度や気温に変換するソフトウェアの開発を担当している。

人工衛星から送られてくるデータには、大気の赤外放る国内外の研究機関と技術情報の交換など、国際的な研射以外に、迷光や機器の振動などによって発生するノイ究協力を進めることによって、より精度の高い解析方法

ズが含まれているため、それらの除去方法を考えなけれの確立を目指している。

ばならない。また、短時間に広範な地域にわたってえら

このように、大気の赤外放射量（地球熱放射）や、これるデータを補正し、それぞれの目的に応じた解析手順

れにもとつく気温やガスの濃度分布がえられれば、温室（アルゴリズム）によって処理し、信頼性の高い情報と効果ガスの地球規模の循環メカニズムの解明に重要な手しなければならない。

がかりとなるだけではなく、気候変動予測モデルの開発

IMGのような赤外線観測センサーを人工衛星に搭載する計画は、以前よりアメリカ航空宇宙局（NASA）でにおいても、極めて有益な情報を提供するものと考えられる。

検討されているが、わが国の計画が先に実現する見込みであり、世界初の人工衛星観測計画として解決しなければならない課題も多い。そのため、NASAをはじめとす

32（2）海洋・陸域の観測

地球温暖化において、海洋はエネルギーの輸送や蓄積

1989．4．217：13

1989．4．207：35

灘懸羅匿鍵

↑

黛

38。N
〆

福
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37。N

高

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1410E

142。E

143。E

↓

図1−1−9地球観測衛星（NOAA）の熱赤外画像から求めた流況図
人工衛星による観測から、海洋の流動や波浪の状況を知ることができる。たとえ1試福島県沖のように、黒潮
や親潮といった強い海流から派生した流れが卓越する海域では、流況を水温分布から読み取ることができる。中央の流況図は、NOAAのとらえた連続した2日間の海面温度分布画像（両側の図）よりテンプレート法と呼ばれる方法をつかいコンピュータによって算出される。

に大きな役割を果たしており、海洋の状態や循環をより的に短時間で観測が可能なマイクロ波放射計の利用が注

正しく評価することが、温暖化やそれにともなう気候変目されている。これは、1992年2月に打ち上げられ，た地動のより正確な予測につながる。

球資源観測衛星1号（JERS−1）に搭載され、今後、打ちまた、気候変動予測モデルの精度向上にとって、地表面からの蒸発散のモデル化の改良が課題の一つであり、そのためには、降雨が地中に浸透する量（土壌水分量）の把握が重要になる。

上げ予定のランドサット6号（Landsat−6）などにも搭載されることになっている。

これらの衛星データからは、海面温度、海流、海上風、波浪など海洋の特性や、地表温度、土壌水分などの陸域

これまで、人工衛星による海洋や陸域の観測研究は、の特性のより正確な把握が可能となり、地球環境の実態

アメリカのノア（NOAA）シリーズやランドサット

解明とともに、気候変動予測モデルの精度向上に大いに（Landsat）シリーズ、フランスのスポット（SPOT）

役立つと期待されている。

や、わが国の観測衛星（Mos−1b）などに搭載された可視

今後、当研究所では、これまでの知見も活かし、マイ域や熱赤外域のセンサーによる画像データの利用を中心

クロ波を利用した衛星観測データの解析手法を確立してに進められてきた（図1−1−9）。

いくことにしている。

しかし最近では、雲などの気象条件に関係なく、恒常

電中研レビューNo．28●33

1−2（1）気候変動予測モデル（気候モデル）の開発ればならない。しかし実際には、気象観測の歴史は、ま地球温暖化の予防や緩和、あるいは温暖化世界への適だ100年と浅いため、古文書や地誌学などの成果に頼らざ

応などの対応策が有効かどうかは、気候変動の予測の信るをえず、温室効果によって変動する将来の気候と類似

頼性にかかっている。

した気候を過去から推定することは難しい。ただし古気予測には、大別して、過去に地球が温暖化したときの候は、気候プロセスの考察、温暖化の際の平均的な様相、気候の特徴を調べ、それを将来の温暖化の類推に用いるあるいはGCMの妥当性の検証には役立つ可能性がある。

ものと、大気や海洋のさまざまな現象を物理学の法則に一方、後者のGCMは、大気・陸域・海洋・雪氷・生物

もとづき表現した、大気大循環モデル（GCM）によるもからなる気候システムの各圏の物理現象をモデル化してのとがある。

結合し、さらに関係する諸過程や相互作用を数式化した

将来起こると考えられる類似のパターンとして、前者

もので、数百の方程式と数十の変数で表した大型のコンの過去のパターンを利用する場合、気候変動の影響要因

ピュータモデルで、現在、もっとも進歩した気候予測手（温室効果ガスや地球軌道の変化、太陽活動の変化など）段といえる（図1−2−1）。

や、氷の面積、土地利用の形態などの条件が同一でなけ

それは、まず、GCMにより現在の状態の気候をシミュ（2）気候モデル（概念図）（1）気候システム（概念図）

、

／醗へ

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宇宙空間

＼

，

（翻。ア。ゾ．）

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、／＼勲＼ノ深σ。∬r』禦

層流

／

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齢．・．…
雲の形成

．

・へ．

）

図1−2−1気候システムと気候モデルの概念（D 地球上の赤道付近と極地方では、太陽から受ける日射のエネルギーの強さが異なるため大きな温度差が生じる。この温度差を解消するために大気の流れが起き、その過程で、大気・陸域・海洋・雪氷・生物の間で熱・水・運動量の交換が行われる。気候システムは、このとき、さまざまに変動していく姿を気温や雨、雲、風のような大気現象として捉えたものである。
（2）気候モデルとは、気候システムを物理法則にしたがって多くの方程式で表し、コンピュータで気候変動を予測するものである。現状の地球全域の気候モデルの地理的な間隔（メッシュ）の大きさは、緯度・経度方向がそれぞれ500km程度で、高さが2〜3kmである。

34

［メッシュ100km×100km］［メッシュ500km×500km］（出典lMACCAパンフレット）

図1−2−2気候モデルによる大気現象の再現例
気候モデルを用いて将来の気候を予測する場合、最新のスーパーコンピュータでも1000時間以上の計算時間を必要とする。このため現状では、コンピュータの容量や演算時間の制約から、メッシュを500km四方とするなど計算を粗くせざるをえない。このような粗い空間分解能では、メッシュのより小さい大気現象の再現は悪くなる。
きめの細かな予測を行うには、計算能力の向上が不可欠であり、このため当研究所も加わり発足した国際共同研
究「MECCA」では、専用のスーパーコンピュータにより気候モデルの信頼性評価を進めている。

レーションし、これが実際の大気や海洋の状態を良く近球は全体的に温暖化すると予測している。しかし、気温似しているかどうかを調べる。もし良い近似であれば、の上昇や降水量の変化の予測範囲は、熱帯よりも高緯度

つぎに温室効果ガスの濃度を増加させ、シミュレーショ

地域で四温が大きいことはビ致しているが、その変動量ンを繰り返す。この二つの結果の差が、温室効果ガスのはモデル間でバラツキが大きく、しかも地域規模の気候増加にともなう気候変動を表すことになる。

パターンには違いが見られる（図1−2−3）。

現在、気候モデルの確実性を高めるための努力が世界①現状の気候モデルの限界
GCMで100年程度を予測するには、最新のスーパーコ
ンピュータでも1000時間以上の計算時間を必要とする。

中の研究機関で進められているが、信頼できる気候モデ
ルができあがるまでには10年〜20年を要するといわれている。

また海洋と大気の相互作用や雲の影響などは、気候形成に重要なプロセスであるが、計算容量の制約もあり、各②

地球全域の気候モデルの改良

サブ・プログラムごとに簡単な仮定が行われている。こ

温暖化によって、ある程度以上の気候変動は必ず起このため、これまでに温室効果ガス濃度の増加の影響を詳るといえるが、気温や降雨のような地球全域の気候特性細に評価した例は少ない。

の予測や、地域的な気候変動、その結果生ずる海面上昇

さらに、現状のGCMの限界の一つは、空間分解能であや生態系の変化の予測には、大きな不確実性がある。現る。ほとんどのモデルは、地球を約500km四方に分割

状では、今後、気候変動予測モデルの信頼性を向上させし、標高などの重要な要素をもとに気温や湿度などを平るためには、つぎの分野の観測とモデル化の研究が重要均化する。したがって、このような粗い分割では、よりと考えられている。

狭い地域の特徴をぼかし、地域スケールでの予測は曖昧（a）雲：雲の生成・消滅および放射特性にならざるをえない（図1−2−2）。

（b）海洋：海洋と大気、海洋の表層と深層間のまた分解能を2倍にすると、6〜8倍の計算能力が必要になる。

現状の気候モデルには、このような限界があるものの、すべてのモデルは温室効果ガスの濃度が倍増すれば、地エネルギー交換（c）温室効果ガス：温室効果ガスの排出と吸収の定量化（d）極域の氷床：太陽反射や融氷などの特性

しかし、このような取り組みは、対象が地球規模の現

電中研レビューNo．28●35

（％）

15

1「・㌧1・

1、、bきAUS ：オーストラリア科学産業研究機構
CCC lカナダ機構センター
GFDL＝海洋大気庁・地球流体力学研究所（アメリカ）
GISS l航空宇宙局・ゴダード宇宙研究所（アメリカ）

回

信1・
謳

1〕鎖

，

：：：

！〕i

MRl ＝気象庁・気象研究所（日本）NCAR l国立大気研究センター（アメリカ）
OSC lオレゴン州立大学（アメリカ）

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5

UKMO＝イギリス気象局

0

1
2
3
4
5
地上における気温変化6（℃）（出典：IPCC第1部会資料より）

図1−2−3大気中のCO2濃度が2倍になったときの気候変動
大気中のCO2濃度が2倍になったときの気温や降水量の予測は、モデル間
あるいは同一モデルでも格差がある。これは、気候システムを構成する要素の数値モデル化の方法や計算方法の違いによる。同一モデル（たとえばUKMO：イギリス気象局）でも、条件を変えるだけで、気温は2℃〜5℃まで、降水量は3％〜15％まで変化する。気候モデルの信頼性を向上させるた
めには、感度解析による評価が不可欠となる。

象であるため、また多分野にわたる最先端の技術を利用

2）

フェーズII（2年間）：高分解能モデルによる温暖して実施しなければならないため、国際的な協力なくしては必要なデータすら手に入れることが難しくなる。

暖化予測

フェーズ1の結果を受け、気候変動を支配すると考このため当研究所では、既存の気候モデルの信頼性をえられる重要な因子（たとえば大気・海洋の結合）を向上させるため、1990年6月、3ケ年計画でアメリカ・

最新の知見をもとにモデル化する。つぎに全体の精度、

フランス・イタリアなどのエネルギー関連研究機関との応答の遅れなどを考慮し、CO、濃度を長期間（100年程

国際共同研究「気候モデル評価コンソーシアム（MECCA度）にわたって徐々に増加させ、温暖化を予測する。

プロジェクト）」を発足させた（表1−2−1）。

これは、温室効果ガスの増加による将来の気候変動の③地域気候モデルの開発

範囲を、現状の気候モデルを用いて定量化する一方、地球全域の地声変動だけではなく、日本や東アジアをGCMの予測精度を向上させる重要な因子を明らかにす対象とする地域規模の気候変動が予測できれば、つぎにることを目的としており、つぎの二つのフェーズで進め示すように高い波及効果が期待される。

られている。

1）

フェーズ1（1年間）：気候モデルの感度解析

比較的短期間（数10年）を対象とした感度解析を多数行い、GCMの予測結果に差異をもたらすもっとも重（a）温暖化の対応策をタイムリーに実施することができ、しかもコストの低減に役立つ、（b）気候変動予測の不確実性を定量的に評価でき、採るべき対策の妥当性をより正確に評価できる、要な因子を見出す。現状では、CO2濃度、大気一海洋の（c）電気事業に影響を与える局地的な気候変動や異常

熱交換、雲、植生変化、海氷などの影響が大きいと考気象の発生が予測できるため、電力需給計画、電源

えられている。

立地計画、設備運用・保守計画などをより確実に立36

MECCAプロジェクト（Model

表1−2−1

Evaluation

Consortiumfor

ClimateAssessment）

の概要

背

景

気候変動の予測のために、日本を含め世界中で約20のモデルが開発され、シミュレーション実験が進められているが、信頼のおける予測が可能なモデルはわずかしかない。
しかも、これらの予測モデルは計算も複雑で、時間も多くかかるため、十分な分析・評価が行われることがないのが現状である。

目

的

気候変動予測モデルを改良するために専用のコンピュータを備え、世界各国の研究者の参加をえて、地球温暖化による気候変動予測の信頼性を高める。

当面、1992年6月、ブラジルで開催予定の「環境と開発に関する国連会議」に向け、政策決定に役立つ研究成果を取りまとめる。
参加機関

・大気研究大学連合（アメリカ・UCAR）
・電 力 研 究 所（アメリカ・EPRD

・電力中央研究所（日本）・原子力エネルギー・代替エネルギー委員会（イタリア・ENEA）
・フランス国営電力公社（フランス・EdF）

・オランダ電力研究所（オランダ・KEMA）
研究期間

1991年〜1993年（3ヶ年）

所要資金

2，120万ドル

実施方法

シミュレーション実験や分析についての提案を世界中から公募し、一そのなかから、MECCAの目的に適した研究を選び、実施する。

案できる。

大スケールの気候変動（大気の大循環）は、GCM［地域気候変動予測手法］

により求め、えられた大規模な気流場の変化を、現

地域規模の気候変動の予測手法は、大きくつぎの4つ

在あるいは過去の気候データの特性を利用して、対に分けられるが、現状では、それぞれに長所、短所があ

象地域の気候変動を予測する。この場合、上記（a）よる。

り取り扱いは高度になるが、一方で同様な制約も受（a）過去の気候や古気候のデータを用いた経験的手法

データの解析（トレンド解析、温暖年と寒冷年の比較など）や古気候との類推から、将来の温暖化にける。

（d）大気大循環モデル（GCM）／地域気候モデル（RCM）による手法

対する地域気候の変動を予測するもの。シミュレー

上記（c）と同様に、大スケールの気候変動はGCMにションと違って比較的容易であるが、経験則やえら

よるが、そこで模擬された大規模な気流場を境界条れるデータの質により、解析の制約を受ける場合が件として、GCMに組み込まれた地域気候モデル

少なくない。

（RCM）により、この気流場に対応する対象地域の（b）大気大循環モデル（GCM）による手法
GCMの空間分解能を高め、将来の地域気候変動予測をシミュレーションにより直接行うもの。厳密1生

気候変動を模擬するもの。空間分解能は50km程度までのものが試みられており、現時点ではもっとも進んだ予測手法である。

はあるが、計算時間が膨大になる上、高分解能化に［地域気候変動予測モデルの概要］ともない、気候モデルそのものを精密に表現しなけ

日本を含む東アジアの地域気候を予測する手法として、ればならない。今後、コンピュータの飛躍的な性能

当研究所では、上記（d）の数値モデルによる方法を採用す向上が期待できることから、近い将来には試行されることにした。

るかもしれない。

（c）大気大循環モデル（GCM）結果と気候データによる半経験的手法

温暖化への相対的な寄与度を図るため、CO2以外の温室効果ガスもCO2濃度に換算した等価CO2濃度について、
まず、GCMを用いて、現状と同程度の濃度（1CO2一以下

電中研レビューNo28●37

同じ）とそれが2倍になったときの濃度（2CO2一以下同や降水量などの気象要素の時系列値がえられる。

じ）に対する地球全域規模の気候シミュレーションを行

2）この結果から、対象地域を取り囲むメッシュの時う。すなわち、これらの二つの条件に対する大スケール

系列値を取り出し、これを境界条件として、RCM（メの気候状態（大気の大循環：大規模な気流場）が模擬さ

ッシュは40〜50km）を用いた対象領域内部のシミれる。

ュレーションを行う。

この結果としてえられた、1CO2、2CO2に対する粗いメッシュ（400〜500km）上での気温や降水量などの時間変化の中から、対象地域を取り囲むメッシュの時間変化を取り出し、これらを境界条件として、それぞれ1CO2、2CO2に対してRCM（メッシュは40〜50km）を利用し、小地域の気候状態を再現・予測する。

解析のフローは、つぎのとおりである。

1）GCMにより1CO2時の地球規模の気候シミュレーションを行い、400〜500kmのメッシュでの気温

383）上記2）でえられた結果を、現在の観測データと比較し、モデルの改良を行う。（モデルの検証）

4）GCMにより2CO2時の地球全域規模の気候シミュレーションを行う。

5）上記4）の結果を用いて、RCMを用いた対象地域内部のシミュレーションを行う。

6）

1CO2、2CO2に対するRCMの結果を比較し、対象地域の気候変動を予測する。

1−3

適応方策
（1）わが国への温暖化の影響

将来の気候変動の予測に不確実性がある以上、科学的な知見を整え、より精度の高い信頼できる気候モデルが完成するまでは、温暖化への影響の対応を待つべきとの意見がある。

しかし、CO2など温室効果ガスの大気中濃度は年々増加しており、このままの状態で放置しておくと将来にわたって大気の組成は変化していくと考えられる。それゆ

このイベントツリーの前提条件は、中緯度に位置する
わが国では、地球全体を代表する気候変動のシナリオが適用できるものと考え、つぎのように設定した。

・大気中の温室効果ガスの濃度（CO2換算）が600ppmに上昇。

・地球の平均気温の上昇は3℃。
・平均降水量は10％増加。ただし局地的な三三・多雨
地域の出現など降水パターンが変化する。

えに、大気の組成が大きく変化してしまってからでは温・平均海面上昇は1m。

暖化の影響が避けられず、対策が手遅れになってしまう

・平均値の変化とともに変動の幅も拡大する。

か、あるいは温暖化に適応するために実行不可能なほどコストが高くつくことになりかねない。

したがって、科学的解明を待たずに不確実でも温暖化の予測の幅を考慮しつつ、事前にいかに効果的な対策を講ずるかが重要になる。

このため当研究所では、まず、温暖化の影響を定量的に評価するための手法の開発に取り組んでいる。

②温暖化がわが国に及ぼす影響〔自然環境の変化〕

温暖化が進むと、北や南の極地方ほど気温上昇の程度が激しいため、南北の温度差が小さくなり、大気の循環経路が大きく変化する。

一方わが国は、大陸と海洋の境界にあるため双方の影響を受けた気候が形成されるが、温暖化が進めば海洋の①気候変動への適応一イベントツリー一変化が日本の気候を支配するようになる。

地球温暖化の進行にともなう気候変動は、自然環境、

気温上昇によって夏の期間は長くなるのに対し、冬は生態系、社会・経済、エネルギーの使い方などに大きな短くなり、降水量の増加、集中豪雨の発生、急激な雪融影響を与える。この影響は、時間的、空間的にさまざまけによる河川の氾濫などの危険性が増す。

なスケールをもち、直接的なものから間接的なものまで、また海面の上昇によって海岸線が後退し、海浜地形が大小さまざまの事象が複雑に関連して生じるものである。

変化する。たとえば海面が1m上昇すると、わが国の海抜

そこで当研究所は、地球温暖化がわが国へ及ぼす影響

Om地帯は現在の1200km2から、神奈川県の面積に相当をはじめ、わが国の電気事業への影響を検討した。

これらの検討に際しては、温暖化によって生じると予する2400km2に広がる。
〔生態系への影響〕想される自然環境や生態系など各領域への影響とその経

大気中のCO2濃度の増加やこれにともなう気候変動は、路、すなわちイベントツリーを作成し、各領域がどのよ

陸上の自然生態系にも重要な影響を与える。気温や降水

うな経路で影響を受けるかを調べた。

量からみた気候帯は、数10年間に、南北の極方向へ

大気中の温室効果ガス濃度の増加は、地球の温暖化を

300〜500km移動すると推定されている。

加速し、自然環境（気象、陸域、海洋）⇒生態系（陸上

気候帯の移動により、従来と異なる気候にとり残され生物、淡水生物、回生生物）⇒社会（農林・畜産業、漁る植物相や動物相に変化が生じ、種によっては生産力あ

業、産業、社会生活基盤）の各領域に影響を波及させてるいは繁殖力を増大または減少させることになる。このいくと考えられる（図1−3−1）。

ような生物相や数の変化により、新しい生態系が形成さ

電中研レビューNo．28●39

大

気

中

度

CO2濃

の

増

加

自

然
環境

・気温上昇、気象のE強いにわか雨、雷雨の増加

降水量増加

変

動・夏季雷増加、冬季雷減少・台風の発生頻度、

強さに影響

の

変
動

陸 域 の 変 動
土壌水分の変化、旱越の発生
流砂、 堆砂量の増加
o 河川氾濫や洪水の発生傾向
海岸地形の変化、干潟の喪失

海 域 の 変 動
・海流、湧昇流、沿岸気象等の変化
・海流の変化、沿岸流の変化

・水温の上昇・河川流量の変化
・海水位の上昇

●

●

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一

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一

一

生態

淡水生物への影響
・淡水生物相の変化
・温水性生物の生長進展

笹生生物への影響
・植物一次生産量の増加、減少
・植物分布域、種数、植物相の変化

系
お

陸生生物への影響
・植物プランク トンや海藻類の増殖速度進展・動物分布：域、種無、動物相の変化

影響・藻場の移動・付着生物量の増加

青潮魚病の増加

・赤潮、

一

一

一

一

一

一

鴨

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一

一

一

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一

靹

一

農林・畜産業への影響
農作物の生産量増加
o 農業用水の不足
・栽培可能地域、栽培種の変化
●

ロ

一

一

一

一

一

一

一

一

一

一

暉

鴨

漁業への影響・魚場、

漁獲量、魚種、出漁時期に影響・増殖業、 養殖業に影響

一

一

一

一

一

一

顯

覇

一

一

会
の

●

構 築 物 へ海岸構築物に被害、堤防機能の低下・軟弱地盤流動化現象
の発生傾向

影

響

の 影 響
・排水機能低下による地下施設への浸水・沿岸地域地盤の液状化
・塩風害、飛砂被害の発生

社●

服飾様式、 居住様式の変化

会

生

活

へ

・冷房需要の増加

電

気

事

業

交通への影響・船着場施設機能の低下
・地滑り、土砂崩れの発生傾向（沿岸道路や橋）の 影 響
・ 河川の利水障害

への影

・保健、健康への影響

響

図1−3−1地球温暖化がわが国の自然環境・生態系・社会に及ぼす主な影響

40

一

一

一

一

一一

その他産業への影響
・夏型産業の成長、
冬型産業の衰退
・臨海部の生産設備に被害

社

へ

一

一

一

一

れる。

ー供給構造を変化させる。

一方、海面上昇にともない沿岸の湿地帯などの海岸植

降雪の量・期間・地域の縮小はスキーなどに影響を生にも大きな影響が及ぶ。海域でも海流・海水温の変化与える。また、夏の期間の増加や海岸地形の変化は海や海面上昇にともなう水深の変化などにより、湿生生物

水浴などに影響を与えるため、四季をつうじてのレクの分布やその生物相が変化する。

リエーションのあり方を変える。

〔人間社会への影響〕

1）農林・水産業への影響
CO2濃度の増加と気温の上昇によって、植物の光合成が活発になるため、農作物の成育期間の延長と併せまた、わが国の場合、人口の大部分は河川流域の平野部に集中しているにもかかわらず、地形的にみて貯水能力が限られているため、渇水期の延長や集中豪雨
は水資源の管理に大きな影響を与える。

て生産力は増大する。また、気温上昇や降雪・積雪期

さらに、地球温暖化や成層圏オゾン層の破壊は、大間の減少にともない、東北・北海道地方で米の生産量

都会の大気汚染を悪化させ、昆虫媒介性の病気、寄生が増える。

虫やウイルス性の病気を増加させる。

しかし、気候変動によって新たな病虫害などの発生

4）生活基盤の構築物への影響が起こり、作物の品種改良や農業管理技術の改革が必

海面上昇は地下水位の上昇や塩分濃度の増加に加え、要になる。さらに、世界的にみて、現在の主要な農産

地盤の流動化や液状化をもたらす。これにより沿岸の物の輸出地域では、旱ばつや猛暑の発生が予測される構築物は冠水、転倒、破壊、塩害などの危険にさらさため、穀類をはじめとする農産物の輸出入や価格などれる。

に大きな影響を与える。

5）交通への影響

このほか、温暖化にともなう気候変動の速さが樹種

温室効果ガスの排出量削減のために、自動車の個人の環境への適応よりも速いと考えられるため、森林生利用の制約、公共輸送機関の充実、燃料と排ガスの規態系の変化が予想され、植林・造林や製材・加工など制が進むだろう。

森林の利用技術に影響を及ぼす。また、熱帯林保護の動きはわが国の木材利用法に変革を与える。

一方、海表面の温度上昇による熱収支の変化や海洋

また冬期は、凍結の恐れが少なくなることから、北海道などの北国で産業が発展し、港湾部門が海上交通に重要な役割を果たすことも考えられる。

循環の変化、海面上昇などによる沿岸海域の富栄養化〔電気事業への影響〕など栄養構造の変化は、海洋の生態系に影響を与える。

このように、わが国の自然環境から社会生活にいたる

たとえば、海藻類を含めて水産資源の分布に変化がまでさまざまな形で現れる温暖化の影響は、電気事業に生じることが予想され、魚種や漁獲高に影響が現れる。

2）産業への影響

は一体どのように波及するだろうか（図1−3−2）。

D

電力需要の変化

気候変動は、食料、繊維、エネルギーなどの利用形

温暖化により、発電の最大設備容量（kW）と最大電態や価格に影響を与えるため、これらの関連産業の競力量（kWh）の両面で、夏季需要、とくにピーク需要が争力や存続にも大きな影響を及ぼす。とくにレクリエ

極端に増加するのに対し、冬季需要が減少する。

ーション産業には直接的な影響が及ぶ。

温室効果ガスの排出規制やエネルギーの利用形態のこのため、気候変動の影響による季節型産業や地域
加工業の盛衰により、地域ごとの電力需要に影響を及

変化は、国民の省エネルギーやクリーン産業への関心

ぼす。

を高めるため、自動車やエネルギー、重工業などの部

2）水力発電の運用への影響

門では新たな対応を迫られることになる。

しかし、これらは十分な準備期間があれば、温暖化に適応する行動をとることができよう。

3）社会生活への影響
生活レベルの向上とあわせ気温の上昇は、エネルギ

降水パターンが変化するため、地域ごとに水力資源の変動が大きくなる。

たとえば、降水量が増大すると発電量の増加が見込
まれるのに対し、早期の融雪や出水などにより発電量は減少する。また異常出水、集中豪雨があれば、流砂・

電中研レビューNo．28041

海域・生物の変動

玄談の変動

気象の変動

・旱魅の発生・海水温の上昇・海水位の上昇・平均砕波高の増大・平均波浪の増大・沿岸流の変化・異常強風高波浪の出現・波浪来襲方向の変化・高波浪頻度の増加・海生生物付着量の増加

E平均河川流量の増加
E流砂量、堆砂量の増加
E河川流量の異常増加
E地下水位の急上昇・洪水の発生、高潮の河川流入

E山腹斜面の崩壊
E段波の発生E海抜0メートル地帯の地下水位上昇

E液状化の増加
E海岸地形の変化

社会・産業の変化
・服飾様式、食生活、レジャーの変化
E夏型産業の成長、冬型産業の衰退
E地域加工業の変化・冷房需要の増加、暖房需要の減少

Eロードヒーティング需要の減少

電気事

業

へ

の

影

響
i●電力需要の変化

・ダムの渇水・盗流・崩壊E〃施設への衝撃、ダム水路の破壊
E〃基礎・本体の安定性低下

@
@

1
5

E貯水池の機能低下、利用効率の低下
E温排水拡散範囲の変化
Eタービン冷却効率の低下
E復水器冷却水路の障害
E沿岸発電所の浸水
E発電所構内施設・海岸構造物の被災

E電力施設の地盤変化
Eがいし汚損量の増加
E送変電施設雷害増加
E〃
風害・雷害地域変化
E送変電機器・最高許容温度との差が縮小

図1−3−2地球温暖化がわが国の電気事業に及ぼす主な影響
この図は、図1−3−1に示した項目（本来は150項目）の中から、とくに電気事業に係わりが深いものを取り出したもので、温暖化によって気象・陸域・海域などが変動したとき、それらが相互に関連しながら電力設備の運転・保守・運用などに影響が現れる。たとえば、最高気温の上昇、異常高温の多発、最低気温の上昇が起こると、送変電機器の最高許容温度（設計値）との差が縮小するため、電力設備の保守・運用基準の見直しが迫られると考
えられる。

42

堆砂量が増大し、ダムの排砂技術の確立が必要となる。

さらに、設計降水量が増大し、貯水池使用容量が制限を受ける。とくに河川では、異常出水による安全対

事前に対応策を検討しておくことは、温暖化影響のリス
クが大きいと考えられるだけに重要となってくる。

そこで当研究所は、1990年から4ヶ年計画で、アメリ策が必要となる。

カの電力研究所（EPRI）と共同して、温暖化が電気事業3）の経営に与える影響を定量的に評価する手法の開発を進

火力・原子力発電設備などへの影響

気温上昇によって、発電所の冷却水として用いる海めてきた。現在は、引きつづき電気事業への温暖化影響

水などの水温が上昇し、発電効率が低下する。また、を緩和するための戦略、すなわち適応方策を決定するた

復水器の冷却水系に付着する生物量が増加して復水効めの手法の開発に着手している。

率の低下を招く。さらに沿岸流に変化が生じ、温排水〔影響評価モデル〕の拡散範囲が変化する。

電気事業経営の基本は、需要を的確に予測し、電源の海面の上昇は、既設発電所の冷却水系の配管を加圧するほか、防波堤のかさ上げなどの改修を必要とする。
4）

送配電施設への影響

ベストミックスを図りながら、もっとも効率的に必要とする電力の供給を確保することである。

このため電気事業では、常に10年以上先までを想定し気温の上昇によって、積乱雲などの雲が形成されやた長期的な電力需給計画を策定しているが、温暖化の影すくなるため、雷の発生頻度が増え、雷害が増加する。

響を調べるには、50〜60年先を見通す必要がある。そこ．

一方、降雪や積雪地帯の変化にともない、雪害の発で当研究所では、超長期の電気事業の経営のリスクを予生地域やその範囲が変化する。さらに台風の発生頻度測・評価するモデルを構築した（図1−3−3）。

やその大きさの変化は不明であるが、風害や塩害が増

このモデルでは、まず保有する供給力と運用条件、将加する。このほか、異常高温の出現にともない、送配来可能となる供給技術、燃料価格の変化をはじめ、気温

電設備・機器の最高許容温度幅が縮小する。

や降水量などの気候変動やCO2規制などを想定して、複数のシナリオを作成する。

ここに紹介した影響の経路と形態は、現在もしばしば

つぎにシナリオに沿って、電力需要を予測する。そし生じているものである。問題はこれらの発生頻度や大きて、これらのデータをもとに、電気事業の総合計画モデさであり、気候変動や海面上昇の程度と速度に、現在のル（IPM）で最適な電：源構成などを求める。

生態系をはじめ、社会・経済のシステムが適応できるか〔試算結果〕

否かである。今後、当研究所では、CO2排出規制が社会経温暖化による気候変動が電気事業の経営に及ぼす影響

済に与える影響も含め、温暖化の潜在的影響の予測評価を把握するため、複数の基本シナリオをもとに、北陸電を行い、適応対策あるいは軽減対策のコスト評価を進め力の協力をえて解析した（表1＋D。

る予定である。

①基本シナリオの電源構成
基本シナリオにおける新設電源は、いずれのケースも、（2）電気事業経営への影響評価と適応方策

もっとも低コストになる石炭火力が全面的に選択される。

地球温暖化にともなう気候変動は、前項で述べたよう

しかし、石炭と原子力あるいは天然ガス（：LNG）の発電に、自然界、人間社会に多大な影響を与えるばかりでな

コストの差は小さく、これらの電源を組み合わせたとし・

く、電気事業にも大きな影響を及ぼす。

ても発電コストは大きく変わらない。なお想定した条件．

とくに気温の上昇・降水量の変化・海面の上昇などにのもとでは、革新的な発電技術は2050年まで導入されなよる需給両面への影響が、電気事業の経営にとってもっいものとしている。

とも重大なものになると考えられる。これに加えて、温②気温上昇の影響

暖化防止対策からの影響として、火力発電の運用制限、夏季の需要が増加するのに対し、冬季は減少する。こ燃料費の変動などが及ぼす供給への影響、そして省エネのため、総需要量（kWh）は大きく変化せず、基本的な電ルギー対策などによる需要構造の変化などがある。

源構成は基本シナリオと変わらないが、ピーク需要が増

このため経営上のリスクを予め的確に予測・評価し、加し、その分負荷率は低下する。

電中研レビューNo、28●43

需要予測モデル
・基準年

販売電力量
普 及 率

需要家数
機器効率
・基準負荷曲線・送電損失率

社会・経済

総需要予測（kWh）⇒

・機器効率向上・需要家の特性畠
最大電力予測（kW）⇒

需要予測モデル

ゆ

⇔

釦

気候変動

←

供給
・既 設
・計画中
・新技術

⇔

機器ごとの負荷形状

↓

燃料価格

⇒

電気事業総合計画モデル
（1PM）

CO2規制

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電源構成

設備運用

発電コス

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図1−3−3気候影響評価モデルの構成
このモデルは、アメリカで用いられている電気事業総合計画モデル（IPM）をもとに、超長期の需要予測と気候変動予測を組み合わせ、2050年にいたるわが国の電気事業経営を予測評価するものである。

需要予測モデルにおける総需要（kWh）は、気温の影響を考慮し用途別に分け予測する。家庭用
は主要な電気機器ごとの普及予測と機器の効率変化予測を組み合わせ予測し、業務用を含む産業用は、当研究所の地域経済モデルを活用し、経済動向・人口・エネルギー価格などから予測する。
最大電力（kW）は、総需要を季節別、用途別に分け、さらに機器ごとの使用パターンと効率変化予測を組み合わせるなどして想定する。

ピーク需要の増加に対応するため、タービン発電所は降水量が平年より20％増加（減少）すると、2025年時点

かなりの容量で建設される。この発電所の利用率は低い

で平均の発電コストは約2％低下（3％上昇）する。このが、建設期間が短く燃料費も安いため、コストは1％程ように発電コストに及ぼす影響が比較的小さいのは、わ

度の上昇ですみ、それほど大きくならない。

が国の場合、今後とも水力発電の開発に多くを望めない③降雨量変動の影響ためである。

降水量の変動は水力発電の可能量に影響する。とくにピーク需要時期における降水量の多寡が問題となる。

44④CO、排出規制
気候変動はかなり先に影響が現れるのに対し、CO2排

表1−3−1電気事業影響評価シナリオ

想定される影響の程度

シナ
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小さい

大きい

このシナリオは、気候変動の電気事業への影響を評価するため、北陸電力の協力をえて想定したもので、
基本シナリオの3つのケースをもとに、気候変動シナリオ、CO2規制シナリオを組み合わせて一つのシナリオとしている。

低影響ケース
・低い電力需要の伸び

基シ
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・安い燃料コスト・新発電技術の早期実用化

オ

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高影響ケース
・高い電力需要の伸び
・高い燃料コスト
・原子力不使用・低影響、高影響
ケースの中間（億kWh）

電力需要は過去の伸びより低く想定してるが、右図に示すように、それでも2050年には現在と比べると、低影響ケースで1．5倍、標準ケースで2倍、高影響ケースでは3倍となる。このように気候変動がない場合でも、想定する条件によって需要は大きく変化する。

600（気候変動がない場合）

500

高影響ケース

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低影響ケース

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ｮオ・平均気温2。4℃上昇@（夏季は5．4℃上昇）・降水量変化@（平年の±20％）電力の需給に影響を与える要因はさまざまであるが、影響が定量的に把握できる気温上昇と降水量のみ対象としている・信頼できる気候変動のシナリオが描けるのは、数十年忌と考えられるため、気温変化はIPCCの予測値から、降水量変化はモデル電力地域の過去の気候特性を加味する方法を採っている。

CO2シ

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規制なしケースｧリ

安定化ケースi2000年以降@ 1990年レベル）@オ

20％削減ケース
E2000年以降1990年

20％・50％削減ケース・2000年以降1990年@
レベル
E2025年以降20％削減@

レベルの20％削減・2025年以降50％削減

わが国が策定した「地球温暖化防止行動計画」では、一人あたりのCO2排出量を、2000年以降1990年レベルで安定化させるものとなっている。これは、一見、「安定化ケース」より緩やかな規制にみえるが、今後、わが国の人口は、2000年以降、あまり増加が見込まれないので、実質的には「安定化ケース」とほぼ同じと考えてよい。なおCO2税や課徴金は考慮していない。

出規制は短期のうちに課せられる可能性がある。このた1）

安定化ケースが適用された場合

め、2000年以降のCO2排出の安定化のための規制に対応

2000年までに、現在新設中の原子力発電所を運用すするには、現在から電源の構成やその運用を検討しておれば、石炭火力の運転を現状維持のままで1990年レベ

く必要がある。

ルをクリアできる。また2010年以降も、原子力発電所

電中研レビューNo．28●45

の追加で適合できる。

〔適応方策〕

原子力と石炭のコストの差が小さいため、規制に適

これまでのの研究では、アメリカの経営計画モデルを合するためのコスト増分は小さい。2025年時点の発電

もとに気候変動影響の評価手法を開発し、ケーススタデ

単価は、規制のない場合とほぼ同程度である。

ィによってリスクの定量的評価の可能性を示した。

2）20％あるいは50％規制の場合
前記と同様に、原子力を導入すれば適合できる。ただし、規制時期に合わせて、既設火力（石油）を停止し、これにつづく、電気事業への温暖化影響を緩和するための戦略ζすなわち適応方策の研究は、以下の手順で進めることにしている。

原子力の新設を繰上げる必要がある。石炭価格は規制

まず、先の電気事業経営への影響評価にもとづき、適のためにむしろ下落すると予想され、CO2規制の範囲

応方策の対象となる影響項目を選定し、これに対応策の内で石炭火力も利用する方が有利である。

オプションを定める。

3）

原子力が利用できない場合

つぎに、対象電力会社に関する必要な関連データを収CO2規制があっても石炭火力を原子力で代替するこ集・整理・分析する。たとえば、電力需要の増加に対すとで低コストで適合可能となるが、原子力の利用にもるケースでは、発電システム、燃料価格、資金計画、需不確実性がある。CO2規制に加えて原子力も利用しな

要などのデータが必要となる。

いシナリオの場合では、発電コストの大幅な上昇は避けられない。

また高影響ケースでは、2050年以降はCO2排出の全

そして、基準となるケースの分析を行い、これにもとづき、現状分析と可能な対応策を実施した場合の分析・評価を行い、採るべき適応方策を決定する。

くない仮想的な発電技術に期待しなければ、規制に適

このようなケーススタディを実施するにあたっては、合できなくなる。このコストを原子力の2倍程度と仮温暖化の影響をはじめ、多くの不確実性が介在するため、定すると発電原価は30％程度上昇する。

起こりうる可能性のあるケースを幅広く取り上げて進めていくことにしている。

46

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第2部温暖化の抑制対策一CO、抑制対策を中心に一回目次
環境総合推進室
狛江研究所

発電プラント部

我孫子研究所

水理部

次長

訊問

徹

広域環境研究室

主査研究員

横山

隆寿

環境水理研究室

主任研究員

大隅多加志

生物部
生物部
横須賀研究所

水産技術研究室長

清野通康

バイオ技術研究室長

斉木博

エネルギー部

複合発電研究室

主査研究員

森塚

秀人

エネルギー部

石炭技術研究室

主任研究員

福画

塾

経済研究所

経済部

エネルギー研究室

専門役

山地

憲治

経済部

エネルギー研究室

専門役

内山

洋司

2−1

政策・制度的方策……・…・・………………………………・・…………・・…・……………・…………・…・…・……………52

2−2

CO2抑制対策技術……………………………・…・…・………・……・…・…………一…・・………・…・……・……………60

2−3

CO2有効利用技術…・…・…………・………・・………・…・・……・…・・…・……………・…・・……一…・……・……………71

瀬間

徹

斉木

（1965年入所）

発電用燃料の燃焼技術や同技術による公害低減化技術、及び石炭ガス化複合発電関連のミ、

博（1982年入所）

生物分野におけるエネルギー変換を工学的に応用するため、人工光合成、生態模倣料電池などの研究を進めてきた。現在はバイオテ
クノロジーをエネルギーや環境分野へ応用し、電気事業への適用を開拓している。

研究開発に従事。 89年より環境総合推進室にて地球温暖化問題の総括の任にあたっている。

押
横山

隆寿

（1975年入所）

森塚

排水や排ガスなど発電所に係わる環境問題とその対策、石炭・石炭灰の分析と規格化を進めてきた。現在は、地球温暖化対策、特にCO2回収技術の研究に意欲を燃やす。

大隅多加志

ざ￥
悪無

縁等

（1987年入所）

入所以来、排煙脱流・脱硝、触媒燃焼など
大気汚染防止関連研究に従事。現在は排煙処
理技術、CO2の化学的資源化技術、新種燃料製
造・利用技術の研究に取り組んでいる。

86年にアフリカのニオス湖でのCO2ガス突出災害調査に携わったこと。入所以来、高レベル放射生廃棄物地層処分、地熱、圧縮空気貯蔵なN

どの分野で地球化学的研究に従事。

清野

継
繁

騨

通康

山地

（1975年入所）

入所以来、温排水や貯水池の富栄養化などの生物影響予測評緬に関する研究に従事。 86
年よりヒラメなど海産魚の効率的養殖システ
ムの開発を進める一方、 90年より並行して生物によるCO2固定の研究に携わる。

：薬憲治（1977年入所）

原子力開発戦略、ロードマネジメントなどを対象に工学と経済学との境界領域で技術評
価研究を進めてきた。 91年4月からは東京大学に開設された寄付講座に派遣され、地球温暖化に取り組んでいる。

内山

織

鵡
48

（1981年入所）

福澤久（1965年入所）

・臥・ミ

学生時代に海洋化学を專攻し、研究調査航海に合計200臼参加。CO2との出会いは、

秀人

入所以来、石炭ガス化複合発電システムの解析・制御、また同PP計画の立案・設計に従事。現在は、燃料改質によるCO2回収型火力発電システムや溶融炭酸塩型燃料電池複合発電システムの検討に取り組む。

洋司 （1981年入所）
専門はエネルギー技術評価とシステム分析。
原子力や火力、自然エネルギーなどの技術について、技術経済分析、エネルギー収支、
CO、分析、多目的意思決定法、電源構成モデル
といった各手法の開発と評価に取り組んでいる。

ながら電源の開発を進めてきた。しかし、これからは、〔政策・制度的方策）

CO2の排出抑制という新たな視点を加えて電源のベスト
ミックスを考える必要がある。

一エネルギー戦略一

このため当研究所では、火力・原子力・自然エネルギ

地球全体として、公平で効率的なCO2削減を追求する

ーの各発電方式について、装置の建設・運転・保守の過には、国あるいは地域ごとの事情を考慮したきめ細かな程から、燃料を採掘・精製して発電所に運び入れるまで対策が必要であり、技術移転などの国際連携を活i生化さの過程で必要なエネルギーから生じる温室効果ガスせる仕組みを工夫すれば、地球全体としてのCO，排出抑（CO2とメタン）を調査し、各発電方式の温暖化への寄与

制は実現できる可能性がある。このような観点から当研を総合的に明らかにした。

究所では、オーストリアの国際応用システム解析研究所
一制度的方策の効果一（IIASA、在オーストリア）およびアメリカのスタンフ
ォード大学との共同研究などをつうじて、世界規模のエ

CO2の排出抑制のための制度的方策には、

CO2排出規

ネルギー戦略によるCO2排出抑制方策の研究を実施して制などの直接規制と、税・課徴金制度、排出権市場、補いる。

助・助成制度などの間接規制がある。当研究所では、世界全体でCO2排出抑制を公平かつ効率的に追求できる制度として、排出権市場を課徴金と組み合わせた抑制シス

一発電方式の相違による温暖化影響の総合評価一
電気事業ではこれまで、電力を安定的に供給するためテムを考え、世界のCO2総排出量を50億トン（炭素換算）に、セキュリティ、コスト、電源の運転特性・環境特性と仮定した場合のケーススタディを実施した。このケーなどに配慮して、各発電方式をバランスよく組み合わせ

スでは、東南アジア地域が総供給量の80％近くの排出権政策・制度的方策｛ エネルギー政策

エネルギー戦略

規制・行政による方策

制度的方策一一省エネルギー

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制
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策

阯済メカニズムによる方策

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エネルギー選択（転換）効率向上
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陸上生物による固定

cらの固定一海洋生物による固定

c㈲利用技術電中研レビューNo．28●49

を市場に放出し、総輸入量の40％以上をアメリカが購入

LNG火力発電所からCO2を回収する場合と比べると、著することになる。

しく高い発電効率が達成できると推定された。

火力発電所の排ガスから回収した大量のCO、処理方法〔00、抑制対策技術）

としては、大規模な火力発電所が臨海に立地している点を考慮すると、深海底への貯留は有望な技術の一つと考一CO2の除去一

えられるため、この成立性評価の研究に取り組んでいる。

電気事業の将来のCO2排出量を予測すると、2000〜

海洋の利用と開発は、国際的な合意のもとに進められ2010年で過渡的にピークを迎え、それ以後は、新技術なるべきであり、当研究所もその思想にもとずき、第一段

どの導入により減少すると予想される。そこで、わが国階では、CO2の深海底貯留技術の環境適合性を判断するの「地球温暖化防止行動計画」の目標を達成するためにための手法を開発することに主眼を置いている。すでに、は、21世紀初頭を目標に、CO2排出量を現在と同程度に抑深海におけるCO2の物性などを解明する基礎実験を行っえることが緊急の課題として重要となる。

ており、今後、実海域におけるCO2の挙動データをもと当研究所では、これを踏まえ、時間的な制約の中でCO2に、深海に貯留したCO2挙動のモデル化を図り、環境へのの排出を量的に抑制する方法として、火力発電所の排ガ影響を評価してCO2の深海底貯留技術の成立性を確認す

スかちCO2を低エネルギーかつ低コストで回収し、これる予定である。

を深海底に貯留する技術を選定し、その研究開発を最優先で実施している。

一CO2の固定一

CO2を回収する技術は、すでに化学プラントなどで小大気中に放出されたCO2の一部は、植物や微生物など規模のものが実用化されており、これらの技術を大容量により有機物や炭酸カルシウム（CaCO3）に変わり固定の火力発電所の排ガスに適用するという視点で評価したされる。生物を利用したCO2の固定技術たは、陸上と海洋

ところ、化学吸収式が早期の実用化の可能性があると予を利用する方法とがある。前者は樹木や緑藻類などの微想された。

生物を利用するもので、後者は海洋性植物プランクトン、しかし、この方法でさえも、適用しやすいと考えられ

貝類、サンゴ類、大型海藻類などを利用するものである。

るクリーンな：LNG火力発電所に設置した場合の所要工獣

これらについて、適用可能域、CO2固定量、コストなどにネルギーとコストを試算したところ、．いずれも大幅に増ついて評価した結果、海洋性植物プランクトンと樹木に加することがわかり、現状技術をそのまま適用した実用よるCO2固定が有望と判断された。

化は困難であると考えられた。このため当研究所では、海洋性植物プランクトンによるCO2の固定は、南極海

化学吸収法をLNG火力発電所の排ガスに適用するとしなどのように、不足している鉄など微量栄養塩を補ってて、所要エネルギーやコストをどこまで低減できるかを植物プランクトンを増殖させ、光合成によって海水中の見極めるため、一時間あたりの排ガス処理量880Nm3のCO2を固定するものである。植物プランクトンが増殖す実験装置を設置して研究を進めている。

ると、表層の海域ではCO2の濃度が低くなるため、大気かまた当研究所では・将来に向けたCO2の弓取技術としら海洋へとCO2が溶け込むことになる。また植物プランて、発電効率を低下させることなく、高濃度でCO2を回収

クトンは、動物プランクトンに捕食されるなど、食物連できる新しい火力発電システムとして、「cO2回収型火力

鎖の流れの中に組み込まれるが、この一部門植物プラン

発電システム」に取り組んでいる。

クトンの死骸の凝集物や動物プランクトンの糞粒などにこのシステムは、LNGなどの燃料を水素とCOガスになり、光合成で固定されたCO2の少なくとも5％程度は改質し、水素分離膜で両者を分けた後、COガスのみを酸表層から深層に沈降し、長期間固定されると考えられる。

素燃焼して高濃度のCO2を直接生成する一方で複合発電

樹木によるCO2の固定法は、森林が毎年どのくらいのを行うものである。まだ多くの技術課題が残されている

CO2量を貯蔵しつつある（純一次生産力）のか、また、

ものの、LNGを燃料とした場合には、現状のLNG複合発の現在の貯蔵総量はどのくらいかを文献により調査した。

電なみの高効率で、CO2の80％以上を回収でき、既存の

この結果、世界の森林総面積は約35億3魂で、現存量は約

50

CO2

5，000億トン（炭素換算）、年間の純一次生産力は概ね250

る。もちろん、有効利用だけで、CO2の抑制が可能とは考〜350億トンと推定された。

えられないが、今後は実施できる対策を積み重ねてゆくことも重要と考えられる。

（CO、有効利用技術〕

当研究所では、CO2を化学的に燃料資源や化学原料に転換する技術と、CO2を微細藻類を利用して付加価値のCO2は、医薬品や基礎化学原料、尿素肥料、合成樹脂な

どの原料や、石油の2次・3次回収の圧入剤、飲料原料

高い有用物質（飼料生産）に転換する技術について調査・検討を進めている。

などに利用されているが、その利用量はごくわずかであ

電中研レビューNo．28●51

2−1

地球温暖化など地球規模の環境問題の深刻化とその広がりを契機として、「持続可能な開発」、「先進国と途上国

c）経済活動の水準を示す国内総生産［GDP］、の3つの指標の掛け算で表すことができる。

の協調と適切な役割分担」の実現が強く求められている。

したがって、a）とb）の指標を、より小さくすることがこれに対して、世界のCO2排出量は、社会・経済活動のできれば、c）の経済活動の水準を下げることなく、CO2の活発化や人口増加などによりエネルギーの使用量が増大抑制ができることになる。

し、特別な対策が施されなければ今後とも急増しつづけ、

これまでの実績をみると、各国のa）とb）の指標は大き

この結果、温暖化に拍車をかけることが懸念されている。

なバラツキがあり、先進国では、オイルショック以降のすなわち、先進国ではサービス化など産業構造変化の進エネルギー価格の高かった時代（1973年〜1986年）に、こ展により、CO2排出量はさほど大きな増加を生じさせなの両方の指標を減少させることができたが、途上国ではいとしても、途上国の発展のためには、製造業をはじめ逆に増大している（図2−1−1）。

とする産業の振興が不可欠であり、しかも人口増加が相侯って先進国を大きく上回るCO2排出量の増大が不可避〔エネルギー／GDP（石油換算トン／ドル）〕
1．50であると予想されている。

管

このような状況のもとで、どのように世界全体や各地

旧6連（注）○：1986年の値

域・各国の発展を考え、それに、いかに貢献していくか、●＝1973年の値

1．25

といった地球的視点からのエネルギー政策が、より重要となってきている。

この意味で、エネルギー産業の一員である電気事業としても、定量的な検討をもとに、エネルギー政策をつうじて、今後の世界の協調・発展のあり方の議論を深め、それを具体化することが求められている。

11・oミ

チェコスロバキア／H
卜00・75oOポーランドースト

カナダ

むO旧東ドイツ

静

u
アメリ

照0・50

（1）エネルギー戦略

シコ

拠

炉晶

o一●

スウェーデン

地球全体として、公平で効率的なCO2の排出削減を追求するためには、国あるいは地域ごとの事情を考慮した

〇一一石天

0．25

フランスよ
ナイジェリア

きめ細かな対策が必要である。

たとえば、旧ソ連・東欧諸国などエネルギー効率の改
0

善余地が明らかに大きな国もあるが、一方では、今後、

0．25a）エネルギーの炭素依存度、すなわちエネルギーあたりのCO2排出量［CO2／エネルギー］、b）省エネルギーのもっともマクロな指標、すなわち国内総生産（GDP）あたりのエネルギー原単位［エネルギー／GDP］、

52

1，0

図2−1−1活動におけるエネルギー依存度と炭素依存度との関係

源国でのCO2の排出抑制は、極めて難しいと考えられる。
ところで、各国のエネルギー部門からのCO2排出量は、

0▼75（炭素換算トン／石油換算トン）〕

工業化を進めていくと予想される途上国では、エネルギ
ー消費の急増は避けられず、とくに中国のような石炭資

0．50

炭素依存度〔CO2排出量／エネルギー

オイルショックによる変化を見るため、1973年の値（●印）から1986年の値（○印）への変化を示した。先進国の中では、日本、カナダ、旧西ドイツ、イギリスのように両方の指標をともに減少させたところが標準的である
が、フランスやスウェーデンのように炭素依存度を大幅に減少させた国もあれば、ナイジェリアやメキシコのよ
うに経済活動におけるエネルギー依存度を大幅に悪化させた国もある。

もとづき分析した。

〔エネルギー／GDP（石油換算トン／ドル）〕a）特段の制度的、技術的対策が実施されない場合

1．0（a）基準ケース（基準ケース）

ー…一一 @（b）排出削減促進ケース

1

」：臣

H

o．5

2050

，，

1990年

2010

／

2050

1990年

」r

ミ

冷

b）原子力や新エネルギーの導入など、供給側で最大

2010

単0．75

」r

限の排出抑制対策を実施する場合（供給側対策ケース）c）経済活動におけるエネルギー依存度の改善など、需要側で最：大限の排出抑制対策を実施する場合！

！！ 2010
2010ノ！

冷（需要側対策ケース）

藩・．25
2050
（ア

鑓

，，

d）需要および供給の両面で、実施可能な対策をすべ

2050て講じた場合

先進国
▲途上国
0

0．25

0．5

（排出削減促進ケース）

この結果、世界全体でのエネルギー部門からのCO2排
0．75

1．0

炭素依存度

〔CO2排出量／エネルギー（炭素換算トン／石油換算トン）〕

出量は、基準ケースa）でみると、2000年で炭素換算73億トン、2030年で107億トン、そして2050年時点では約130
億トンに達する。現在、世界のCO2排出量に占める先進国

図2−1−2世界のCO2排出削減過程の要因分析
1AASAとの共同研究における基準ケースおよび排出削減促進ケースについて、現在から2050年忌いたるCO2排
出削減努力について分析した。この結果、基準ケースでは、先進国、途上国ともに、主として経済活動におけるエネルギー依存度、すなわち省エネルギーがCO、排出抑制に寄与している。大幅な排出抑制を実現するためには、
省エネルギーとともにエネルギーの炭素依存度の両指標ともに改善を進め、図の左下の方に向かう必要がある。

のシェアは約三分の二であるが、2010年には56％、2050

年には39％に減少し、一次エネルギー消費量と同様に
CO2排出量においても、その主役の座は21世紀前半に先進国から途上国に移る（第1部図1−1−4参照）。

現在、温暖化の防止に向けて、各地域・各国で具体的なCO2の削減目標が検討され、発表されつつある。これら

個別の努力の積み重ねの結果として、世界全体でのCO2
排出量が、a）の基準ケースからd）の排出削減促進ケース

このように各地域・各国間でエネルギー消費とCO2排のそれに向かって押し下げられることになる。

出特性とに大きな格差が存在するということは、技術移そこで、エネルギーの炭素依存度および経済活動にお転などの国際連携を活性化させることにより、地球全体

けるエネルギー依存度の分析によって、a）とd）の両ケーのエネルギー需給の調整をつうじて、より効率的にCO，スでのCO2排出削減過程を調べた（図2−1−2）。

の排出抑制を実現できる可能性があることを示している。

基準ケースa）では、世界全体の平均のエネルギー原単

CO2の排出抑制のためのエネルギー戦略研究では、さ位の改善、すなわち省エネルギーの進展は、2050年まで

まざまな省エネルギー技術や非化石エネルギー技術など

年率1％となっている。一方、エネルギー選択（転換）のの技術開発戦略の検討とともに、前述のようなグローバ

変化の結果としての炭素依存度の改善、すなわちエネル

ルな視点からの政策的な研究が重要となる。

ギー部門の脱炭素化は、同じく2050年まで年率0．2％に止このような問題意識で、当研究所ではCO2の排出量抑まっている。当面のCO2排出削減努力としては、第一に、制の国民経済的なコスト評価を進めているが、その第一省エネルギーが現実的かつ重要であることを示している。

歩として、国際応用システム解析研究所（IIASA、在オー

排出抑制を極限まで押し進めるには、この両指標とも

ストリア）およびアメリカのスタンフォード大学との共同研究などをつうじ、世界規模のエネルギー戦略とCO2の排出抑制方策の研究に着手している。

に改善率をさらに押し上げる必要がある。

とくに大気中のCO2濃度安定化のために、2050年時点
でCO2排出量を25億トン（炭素換算）とした排出削減促進

第1部でも紹介したように、IIASAとの共同研究でケースd）では、省エネルギーの加速とともに、世界全体

は、21世紀半ばにいたる世界のエネルギー需給およびでの脱炭素化が年率3％と、抜本的なエネルギー供給構

CO2排出の量的・質的な変化を、つぎの4つのシナリオに造の変革が求められることになる。

電中研レビューNo．28●53

特筆すべきことは、途上国地域においても、21世紀にており、このときに必要なエネルギーから生じるCO2のは先進国を上回る脱炭素化の加速が要求されることであ排出を考慮すると、これらの温暖化影響は意外と大きいる。オイルショック以降に、年率3％程度に上る脱炭素のではないか、という疑問が提起されている。

化を実現した国は、原子力開発を主とする先進的なエネ

そこで当研究所では、火力・原子力・自然エネルギー

ルギーシステムの構築を実現したフランス、スウェーデの各発電方式の全プロセス、すなわち、ンの2国のみであった。これは、今後の途上国地域におa）プラントの建設・運転・保守、いて、予想される人口の増加、経済成長とエネルギー消b）燃料の採掘・加工・輸送・精製、費の高い伸びを支えながら、なおかつ優れて革新的なエc）化石燃料採掘時のメタン（CH：、）洩れ、

ネルギーシステムの構築が求められていることであり、d）発電時の化石燃料の燃焼、途上国の自助努力のみでは実現不可能なことは明らかでにおける必要なエネルギーを対象に、CO2とメタンの排出量を調べ、温暖化への寄与を総合的に検討した。

ある。

これからのCO、排出抑制戦略において、21世紀前半にこの結果、水力、原子力、地熱、その他の自然エネル

排出量で主役となる途上国地域の重要性は、今後、ますギー、そしてLNG火力、石油火力、石炭火力の順に、温ます高まる。しかし、途上国地域での排出抑制を実現す

暖化への寄与が高いことがわかった（図2−1−3）。

るためには、先進国の主体的な取り組みが不可欠である

とくに、火力発電は、原子力や自然エネルギーに比べ、ことを認識する必要がある。また、その際、国際的な合CO2排出量はかなり高いが、これは発電時の燃焼により意へ向けて途上国の積極的かつ広範な参加を促すととも

直接、排出される量が圧倒的に多いためである。ただしに、先進国から途上国への技術および資金の移転を円滑

LNG火力は、その比率が意外と小さく石炭火力の約65％にする枠組みの構築が、とくに重要になろう。

に止まっている。

原子力は、やはりCO2を排出しない分、温暖化への寄与が小さく、LNG火力の約1／25である。ただ今回は、使用（2）発電方式の相違による温暖化影響の総合評価

電気事業ではこれまで、安定的な電力供給のため、セ済み燃料の処理過程、すなわち再処理や放射性廃棄物のユリティ、コスト、電源の運転特性・環境特性などを配処理処分、廃炉などで必要になるエネルギーを除き試算

慮し、原子力発電を積極的に導入するなどエネルギー源している。しかし、これらはいくら多くても、ウラン濃をバランスよく組み合わせるベストミックスの観点から、縮過程の寄与以上（ウラン濃縮過程からのCO2量は原子電源の開発を進めてきた。しかし、これからは、CO2の排力全体の85％）にはならないと考えられるため、たとえこ

出抑制という新たな視点を加え、ベストミックスのあり

れらを考慮しても原子力の優位性は変わらない。

水力発電は、検討したプラントの中で温暖化への寄与方を考える必要がある。

CO2

が最小であった。今回はプラントの寿命をすべて30年号

排出量の少ない液化天然ガス（LNG）への燃料転換やしたが、水力発電の実績をみれば50年あるいはそれ以上

CO2を排出しない原子力発電や自然エネルギーの導入がで運転しており、実際にはさらに小さくなる。

現在、電気事業が進めるCO2排出抑制策の一つに、ある。

また、地熱発電も温暖化への寄与が比較的小さいが、しかし、L：NGの場合、発電時の単位あたりのCO2量

他の自然エネルギーは、発電量の割に、設備の建設・製は、確かに石炭の約半分と少さいが、一方では、天然ガ造に必要なエネルギーから排出するCO2量が多くなってスを液化し、日本に運ぶまでに消費する多量のエネルギいる。このように、たとえ自然エネルギーであっても意ーや、天然ガスを採掘するときのメタン（CH4）洩れを考外と温暖化への寄与は無視できず、必ずしも温暖化の対慮すると、CO2のみの排出抑制ではなく、温室効果ガス全応技術として優れているとは限らないことが明らかとな体の抑制という観点から、LNGへの燃料転換は必ずしもった。

優れたものではない、という指摘がある。

また原子力や自然エネルギーの利用についても、ウラエネルギー技術の選択は、資源に乏しいわが国にとっンの濃縮やプラントの建設に多くのエネルギーを使用して、温暖化問題だけではなく、資源・立地・安全性・経54

（9／kWh）

．1

遭̲丑軸

250

200K書面掻

150側明

100

50

されるCO、）

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□＝CO2

（上記以外の燃料の採掘・加工・輸送時

251 @
@

などや発電所を含めそれらの施設建三時などに排出されるCO2）

『

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■

180

192
＿

「

口＝メタン（化石燃料の採掘時に漏れるメタン）

一

33
131

52
一

7

6

11
一

電

源

一

一

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一

石炭
石油
LNG
@火 力 発 電

原子力

水

力

地

熱

ｭ

電

風

力

ｭ

太陽光

ｭ

電

ｭ

電

ｭ

容量（kW）

100万

100万

100万

設備利用率

75％

75％

75％

図2−1−3

電

電

100万

10，00010，000

100

1，000

75％

45％

60％

35％

15％

発電方式別の温室効果ガスの排出量

このグラフの値は、プラントの寿命を30年として、この間に排出される温室効果ガスの総量を、発生した総電力量で割ったものである。下図のように、エネルギーを生産する過程には、燃料を採掘・加工し、それをわが国へ輸送して精製する過程、そして発電する過程があるが、これらをすべて考慮して温室効果ガスの排出量を算出した。

採掘

加工

輸送

精製

温室効果ガスの総排出量

発電

電力
二電力量

なお化石燃料採掘時のメタン漏れば、天然ガスは生産ガス量の1％に相当し、石炭は坑
内掘りの場合、1トン生産するのに約7．3kgとなる。
また原力発電は、（a）放射性廃棄物の処理などのバックエンド時に必要なエネルギー（b）燃料の採掘や精鉱などフロントエンド時の施設建設に使うエネルギーを試算に含めていないが、本文中にも示したとおり、たとえそれらの過程から排出するCO2を含めたにしても、温暖化影響は基本的には大きく変わらないと考えられる。
なおプラントに係わる温室効果ガスには、一酸化二窒素（N20）があるが、すでに当研究所の調査で、温暖化への寄与はほとんどないことが明らかとなっているため、この試算には含めていない。

済性など総合的な視点から決めなければならない。

れらの発電方式の比率を高めていく必要があるが、これ

しかし温暖化を防ぐ技術は、基本的には技術の簡素化と同時に、わが国のように火力発電の比率が高い国ではやエネルギーの有効利用技術であり、それらは同時にセ

今後、発電効率の向上などエネルギーの有効利用に係わキュリティの確保と経済性の向上にもつながる。

る技術開発が、とくに重要となってくる。

この意味で、水力・地熱・原子力は、総合的に見て温暖化への寄与がもっとも小さな発電技術であり、今後そ電中研レビューNo．28●55

表2−1−1制度的方策の主な特徴

直

手

段

接

規

主
制

税・課徴金制度な特徴・汚染物質の排出を一定水準に緊急に抑制可能。
・一 wの排出抑制に向けた技術開発のインセンティブを与えない。
・抑制コストの多寡に係わらず画一的規制のため、社会経済全体としてロスが大きい。
・抑制コストと全負担コストとを比べて、費用負担の最小化可能。
・排出抑制に向けた技術開発のインセンティブを与える。
・生産要素のよりクり一ンな代替物への転換が促進される。
・環境保護のための財源確保に有効。途上国に対する地球温暖化対策援助のための基金財源となりうる。

・課税効果の予測が不明確なため、排出量を確実に一定レベルに抑えることが不可能。
・排出抑制効果を上げるためには、相当高い税額が必要。
・既存税制との整合が必要。税負担が重くなり過ぎると、国民経済・国民生活などに悪影響を及ぼすおそれがある。

排出権売買

・排出総量が保たれることが前提だから、排出量の管理が容易。
・抑制コストと権利の購入コストを比べて、全体として最小の費用で排出抑制が可能。
・排出抑制に向けた技術開発のインセンティブを与える。
・生産要素のよりクリーンな代替物への転換が促進される。
・国際的制度として実施する場合は、各国の利害対立の調整が必要。
・国際的制度として実施する場合は、大幅な権限を持った管理機構・組織が必要。
・排出権の買い占め、投機目的の利用、価格の乱高下の危険がある。

補助・助成制度・助成対象の汚染物質排出抑制設備、機器の導入が促進される。
・助成対象の技術開発へのインセンティブを与える。
・助成対象のクリーンな生産要素代替物への転換が促進される。
・排出量を確実に一定のレベルに抑えることは不可能。
・助成拡大のための財源確保が問題。
・費用負担を引き下げることにより、長期的に、助成対象分野への企業参入を促進し、全体として汚染物質の排出総量を増加させるおそれがある。

（補助金、税制

優遇、特別融資等）（3）制度的方策の効果

一般物価の変化をつうじた間接的影響があり、これらがCO2抑制のための制度的方策には、排出量の法的規制

藩侯ってCO2排出量が減少する。さらに、エネルギー価格などの直接規制と、税金・課徴金制度、排出権市場、補の上昇により、化石燃料、とくに石炭の需要量が大幅に助・助成制度などの間接規制とがある。

減少しCO2排出量が抑制される。

これ，らの方策には、それぞれ長所・短所があり、適用

当研究所の研究によれば、わが国において、課徴金導する場合には、当該地域の事情や効果を勘案して、単独入による価格効果によってCO2排出量を安定化させるに

あるいは組み合わせて実施する必要がある（表2−1−1）。

は、オイルショックに匹敵するようなエネルギー価格のわが国の環境対策では、汚染物質の排出量を直接規制する場合が多いが、CO2抑制のような広域的規制が必要

上昇が必要で、大きな国民経済的コストを生じる可能性が高い（図2−1−4）。

で対象も膨大な場合には、課徴金や補助金などの経済的一方、わが国単独での課徴金の導入は、わが国のCO2排なインセンティブを介した間接規制の方が適している場

出抑制は実現できても、これによって国際的な産業構造

合がある。

が変わり、世界全体ではCO2の排出をむしろ増大するおヨーロッパでは、燃料に課税して使用量を抑制するこ

それもある。このため課徴金の導入は、国際的な連携のとによりCO2排出量を削減しようとする動きが主流であもとに慎重に検討してから実施すべきである。また、導り、すでに、フィンランド、オランダ、スウェーデン、入の目的は価格効果を主とせず、地球環境対策の資金集

ノルウェーでは実行に移されている（表2−1−2）。

めの手段と考える方がより効果的である。

①課徴金によるCO、の排出抑制②CO、排出権市場による排出抑制

CO2の排出に対して課徴金を導入する場合の影響は、エネルギー価格の上昇による直接的影響と、経済活動や

56

気候変動に関する政府間パネル（IPCC）における議論
では、国際的なCO2排出抑制方策として、

CO2排出権市場

表2−1−2CO2排出抑制に関連する世界の税の種類
国

名

税

概

制

デンマーク

環境税
iCO2税、

フィンランド

燃料税の改正

ラ

ン

ス

制定状況

・現在のエネルギー税と並列に課税。また、エネルギー料金も見直す。
ｽだし全体としては過重な税にならないことを目指す。・新エネルギー計画「エネルギー2000」で勧告（1990年4月）

内容検討中

@S銚税）

・炭素含有量基準の税を制定、CO2排出1kgあたり0．018ドル、政府の基{方針を強調したもので本格的CO2税への1ステップ。 CO2税収6，000
怎hル（1990年一般財源組み入れ）。（1990年1月1日施行〉
・SO。、排出量1トンあたり27万ドル、フ

要〈酸姓雨税〉

N20、実施中

HC1その他も含まれている。

ｱの新税は炭素税の先駆けと見られている。税収は政府の公害防止費pに充当。・1990年5月13日大統領令として公布。4年間の時限立法。

・経済メカニズムを重視、CO2税も必要と考える。

内容検討中

CO2課徴金の導入によ阡r出量を抑制し、収入は大気保護（特定財源）に用いる。・1991年夏以降に骨格ができる。事業者との調整もあり、実施は1995年以

ド

イ

ツ

内容検討中

COa税
。

・発電所からのCO2排出量1kgあたり3リラ（0．002ドル）をベースに燃料
イ

タ

リ

ア

CO2税

ﾊに、その消費量に対し課税。税収はエネルギー節約、代替エネルギーへの転換、再生可能エネルギーの研究のインセンティブに使用。

内容検討中

・燃料中の炭素の含有量に応じて賦課（CO2排出量1kgあたり0。0006ドル
度）・包括燃料税の増税（1．5倍）時に付加的に導入された。年間7，500万ドル

オラ

ンダ

C◎2税

ﾌ税収を見込む（一般財源組み入れ）。用途は産業部門での環境対策費
ﾈどに充当。（1990年2月1ヨより実施）。

実施中・石油及び石油製品の消費抑制を園的。エネルギー税増税、CO2税（新ノルウエー

エネルギー税

ﾝ、燃料1」あたり0．05ドル、ガソリン同0．1ドル）SO2税。

ﾌ増税

ｭドル（1991年）で一般財源に組み入れ公共交通機関の改善に充当。同
桙ﾉ所得減税（20〜32％減）を実施。（1990年1月1臼施行）。

CO2税収は1．4

実施中

・地球温暖化だけでなく、広く大気汚染防止を目的。CO2排出1kgあたり
O．04ドル（電力及び電力多消費産業には課税せず）。税収で現行のエネ
スウェーデン

CO2税

泣Mー税と所得税を減税（歳入中立）。・1990年6月14日国会通過（1991．1．1施行）。同時に硫黄酸化物税

実施中i1991．1．1施行）、窒素酸化物税（1992．1。1施行）も成立。
・CO2の大量排出産業を対象として大気汚染コストの原因者負担を検討。・環境白書において環境税、CO2税の有効性が述べられているが、同時

イ

ギリ

ス

グ1ノーン・タbクスの検討

内容検討中

ﾉ、ここ数年間は導入の考えはない、とも併記されている。
・化石燃料に課税。1991年から1995年まで段階的に増加、以降一定。・法案の取り扱いについてのスケジュールは未定。・これとは別に1990年9月30日に財政赤字対策としてエネルギー税の増

ア

メ

リ

カ

法案提出中

炭繁税法案
z（ガソリン及び石油税の増税）が決定。

・「CO2排出安定化のためのエネルギー税制等に関するガイドライン」を提案（1990年12月環境相理事会、ECのCO2排出削減行動計画提案の一部
E

C

環：境税

内容検討中

として）。

・すべてのエネルギーを対象とする総合エネルギー税及び炭素含有量を対象とするCO2税の組み合わせであり、具体化について検討中。

電中研レビューNo．28●57

（円／1）

80
70
輕60
畢50

／
！

／

／ノ

／／

課徴金ケース／

窒4・

！／

ノ／

鵡：
11

！！
／／

課徴金なしの場合

コ 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005（年）1970

図2−1−4

課徴金の賦課による原油価格の変化

課徴金制度によるわが国のCO2の排出抑制について、当研究所が開発した中期経済予測システムを用いて検討した。この結果、2005年のCO2排出量を1988年レベルに抑制するためには、1990年からCO、排出量1トン（炭素換算）につき、4000円を課徴金として導入し、これを毎年、同額つつ上昇させればよいことがわかった。この場合、原油価格は、2005年時
点で、課徴金なしの場合と比べて3倍近く上昇し、また、この間のGNPは年率で0．4％減少する。結論として、わが国のエネルギー経済条件下では、課徴金のみに依存してCO2排出量を現状に凍結するには、あまりにも国民経済的な損失が大きく、効率的な政策とはいいが
たい。

「一

騨

一

一

閣

一一

地域別人口

GNP
地域別労働生産性

世界エネルギー価格@ （燃料別）世界エネルギー@

需要
世界エネルギー

需給均衡

地域別価格

@需要、供給ll鼾№ﾉは、価格調整

資源量及び採掘費用

世界エネルギー@

バックストップ技術

供給

CO、排出量

ｱ入条件

l

排出権の輸入地域か輸出@
輸出地域＝排出量@ 〔 輸入地域：排出量

地域別排出量の世界別排出量

@割り当て

l

1
課徴金
税収入

．」鹸出地域

輸入地域
排出権購入

／
許可市場での需給均衡［＝＝＝コ＝エドモンド＆ライリーモデルの部分⊥

際剰襯翫「卜＿「売却収 ，「
L重場への放岩」L・「7一旧

需要不均衡の場合には、排出権価格の調整

排出権価格

図2−1−5排出権市場と課徴：金制度を組み合わせたCO2抑制システム（モデルの概要）
世界全体で、CO2排出抑制を公平かつ効率的1三進める方法として、排出権市場と課徴金制度とを組み合わせたシステムを考え、その成立性を定量的に評価した。評価には、世界のCO2政策の解析によく用いられる
エドモンド＆ライリーモデルを改良して利用した。図に示した二重線の部分が改良部分である。

58

1
量

需給不均衡のOECDパシフィック（里査蒋＝う界リア及び）

アメリカ（150．31）

旧ソ連及び東ヨーロッパ

排出権

ケース

（119．32）

Mt−C
Q，000

（103．7）r出権 標準ケース
166

、Mt−C

（0．00）
2，000

?利

10

US＄

i1975）

ぢ㌧氏

炎匇??

щp量

標準ケース

P，000

@排出権

ケース

r出権

a67

Q，000

Q，000

?利

w入量

P，000

CO、排出量「215．41

50億t−C

GNP

15

P，000

Pース

3，000

P，000

初期割当

排出許可市場

R，000

Pース（0．00）

標準

ケース

CO2排出量

GNP

33

東南アジア

3

ラテンアメリカ

157

265（59．79）OECDヨーロツノぐ（0．00）（0．qo）（西欧及びカナダ）（45・36）

計画経済圏アジア

中東（中国及びその他のアジア計画経済諸国）

アフリカ（）：CO2課徴金［US＄（1975）／t℃］
11＝排出権価格 ［US＄（1975）／t−c］＜レコ＝排出権の流れ［Mt−C］

図2−1−62000年で世界のCO2排出総量を50億トン（炭素換算）に規制した時の排出権市場
試算では、世界を9地域に分け、人口などのデータはエドモンド＆ライリーモデルのものをそのまま利用している。図には、CO2排出権市場の需給均衡点における、排出権のやり取り、排出権の国際価格、さらに各地域のCO2
課徴金の水準を示している。東南アジアなど4地域が余剰の排出権を放出し、他の5地域がそれを輸入している。
とくに、東南アジア地域が総供給量の80％近くを供給し、総輸入量の40％強がアメリカに流れている。一方、輸入地域の課徴金を比較すると、一人あたりのCO2排出量が多いアメリカなどの先進工業地域での課徴金の水準が高くなっている。

という構想が注目されている。この排出権市場の特長は、を達成する場合と比べて、排出権の取り引きにより、先抑制を公平にしかも効率的に実現できる点にある。

進国地域での国民経済的損失が緩和されるとともに、途

そこで当研究所では、国際的な排出権市場と地域的な課徴金とを組み合わせる抑制システムを考え、その定量的な評価を実施した（図2−1−5）。

上国地域では排出権の売却収入によって国民総生産が増加することなども明らかになった。

ただし、この研究で仮定したような世界の各地域を市

この結果によれば、2000年で、世界のCO2排出総量を50場構成員とする制度が、現実的に成立するかどうかにつ億トン（炭素換算）と仮定した場合のCO2排出権市場では、いては異論も多い。現在、当研究所では具体的な途上国

主として東南アジア地域が余剰の排出権を市場に放出し、援助において、同様の効果を実現できる制度の検討を進

その多くがアメリカに流れる（図2−1−6）。

めている。

また各地域が単独で、課徴金政策によりCO2排出削減

電中研レビューNo．28●592−2

これらは、消費者側の取り組みでは、エネルギーの節

E−E−1

CO、抑制対策技術の考え方

約やリサイクルの推進、そして高効率家電機器の利用などになる。

CO2の技術的な抑制対策としては、第一にCO2の排出

一方、供給者側の取り組みでは、発電効率の向上や低を予防するものと、第二に排出されたCO2を対象とする

ロス電力機器の活用、また未利用エネルギーや自然エネものがある（図2−2−1）。

ルギー、原子力の利用拡大、そして電力貯蔵技術の利用などによる化石燃料の節減などが含まれる。

第一のCO2の排出を予防するものとしては、「省エネル

とくに電気事業として重要な課題に、発電効率の向上

ギー」、「エネルギー選択」、そして「効率向上」があげらがあげられる。これは、将来に向け高効率の新発電方式

れる。

エネルギー政策
政策・制度的方策
制度的方策

規制一よる…一 m韓＝≡ll劉1。．
一・ズムに・る方策一

一

COzの発生抑制

bP欝

システム

未エネルギー

構造等による㈱率向上「≡雛嚢繍畔

資源の回収．利用一

非化石燃料への転換一一一

「≡一一

温
暖

化

u＝糞驚糟號編1鷺罫轟矯翻噸め黶kD1欝一職騨羅颯
LNG火力へ

電力貯蔵一一一一一一「＝＝訓一一 ．、．麟難（非化石エネルギーの貯蔵）
CO、抑制対策技術

一一一一一嵩蝸?響灘焼方式一一 黶ﾟ鰐

の

抑
制

対

回収

策

CO2の除去几理

矧．翻騰方式『一 黶ﾟ綴鱗糖蜜撒
海洋一一一一一一一一
陸上「一一一一一一一一 黶＠ﾙ㌶留・注入
霜一一一一一一一一 u＝二期総の拙

CQ2の固定

海
化学的方法

食
品
化学工業
燃
料

生物的方法

踊繭
、講翫

CO、有効利用技術

黹R搬一二三磁照一一一一一一 ｧ婦瀬離翼

陸上生物による固定一一

働シ…i灘

大型海藻類

タンパク

など

隻箋勢鐸灘1勧

図2−2−1CO2抑制対策の体系図

60：当研究所が研究に取り組んでいるもの。
；：当研究所が調査あるいはフィジビリティ
スタディを実施しているもの。

を開発するものと、技術や材料の進歩に合わせ既存技術の改善を図るものとがあるが、いずれにしろCO、抑制対の主なものは、つぎの3つの技術である。
（a）吸収液にCO、を化合させ分離・回収する化学吸収策技術としてのみでなく、電力の供給信頼性やコスト低法減などからも重要な課題であり、当研究所においても地（b）固体吸着剤の細孔にCO2を物理的に吸着させ分

球環境問題がクローズアップされる以前から、常に追求

離・回収する物理吸着法

しつづけている課題である。

（c）高分子膜の透過速度の違いを利用してCO2を分

また、これに類した方法として、CO2を排出しないか、あるいは排出量の少ないエネルギーの選択（転換）があ

離・回収する膜分離法
これらの技術について、当研究所では、大容量の火力

発電所の排ガスからCO2回収するという視点で検討したる。

結果、アミン系吸収液を用いた化学吸収法が、早期の実第二の排出されたCO2を対象とするものには、燃焼排ガスからの除去と大気中からの除去（固定）とに分けて用化の可能1生が高いと判断された。

なお物理吸着法は、大容量化やコストの面で難点はあ考えられる。

工学的な側面かちは、CO、濃度が濃い燃焼排ガスかちるが、圧力差を利用する圧力スイング吸着法（PSA法）の除去が有利であり、その方法としては、CO、を分離・回は、技術的な完成度が高く、また吸収液の飛散などによ収する方法とその後の方策として処理とがある。一方、

る環境問題が発生しないなどの利点もあり、高性能吸着

大気中からの除去は、植物あるいは微生物を利用する環材の開発など今後の研究開発の進展によっては化学吸収

境にやさしい方策である点に特徴がある。

法と競合する可能i生もある（表2−2−1）。

まず当研究所では、アミン系吸収液を用いた化学吸収

このレビューでは、第二の排出されたCO，の除去を中法を、現状の技術を前提に、50万kW級のLNG火力発電

心に取り上げる。

所に適用し、排ガス中の90％のCO2を回収する場合を想

2−E−200、の除去定して、所要エネルギー量やコストを試算した。

この結果、所要エネルギー量を発電出力との比率で示
すと、回収のための蒸気エネルギーが10〜20％、電気エ（1）在来燃焼方式によるCO2回収技術

CO2を回収する技術としては、すでに化学プラントやネルギーが3％、液化のための電気エネルギーが10％と、天然ガス田などで小規模のものが実用化されている。そ全体では発電出力の20〜30％もの膨大なエネルギーを必

表2−2−1火力発電所を対象としたCO2回収方法の比較・評価
方法（原理）

化学吸収法

概

要

長

短

所

所

吸収液にCO2を化学・大容量化が容易。

・CO2の分離に大きなエネ

反応で吸収させ、それを加熱することなどに・低濃度ガス成分の分離に適する。

ルギーが必要。
・吸収液の使用量が多く、より、CO2を分離・回収

かつ高価。

する。

ゼオライトなどの固体吸着剤の細孔にCO2
物理吸着法

・比較的簡易な装置ですむ。

を物理的に吸着させ、

@（透過）

収する。

アメリカにおいて中規模の天然ガス焚き発電ボイラの排ガスからCO2を分離iし枯渇油井から石油の強制回収に利用した例がある。
製鉄所の熱風炉ガス中のCO2回収に利用した例が国内にある。

換バルブなど）が必要。
・大容量化の実績がない。

する。

膜分離法

なエネルギーが必要。
・大容量化のための技術開考ｭ（真空ポンプ、圧力切

ｳ力をさげることによってCO2を分離・回収
高分子膜に対する気体の透過速度の違いを利用してCO2を分離・・CO2の分離に非常に大き備・装置は非常に簡単

・膜が非常に高価なため、コストが非常に高い。
・膨大な面積の膜が必要な現状技術では、火力発電
所排ガスへの適用は困難。

ｽめ、大容量化が大変困?。

・不純物が多い排ガスに適した膜の開発が必要。

電中研レビューNo．28●61

蒸気

L窒i・酸素・蒸気

冷却

k〜

！

く語）

〈）

燃焼排ガス
6do

冷水
＼

＼＼

》

…擁萎ノδ」、
吸収液

＼＿∠
／／

髄脳議∵環ポンプ［．［一アミン液

塵1細図2−2−2化学吸収式CO2回収方法の原理
化学吸収液は、モノエタノールアミンなどのアミン系のものが用いられるが、温度によってCO2と化合したり、分離したりする性質がある。このシステムは、吸収塔で排ガスと吸収液が接触し、排ガス中のCO2が吸収液中のアミンと化学的に結合して、その他のガス成分と分けられ、吸収液とともに再生塔に運ばれる。再生塔で加熱されると吸収液は化学結合が解け、CO2を吸収液から分離する。吸収液は冷却して循環利用する。この方法は、火力発電所のような常圧で比較的低濃度のCO2を含むガスに適しており、また大容量化が比較的容易であるが、吸収液の加熱・冷却・循環に多くのエネルギーを必要とする。

要とする。したがって、送電端の出力は、CO2の回収・液1化装置を設置すると70〜80％に低下する。

пA

1

吸収塔

押

冷却塔

再生塔
霞

またコストは、主な増加費用であるCO2回収装置、吸収液、液化装置、および先に試算した所要エネルギーを所内電力として加えると、通常の1キロワットアワーあた慰賢lli齪瞭．

廻り11円より40〜60％高くなる。

なお、石油火力や石炭火力の場合、CO2排出量が多い分だけコストは高くなり、それぞれLNG火力の1．2倍、1．5倍になる。さらに、これら火力の排ガスをCO2回収装置に適用するためは、前処理してクリーンにしなければならず、その分コストはさらに高くなる。
図2−2−3化学吸収式のCO2回収基礎実験装置（写真）

化学吸収式CO2回収技術の低エネルギー化の限界を見極めるため、この装置で、吸収液の熱や物質収支の検討を進めている。処理ガス量は、一時間あたり最大880Nm3
で、100万kW級LNG火力発電所排ガスの1／4000に相当する。大きさは、もっとも高い吸収塔が12．2㍍、再生塔が10．6㍍である。また実験の省エネルギー化を図るため、分離後のガスは循環使用できる。

62

このため、当研究所では、排ガスからのCO2回収技術として、当面、経済的に有利なLNG火力を対象に、早期に実用化の可能性がある化学吸収法による回収技術を採り上げ、低エネルギー・低コスト化を目指した研究に着手した。

すでに当研究所では、一時間あたりの排ガス処理量880

Nm3の基礎実験装置を設置し、吸収液の熱や物質収支の組み合わせたものである。このシステムでは、燃料を検討を進めている（図2−2−2・図2−2−3）。

水素とCOガスに改質し、水素分離膜で両者を分けた

現在、モノエタノールアミン吸収液の性能評価を中心

後、COガスのみ酸素燃焼して高濃度のCO2を直接回収に実験を行っており、最終的には、火力発電システムのし、ガスタービンの燃料として水素とCO2をつかい、ま一部分として、化学吸収式CO2回収技術の低エネルギーた排熱を利用して蒸気タービンで発電するもので、い化、低コスト化の限界を見極めることにしている。なおわば「燃料改質CO分離複合発電システム」と呼べるも並行して、性能劣化した廃吸収液の処理方法の検討も進のである（図2−2−4）。

しかも、発電効率、CO2回収率などの性能を検討した

めている。

結果、LNGを燃料とした場合は、現状のLNG複合発電（2）新燃焼方式によるCO2回収技術

なみの高効率（送電端で43．4％）で、CO、の80％以上をアメリカのアルゴンヌ国立研究所など内外の研究機関回収でき、従来の燃焼方式であるLNG火力発電所の排では、CO2の回収を効率的に進めるため、燃料の純酸素燃ガスからCO2を回収する場合と比べた場合、著しく高焼の研究など新方式の火力発電システムが模索されていい発電効率が達成できることが分かった。

る。しかし現時点では、純酸素燃焼は酸素を空気から分

また、石炭を燃料とする場合は、CO2回収を行わない離製造するため、多くのエネルギーを必要とし、またコ

現状の微粉炭火力なみの効率で、CO2を90％以上回収

ストが高く、さらにボイラ全体の見直しが必要となるたできることが分かった（表2−2−2）。

取りまとめたCO，回収型発電システムは、燃料中のめ、実用的な段階までにはいたつていない。

炭素が燃焼して発生するCO2の80％以上を純度90％前①

後で、直接回収できる新しい発電システムであるが、燃料改質CO分離複合発電システム
当研究所では、発電効率を低下させることなくCO2

天然ガス改質器、水素分離膜などを組み合わせた複雑を回収できる火力発電システムの実現を目指して検討なものであり、解決しなけれ，ばならない技術課題も数を進めてきた結果、将来の技術ながら、高い発電効率

多く残されている。

しかし、概念的な検討では所内動力は少ないなど多で直接高濃度のCO2が回収できる「CO、回収型火力発

くのメリットがあることも分かっため、今後、当研究

電システム」を新たに取りまとめた。

所では、システム構成の最適化を含めた経済性の検討

これは、天然ガス（LNG）や石炭を燃料とするものを進めることにしている。

で、LNG改質、石炭ガス化、膜分離など最新の技術を

発電端効率46．2％

H2，CO
bH4

ガス
天然ガス

H2

送電端効率43．4％

排熱回収ボイラ

水素タ1ビン

水素分離膜

改質器

H20，N2

1

C1

bO，（17％）

@；
@｛

@5
@｝

@5
@1

空気

CO，CH4

一
「02「

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＿

一

ロ

一

一

一

撃1夢

熱回ボ収イ

酸素分離装置蒸気タービン

〜

ラ

回収CO2

@CO2

i83％）

L＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿一一一一一

一一一一一一1@〜
図2−2−4燃料改質CO分離複合発電システムの構成図（LNGの場合）

このシステムは、発電効率を低下させることなく、燃料を改質してできたCOと水素を分離し、COは酸素で燃焼させ、できたCO2をそのまま回収する。図はLNGの場合を示すが、現在のLNG複合発電なみの高効率でCO2の80％以上を回収できる

電中研レビューNo．28●63表2−2−2燃料改質CO分離複合発電システムの評価

LNG火力からのCO2回収

LNG改質CO分離

石炭ガス化CO分離

CO2回収率

82．6％

93．1％

回収CO2純度

87．8％

93．8％

99．0％以上

発電端効率
所 内 率
送電端効率

46．2％

44．2％

40．7％

90．0％

6．0％

16．0％

3．0％十17．0％

43．4％

37．1％

33．0％

表は、取りまとめたCO2回収型火力発電システムの性能を示したもので、 CO2回収率は・発生するCO、に対して回収するCO2の割合である。また参考までに、現在の火力発電所排ガスからCO，を回収する場合も示したが、所内率の＋17．0％は、 CO2回収のための所内動力分である。なお、CO2の液化動力分は除いている。

②酸素富化燃焼によるCO、回収

火力発電所

一方、従来の火力発電システムを前提としながらも、購鞭轡響・，厘濫…

酸素富化燃焼による新しい火力発電システムでCO2を

圏團

懸甑㌧

回収する方法もある。
！

酸素富化燃焼とは、発電プラントに酸素製造装置を新たに加え、製造した酸素により燃焼空気中の酸素濃度を高めた燃焼方式である。この方式では、排ガス中のCO2濃度が高められ、処理すべき排ガス量が減少す

002輸送用タンカー

るため、その分、排ガスからのCO2回収に必要な動力費

礁＿や設備費の低減が見込まれる。

。
ε

、

，二乞ノ

父＿＿

そこで当研究所では、100万kW級の石炭およびLNG火力発電所を対象として、酸素製造装置とCO2回収装置を組み合わせた場合と、CO2回収装置のみを設ノ置した場合を比較したコストの評価を実施した。この◎

結果、現状では、新たに酸素製造装置を追加することによるコスト増が避けられず、回収コストの改善は望めないことが明らかになった。

（3）CO2の深海底貯留技術

火力発電所の排ガスからCO2を回収する場合、回収したCO2は大量となるだけに、予め、処分方法について検討

液体002

しておく必要がある。処分方法には、いくつかの考え方があるが、わが国では、大規模な火力発電所が臨海に立

図2−2−5深海底にCO2を貯留した場合のイメージ図地しており、CO2を大気圏からの隔離するという観点か
らは、深海底への貯留は有望な技術の一つと考えられる（図2−2−5）。

海洋の利用と開発は国際的な合意を基本に進めるべきであり、当研究所では、その前提として、CO2の海洋処分

技術の環境適合性を判断するための手法を開発することに主眼をおいている。

64

CO2は、火力発電所の排ガスから分離・回収した後、液化してタンカーで輸送し、3，000メートル以深の深海底に貯留する。3，000メートル以深の深海底では、液体CO2の方が付近の海水よりも重くなるので、そのままにしておくと、沈んでいき凹地に貯まると予想される。現在は、実験室で深海の条件をつくり出し、海水と接する部分でクラスレート水和物ができる条件の確認や、そのときの水の密度とCO2の溶解度を実測している。将来は、深海底でのCO、の挙動をモデル化する予定である。

①クラスレート水和物（300気圧）以上に液体CO2を注入した場合、

CO2は深海底当研究所では、CO2が深海中ではクラスレートと呼に一旦は液体のまま貯まり、さらにその一部がクラスレ

ばれる水和物になると考えられるため、まず、深海をート化したとしても、時間の経過とともに流動する海水

模擬した高圧実験装置による室内基礎実験を実施し、に徐々に溶けつづけることが予想される。

その現象や物性を確認することにした（図2−2−6）。

（a）加圧条件下で水中に液体CO2を注入すると、②CO、深海底貯留技術の環境適合性

CO2は徐々に溶解するが、それが飽和に達すると溶けたCO2は、深層中の海流で運ばれるうちに希釈

CO2の液滴が水中に存在する二相共存の状態となされる。300気圧以上、5℃以下の条件下での液体CO2る。

あるいはクラスレート化した水和物の近くの海水のP（b）この状態でさらに加圧しつづけると、300気圧あHは、3．5程度を示すと予想されるが、pHが低下した海たりから容器の上部にあったCO2の液滴が沈降し水の拡がりを予測するためには、つぎの過程について

はじめ下部に貯まる、つまり海水とCO，液体とのの解明が必要となる。

（a）海底の液体CO2（表面は水和物となってクラス

密度の逆転がおこる。

（c）350気圧で約10℃以下の条件では、CO2の液滴表面にクラスレート水和物ができる。さらに容器内

レート化）から深層流中へと移行するCO2の溶出過程と溶出速度を激しく撹拝すると、CO2の液滴は内部までクラ（b）CO、の溶解にともなう海水の密度変化

スレート化する。

（c）深層水中あるいは海底でのCO2の中和反応過程

以上が実験結果の概要であるが、かりに、水深3000mと反応速度
このうち（b）のデータについては、3℃・343気圧の条

件の室内実験では、CO2が1％溶解すると、海水の密度
ぐ購1

6轟，
H、6

は、1立方センチメートルあたり0．0028g増加すると〆嶽：穆、の実測結果をえている。このことは、CO2の貯留域近く−∴評、鷺より重くなるため、海底の表面を拡がってゆく可能性

Lでは、地形によって、CO2の溶解した海水は付近の海水があることを示している。
また（a）および（c）については、今後、検討を進め、モデル化を試みることにしている。さらに、pHの低下、底層水の成層化、底層水の炭酸物質の増加などが底生生物に対してどのような影響を与えるのかを解明し、㌣鱗

環境影響評価手法の開発を進める予定である。
■

2−2−3
図2−2−6

グラスレート水和物のかご構造の模式図「クラスレート」という語は、ギリシャ語で「かんぬき」という意味である。クラスレート水和物（包接化合物）とは、ホスト分子（水）が結合してできた3次元構造の内部に適当な大きさの空論があり、その中にゲスト分子（CO、）が入
り込み、特定の結晶構造をつくっている物質である。ホスト
分子が水の場合をとくにクラスレート水和物と呼ぶが、ホスト分子とゲスト分子の間に化学結合があるわけではない。気体水和物のかご構造では、単位格子が12．03八の大きさで、46個の水分子と8個月空隙（2個は空孔径5．1八、6個は5．8A）とからなっている。lAは、0．iナノメートル（100億分の1メートル）。

CO、の固定大気中に放出されたCO2の一部は、植物など生物の働きにより有機物や炭酸カルシウム（CaCO3）に変わり固定される。このような自然界の生物を利用して、

大気中のCO2を固定する方法としては、樹木、海洋性植物プランクトン、サンゴなど炭酸カルシウム形成生物、
大型海藻類などによる方法が提案されている。

これらの方法は、固定可能なCO2の総量や固定のためのコストが明らかでないものが多いが、当研究所で電中研レビューNo．28●65

は文献などを参考にして評価したところ、海洋性植物

ランクトンの増殖メカニズムや、鉄など微量栄養塩散プランクトンによる固定と樹木による固定とが有望と布の環境影響予測評価に関する知見をさらに蓄積する考えられた（表2−2−3）。

ことが必要となる。

当研究所では今後、成立性評価を早期に実施できる（1）海洋性植物プランクトンによるCO2の固定

よう、内外の研究機関などと連携をとり、実現の鍵と海洋性植物プランクトンによるCO2固定は、アメリなる植物プランクトンの増殖に与える鉄など微量栄養

カのMartinらにより提案されたもので、南極海や太平

塩の散布効果を実験的に解明するとともに、環境影響

洋赤道域などの海域に鉄など微量栄養塩を散布し、植予測評価のための生態系モデルの構築などを進める予物プランクトンの生産量（CO2固定量）を増大させ、大定である。

気中のCO2の海洋への吸収を促進させようとするものである。実際、北部太平洋では、黄砂の降下による鉄の供給にともない、一時的に植物プランクトンの生産量が増大することが知られている。

この方法が提案されて以来、賛否両論の議論が行われている。

（2）樹木によるCO2固定

樹木は、数10年から1000年以上にわたって、光合成によりCO2を体内に固定する能力を持つことから、大気中のCO2を抑制する方法として、植林などの対策が注目されている。

たとえば、Baumは、年間10億米ドルの費用による鉄

植物は光合成によってCO2を体内に吸収・固定して散布で、年間20億トンの炭素が南極海に吸収できると有機物をつくる。この速度を「純一次生産力」と呼び、している。またアメリカ・研究評議会（NRC）は、年間生きた植物体の量を「現存量」と呼んでいる。現存量

100〜500万トンの鉄分散布で10〜18億トンの炭素が除には純一次生産力でつくられた有機物が加わる一方、去できるとしている。

枯死・脱落・動物の採食などによって一部が失われる。

一方、Peng＆Broeckerや米国湖沼・海洋学会はこの方法に批判的であるが、これらの批判的論文でも、簡これらの失われた有機物は、最終的には微生物による分解作用を受け、CO2となり大気中に戻る。

易な流動モデルによる計算から、100年程度の長期にわ

このような大気と植物を巡る炭素循環において、植たる鉄散布により、大気中のCO2の10％程度、年間では林による大気中からのCO2固定を考えるには、炭素の10億トンオーダーの炭素が、南極海に吸収されるとし貯蔵庫としての森林の大きさや現存量、また間口の広ている。

さにあたる純一次生産力を把握する必要がある。

このように、海洋性植物プランクトンによるCO2のこのため当研究所では、内外の文献を整理して、森固定は有効な方法となる可能性があり、このため当研林が毎年どのくらいのCO2を固定する能力があるのか、究所では、まず既存の知見をもどに鉄散布によるCO2

また現在の森林の炭素の貯蔵量はどのくらいなのかを固定のシナリオを作成し、南極海などの植物プランク調査した。

トンの生産可能量やCO2固定量を試算した（図2−2−7）。

世界の森林面積の推定値には大きな幅があるが、国この結果、たとえば南極海に年間12〜80万トンの鉄連食料農業機関（FAO）によると、世界の森林総面積を散布することにより、炭素1トンあたり100〜2000円

は、現在、約40億3魂である。また、森林総面積に占めのコスト（原料と輸送コスト）で、表層では新たに年る気候帯別の割合は、熱帯林が40％、温帯林と亜寒帯・間3〜17億トンの炭素が植物プランクトンにより固定

寒帯林がそれぞれ30％程度と考えられる。さらに、地され、そのうち少なくとも5％程度が中深層に沈降す

域別の森林面積は、ユーラシア大陸、南・北アメリカ

ると試算された。

大陸に多く分布しており、国別ではブラジル・旧ソ連・

しかし、これらの試算も、またこれまでの議論も、

カナダ・アメリカで全体の半数（52％）を占めている。

さまざまな仮定をおいている。このため、海洋性植物

森林の現存量は、陸上植生の現存量の約90％を占め

プランクトンによるCO2固定法の効果や成立性をよりている。炭素量では約4500億トン〜9800億トンと推定

定量的に評価するためには、対象海域における植物プされているが、その多くは4500億トン〜5600億トンの66

表2−2−3生物を利用したCO2の固定技術とその評価（炭素換算）

内容と適用箇所

生物の種類

・荒地に植林し大気中のCO2を

CO2固定能力とコスト■

固定・植林可能面積は、1．5〜2億ha

熱幕・

陸

亜熱幣

ﾌ樹木

・南アメリカ、東南アジアなど

年間2〜10トン／ha〔金面積に植林すると、年間3〜20億トンを固定〕●

ﾌ熱帯、亜熱帯地方など

250〜7，500円／トン@固定可能期間＝40年
植林コスト（途上国）@
・火力発電所前面の海や敷地などを利用し、クロレラなどの評

価

・面積は広大であるが、大量に固定・経済的にもかなり有利

・砂漠防止、生物種保存などの効pもある

・固定期間は30〜40年位・適切な地域、樹木の選定が必要：10〜60万円／ha

・年間30トン／ha程度

・年間低減効果600万トンは、電気〔全面積を利用で、年間120万トンが固定可能〕

事業排出CO2の6．7％に相当・森林保護など環境問題全般に対メタンなど温室効果ガスの低して貢献が可能・CO2を飼料として資源化するに生物を増殖させCO2を固定

緑藻類
上

ﾈどの
盒物

し、畜産飼料とする・可能面積は約4万ha●

ｸ効果は、飼料1トンあたり

k発電所敷地と前面の海域500ha×80ヶ所識4万ha〕

５トンに相当する・3万円／トン

ﾙ嬰興野ぽ上〕
・鉄など微量栄養塩類が不足の海域に、それらを散布して植物プランクトンを増殖させ、

植

物

vラン

海

N

トン

■

年間0．1〜0．5トン／ha程度
南極海全域を利用すれば、年間0．1〜17億トンが長期間固定可能

海水中のCO2を固定・植物プランクトンは死骸ある■｢は動物プランクトンなどにﾟ食され糞として中深層に沈P00〜2，000円／トン
k塩化第2鉄散布のための原料および輸送コスト〕

ﾍ社会的コンセンサスが必要・高濃度のCO2中で増殖する緑藻

ﾞの探索が必要・水中での光合成のため、太陽光の有効利用法の開発が必要

・可能であれば固定量が多く、もつとも経済的・国際的な合意形成が必要
・自然のメカニズムの解明や、生ﾔ系に対する影響など、環境影
ｿ評価手法の確立が必要ﾞ

・南極海（約32億ha）
・太平洋赤道域（約11億わa）等

・増養殖した貝類が、海水中の重炭酸イオン（HCO2）とカルシウム（Ca）を吸収して炭酸Q●カルシウム（貝殻）となり、海員

類・適用面積は少なく、固定量に限度1kgあたり100円、殻付・貝の生産に伴う、生成CO2の挙動が不明

貝1kg中のC含有量は、・生産物の利用方法

水中のCO2を固定
・貝肉は食用に利用可能
・沿岸域が対象●・サンゴを増殖させ、サンゴ礁

・年間3〜30トン／ha

0．1kg（有機物と炭酸カルシウム）として海水中のCO2を固定・熱帯・亜熱帯の沿岸域

洋年間10〜70トン／ha
100万円／トン程度
殻付カキの生産コストは、コストは高いが、販売を考慮
すると、一部コストの回収は可能〔全世界で現在、年間2〜17億トンと推定〕コストは不詳だが、かなり高・増殖技術は研究開発中・サンゴの生産に伴う生成CO2の

涛ｮが不明

サンゴ礁
●

〔現在のサンゴ礁面積は、全海洋で6，2◎0万haと推定〕

・浅海にジャイアント・ケルプなどの大型海藻類を増養殖し、海水中のCO2を固定・生産物は、エタノールなどの

大

型

海藻類

バイオマスエネルギーとして利用可能
・沿岸域が対象

いと想定●

年間1〜30トン／ha●

500万円〜2，000万円／トン〔雛造成して増濾した〕・適用面積が少なく固定量に限度・バイオマスエネルギーコストは石油の5〜6倍・増殖した膨大な海藻の回収方法

が課題
・海藻の利用方法と生態系に対する影響等の評価手法の確立が必要

電中研レビューNo．28●67

CO2
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有光層

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図2−2−7海洋性植物プランクトンによるCO2固定のシナリオ
南極海や太平洋赤道域などのように、鉄が不足している湧昇海域にそれらの栄養塩を散布すると、植物
プランクトンが増殖し、光合成により海水中のCO2を固定して有機物を合成する。この有機物の一部は、動物プランクトンに捕食されて糞などになり、表層から中深層へと沈降する。この結果、海域の表層のCO2が減少し、その分大気から海洋へとCO2が溶け込む。また表層には、植物プランクトンや動物プランクトンなどが生産した溶存有機物が存在するが、それらの一部も循環する海水の流れにのって中深層へと移行する。中深層水が表層まで上昇するには、100〜1000年もかかると考えられるため、有機物として中深層に沈降したCO2は、長期間固定されることになる。

68

表2−2−4

森林タイプ

森林タイプ別の純一次生産力と現存量（炭素換算）
Whittaker＆Likens（1975）．

純一一次生鷹力

現

存

Altay

量

et

al（1979）

競

純一次生鷹力

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熱

帯

降

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林

168億トン

3，400億トン

105億トン

1，931億トン

熱

帯

季

節

林

54億トン

1，200億トン

温帯常緑林（暖温帯）32億トン

506億トン

29億トン

800億トン

20億トン

405億トン

温帯常緑林（冷温帯）

38億トン

95◎億トン

18億トン

378億トン

亜寒帯

・寒帯林

43億トン

1，080億トン

32億トン

923億トン

その他（疎林・低木林等）

27億トン

220億トン

35億トン

376億トン

359億トン

7，650億トン

242億トン

4，519億トン

合計（純一次生産力は年間あたり）

植物が光合成によってCO2を体内に吸収・固定して有機物をつくるときの速度を「純一次生産力」と呼び、また光合成を行う植物体の量を「現存量」と呼んでいる。これらのデータを世界的に調査したものは、数多く報告されているがその幅は大きい。熱帯降雨林の現存量は、人工衛星などの観測によると、年々低下している。

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（出典＝科学52巻11号（1987年））

図2−2−8単位面積あたりのバイオマス純生産量
地球上のバイオマスの大半を占める緑色植物は、光合成によってつくられる有機物である。ここで示した「純生産量」とは、光合成される総量から呼吸量を差し引いたものである。面積あたりのバイオマス純生産量は・気象条件に左右される。純生産量の高い地域は、降水量の多い赤道付近に帯状に分布しており、温帯でも降水量の多い日本やヨーロッパも比較的条件に恵まれている。

電中研レビューNo．28●69

範囲にあり、現時点での全世界の森林現存量は、約5000

同様に、気候帯別の年間あたりの純一次生産力は、億トン程度と考えられる。単位面積あたりの現存量は、熱帯林が約100〜150億トン、温帯林が約40〜80億トン、森林のタイプにより大きく異なるが、19魂あたり

亜寒帯林・寒帯林が約30〜50億トンの範囲にある。単20〜200トン（炭素換算）の範囲にあり、セコイア林・

位面積あたりの純一次生産力は、気候、とくに気温とモミ林・ベイマツ林・ッガ林といった針葉樹林では、密接に関連しており、熱帯・亜熱帯、暖温帯、冷温帯、13魂あたり150トン以上の大きな現存量を有してい亜寒帯の順に小さく．なる傾向にある。熱帯・亜熱帯産

る。広葉樹林では、熱帯降雨林やカシ林で、13魂あたの早生樹種では、年間13魂あたりで10トンを越す大り150トン前後の現存量があるが、その他は50丸100ト．

きな純一次生産力を持つ樹種が多く存在する（表2−2−ン程度となっている。

4・図2−2−8）。

世界全体の森林の純一次生産力は、概ね、年間以上のように、森林は膨大な現存量・純一次生産力

250〜350億トン（炭素換算）の範囲にある。この量はを有している。このため、現存する森林を保護すると化石燃料の燃焼によって全世界から1年間に排出されともに、新たに植林などによって森林面積を増大させる炭素量の5〜6倍にあたる。

ることがCO2の抑制に大きくつながると考えられる。

70

2−3

（1）CO2の化学的資源化技術

しかし代表的な資源化利用技術の中で、技術的観点か

CO2は、従来、医薬品や基礎化学原料、尿素肥料、合成

ら、強いて早期の実用化可能な技術を挙げるならば、比樹脂などの原料、そして石油の2次・3次回収の圧入剤、較的技術的課題の少ない接触水素化法になる。しかも、飲料原料などとして利用されているが、その利用量は発

この場合、種々の水素化反応の中で、エネルギー損失の電所からの排出量と比べると極くわずかである。このた少ないメタノール合成が有利になると考えられる。メタ

め当研究所では、CO2を化学的に燃料資源や工業原料にノールは安全性、運用性、ハンドリング1生に優れており、転換して有効利用を図る観点から、技術開発の現状と可その合成は、従来の気相合成法よりも所要エネルギーの能性について調査した。

低減化が期待できる液相合成法が有利になると考えられ

現在、開発中の化学的な資源化利用技術は、光化学法、る。

電気化学法、接触水素化法、高分子合成法、鉱物合成法、発電所からのCO2を単に炭素資源として資源化しても、高エネルギー分解法などに大別される。いずれもCO2を利用などによってCO2が再放出されては意味をなさない。

燃料資源や化学原料などの有用物質に転換し有効利用しそこで将来に備えて、たとえばCO2のメタノールへの転ようとするもので、ほとんどの場合、基礎研究段階にあ換・循環利用システムなどを構築しておくことも重要にる（表2−3−1）。

なると考えられる。

このほかにも、種々の化学的な資源化利用技術につい

なお、CO2の接触水素化法による資源化循環利用シスて、基礎研究が進められているが、研究レベルや進捗度

テムの構築には、経済的なメタノール合成法、水素製造の違いなどから現時点での一；様な評価は困難である。

法などの技術開発が不可欠になる。

表2−3−1CO2の化学的資源化技術の概要と課題

技

資源化技術

術

の

概

要

光エネルギーを半導体光触媒などの懸濁溶

光化学法

主な課題等
・エネルギー変換効率の向上・H，生成速度の向上・高性能光触媒等の開発・生成物の生成速度、収率、tに照射し、発生する光電流で溶存CO2と水ｪ解馬とを反応させて、ギ酸、ホルムアルデ

接触水素化法

触媒の存在下でCO2をH2と反応させ、メタmール、炭化水素、ガソリン等へ転換する。
bOとH2との反応が参考になり、多くの基礎研?が進められている。
@特に、メタノール合成反応は、発電プラン
gでの炭素資源循環システムとして組込み易性

光エネルギーを利用
ｷる点は魅力的であり、ｭできれば可能性はあ

I択性の向上」・d気エネルギーが必要・高性能電極触媒の開発・生成物の生成速度、収率、

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高性能な電極触媒をJ発できれば、可能性

電気化学法 Iに還元する。

賰b研究が進められている。

現pｫ能な光触媒等を開

qド、メタノール、CO、メタン等に転換する。
@基礎研究が進められている段階である。

溶液中の三二CO2を電極触媒でギ酸、シュE酸、メタノール、メタン、CO等へ電気化学

実

ﾍある。

@選択性の向上・H2製造方法の低コスト化・高性能触媒の開発

種々の資源化技術の?で、技術的課題の少ﾈい接触水素化法は早冾ﾉ実現可能な技術に
ﾈり得る。

｢。

高分子合成法CO2をエポキシドやジアミン類と共重合さ
ｹ、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリA素等を合成する。

有機合成法

フェノール、アミン、ブタジエン等と反応ｳせて、サリチル酸、カルバミン酸、ラクト
涛凾ﾌ有機化合物を合成する。

・重合用化合物が必要・大量のCO2処理は難しい・合成品の生成速度の向上・新規市場の開拓が必要・一部は既存の実用化技術

一部、既存技術としﾄ確立されているが、蝸ﾊのCO2処理を対象ﾆすると、実現性は困?と考えられる。

電中研レビューNo．28●71表2−3−2飼料1トンの生産にともない排出する温室効果ガス量（炭素換算）
投入エネルギー

耕地に由来する

R料・電気など

ｷ室効果ガス物

0．2トン

クロレラなど微細藻類

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代替効果

6．3トン

6．5トン

1．0トン

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5．4トン

飼料穀物を1トン生産（固定）すると、機械生産で投入するエネルギーから約0．2
トン、肥料などの分解から約6．3トンの温室効果ガスが発生する。一方、クロレラのような微細藻類の生産にともなう温室効果ガスは、培養液の調整などで必要なエネ
ルギーから約1．1トン発生すると推定される。つまり、飼料穀物をクロレラで代替す
れば、差引き、温室効果ガス5．4トンの削減効果があることになる。
なお、メタン、一酸化二窒素の単位質量あたりの温室効果はCO2の63倍、180倍と見積り試算している。

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火力発電所排ガスを利用したクロレラによる飼料生産（CO2固定）システム（イメージ図）

クロレラを利用して飼料生産をする場合、太陽光を利用するため広大な面積を必要とする。当研究所で探索したクロレラは火力発電所排ガスでも成育できるため、かりに太陽光の利用効率を3％と仮定した場合、発電所前
面の海の5km2を利用すると、年間15000トンの飼料が生産できる。これは、60万kW級のLNG火力発電所の排ガス中のCO、を約5％固定できることになる。この場合、飼料穀物のクロレラによる代替効果は5．4倍（表2−3−2参照）であるため、温室効果ガスの削減効果は約8万トンになる。

72

（2）CO2の生物的資源化技術

度が15％程度の排ガスをそのまま利用したのでは成育す微細藻類は炭酸同化作用があるため、CO2を固定し増ることができない。しかし、当研究所が探索したクロレ殖する。その藻体は、通常、タンパク質の含有量が高く、ラは、火力発電所の排ガスで、しかも酸性の条件下でも高晶質であるため、現在では、一部が人間の食料や家畜

良好な早さで成育することから、今後、クロレラの大量の飼料などとして利用されている。

培養技術の開発を進め、有効な畜産飼料として生産技術

藻体を利用した場合、利用後は呼吸作用などで比較的短期間に分解され、大部分が再びCO2に戻ってしまうた
め、大気中のCO2を固定する意味は大きくない。

の確立を図る予定である（図2−3−D。

これまで、発電所の排ガスを利用してCO2固定のコストを試算した例はないが、粗放的な大型の池でクロレラ

しかし当研究所では、畑で栽培する畜産飼料（穀物生を飼料として生産すれば、炭素1トンあたり約27万円と産）は、利用する肥料などから強い温室効果をもつ一酸試算されている。同様に大豆などの輸入飼料は、12〜15

化二窒素（N20）やメタン（CH4）を発生させるのに対万円（1990年）であり、クロレラと比べ割安ではあるが、し、これを微細藻類で代替すると、培養液の調整や撹拝

クロレラは栄養価が高いため競合できる可能性がある。

になどに必要なエネルギーから間接的に排出する温室効さらに排ガスを利用して生産する場合は、もう少し安価

果ガスだけですむことに着目し、今後、世界的にも、人になる可能性もある。

口増加などにより社会的な要請が強くなると予想される

このような微生物を用いた飼料生産は、畑で飼料を生

飼料穀物の増産を、微細藻類の生産で代替する方策を検産するために森林を開墾し耕地化することを防ぐなど、討している。

将来の農業のあり方を抜本的に変える可能i生も含んでい

現在、当研究所では、微細藻類のなかでも＼とくに健るが、直ちに実行に移せ早急な効果が期待できるような康食品として有名なクロレラを、火力発電所の排ガスをものではない。しかし、火力発電所の排ガスを資源とし利用して増殖させ、CO2を飼料として資源化する研究をて有効利用し、しかも温暖化防止に役立てるという視点進めている（表2−3−2）。

からは、CO2問題を根本的に解決できる方策の一つとしクロレラを成育させるためには、通常、CO2の濃度は4％程度が最適の条件であり、火力発電所のようにCO2濃て期待されるため、当研究所では今後、長期的な観点から研究をつづけることにしている。

電中研レビューNo．28●73

お

わ

に

り

環境総合推進室長

天野博正

この3月9日から10日の2日間にわたって、IERE（電気事業研究
国際協力機構〉主催の「気候変動に関するワークショップ」がオランダのアーネムであったが、地球温暖化にともなう気候変動には未
だに不確かなところが多いものの、これには世界の電気事業者にとって、広く共通する課題が多いことを確認して帰ってきた。

ことに、気候変動メカニズムの解明はそうであるし、また、対策技術や技術移転についても協力し合えるところが多々あるにちがいない。

このワークショップを契機に、世界中の電気事業者が温暖化研究にいっそう協力し合うようになれば、研究のダブリや不用な研究を整理でき、エネルギーや資源が節約できるばかりでなく、研究資金とマンパワーの効果的な運用が一段と進むことであろう。

地球温暖化のようなグローバルな問題については、一機関、一企業、そして一国がバラバラに研究しても効果的ではない。グローバ
ルな解決を求めて世界中で広く協力し合い、全人類的行動のもとに、一日も早く、問題の解明と解決を目指すようになればと思う。

74

関連する主な研究報告書等●序章●

1．「Intergovemmental

Pannelon

ClimateChauge，

Scientific

AssessmeハtofClimateChange」ReportofWorking

Group1（1990）●1−1●
1．「地球環境と調和した21世紀のエネルギーを考える」電中研資料（1990）

2．「火力発電所排ガス中のN20に関する調査」電中研研究報告：T89045（1990）

3．「人工衛星NOAAIAVHRRデータを用いたテンプレート法による海域流況の推定」電：中研研究報告：U91029（1991）●1一一2●

1．「温室効果気体センサIMGのデータ解析評価一データ解析システムの予備調査一電中研調査報告：T91018（1992）●1−3●
1．「：M：ECCAプロジェクト・パンフレット」（1991）
2．「Approaches

to重he

SimulationofRegional

ClimateChangea

Review謡ReviewsofGeophsics、192〜216（1991）●2−1●
1．「CO2発生霊抑制ケース」電力経済研究No．27（1990）

2．「発電プラントのエネルギー収支分析」電中研研究報告lY90015（1991）
3．「採掘から燃焼までのトータルな温室効果からみた化石燃料の二面エネルギー経済Vol．17（1991）
4．「市場機構を利用したグローバルなCO、抑制方策のシミュレーション解析」電中研研究報告：Y90301（1990）

5．「課徴金によるCO2抑制効果と経済的影響の分析」電中研研究報告：Y91002（1991）●2−2●
1．「Se｛luestering

of

CO2

i魏aDeep−ocean−Fall

Velocity

andDissolution

Rate

of

Solid

CO

in

the

Ocean一」CRIEPIREPORT：EU91003（1991）
2．「二酸化炭素回収のための火力発電システムの検討（第1報）一LNG複合発電の場合一電中研研究報告：W89016（1989）
3．「二酸化炭素回収のための火力発電システムの検討（第2報）一石炭火力合発電の場合一」電中研研究報告：W89044（1990）

4、「CO2回収型火力発電システムの開発一CO分離複合発電システムの性能解析一」電中研研究報告：W90050（1991）
5．「酸素富化燃焼によるCO2分離・回収コスト改善の可能性の検討」電中研研究報告：T90067（1992）
6．「海洋におけるCO2の挙動とその固定方策に関する調査」電中研研究報告：U90052（エ991）

7．「海洋性植物プランクトンを用いたCO、固定方策一鉄などの微量栄養塩の散布効果の予備的評価一」電中研研究報告：
U91049（1992）

8．「植物による炭素固定に関する文献調査一森林樹木・海産植物・微生物の炭素固定量一」電中研調査報告：U91054（1992）●2−3●
1．「二酸化炭素の資源化利用技術の調査」電中研調査報告：W90029（199！）

2．「微生物によるCO2固定一温室効果ガス放出低減効果一」電中研研究報告：U90002（1990）

電中研レビューNo．28●75

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電中研レビューNO．28◎編集兼発行・財団法人電力中央研究所 広報部
東京都千代田区大手町1−6−1［大手町ビル7階］⑰100◎1992年4月20日

智03（3201）6601（代表）O印刷・株式会社電友社
本部／経済研究所

東京都千代田区大手町1−6−1智（03）3201−6601⑰100
我孫子研究所 千葉県我孫子市我孫子1646智（0471）82−1181⑰270−11
赤城試験センター 群馬県勢多群宮城村苗ヶ島2567容（0272）83−2721⑰371−02

編集後記狛江研究所／原子力情報センター／ヒューマンファクター研究センター
東京都狛江市岩戸北2−11−1盈（03）3480−2111⑰201
横須賀研究所 神奈川県横須賀市長坂2−6−1智（0468）56−2121⑰240−01
塩原試験場 栃木県那須群塩原町関谷1033曾（0287）35−2048⑰329−28

つまり、大気の低CO2化が進んで、はじめて二二の大きいホモサピエンスが誕生したことになります。もし、人
電：中研レビュー第28号「地球温暖化に挑む」をお届け

気中のCO2濃度をせっせと高めているわれわれ人類は、いたします。

本号では、「巻頭言」を、名古屋大学教授

半田類の進化と大気の低CO2化とに関係があるとすれば、大水圏科学研究所

一体なにを企てようとしているのでしょうか。

暢彦様にお願いいたしました。ご多忙中にもかかわらず快くご寄稿いただき、心よりお礼を申し上

地球の温暖化やオゾン層の破壊など地球規模の環境問題げます。

は、1988年6月、カナダのトロントで開催された「大気変動に関する国際会議」を契機に、世界中に危機感が広地球温暖化問題は、今はまだ、かなり不確かところががり、国際的なレベルで活発な議論がはじまりました。

多いようです。そのなかで極めて確かな点は、大気中のわが国でも、1990年10月に、「地球温暖化防止行動計画」

CO2濃度が年々1．5ppm前後で増えつづけていることだを策定し、CO2排出量の削減目標を世界に宣言していまけです。産業革命前と比べると、すでに75ppmも増え、す。

・今では355ppmになっています。

このように、地球の温暖化をめぐる国際的な動きは、

この増加傾向がいつになったらおさまるのか、今のとここ数年の間に、問題の深刻さから一気に加速され、本ころ正確には予測できませんし、それこそ欲望に満ちた年、1992年6月にはブラジルで開催予定の、いわゆる地人間を考えると、化石燃料がなくなるまで大気中のCO2球サミットで、地球温暖化防止条約が締結・調印されるの増加はつづくかもしれません。

運びとなっています。

そのときには、大気中のCO2濃度は一体何ppmになっているのでしょうか。

当研究所では、地球規模の環境問題、とくに温暖化研
究を最重点の課題の一つとして位置づけ、総力を結集しかって、恐竜が全盛を誇っていた後期白亜期（1億て技術的側面から経済的側面まで幅広く取り組んでいま〜6700万年前）のころの大気中のCO2濃度は約1800ppm

す。本レビューは、地球温暖化の防止に関する国際的なもあったようですが、それが徐々に減り、旧人類の祖先

動きに加え、当研究所の取り組みの考え方を明らかにすが生まれたころには約500ppm程度、そして、現代人の祖るとともに、その内容などについて総合的に取りまとめ先であるホモサピエンスが生まれたころには、300ppm前たものです。

後にさがっていたようです。

本冊子が関係諸機関の皆様方の一助となれば幸いです。

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