寄稿 Contribution
1

再生可能エネルギーとしてのバイオエネ
ルギー事業の展開

はじめに
平成23年 3 月11日の未曾有の大震災に伴う原子力発電所（以下、原発）の事故をきっかけに、国内でも再生可能エネルギーの利用促進が注目されるようになった。 特 に、2012年 7 月 か ら は 固 定 価 格 買 取 制 度（Feed‑in tarift：FIT）が導入され、風力や太陽光に〜EU、韓国、台湾の取り組みから〜よる発電が促進されるようになった。しかしながら、
図 1 に示すようにEU全体の2008年の最終消費エネル
ギー量に対する再生可能エネルギーが占める割合は10%1） であり、その10%のうち、バイオマスや廃棄物が56%を占めており、風力や太陽光、地熱の割合は小さい。また、ドイツの2010年のデータでは、再生可能エネルギーの占める割合は11%であり、そのうち、バイオマスや廃棄物が72%を占めている2)。すなわち、EUでは再生可能エネルギーと言えばバイオマスによるエネルギー（バイオエネルギー）が主たるものであり、また多くのバイオマスは電力利用だけでなく、熱利用や輸送燃料としても利用されることが普通である。
そこで本稿では、このようなEUでの再生可能エネ

古市ルギー戦略の背景や事業の成功事例を紹介するととも徹 （ふるいち とおる）に、隣国である韓国や台湾の取り組みについて述べる。

北海道大学大学院工学研究院教授（循環計画システム研究室）
1949年生まれ。79年京都大学工学部助手、85年厚生省国立公衆衛生院に移り廃棄物計画室長を経て、94年大阪府立大学工学部助教授、97年から現職。
「廃棄物計画−計画策定と住民合意」共立出版・99年、「バイオリサイクル−循環型共生社会への挑戦−」環境新聞社・06年、「バイオガスの技術とシステム」オーム社・06年、「循環型社会の廃棄物系バイオマスー利活用事業成功のためのシステム化−」環境新聞社・10年、著書・論文多数。環境省中央
環境審議会臨時委員、北海道環境審議会前会長、土木学会環境システム委員会前委員長、NPO・LSCS研究協会理事長など。

なお、本稿で掲載する事例は、すべて我々が実際に視察等によって得た情報からなる。

石井 一英 （いしい かずえい）
北海道大学大学院工学研究院准教授（循環計画システム研究室）

図１

1970年生まれ。97年北海道大学大学院工学研究科助手を経て、2010年から現職。北海道環境審議会委員、北海道公害審査会委員、北海道廃棄物処理施設専門委員会委員、札幌市廃棄物減量等推進審議会委員など。

1212.10

EU全体での最終消費エネルギー量の内訳1)

Contribution
2

EUでの再生可能エネルギーとバイオエネルギー
EUは、石油、ガス、石炭などのエネルギー資源の多くを輸入に頼っており、エネルギーの安定的な供給の確保が喫緊の課題となっていた3)。同時に、温暖化

2009年再生可能エネルギー促進指令（2009/28/EC）7)
2020年にグロス最終消費エネルギー量※に対する再生可能エネルギーの比率をEU全体で20%にするという目標提示（表 1 ）8)

ガスの削減を行う必要性があったことから、二酸化炭

表 2 に、グロス最終消費エネルギー量に対する各国素を排出しない再生可能エネルギーが、一つの大きなの再生可能エネルギーシェアの2005年の実績値と2020施策として注目されるようになった。 次に経緯をま年の目標値を示す2)。特に、スウェーデンは、2005年とめる。の再生可能エネルギーのシェアが39.8%と既に高く、2020年にはさらに49%にまでするとしている。

1996年欧州委員会 グリーンペーパー4)2010年に再生可能エネルギーのシェア12%の目標提示（1996年時点は 6 %）1997年地球温暖化防止京都会議（第 3 回気候変動枠組条約締約国会議、COP 3 ）2001年 9 月27日再生可能電力指令（Directive 2001/77/EC）5)
2003年 5 月 8 日バイオ燃料指令（Directive 2003/30/EC）6)
バイオ燃料の市場シェアの目標提示（2005 年に 2 ％、2010年に5.75％）
表１

次に、2020年における再生可能エネルギーの供給源としての内訳に着目すると、表 1 に示す電力103.1Mtoe※1のうち、風力40.6%、水力30.4%、バイオマス19.1%、太陽光8.5%、地熱0.9%、潮汐や波0.5%となっており、必ずしも太陽光の占めるシェアは大きくない。また、
熱111.6Mtoeのうち、バイオマス77.6%、ヒートポンプ10.9%、太陽熱5.6%、地熱2.3%となっており、主な熱源としてはバイオマス（特再生可能エネルギーの利用の目標値設定※※9）に木質）の占める割合が大Total gross final energy consumption in 2020
Reference scenario
Mtoe
329
581
349
1317

Electricity
Heating and coolingTransport
Total*

Effiiency scenario
Mtoe
304
520
312
1189

Renewable energy in 2020
Mtoe
103.1
111.6
32
244.5

Share**%
31.3%
19.2%
9.2%
18.6%

Share***
%
33.9%
21.5%
10.3%
20.6%

*グロス最終消費エネルギー量であり、発電所等での自家利用や送電等によるロスを含めているので合計値は一致しない。
**Referece scenarioにおける再生可能エネルギーのシェアきくなっている。輸送燃料
32Mtoeの う ち、 バ イ オ
ディーゼル64.8%、バイオエタノール21.7%、再生可能な電力9.5%、他のバイオ
燃 料2.4%と な っ て お り、***Efficiency scenarioにおける再生可能エネルギーのシェア

EUではバイオディーゼル※の割合が大きい。

グロス最終消費エネルギー量：最終消費エネルギーに、発電所等での自家利用分と送電によるエネルギーロス分を加えたものを言う。
※※ 現状シナリオ（Reference scenario）では、18.6%と目標値は満足しない。効率向上対策と省エネ対策を講じることによりグロス最終消費エネルギー量を10%削減する効率シナリオ（Efficiency scenario）を前提に目標値は設定されている。

表２

Target 2020[%]

Sweden39.8

49

Latvia32.6

40

Finland28.5

38

Austria23.3

34

バイオマスの利活用を中心としたバイオエネルギーの導入拡大を図

各国の再生可能エネルギーの2020年の目標値1）
Share of RE in total
gross FEC 2005 [%]つまり、EUでは今後も、Share of RE in total
gross FEC 2005 [%]Target 2020[%]

ることを前提に、しかも電力のみならず、Italy

5.2

17

熱利用や輸送燃料をバイオエネルギーへ

Ireland

3.1

16

転換していくことを、総合的な戦略とし

Bulgaria

9.4

16UK

1.3

15て進めていくものとうかがわれる。

Portugal

20.5

31

Poland7.2

15

Denmark

17.030Slovakia

6.7

14

Slovakia

16.0

25

Netherlands

2.4

14
13

Estonia

18.0

25

Cyprus2.9

Romania

17.8

24

Hungary

4.3

13

Lithuania

15.0

23

Czech. Rep.

6.1

13

France10.3

23

Belgium

2.2

13

Spain

8.7

20

Luxembourg

0.9

11

Greece

6.9

18

Malta

0.0

10

Germany

5.8

18

EU-27

8.520

※１ Mtoe（Million tons of oil equivalent）
石油換算トン。石油100万トンのエネルギー量。

1312.10

Contribution
3の事例
3‑1⑴

牛ふん(スラリーor 固形)

EUでのバイオエネルギー事業

コーン（一部外部より購入）

30m3/day

林地残材

重油1,200m3/y

35 t/day

260L/hドイツ

ユンデ村のバイオシステム

ドイツユンデ村は、世界で初めてバイオガスプラント

液肥

バイオエネルギーのみでエネルギーバイオガス供給することを試みた村として有名

ガスエンジン
700 kWである。人口750人、世帯数210世帯、約1,300ha（うち、資源作物栽培300ha）

1,600 kWチップ

380m3/h
CH4 53%550 kW熱

木質チップボイラー

CHP 4 million

1 million
kWh/y

kWh/y

売電

農家数10件（牛400頭）、農地面積は乾燥機

熱

熱

温水タンク

5 million kWh/y（村で必要な電気料の2 倍）

22 cent/kWh

50 kL ×2

温水

電力会社の 寒 冷 地 域 に 存 在 す る 村 で あ る。

重油ボイラー（冬季）

温水温水配管網

2001年秋からゲッチンゲン大学の提145世帯

配管長 5.5 km（暖房、熱交換（お湯））
温度 50-60度（夏）,80度（冬）案を受けたユンデ村は、国とEUの図２両方からの補助制度を活用し計画策

ユンデ村のバイオエネルギー利用システム

定を開始した。2005年からプラント建設を開始するが、一方、熱は、林地残材の乾燥に一部用いられるほか、建設コストは、国（連邦政府）や州、郡からの補助とチップボイラーによって得られた熱と一緒に、温水配銀行借り入れのみならず、契約世帯からの出資でまか管網を通して契約世帯に温水として供給されている。

なわれているのが特徴である。2011年 5 月時点では各戸では、直接暖房に利用したり、熱交換によって水210世帯のうち、145世帯が出資しエネルギー利用契約道を暖め、シャワー等に使っている。また、寒冷地域を結んでいる。2005年 9 月には、木質チップボイラーであるため、厳冬期には熱供給が困難になる時期があが稼働し、2006年冬にはバイオガスプラントの本格稼る。そのため、重油ボイラーを補完システムとして用働が開始した。

意している。このようなユンデ村の成功事例に基づき、

図 2 に、ユンデ村のバイオエネルギー利用システム

隣村のバーリセン村のほか、他の地域にも同様のシスの概略を示す。牛ふんおよびコーン（サイレージ）のテムが拡大しつつある。

メタン発酵（図 3 ）によって得られたバ
イオガスからCHP※2により電気と熱を回液肥貯留施設

液肥利用収し、電気は電力会社に全量売却される。

ジオテキスタイル＋遮水シート（3mm）＋コンクリート（一部敷設）

村で必要な電気量の 2 倍の発電量がある。

一次発酵槽（3,000㎥）
二次発酵槽（4,800㎥）

液肥貯留タンク
3,960m3

液肥貯留タンク
3,960m3

R.T.= 60 日以上

R.T.= 60日以上
豚ふん尿貯留タンク

2次発酵槽
2,700m3

図３

ユンデ村バイオガスプラント

150 m3/day

温度 = 40 ℃
R.T. = 42 日

1次発酵槽
920m3

1次発酵槽
920m3

2次発酵槽
2,700m3

バイオガス：20,000m3/day

発電量：平均1.5MW

投入施設

発電機
電気熱

図４

鶏糞
コーン
小麦

20 t/day10-12 t/day
6-7 t/day

メーセドルフバイオガスプラントの概略※２ CHP（Combined Heat & Power）
熱電併給システム。コジェネレーション（Cogeneration）とも呼ばれている。

1412.10

原料の流れ
スラリーの流れバイオガスの流れ
熱の流れ

Contribution
28,000 t/y

農地 450ha
トウモロコシの栽培(60t/ha)

平均4.5km

TS=33%

サイレージ貯留場（サイレージとして保管）
75 t/day37.5 t/day

ガスタービン（200kW)

バイオガス
精製ユニット(Genosorb)
2.5 km

ガスグリッドハノーバー市へ

40℃

40℃

3,300m3(φ26×7m)

3,300m3(φ26×7m)

バイオガス
650Nm3 /h
CH4=52%CO2=48.3%
O2=0.155%
H2S=84ppm

バイオメタン
350Nm3/h
CH4=94%
CO2=3.69%
O2=1.517%
H2S=2ppm

図５⑵37.5 t/day

第一発酵槽

電気と熱（場内利用）

4,500 m3
(φ30×7m)
TS=9%

液肥貯留槽

液肥利用

第二発酵槽
40℃
3,300 m3
(φ26×7m)

4,500m3(φ30×7m)
滞留時間180日（第一と第二あわせて）

図６

BiRo社バイオガスプラントの概略

メーセドルフのバイオガスプラント

バイオガス精製ユニット

みを用いたエネルギー事業を行うことを決断した（ 5ワイマール市近郊の農業地帯であるメーセドルフで軒合わせた農地面積750haのうち、450haでコーンをは、いわゆるドイツで最も典型的なバイオガスプラン栽培）。2007年建設開始、2008年 3 月から本格稼働開トを視察することができた。豚3,000頭を飼養してい始している。図 5 に、バイオガスプラントの概略を示る事業者は、豚ふん（150㎥/day：自家排出）、鶏ふん（20す。 本 施 設 の 特 徴 は、 バ イ オ ガ ス（ メ タ ン 濃 度 約t/day：輸送費のみ負担）、コーン（10〜12 t/day：購52%）を、バイオガス精製ユニット（図 6 ）にて精製入）、小麦（ 6 〜 7 t/day：購入）から得られたバイオ（二酸化炭素を除去）し、メタン濃度90%以上のバイガス（20,000㎥/day）から電気と熱を回収し、すべてオメタンとして、ハノーバー市へ通ずる天然ガス配管

売 電 し て い る。2006年 当 時 で、14.5セ ン ト ユ ー ロ /網（ガスグリッド）に導入している点である。また、kwhで売電し、施設の運転に必要な電気は9.6セント

余剰バイオガスを利用した電気・熱回収も行っている。

※3⑷ユーロ/kwhで購入していた。発酵残 渣 である液肥

ALBA社（ハノーバー市近郊のヴァータビュッテ市）は近隣農家に販売している。このようにドイツでは、近郊のブラウンシュヴァイク市の一般廃棄物である自家で排出する家畜ふん尿を用いたバイオガスプラン

生ごみと庭ごみ（40t/day（冬）〜120t/day（夏））をトに、売電量を増やすために他の資源作物などのバイ受け入れている民間会社運営の乾式バイオガス化施設

オマスを購入して混合発酵する方式が

篩い下広く普及している。
⑶

BiRo社（ハノーバー市近郊のローネ

生ごみ
庭ごみンベルグ市）

貯留槽

含水率40〜50%

粗破砕

磁選

手選別

20-30cm
40〜120t/day

鉄を継続することに対する不安から、将破砕

貯留槽

3c m

2005年、価格変動の大きい穀物栽培

不純物

含水率調整
1,000m3

発酵槽 No.1来の安定的収入確保と、2006年に買取

好気発酵槽

価格が高く設定されることを見越して、 5 軒の農家が集まり、資源作物の脱臭設備（バイオフィルター）

砂・土

トロンメル

滞留時間9日トロンメル
100m3/day

含水率80%程度

Φ8m×30m

発酵槽 No.2

脱水機

52-57℃
TS=22-24%
含水率=76-78%
滞留時間2〜3週間

プレス式

20〜25%

堆肥製品

粗大物

高濃度
汚水槽

低濃度
汚水槽

8ユーロ/m3
農業・家庭
C/N=17

焼却

TS=15%

TS=6%

※３ 残渣
残りかす。

図７

バイオガス

熱ALBA社バイオガスプラントの概略

1512.103,000-4,000 Nm3/day
CH4=52-64%

地域のCHP

Contributionである。図 7 に示すように、受け入れられた生ごみと庭ごみは、破砕・選別工程を経て、含水率調整後、高温乾式横型のリアクターに投入され、残渣は脱水後、好気発酵・トロンメルを経て堆肥製品として出荷されている。トロンメルから排出される夾雑物※4（粗大物）は、以前は埋立処理されていたが、現在は焼却処理されている。このプラントの特徴は、エネルギー回収を主目的とし、メタン発酵−好気発酵の組み合わせで、生ごみと庭ごみを処理している点にある。
3‑2

図10

オーストリア

ケルバ市のCHPプラント外観

ラント（図10）では、木質チップ、林地残材（100㎞

ウィーンに近郊にある民間会社KOMPTECH社が運圏内から収集）、おがくず、バーク、ピートといった営するバイオガスプラントでは、家庭生ごみとスーパーか複 数 の バ イ オ マ ス を 受 入 れ、 熱300GWh、 電 気らの食品廃棄物を年間18,000t受入れている。CHPによ120GWhの供給実績がある。このように、元々重油をり得られた電気は売電され（11セントユーロ/kwh、ちな燃料として存在していた地域エネルギープラントにおみに買電は 5 セントユーロ/kwh）、熱は施設利用していて、バイオマス燃料への転換が近年、加速化している。

いる。残渣は堆肥として販売されている。図 8 に示す⑵

カルマリ牧場でのバイオメタンの自動車利用ように、本施設の特徴は、受け入れた生ごみ等を粉砕

フィンランドでは、バイオガスの自動車利用も進ん後、湿式篩（図 9 ）にて固液分離した後、その液状物でいる。80頭の牛を飼養するカルマリ牧場では、牛ふのみをメタン発酵するところにある。そして、固形分ん（2000 t/y）
、近隣お菓子工場の食品廃棄物（200 t/y）、は夾雑物が取り除かれた後に堆肥化される。

と畜場の廃水汚泥（600 t/y）を受入れ、得られたバイオガスをバイオメタンに精製し、年間200台分の自3‑3⑴フィンランド

動車燃料を供給している（図11）。発酵残渣は、70ha

ケルバ市のCHPプラントある自家草地へ全量散布している。

フィンランドには、木質バイオマス等を燃料として利用している地域分散型のCHPプラントが多くあり、地域に電気と熱を供給している。ケルバ市のCHPプ
生ごみ、庭ごみ (100%)
含水率= about 36%

希釈水破砕機

湿式篩
ミキサー
TS = 12%> 12 mm

重量物

液状物

圧縮機

< 12 mm

液状物

図11

液状物

骨、石、金属など(1-3 %)

固形分 (10 ‒ 15%)

バイオメタン供給ステーション

Biogas
希釈水またはコンポスト利用

400m3
for Biogas

貯留タンク(82%)

発酵槽×2発酵残渣

図８1,400m3

滅菌槽

37℃, HRT = 25 ‒ 28 days

70℃, > 1h

KOMPTECH社バイオガスプラントの概略※４ 夾雑物あるものの中に混じっている余計なもの。

図９1612.10

湿式篩の外観Contribution
3‑4

スウェーデンスウェーデンは、温暖化防止の観点から、輸送燃料のバイオ燃料への転換が進んでいる。図12のように、下水汚泥と最終処分場からのバイオガスが主にバイオメタンに精製され、自動車利用されている。今後は、処分場からのバイオガスの割合は減少し、未だバイ

図14

韓国の東大門資源化施設の模式図

オガスプラントの導入が進んでいない食品廃棄物や牛ふんの割合が増える10)。また、図13に示すよ4

うに、スウェーデンでのバイオガス利用は、熱と自動

4‑1

韓国・台湾での取り組み
韓国の生ごみ分別回収車利用で約88%であり、ドイツのように発電されてい韓国では、1996年時点での生ごみの埋立処分は約る割合は4.1%と少ない。現在バイオガスを利用する自93%であったが、最終処分場での悪臭問題をきっかけ

動車は、全車両数の 1 %に相当する40,000台にも増加に、1997年 7 月に廃棄物管理法の施行令が改正され、

10)

した 。

2005年 1 月 1 日から全国の市レベル以上で発生する生ごみの直接埋立てが禁止された。これにより生ごみのProduction of biogas

分別収集と資源化が義務付けられ、生ごみの埋立処分は約 2 %まで減少し、逆に資源化は約95%までに増加

percent

した。集められた生ごみの資源化方法として、最近バイオガス化が進められている。図14はソウル東大門区

22%

Sewage treatment plants
44%

8%Co-digestion
Farms
Industry

1%
25%

Landﬁll（人口約37万人）から排出される生ごみ（実質生ごみ受入量85〜90t/day）を乾式、中温発酵方式でメタンガスを回収しているバイオガスプラントの模式図を示している。この施設の特徴は、資源化の施設が都市中心部にあり、しかも全ての施設が地下に作られていることである。建設前の段階から悪臭問題や地価の低下

図12

スウェーデンでのバイオガス発生量の内訳10）などのおそれから住民から強い反発を受けた（100回以上の反対集会）が、40回以上の住民代表との面談や住民説明会を通して、悪臭問題を中心とした18項目にUtilisation of biogas

対する住民との要求事項に合意し、2011年から運転を開始している。

percent

4.1%

4‑2

0.2%
8.1%

台湾は、土地が狭いので1990年代から一般ごみの焼Heat
43.7%

Vehicle gas
Power

43.9%
Flaring

台湾の生ごみ分別回収却処分がごみ処理の中心となっており、一般ごみの焼却率は1990年に 1 ％であったが、2010年には95.5％まで上昇した11)。しかし、生ごみを一緒に焼却することで、Missing data

図13スウェーデンでのバイオガス利用用途10）

17
12.10

Contribution

図15

台湾のごみ収集の様子

エネルギー効率が悪くに北海道大学大学院工学研究院に、寄附講座エコセー

不完全燃焼の一因とな

フエナジー分野を立ち上げ、バイオエネルギー事業展ることから、住民団体開のための研究を行うことになった。市民の力、市民や専門家により生ごみの選択が重要となる時代において、安全で環境に優しを焼却施設から取り除いエネルギーを、市民協力を得ながら、確保するため

くよ う に 強 く 指 摘 さの研究展開を行っていく予定である。東日本大震災とれ、「 廃 棄 物 清 理 法 」

原発事故の影響により、市民の環境・エネルギーに対の改正（2005年）によする意識が変化し、再生可能エネルギーの事業化へのり、生ごみ分別収集が要望が高まってきていると言える。

義務化された。これより、それまで焼却されてきた生ごみは、分別収集され資源化されている（図15のように、一定の時間にごみ収集が来ると、住民は直接生ごみを収集スタッフに手渡す仕組みが採用されている）。また、2007年からは参考文献
1）
Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation andNuclear Safety: Renewable Energy Sources in Figures,
National and International Development, 2010
2）
Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and

直接埋立も禁止されている。
収集された生ごみは、現在、飼料化（72.1％）が中

Nuclear Safety: Development of renewable energy sources inGermany 2010, Graphics and tables version 23th March, 2011

心となっているが、バイオマスによる地域循環型エネ

3）Federal Environment Ministry of German （2000）: Act on

ルギーシステムの構築のために、近年、生ごみのバイ

Granting Priority to Renewable Energy Sources（RenewableEnergy Sources Act）
, http://www.bmu.de/files/pdfs/

オガス化の実証実験にも積極的に取り組んでいる。

allgemein/application/pdf/res‑act.pdf
4）
大島堅一（2006）：EUにおける再生可能電力指令策定の経緯と意

5

義, 立命館国際研究, pp.19‑1.

おわりに
国内では、再生可能エネルギーといえば、太陽光・風力・地熱・バイオマスと続くが、EUをはじめとする他の国では、バイオマス・水力・風力と続き、太陽光の順位は低い。このような認識に立って見ると、EUでは、再生可能エネルギーを推進するために、電気、

5）
DIRECTIVE 2001/77/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENTAND OF THE COUNCIL of 27 September 2001 on thepromotion of electricity produced from renewable energy
sources in the internal electricity market6）
DIRECTIVE 2003/30/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENTAND OF THE COUNCIL of 8 May 2003 on the promotion of theuse of biofuels or other renewable fuels for transport

熱、輸送燃料のすべてにおいて総合的な施策（支援制7）
DIRECTIVE 2009/28/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT度を含む）が展開されているのに対して、国内では電AND OF THE COUNCIL of 23 April 2009 on the promotion of

力の固定価格買取制度がスタートしたばかりであり、まだ熱利用や輸送燃料も含めた推進制度にはなっていない。太陽光や風力と異なりバイオマスは、電気のみ

the use of energy from renewable sources and amending andsubsequently repealing Directives 2001/77/EC and 2003/30/EC8）
JETRO：EU加盟国の再生可能エネルギー国別行動計画による2020年目標に向けた見通し, ユーロトレンド, 2011

ならず、熱や輸送燃料として使える唯一の再生可能エ

9）
L.W.M. Beurskens and M. Hekkenberg: Renewable Energy

ネルギー源であるとの認識に立って、そして地域特性

Projections as Published in the National Renewable Energyに応じた、そして何よりも地域振興につながるバイオ

Action Plans of the European Member States covering all 27

マスのエネルギー利用が国内で展開されるべきである。

EU Member states, European Environment Agency, 201110）
スウェーデンガス協会ヒアリング、あるいは提供資料, 2012.3

また、本研究室が中心となって2012年10月から新た

11）
台湾環境保護署HP、廃棄物管理統計、2012

18
12.10