第４章

エネルギーとカーボンニュートラル

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第４章

エネルギーとカーボンニュートラル

第４章 エネルギーとカーボンニュートラル

米などの開発途上国を中心に増え続けてきた。地域別に見ると、北米・西欧

１．エネルギー消費の増大

地域は他の先進国と比較して伸び率が低い一方、アジア、中東、中南米など

開発途上国の経済発展や自動車の電動化、AI 開発をはじめとしたデジタル

開発途上国が多い地域では、電力消費量が急増している。特にアジアの電力

用途の電力需要増加を背景に、世界のエネルギー消費量は増大が続く。太陽消費量は 1994 年に西欧を、2004 年に北米を上回り、2020 年時点で世界全

光や風力といった再生可能エネルギー（再エネ）の普及が進むものの、アジ体の 5 割近くを占めるまでに拡大した。

アなどでは火力発電の需要が根強く残る見通しだ。エネルギーの需給構造が足元もこの傾向に変化はなく、国際エネルギー機関（IEA）によると 2026

変化する中、従来の化石燃料に加え、再エネ設備などに使う鉱物資源につい年までの追加電力需要の約 85％は先進国以外の国々からもたらされる1。イても獲得競争が激しくなっていくだろう。

ンドや東南アジアでは経済成長に伴って一人当たりの電力使用量が急速に増加している。中国は産業構造が変化する中で電力需要の伸びが鈍化している（１）増える消費電力と火力発電

ものの、2026 年の需要は 2022 年から約 1,400 テラワットアワー（TWh）増◆アジアを中心に電力需要の増加が続くえると予測されており、これは EU の現在の年間電力消費量の半分以上に相世界の電力消費量は、＜図表 ４-１＞のとおり、特にアジアや中東、中南
図表 ４-１

世界の電力消費量の推移

当する＜図表 ４-２＞。
図表 ４-２

地域別の電力需要の前年比変化（出典）International Energy Agency (IEA), “Electricity 2024” , Jan.2024.
（出典）資源エネルギー庁「令和 4 年度エネルギーに関する年次報告（エネルギー白書
2023）」(2023 年 6 月)
1International Energy Agency (IEA), “Electricity 2024”, Jan.,2024

2

第４章

◆世界の電力需要は 2010 年の 2 倍超にエネルギーとカーボンニュートラル

ていく。電源の種類としては、太陽光発電など再エネの活用が進むものの、

IEA が 2023 年に 3 つのシナリオで示したエネルギー需給予想によると、安定電源として石炭や天然ガスを燃料とする火力発電の需要は根強く残るだ

世界の電力需要は、＜図表 ４-３＞のとおり、2050 年にかけていずれのシナ

ろう。＜図表 ４-４＞のとおり、IEA の見通しでは、現在の政策を基にしたリオでも増加が見込まれる2。このうち既に公表・実施済みの政策に限定して

STEPS シナリオであっても 2030 年までに化石燃料の需要がピークに達す

推計されたシナリオ「STEPS（Stated Policies Scenario）」によると、2050

る。発電量から見ると、2022 年時点の世界の発電量のうち火力発電は約 61%

年の電力需要は 44,167TWh と 2010 年の 2 倍以上に増える。需要増加の背を 占 め て お り 、 内 訳 は 石 炭 が 36% （ 10,427TWh ）、 天 然 ガ ス が 22%景にあるのは人口増加や所得の増加、電化の進展だ。世界の人口は 2050 年（6,500TWh）、石油が 2%（709TWh）となっている。STEPS シナリオでは、までに約 17 億人増加すると予想されているが、そのほとんどがアジアとア

2030 年の発電量の石炭火力は 8,333TWh まで削減される見通しである。一フリカの都市部に集中する。地域別で電力需要が最も伸びるのはインドで、方、ガス火力は 6,611TWh とほぼ横ばいで、2030 年までには先進国でのガ2050 年には一国で東南アジアやアフリカを上回る規模になる見通しだ。

ス需要の減少が、開発途上国でのガス需要の伸びを相殺すると見込まれてい図表 ４-３

世界の電力需要と電源構成の見通し（シナリオ別）る。石炭火力の削減が続くことで、2050 年時点の火力による発電量は計
11,373TWh と、2022 年時点から 3 割以上削減される見通しである。
図表 ４-４ STEPS シナリオにおける化石燃料消費量（燃料別）（出典）IEA, “World Energy Outlook 2023” , Nov.2023.

◆火力発電は 3 割以上削減
旺盛な電力需要をまかなうため、発電設備の容量もアジアを中心に拡大し（出典）IEA, “World Energy Outlook 2023” , Nov.2023.

「World Energy Outlook 2023」で現行政策に基づく「公表政策：STEPS」、政府の公約に基づく「発表誓約：APS」、温暖化ガス排出量ネットゼロ達成を目標とした「ネットゼロ：NZE」の 3 つのシナリオに基づいて予測している。
2

3

第４章

エネルギーとカーボンニュートラル

安定的に大量の電力を供給できる火力発電は、急増する電力需要に対応すており、エネルギー自給率の向上が大きな課題となっている。日本のようにる手段として有用だが、カーボンニュートラルが世界的な命題となりつつあ

エネルギーの自給率の低い国は、こうした資源獲得競争にさらされるリスク

る中、二酸化炭素（CO2）排出量の抑制にも取り組む必要がある。火力発電を負っている。

を持続的に活用していくには、CCS（炭素捕捉・貯蔵技術）など CO2 を抑え

図表 ４-５

主要国のエネルギー自給率（2021 年）

るテクノロジーの発展がカギになる。
（２）エネルギー獲得競争の激化◆中東やアジアは化石燃料争奪も脱炭素に向けた潮流が強まる中、化石燃料資源への依存度の低減は先進国を中心に進んでいる。IEA の見通しでは STEPS シナリオにおいて化石燃料の需要は 2030 年がピークとされているが、一部地域ではその後も化石燃料が主要なエネルギー源であり続けるだろう。特に中東やアジアではガス需要の増加が見込まれ、2050 年の両地域のガス需要は世界全体の約 47%にあた
る 1,968 km3 を占める見通しだ。

（出典）IEA,“World Energy Balances”より当社作成

一方、2022 年のロシアによるウクライナ侵攻後、欧州諸国がロシア産ガスからの脱却を図ったことで、短期的な需給バランスが崩れ、液化天然ガス（LNG）の価格が急騰した。これに加えて、中東の情勢不安もリスクを高め

エネルギー自給率を高めるには、燃料を資源に依存しない原子力や再エネている。このように地政学的リスクが高まる中でガス需要が増えて行けば、といったクリーンエネルギーへの移行が重要である。加えて、化石燃料と再中東やアジアなどでは LNG の獲得競争が生じる可能性がある。

エネが共存する移行期は、国境を越えたリスクが高まる可能性があることから、化石燃料からの脱却は、各国の競争力を変える可能性が高い3。

◆クリーンエネルギーが競争地図を塗り替える

IEA の報告では、現在、化石燃料への投資約 1 兆ドルであるのに対し、ク

日本は国土が狭く天然資源が少ないため、化石燃料を海外から大量に輸入

リーンエネルギー向けの支出は 1.8 兆ドルである。2030 年における世界のエしている。2021 年における日本のエネルギー自給率は 13.4%と、これは他のネルギー投資総額は、STEPS でも 3.2 兆ドルとなり、うちクリーンエネルギ

経済協力開発機構（OECD）
諸国等と比較しても低い水準である＜図表 ４-５

ーは 2.5 兆ドルを占めると予想している＜図表 ４-６＞。

＞。この高い海外依存度は、エネルギー安全保障上大きなリスクをもたらし
United Nations Development Programme, “2023-2024 human development report”,
Mar.,2024.
3

4

第４章

図表 ４-６

エネルギー別の投資の見通し

エネルギーとカーボンニュートラル

電の永久磁石などに欠かせない。IEA によれば、重要鉱物の需要は STEPS
シナリオにおいて、2030 年までに 2022 年から倍増し 20 メガトン（Mt）まで増加すると見込まれており、特に電気自動車（EV）や蓄電池での伸びが顕著である＜図表 ４-７＞。
日本は特に、レアアースやリチウムを中国などの特定の国に依存していることから、カーボンニュートラル実現に向けては、重要鉱物の獲得競争が激化していくだろう。供給源を複数の資源国に分散することやリサイクル技術の確立、重要鉱物の使用量を減らす技術革新といった対策を進めることが重要になる。
図表 ４-７

クリーンエネルギー技術ごとの鉱物の需要（出典）IEA, “World Energy Outlook 2023” , Nov.2023.

クリーンエネルギーへの移行が進むことによって、IEA は今後 3 年間で更に電力需要は増大すると見込んでおり、2024 年から 2026 年にかけては電力
需要の伸びは平均 3.4% まで加速すると予測されている4。このうち、2026
年までの世界の電力需要の増加の約 85%は、中国、インド、東南アジア諸国
からもたらされると予想している。
◆ 獲得競争の対象は化石燃料から鉱物へ（出典）IEA, “Global Critical Minerals Outlook 2024”, May.2024.

2050 年に向けては、クリーンエネルギーへの移行によって化石燃料への依存度が低減し、徐々に化石燃料資源の獲得競争は落ち着くと見ることができる。しかし一方で、クリーンエネルギーの需要増加に伴って、重要鉱物への依存度が高まるというリスクも生じる。銅、リチウム、ニッケル、コバル
ト、レアアースなどの重要鉱物は、電動車のバッテリーやモーター、風力発

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IEA, “Electricity 2024”, Jan.,2024

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第４章

２．クリーンエネルギーの拡大

エネルギーとカーボンニュートラル

する資金支援が必要になると考えられる。

脱炭素に向けた歩みを速めていくには、発電量が変動しやすい再生可能エ
ネルギー（再エネ）を無駄なく使うことが重要になる。発電の適地と消費地◆日本は送電網の整備が急務を結ぶ送電網や蓄電池、自給自足型の小型送配電網「マイクログリッド」と日本は国民負担の抑制と地域との共生を図りながら、＜図表 ４-８＞のといった再エネを最大限活用するためのインフラ構築が進むだろう。原子力はおり 2030 年度の電源構成に占める再エネ比率 36～38％を達成するため、特エネルギー安全保障の観点からも注目が高まっており、安全性を高める取りに太陽光発電・風力発電へ注力している。2022 年時点の太陽光の発電容量は組みを進めながら、世界的に活用の動きが広がっていくと考えられる。

78.8GW と 5 年間で 59％伸び、風力は 4.6GW と同 31％伸びた。また、地域間での再エネの需要と供給の差を解消するため、全国規模で電力系統整備を（１）太陽光と風力が世界の主力電源に進める方針である。具体的には、地域間を結ぶ送電線について今後 10 年間◆再エネ導入量は 2050 年にかけて 4 倍超に程度で、過去 10 年間とくらべて 8 倍以上の規模で整備を加速するとしてい脱炭素の要請が強まる中、発電時に二酸化炭素（CO2）を出さない電源とる。

して太陽光や風力といった再エネの導入が急速に進んでいく。世界の再エネの発電容量は 2023 年時点で約 4,141 ギガワット（GW）導入されており、う

図表 ４-８日本の太陽光・風力発電の設備容量と 2030 年目標

ち太陽光が 1,552GW、風力が 1,007GW だった。2023 年単年の増加量は506GW と前年から約 50％増え、うち 4 分の 3 を中国などにおける太陽光発電の増設分が占めた5。2050 年には、世界の再エネは STEPS でも 19,120GW（うち太陽光 12,639GW、風力 3,874GW）にまで拡大する見通しだ。
国際エネルギー機関（IEA）によると世界の再エネ容量は 2028 年までに7,300 GW に達すると予測される。米国・欧州連合（EU）・インド・ブラジ
ルでは、2023～2028 年における太陽光発電と陸上風力発電の導入量が約1,075GW と、それ以前の 5 年間と比べて 2 倍以上に増える見込みだ。
もっともこのペースでは 2030 年までに現在の 2.5 倍の増加にとどまり、
国連気候変動枠組条約第 28 締約国会議（COP28）で採択された「2030 年までに再エネの発電容量を世界全体で 3 倍にする」という目標には達しないと（出典）Energy Institute, “Statistical Review of World Energy”, Jun,2023 .およびIEA , “Monthly Electricity Statistics”, Mar,2023 .より当社作成みられる。このため送電網インフラへの投資や新興国および開発途上国に対5IEA, “Renewables 2023”, Jan.,2024)

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第４章

◆再エネ設備の自給率も重要に
再エネ拡大によって電力自体の国内生産量は増えるが、現状では太陽電池や蓄電池、風力タービンといった関連機器を生産するための材料は一部の産エネルギーとカーボンニュートラル

日本はペロブスカイト太陽光電池の研究開発で世界に先行してきたが、足元では陰りも見える。年間の特許出願件数は 2019 年まで 5 年連続世界一であったが、2020 年以降は中国勢が日本を上回っている9。

出国に頼らざるを得ない。特に世界の太陽電池で用いられる結晶シリコンは
中国が 8 割以上のシェアを占めている。この依存度を減らし、安定供給を確◆日本の風力は「浮体式」が切り札保することも重要な課題である。

風力発電のうち、海上で風車を回して発電する洋上風力発電は、陸上に比この課題を技術革新によって解決する試みの 1 つが「ペロブスカイト太陽

べて安定した風が得られ、景観・騒音面の影響が小さいといったメリットが電池」だ。現在太陽光パネルのサプライチェーンは中国に大きく依存していあり、今後大量導入の可能性を秘めている。米国エネルギー省（DOE）によるが、同電池の主要材料であるヨウ素は日本が世界シェアの 30%を占めるた

ると、洋上風力発電の導入量は、2022 年時点の 59GW から 2028 年までにめ安定供給が見込める。従来の太陽電池に比べて薄く柔軟、軽量であるため

182GW を超える可能性がある10。

多様な場所に設置できるのが特徴で、主にフィルム型とガラス型の 2 種類の開発が進んでいる。

洋上風力発電には海底に固定した基礎に風力発電機を取り付けて発電する
着床式と、洋上に風車を浮かべて発電する浮体式の 2 種類の設置方法がある。

フィルム型は建物の壁面や屋根、小型 IoT（モノのインターネット）デバ

水深が 50m を超える海域では、浮体式が着床式に比べて経済的に有利とさイスに使えるが、耐久性や大型化に課題がある。積水化学工業は東京都の港れている。浮体式について、DOE の報告書では今後の浮体式風力発電の導入

湾施設で国内最大規模のフィルム型電池検証プロジェクトを実施しており、見通しについて複数機関の予測を比較して示しており、2030 年までに約電力は蓄電池に充電、港湾施設のデッキに掲げられているサインの点灯に活10GW、2050 年までに 300GW に達するなど様々に推定されている。

用する6。京都大学発スタートアップのエネコートテクノロジーズは三井不動

特に日本は近海で水深が急に深くなることから、深い海域にも設置可能な産レジデンシャルと組み、住宅の照明や家具などにフィルム型電池を設置し浮体式への期待が高まっている11。日本の洋上風力発電の導入見通しは、浮て夜間電力を確保する研究を進めている7。ガラス型は窓ガラスを代替でき、体式も含め 2040 年までに 30～45GW の案件形成を目標に掲げており12、住宅やビルにおける発電拡大が期待される。パナソニックホールディングス

2050 年に向けて浮体式洋上風力発電が普及すれば、日本の再エネ比率の大はガラス型の実証を神奈川県藤沢市のスマートシティで実施しており8、住宅

幅な拡大が見込まれる。

のバルコニーに設置して発電と景観の両立を目指す。
6

積水化学工業「東京都との港湾施設における国内最大規模のフィルム型ペロブスカイ
ト太陽電池の検証について」（2024 年 5 月 24 日）
7 エネコートテクノロジーズ「住宅用ペロブスカイト太陽電池の共同研究を開始」（2023
年 10 月 17 日）
8 パナソニックホールディングス「世界初、ガラス建材一体型ペロブスカイト太陽電池
Fujisawa サスティナブル・スマートタウン内で長期実証実験を開始」（2023 年 8 月 31日）

9

日本経済新聞「曲がる太陽電池、中国猛追 特許出願はパナソニック首位」（2023 年
11 月 28 日）
10 U.S. Department Of Energy, “Offshore Wind Market Report: 2023 Edition”,
Aug.,2023.
11 NEDO によると、日本における浮体式を設置可能な海域は着床式の約 5 倍ある。
12 経済産業省「2050 年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略」（2021 年 6 月
13 日）

7

第４章

（２）原子力発電の再拡大

エネルギーとカーボンニュートラル

場合を想定した低位予測による 2050 年時点の設備容量は 458GW、「低位予原子力発電はエネルギー安全保障と脱炭素化という二重の目的から再び世

測よりも野心的であるが妥当性があり、技術的に実現可能で、気候変動に関界の関心を集めている。脱炭素に向けた国際的な取り組みが進む中でロシアする各国の政策を考慮」した場合の高位予測では 890GW に拡大すると予測によるウクライナ侵攻をきっかけにエネルギー危機が起こり、エネルギー自している。

給率向上と脱炭素を両立する電源としての価値が再評価されている。

図表 ４-９

世界における原子力発電の設備容量の見通し◆世界の設備容量は 2050 年に 5 割増
IEA の STEPS シナリオによると原子力発電の設備容量は 2050 年に 2022
年の約 1.5 倍の 620GW に達し13、増加分の大半は中国とその他開発途上国が占めている。原子力発電を容認している国では運転期間の延長や新規建設が増加し、世界全体の原子力発電の設備容量は拡大する見通しである。例えば中国では 2023 年 12 月に世界初の高温ガス炉（高い発電効率と炉心溶融を起こさない固有の安全性を持つ原子炉）原子力発電所が商業運転を開始した
ほか14、英国は 2024 年にウェールズ地方において大型の原子力発電所を新設する計画を発表した15。
IEA の APS シナリオでは 2050 年の原子力発電の設備容量は 770GW、
NZE シナリオでは 900GW を超えると予測されている。いずれのシナリオにおいても大型炉が主流になると見られているが、産業での熱供給や水素製造など多様な用途が見込める SMR（小型モジュール炉）の開発が進展すること（出典）International Atomic Energy Agency, “Energy, Electricity and Nuclear Power
Estimates for the Period up to 2050”, Oct.2023.

よって、長期的には原子力発電利用の可能性を広げると指摘している。
国際原子力機関（IAEA）も 2050 年の原子力発電の見通しを発表している◆日本もじわり見直しが進む

４-９＞のとおり、「現在の市場、技術、資源の動向が継続し、原

日本では 2023 年に成立した「GX 脱炭素電源法」に基づいて原子力発電所

子力発電に影響する明確な法律、政策、規制の追加的な変更がほとんどない」の運転期間延長が認められるようになるなど、原子力政策が新たな段階に入16。＜図表っている。2021 年に策定した「第 6 次エネルギー基本計画」では、可能な限IEA, “World Energy Outlook 2023”, Nov.,2023
日本貿易振興機構（JETRO）「世界初の第 4 世代原子力発電所、山東省で商業運転開始」（2023 年 12 月 27 日）
15 日本貿易振興機構（JETRO）「英政府、ウェールズ北西部で大型原子力発電所の新設
13
14

計画発表」
（2024 年 6 月 3 日）
16 International Atomic Energy Agency, “Energy, Electricity and Nuclear Power
Estimates for the Period up to 2050”, Oct.,2023

8

第４章

エネルギーとカーボンニュートラル

り原子力発電への依存度を低減するとして、2030 年の電源構成目標を 20～には、2023 年度から 3 年間でそれぞれ 460 億円、431 億円が投資される予22%としているが、足元ではエネルギー安全保障上の課題や、デジタル経済定である。

の拡大に伴う電力需要の増加といった新たな課題が顕在化している。2024 年

ただ実際に国内で原子力発電を再び推進していくには、高い安全性の維持

度中に行われるエネルギー基本計画の見直しにあたっては、既存施設の再稼や廃棄物処理、建設コストの削減など多くの課題が存在する。廃棄物処理に働だけでなく、＜図表 ４-１０＞のとおり「GX 推進戦略」で示されている

ついては原子力発電所で使用された燃料（使用済燃料）を再処理して再使用

次世代革新炉開発の具体化に向けた議論も進められることが予想される。

する「燃料サイクル」の実現がカギになる。使用済燃料の再処理施設は建設

図表 ４-１０

次世代革新炉の主な利点と運転開始時期が進められているものの、原子力規制委員会による審査への対応などが進まず完成時期が見通せていない。使用済燃料はいったん各原子力発電所の燃料プールに保管するが、2023 年時点で全国のプールの容量の 8 割が埋まっている。このため電力会社は発電所の敷地外に一時的に使用済み燃料を保管す
る「中間貯蔵施設」の建設を進めている。
一方、フランスでは北西部ラ・アーグにおける再処理施設について、政府が 2040 年以降も使用済燃料の処理と燃料サイクルに関する政策を推進する方針を示し、大規模投資を決定している17。これによって年間 1,000t の使用
済燃料の再処理・リサイクルが可能となる。同工場へは日本の発電所で発生した燃料の処理も依頼しているが、日本が本格的に燃料サイクルを回してい（出典）資源エネルギー庁資料より当社作成

くには国内で設備を確保することが重要になる。
日本が目指す「2050 年カーボンニュートラル」達成に向けて原子力発電は一定の役割を担うことが必要と考えられる。特に資源に乏しい日本において◆安全性確保や廃棄物、課題も多く

は、次世代革新炉技術の開発と導入が、エネルギーミックスの多様化にも貢原子力発電の技術開発においては、既設の軽水炉を基にした安全性の高い献できるだろう。2050 年に向け、GX（グリーントランスフォーメーション）「革新軽水炉」の開発が進められている。例えば三菱重工業の「SRZ-1200」

や DX（デジタルトランスフォーメーション）の潮流による電力需要の増加

は、安全性を大幅に向上させた次世代の軽水炉として注目されている。またに対応するためには、安全性の向上を進めながら、同時に立地地域の住民や高レベル放射性廃棄物の容量を減らせる高速炉や、水素製造と発電の両立が広く国民の理解を得ていく取り組みも重要になるだろう。

期待される高温ガス炉の実証炉の開発も進んでいる。これらのプロジェクト
Revue générale nucléaire, “Le Conseil de politique nucléaire annonce desinvestissements importants à Orano La Hague”, Feb.28, 2024
17

9

第４章

（３）再エネ利用の効率化・最大化
クリーンエネルギーへの移行、特に再エネの導入拡大においては、導入のエネルギーとカーボンニュートラル

去 5 年間で約 2,000 億ドル増加し 2022 年には 7,500 億ドルに達したが、世界の送電網への投資は年間約 3,000 億ドルで横ばいとなっている。

適地とエネルギー消費地をつなぐ送電網の整備や蓄電池の導入が極めて重要送電網への投資の遅れはクリーンエネルギーへの転換の遅れに繋がる可能である。情報通信技術（ICT）を活用して需要と供給のバランスを最適に調性がある。送電網の整備が遅れると再エネの導入と化石燃料の使用抑制が進整するスマートグリッド技術は再エネの変動を吸収し、電力供給を安定させまないと考えられ、IEA によると、＜図表 ４-１１＞のとおり、APS シナリる役割を果たす。EU では再エネへの移行を加速させるために、スマートグオ（発表誓約）に比べて CO2 排出量の削減が遅れると予想される。送電網のリッドの導入を促進する行動計画が 2023 年 11 月に発表されている。

整備が遅れた場合、2050 年までに電力部門から排出される CO2 の量（累計）は APS シナリオに比べて 58Gt 多くなる計算だ。

◆再エネの拡大には送電網整備が欠かせず
IEA は 2050 年ネットゼロを達成するという世界の気候目標を達成するた◆蓄電池が再エネの主力電源化に貢献する

めには送配電網を 2030 年まで毎年約 200 万キロメートル拡張する必要があ

蓄電池は電力の供給と需要のバランスを取るために活用でき、車の電動化ると指摘する18。2040 年までには累計 8,000 万キロメートルの送電網を増設や再エネの主力電源化に不可欠とされる。IEA が 2024 年 4 月に公表した報または改修する必要があるという19。再エネによる発電設備への投資は、過告書によると、電力分野における蓄電池（定置用）の新規導入数は 2023 年

図表 ４-１１

世界の電力部門の CO2 排出量の見通し（送電網遅延ケースと APS シナリオ）に 41.5GW と前年の 2 倍以上になった20。バッテリー用途の大半を占める
電気自動車（EV）向けの導入（車載用）は、2023 年に前年比 40％増加し、EV の台数ベースでは約 1,400 万台だった。
同報告書では太陽光発電と畜電池は現在、インドにおける新規の石炭火力発電と同等のコスト競争力があり、今後数年で中国の新規石炭火力発電や米国の新規天然ガス火力発電と並ぶ競争力を持つと指摘している。STEPS シ
ナリオでは、＜図表 ４-１２＞のとおり、蓄電池と太陽光発電を組み合わせ
たプロジェクトの世界平均 LCOE は 2030 年までに 40％減少すると予測されている。これによって、太陽光発電と組み合わせた蓄電池は最も競争力のある新電力源のひとつとなるという。ただし、導入コストのさらなる低減や（出典）IEA, “Electricity Grids and Secure Energy Transitions”, Oct. 2023.

長寿命化、大規模な蓄電池の場合は広大な適地が必要となるなど、課題も多い。蓄電池市場は車載用・定置用ともに拡大する見通しで、2050 年では車載

18
19

IEA, “Net Zero Roadmap”, Sep., 2023.
IEA, “Electricity Grids and Secure Energy Transitions”, Oct., 2023.

20

IEA, “Batteries and Secure Energy Transitions”, Apr., 2024.

10

第４章

用が 53 兆円、定置用が 47 兆円規模の市場に成長する見込みである21。
図表 ４-１２ 2022～2030 年 STEPS シナリオにおける中国、インド、米国における太陽光発電と蓄電池、石炭、天然ガスの LCOE と VALCOE）

エネルギーとカーボンニュートラル

ギー源によって、特に人口減少やインフラの保守人員が減少する地方においては、マイクログリッドが一つの解決策になり得るだろう。
茨城県つくば市はマイクログリッドを活用して 2030 年までに中心市街地
エリアの脱炭素化を目指している22。既存の都市インフラである地域冷暖房
共同溝を活用した自営線マイクログリッドを構築し、民間及び公共施設に太陽光発電や蓄電池を導入するとともに、市内の医薬品工場にて発生する魚油等を燃料とするバイオマス発電を導入する計画だ。このように再エネの利用拡大とともに、マイクログリッドはエネルギー供給の柔軟性を高め、地域社会の持続可能性を支える重要な役割を果たすことが期待される。
日本電機工業会がまとめた報告書23によれば、2050 年の「分散型グリッド」の絵姿として、カーボンニュートラルを目指す地域の中小都市（4～5 万世帯）の在り方が示されている。分散型グリッドは、域内で分散型エネルギー源（再エネ電源、蓄電池、次世代自動車、ヒートポンプなど）を統合管理すること（出典）IEA, “Batteries and Secure Energy Transitions”, Apr. 2024.
（注）LCOE（Levelised Cost of Electricity）：電源別発電単価のこと。建設費、資金調
達、燃料費、炭素価格などすべてのコスト要素を１つの指標にまとめたもの。
VALCOE（Value-adjusted LCOE）：価値調整済み電源別発電単価のこと。電源のエネルギー価値、容量価値、柔軟性価値を LCOE に組み込んだもの。

で、電力の混雑緩和・平準化を実現し、災害時には防災拠点や避難所向けの電力を確保することを可能とする。こうした分散型エネルギーによる地産地消によって、各家庭においては電力供給・電気料金の安定化や停電リスクの減少が実現することが期待される。

◆地域の電力供給をマイクログリッドで強靭化
マイクログリッドは地域単位で独立した電力供給システムを構築する技術である。このシステムは小規模ながらも発電、蓄電、そして消費を一元的に管理し、再エネを効率的に活用しつつ電力を安定して供給することを目指している。自然災害による大規模な停電時でも、地域内で電力を供給し続けることが可能である。太陽光発電や風力発電、蓄電池、水素など多様なエネル
21
22

蓄電池産業戦略検討官民協議会「蓄電池産業戦略」（2022 年 8 月）
茨城県つくば市のホームページ「脱炭素先行地域づくり事業」

日本電機工業会「社会課題を解決する 2050 年分散型グリッドの絵姿」（2023 年 3
月）
23

11

第４章

３．グリーンテックの進化

エネルギーとカーボンニュートラル

ー水素」が占めているが、CO2 を回収・貯留・利用する CCUS と組み合わせ

二酸化炭素（CO2）の排出量低減に寄与しながら、太陽光などの再生可能

る「ブルー水素」や、再エネによる水の電気分解で製造する「グリーン水素」

エネルギー（再エネ）に比べ安定した供給が見込めるエネルギーとして、水の供給が徐々に増えていく。2050 年時点では水素供給量に占めるグリーン

素の活用が進んでいく。水素を本格的に利用する水素社会が到来すれば、従水素の割合は約 76%にのぼる見通しだ。

来の石油を軸としたエネルギー地政学は大きく変容する可能性がある。核融図表 ４-１３

水素の需要（左）と供給（NZE シナリオ）

合発電をはじめとした革新的なエネルギー技術の研究開発も加速していくだろう。
（１）水素社会の実現
水素はカーボンニュートラルの実現に重要な役割を果たすとの期待が大きいエネルギーの 1 つだ。使用時に CO2 を排出しないだけでなく、地球上に大量に存在するため安定供給が見込めるほか、エネルギー密度が大きい、長期貯蔵が可能といったメリットがある。再エネを含む多様な資源から製造できるため、日本のような小資源国にとっては自国内生産や調達先の多様化を通じてエネルギー安全保障の強化にも資する。
◆水素の需要は 2035 年に 2 倍に
IEA によると、＜図表 ４-１３＞のとおり、2050 年までに水素の需要は2022 年時点の 4 倍以上の約 0.4Gt まで増加する見込みだ。発電部門のほか、輸送部門では燃料電池（FC）24によって駆動する乗用車や商用車（FC バス・
FC トラック）も増えていく。産業部門では水素を使って鉄鉱石から鉄を取り出す「水素還元製鉄」25や化学品原料での利用が見込まれている。このように電化による脱炭素化が困難とされる分野での利用が期待される。
水素は製造方法によってはその過程で CO2 を排出する。2022 年時点で製造されている水素の大部分は天然ガスや石炭といった化石燃料由来の「グレ24

水素と酸素を化学反応させて発電する装置で、ブルー・グリーン水素を用いる場合はCO2 などを排出しないクリーンなエネルギーとして利用できる。

（注）水素は水素化合物を含む（出典）IEA, “Net Zero Roadmap”, Sep. 2023.より当社作成◆「ブルー」「グリーン」が脱炭素に貢献
脱炭素への貢献という意味ではブルー水素やグリーン水素への期待が高い。
水素として直接利用するだけでなく、水素からアンモニアや合成燃料等を製造することで様々な燃料や原料として使うこともできる。発電部門では水素やアンモニアを燃料とする火力発電の技術開発が進んでおり、例えば三菱重工業は 2024 年 5 月に水素だけを燃やす「水素専焼」として国内最高水準の出力となるエンジン発電設備の実証を開始した26。こうした CO2 の発生を抑

2526

鉄鉱石を還元するにあたってコークス（石炭）の代わりに水素を用いる技術。
日本経済新聞「三菱重工、国内最高水準の水素専焼エンジン実証運転へ」（2024 年 5

12

第４章

える発電技術を確立できれば、引き続き火力発電の需要が旺盛なアジア諸国

図表 ４-１４への輸出などを通じて世界的な脱炭素化にも貢献することが可能になる。

エネルギーとカーボンニュートラル

2050 年までに 1.5 ドル/kg 以下でグリーン水素を製造できる技術ポテンシャル

製造工場で排出する CO2 の削減に水素を利用する取り組みもある。例えば
IHI グループの IHI 汎用ボイラは、工場内で使う蒸気を作るボイラーについて都市ガスに水素を混ぜて燃やせるタイプを開発した27。パナソニックは自社工場で燃料電池や太陽光発電、蓄電池を組み合わせた分散電源システムの実証実験を進めており、他社の工場や商業施設向けに事業化を目指している28。水素の地産地消を目指す試みは福島県浪江町で実証事業が進んでおり、太陽光で作ったグリーン水素を町内の輸送や家庭向けに供給している29。
◆エネルギーの地政学が根本から変わる
水素はエネルギー安全保障の文脈でも重要な役割を担うだろう。実際、ロシアによるウクライナ侵攻でエネルギー危機に瀕した EU は 2022 年、水素（注）単位＝エクサジュール（出典）International Renewable Energy Agency, “Geopolitics of the Energy
Transformation: The Hydrogen Factor”, Jan.2022.

の活用によって域内のエネルギー自給強化を目指す「リパワーEU」計画を発表した。EU 諸国のガス輸送インフラ事業者によって域内に水素パイプラインを整備する「欧州水素バックボーン（EHB）」構想も進行している30。
国際再生可能エネルギー機関（IRENA）の報告書によれば、＜図表 ４-１
４＞のとおり、地理的条件に恵まれた中東・北アフリカ及びサブサハラ・ア

水素社会を実現するには課題も多く、再エネ発電容量を大幅に拡大したり、国際的なサプライチェーンを構築したりといった取り組みを進める必要がある。発電部門や産業部門など需要側についても効率やコストの面で技術革新が求められる。

フリカが、将来の水素生産および輸出の主要地域になり得るとされている。

その反面、こうした点で先行できた国はエネルギー安全保障上も優位に立これらの地域が豊富な太陽光や風力を活用して、グリーン水素を効率的に生てる可能性が大きい。特に日本のような小資源国にとっては、国産グリーン

産できる潜在能力を持つためである。実際、中東産油国は低炭素水素製造に水素の生産と、グリーン・ブルー水素の調達先多様化を進めることにより、向けた動きを見せており、エネルギー資源の輸出国としての役割を再定義し中東依存度を低下させる戦略を取り得る。水素社会の実現は従来の石油中心ようとしている。

のエネルギー地政学を根本から変える可能性がある。

月 29 日）27 IHI「都市ガス専焼と水素混焼に切替運転が可能なハイブリッド型ボイラを開発」（2023 年 12 月 19 日）
28 日本経済新聞「パナソニック、100%再エネ工場を実験
英国で水素活用」（2023 年

11 月 14 日）
29 福島県浪江町のホームページ「水素タウン構想について」
30 日本貿易振興機構（JETRO）「フランス・オーストリア企業、チュニジアでグリーン
水素開発へ覚書締結」（2024 年 5 月 31 日）

13

第４章

（２）ネガティブエミッション技術の導入

エネルギーとカーボンニュートラル

上島では、カーボンリサイクルの実証研究拠点が設立され、最先端技術の開カーボンニュートラルの達成に向けては、排出を避けられない温室効果ガ

発や実証試験が集中的に行われている33。このように、CO2 を原料とした技

スを除去するためのネガティブエミッション技術（NETs）が不可欠である。

術開発が行われている一方、CCS そのものの課題として、CO2 回収にかかる

炭素回収・貯留技術（CCS）や CCS に利用を組み合わせた CCUS、直接空コストの低減や、CO2 が貯留される場所の地域理解の増進などがあり、政府

気回収技術（DAC）、人工光合成技術などの主要な NETs の開発が各国で進による事業環境の整備への支援が必要とされている。

められている。これらが実用化されれば、低炭素で安定した水素エネルギー

図表 ４-１５の供給や、燃料・化学品原料の製造が可能になるだろう。

日本におけるカーボンリサイクルの普及計画◆地中に CO2 貯留、年数十億トンもCCS の国際的シンクタンクである Global CCS Institute の調査によると、2023 年 7 月時点で世界に 392 の CCS 施設があり、前年から 102％増えた
31。そのうち稼働中の 41 施設は年間 4,900 万トンの CO2 を回収・貯留する能力があり、これは世界全体の CO2 排出量の 0.1％に相当する。しかし世界的な気候目標を達成するためには不十分とされ、同報告書は 2030 年までに年間約 10 億トン、2050 年までに同数 10 億トンの CO2 を CCS によって貯留・削減する必要があると指摘している。
北米や欧州ではすでに CCS 事業の法律が整備され、商用化に向けて、税控除・直接補助金等の取組を強化している。また、アジア太平洋地域では 2023
年に 34 の新規プロジェクトが発表され、一部地域では CCS 実施に向けた法律の整備も始まっている32。

（出典）経済産業省「カーボンリサイクル技術ロードマップ」 (2021 年 7 月改訂)

◆大気中から直接 CO2 を回収

日本国内では、＜図表 ４-１５＞のとおりカーボンリサイクル技術ロード

DAC は、大気中の CO2 を化学的に吸収し、固定化または有用な製品へのマップが策定されており、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）

変換を可能にする技術である。メリットとして、大気中から直接回収するこのグリーンイノベーション基金事業において、CO2 を用いたプラスチック原とから、設置場所を選ばないという点が挙げられる。IEA の予測では、2050

料、燃料、コンクリートの製造技術が開発されている。さらに、広島県大崎年ネットゼロ達成に向け、2030 年には年間 8,500 万トン、2050 年には同 9

Global CCS Institute, “GLOBAL STATUS OF CCS 2023”, Nov.2023
経済産業省「CO2 分離回収技術開発に関連した国内外の情勢について」（2024 年 5 月
10 日）

33

31
32

新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）「カーボンリサイクル技術の確立に向けた実証研究拠点が完成」（2022 年 9 月 14 日）

14

第４章

億 8,000 万トンの CO2 を DAC によって回収する必要があるという34。

エネルギーとカーボンニュートラル

◆太陽光エネルギーで CO2 を資源に

現在、DAC 技術は開発の初期段階にあり、いくつかの企業や研究機関が商

人工光合成技術は、植物の光合成プロセスを模倣したもので、主に光触媒業化に向けて取り組んでいる。たとえば、米国の石油ガス会社 Occidental は、を用いる方式と光電極を用いる方式に大別され、太陽光のエネルギーを利用

年間 50 万トンの CO2 を回収できる世界最大規模の DAC プラントを開発しして水を電気分解して水素を生成する、あるいは水と二酸化炭素から有機化ている35。

合物を生成する技術である38。この技術により、大気中の二酸化炭素を減ら

日本国内では、九州大学が研究開発を進める DAC 技術「m-DAC(R)36」をしつつ、エネルギー資源や化学原料を作り出すことができる。

活用し、九州大学と双日が共同出資するスタートアップの Carbon Xtract 社

光触媒を用いる手法では大阪大学が環境汚染物質の硝酸を太陽光のエネル

が、施設園芸における環境負荷低減のソリューションを提供するなど、小型・ギーでアンモニアに変えることに成功し、2040 年以降の実用化を目指して分散型 DAC 市場の創出を目指している37 。このように、欧米では大型のいる39。アンモニアは燃焼しても CO2 を排出しない燃料として注目されていDAC プラントの建設が進む一方で、日本では、小型・分散型 DAC 技術の開るため、次世代燃料の製造につながることが期待される。

発も進められている。

人工光合成は水素の供給手段としても利用できる可能性がある。グリーン

ただし、DAC は CO2 回収のプロセスにおいて多量のエネルギーを要する

水素は再エネ由来の電力で水を電気分解して作るが、人工光合成は太陽光エ点が課題である。工場等から発生する排ガスと異なり、大気中の CO2 濃度はネルギーを直接利用するため、エネルギー変換の過程での損失が少ないと考0.04%と低いため、より省エネルギーかつ低コストで CO2 を回収する研究開

えられている。国内では光触媒パネルを用いた水素製造の実証に成功してお発が求められる。現在、経済産業省では DAC ロードマップの策定に向けた

り40、より高いエネルギー変換効率を持つ光触媒の開発が期待される。将来議論が進められており、まず 2030 年に向けては、今後の DAC 導入目標の明は、住宅の屋根に設置された光触媒パネルから水素を製造し、家庭用燃料電確化など、需要拡大を促す事業環境整備の検討が進むとみられる。

池や燃料電池自動車で活用するといった使い方も考えられる。

DAC によって回収した CO2 をメタンなどの有価物に転換する技術が確立

一方で、実用化にはまだ多くの課題がある。特に、高い変換効率の達成、されれば、炭素循環社会が実現できる。特に日本では、立地制約等から、大長期間の安定稼働、コストの低減が主要な課題として挙げられる。
現状では、型ではなく小型分散型の CO2 回収装置の普及が期待される。

人工光合成の研究は主に基礎研究の段階にあるが、技術的な課題が克服されれば、エネルギーとしての水素生産や、化学原料の持続可能な供給など、カーボンニュートラル達成に向けた重要な役割を果たすことが期待される。

IEA, “Direct Air Capture: A key technology for net zero”, Apr.2022.
エネルギー・金属鉱物資源機構（JOGMEC）「米国 Occidental の Direct Air Capture（DAC）開発が商業化に向け進展中」（2024 年 1 月 30 日）
36 空気を膜でろ過するだけで CO2 を回収する方法で、従来の CO2 分離膜と比べ極めて高い CO2 透過性を有すナノ分離膜を使用することが特徴。
37 Carbon Xtract「大気からの二酸化炭素の直接回収を可能とする分離膜型 DAC 装置の
施設園芸用途における早期社会実装に向けた連携協定締結」（2024 年 3 月 13 日）
34
35

38

応用物理学会「人工光合成 水と二酸化炭素を活用する太陽光エネルギーの貯蔵技術」（2021 年 12 月 7 日更新）
39 日本経済新聞「汚染物質からアンモニア、人工光合成を利用
大阪大学」（2024 年 4
月 30 日）40 新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO「世界初、人工光合成により 100m2規模でソーラー水素を製造する実証試験に成功」（2021 年 8 月 26 日）

15

第４章

（３）次世代エネルギー技術

エネルギーとカーボンニュートラル

量子コンピュータ等の他分野の技術との統合も考慮して、研究開発や産業育

次に 2050 年にかけて実用化の可能性がある革新的エネルギー技術の研究

成に取り組んでいくこととされている。具体的な事例としては京都大学発ス

開発動向を見ていく。世界が目指す「エネルギーの安定供給」「カーボンニュタートアップの京都フュージョニアリングが 2022 年に世界初となる核融合

ートラルの実現」というゴールから考えると、核融合発電、超電導技術、宇発電の試験プラントを建設に着手し、2024 年末に発電実証試験の開始を予宙太陽光発電の 3 つの技術が極めて重要と言えるだろう。

定している42。
図表 ４-１６

核融合技術の社会実装に向けた考え方◆CO2 を出さず燃料の心配も少ない核融合発電
核融合発電とは、軽い原子核同士（重水素、トリチウム）が融合して別の原子核（ヘリウム）に変わる際に放出されるエネルギーを使って発電する技術である。発電時に CO2 を排出せず、燃料となる重水素やトリチウムは海中に豊富に存在している。核分裂反応と異なり安全性が高く、発生する放射性廃棄物は低レベルのみであるという特長がある。
現在、日本や米国などが参加する国際熱核融合実験炉（ITER）計画が進行中で、フランス国内で実験炉の建設を進めている。米国は民間での開発を推進するためスタートアップ企業を支援する方針である。中国では ITER と同規模の核融合工学試験炉（データ取得を目的とされる実験炉と、発電能力を実証する原型炉の間に位置付けられる）を建設し、2030 年代に原型炉に改造（出典）内閣府「フュージョンエネルギー・イノベーション戦略」(2023 年 4 月)する計画を進めている41。
日本は 2023 年 4 月に「フュージョンエネルギー・イノベーション戦略」

内閣府が定めるムーンショット目標の中でも「2050 年までにフュージョを策定し、フュージョンエネルギー（核融合エネルギー）の技術開発と産業

ンエネルギーを多面的に活用する」と謳われ、資源制約の克服やエネルギー育成を進めている。この戦略では、原子力発電の推進による人材育成が、将問題の解決だけでなく、宇宙探査・海洋探査などの未知の領域に挑戦するた

来的に核融合エネルギーの開発にも役立つとされている。＜図表 ４-１６＞めの小型動力源として活用することも目指している。

のとおり、原型炉の開発を核融合エネルギーシステムのコア領域と位置づけ、実際に核融合技術は宇宙産業でも革新的なエネルギー源として期待されてリチウム回収技術や金属精製技術といった資源・エネルギー分野や、電磁力いる。例えば米 Helicity Space は宇宙船向けの核融合エンジン開発を進めてによる影響解析技術といった医療分野への応用も視野に入れつつ、AI 解析や

おり、2023 年にはシードラウンドで 500 万ドルを調達して「太陽系探査に

41

42

文部科学省「文部科学省における核融合の挑戦的な研究の支援の在り方に関する検討状況について」（2023 年 8 月 3 日）

京都フュージョニアリング「京都フュージョニアリング、世界初の核融合発電試験プ
ラント建設」（2022 年 7 月 6 日）

16

第４章

エネルギーとカーボンニュートラル

必要な技術」として核融合技術の開発を進めている43。核融合エンジンは従

陽光発電も実用化の期待が高い。宇宙空間に設置した太陽光パネルで発電し来のロケットエンジンに比べて燃料が少量で済むため、これまでより速く遠た電力をマイクロ波やレーザー光に変換し、地球に伝送した後に再び電力に

くまで行けるようになる可能性がある。

変えて利用するシステムだ。地上での太陽光発電と比較して、昼夜や天候、実用化に向けた課題としては、核融合反応を起こすために重水素やトリチ

自然災害の影響を受けにくいうえ、太陽光が大気で減衰しないため地上のウムを 1 億度以上のプラズマになるまで加熱、維持する技術や、核融合反応

1.4 倍の強度の太陽光を利用できる利点がある45。欧州では 2050 年カーボンによって生じるエネルギーを効率的に回収するシステムの開発などといった

ニュートラル達成に向け、宇宙太陽光発電システムの実現可能性を調査するものがある。

SOLARIS プロジェクトを 2022 年に開始した46。日本でも研究開発が進んでおり、例えば NTT はマイクロ波と比べてシステムを小型化しやすいレーザ◆超電導技術でエネルギー損失を減らす

ー光を用いる技術の研究を進めている47。

超電導技術は特定の金属などを極めて低い温度にすると電気抵抗がゼロに

宇宙太陽光発電が実現すれば安定電源としてカーボンニュートラルに貢献なる現象を利用した技術で、医療分野（MRI、NMR など）で実用化されてするだけでなく、離島や災害時の非常用電源としても活用できる。技術的ないるほか、産業・輸送分野（産業用超電導モーター、船用モーターなど）で課題やコストの問題があるものの、宇宙太陽光発電の実現は未来におけるエの活用も期待されている。エネルギー・電力分野では送電線を冷却して超電ネルギー供給のあり方に変革をもたらす可能性がある。

導状態にすることで送電にかかるエネルギー損失を大幅に減少させると期待される。

これらの技術は、エネルギーの安定供給やカーボンニュートラルの実現という目先のエネルギー問題を超えて、人類の未来を劇的に変える可能性を秘

超電導技術は核融合炉の小型化にも重要である。元々核融合を起こす際にめている。離島や遠隔地での自立したエネルギーシステムや、宇宙進出につは超電導コイルで作る磁場を利用するが、従来の超低温コイルに比べ高温のながる小型動力源として活用されれば、人類の活動領域は大きく広がるだろ

超電導コイルを用いると必要なスペースを小さくできる。国内の例では、核う。中でも核融合技術は人類の宇宙への挑戦を後押しする技術としても期待

融合スタートアップのヘリカルフュージョンが高温超電導コイルを用いた小が高まっている。

型の核融合炉を開発しており、2026 年までの実証を目指している44。
◆宇宙空間で高効率の太陽光発電
宇宙空間に設置した太陽電池で作った電力を地球に送って利用する宇宙太
Helicity Space,“Helicity Space Raises $5M Seed Round”, Dec.11,2023.
日経クロステック「ヘリカルフュージョンが高温超電導体の実証に成功、核融合炉の小型化に弾み」（2024 年 3 月 7 日）
45 宇宙航空研究開発機構（JAXA）のホームページ「宇宙太陽光発電システム（SSPS）
について」
43
44

経済産業省「令和 4 年度重要技術管理体制強化事業（宇宙分野における重要技術の実態調査及び情報収集） 調査報告書」（2023 年 3 月）
47 NTT 宇宙環境エネルギー研究所「宇宙太陽光発電実現に向けた長距離レーザエネルギ
ー伝送技術と地上での利用」（2024 年 1 月 12 日）
46

17