◆ 平成１６年度調査研究成果発表会◆

平成16年度

2013年以降の温暖化対策方策に関する調査研究(財)地球環境産業技術研究機構（RITE）
システム研究グループ 主任研究員
秋元 圭吾

本研究の目的♦ 日本、アジアを中心に世界の主要各国について、♦ 国別の様々な排出目標毎にコストミニマムとなる各国の具体的な排出削減対策の導出と♦ そのときの各国の排出削減コストや限界削減コスト、ならびに、♦ 各国の排出量取引やそれに伴う資金の移動量等を算出・評価し、♦ 2013年以降の各国の排出削減枠組・目標策定に必要なデータ、情報を提示することが本研究の目的である。

研究概要♦ 世界を詳細に地域分割を行ったエネルギーシステムモデ

ルDNE21+を用いて、♦ 各種排出削減枠組・目標に関して、各国の排出削減コストや限界削減コスト、具体的な排出削減対策を導出。
♦ これら削減コストや一人当たり排出量、GDP当たり排出量など、複数の指標を統合した指標によって、これらの排出削減枠組が各地域によってどういった意味合いになるのかを評価。
♦ また、地域的に異なる温暖化対策の設備建設のための資金調達の利子率を、モデルに反映することによって、低利子率資金の提供による地域別のCO2排出量低減効果の評価を実施。

DNE21+モデルの概要♦ 線形計画モデル（エネルギーシステム総コスト最小化）♦ 評価対象期間： 2000〜2050年
・ 最適化代表時点：2005, 2010, 2015, 2020, 2025, 2030, 2040, 2050年♦ 世界地域分割：
・ 54 地域分割（米国、中国などは更に１国内を分割、計77地域分割）♦ 地域間輸送： 石炭、石油、天然ガス、電力、メタノール、 水素、 CO2♦ ボトムアップ的にエネルギー供給技術、CO2回収・貯留技術をモデル化♦ 一次エネルギー供給： 石炭、石油、天然ガス、水力・地熱、風力、太陽

光、バイオマス、原子力の8種類をモデル化♦ エネルギー需要サイド：長期価格弾性値を用いたトップダウン的モデル化。

固体、液体（ガソリン、軽質油、重質油）、気体、電力の4種類♦ 電力需要は、瞬時ピーク、ピーク、中間、オフピークの4時間帯に区分

DNE21+モデルにおける世界地域分割

77地域分割で色分け

最終エネルギー需要に関する想定♦ 人口： IPCC SRES B2 (Task Group on Scenarios for Climate

Impact Assessment (TGCIA))♦ 一人当たりGDP成長率： IPCC SRES B2 (WEO、中国能源研のデータを利用し、SRESの地域内の想定値を調整)♦ 「リファレンスケース」のGDP当り最終エネルギー需要成長率：

IPCC SRES B2 350
United StatesCanada
United Kingdom
FranceGermany
JapanAustralia
New Zealand
China
Malaysia, Singapore
ThailandIndia
Saudi Arabia
BrazilRussia
OECD E.Europe
Other Annex I of E.Europe

Final energy demand (Y2000=100)

300

250

200

150

100

502000

2010

2020

2030
Year

2040

2050

※ 一部の地域のみ表示

想定したCO2排出削減枠組
世界全体で大気中CO2濃度550ppmv安定化（IPCC WGI S550）
1. CO2限界削減費用が各地域で同じとなるような目標(Common marginal cost case)
2. 一人当たりCO2排出量を基準とした目標• 収斂ケース (per-POP convergence case)：2050年に収斂• 共通削減率ケース (per-POP common rate case)

3. GDP当たりCO2排出量を基準とした目標• 収斂ケース (per-GDP convergence case)：2050年に収斂• 共通削減率ケース (per-GDP common rate case)

4. 京都議定書及び英国提案に基づく目標 (Kyoto+UK case)注）「排出量取引無」ケースにおいてもEU15カ国（2012年まで）、EU27カ国（それ以降）内の取引は可と想定

想定したCO2排出上限制約（Kyoto+UK case）
CO2 emission from energy (MtC/yr)

10000

8000

Non-annex IUnited States
Annex I
IPCC S550

6000

4000

200001990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Year

※ IPCC S550: IPCC WG1によるCO2濃度550ppmv安定化シナリオ
2010年：米国を除くAnnex I 諸国は、京都議定書目標値。EU15バブル
米国はGDP当りCO2排出量を10年間で18%削減
2015年（2013-2017年）以降：
Annex I は英国提案目標に従う（年々排出削減し、2050年では90年比約60%削減）
EU27バブル。Non-Annex I も排出削減（Non-Annex I 内の配分は90年実績比）。
注）モデル計算上は2010年のNon-Annex I には排出上限制約を与えていない（グラフ表示と異なることに注意されたい）

世界一次エネルギー生産量− Kyoto+UKケース（排出量取引無） −Primary energy production (Mtoe/yr)

20000
Total primary energy production
in Reference Case

Photovoltaics
Wind15000

Nuclear
Hydro
10000

BiomassGas
Oil5000

Coal
Reference Case02000

2010

2020

2030

2040

2050

Year

Note: 1TWh=0.086/0.33Mtoe is used for primary energy conversion of nuclear, hydro, wind powers
and photovoltaics.

世界最終エネルギー消費量− Kyoto+UKケース（排出量取引無） −Final energy consumption (Mtoe/yr)

15000
Electricity

Total final energy consumption
in Reference Case

Hydrogen (Ngas subst.)
NGas
Ethanol

10000

MethanolHeavy oilLight oilHydrogen (Gasoline subst.)

5000

Gasoline
Biomass
Coal

02000

Reference Case

2010

2020

2030

2040

2050

Year

ガソリン自動車代替用水素（燃料電池自動車用） **ガソリン代替分として表示。水素消費量としては、想定した車両効率分（約3倍）グラフ表示よりも少ない。

対策技術別のCO2排出削減効果− Kyoto+UKケース（排出量取引無） −CO2 emissions & reductions (MtC/yr)

20000
Net emission in Reference
Case under Base Scenario

Energy Saving
Fuel Switching among Fossil Fuels

15000

Nuclear PowerRenewables
CO2 Seq - Oil Well (EOR)

10000

CO2 Seq - Depleted Gas Well
CO2 Seq - Aquifer
CO2 Seq - Coalbed (ECBM)

5000

CO2 Seq - Ocean
Net Emission
02000

2010

2020

2030

2040

2050

Year♦ 省エネ、燃料転換（化石燃料間、原子力、再生可能エネルギー）、CO2回収・隔離といった各種対策の組み合わせが重要

CO2限界削減費用− Kyoto+UKケース（排出量取引無） −350

United States

300

CO2 shadow price ($/tC)

CanadaEU15/27250Japan200

Australia
New Zealand

150

China
100

RussiaOther Annex I of FUSSR

50

OECD E.Europe
02000

2010

2020

2030

2040

2050

Year♦ CO2対策コストは、地域によって大きく異なる。
Note: The 15 and 27 countries bubble are assumed for EU in 2010 and thereafter, respectively.

各排出削減枠組におけるエネルギーシステムコスト増分
日本

per-Capita

per-GDP

EU 15

米国

Total

per-GDP

中国

Total

Total

per-Capita
Total

Common marginal cost case
per-POP convergence case
per-POP common rate caseper-GDP convergence caseper-GDP common rate case
Kyoto+UK caseper-GDP

per-Capita

per-GDP

per-Capita

各種指標の統合化：想定した評価指標
DNE21+による計算から得られる地域別のコスト等を、共分散構造分析によって下記の指標に集約

・「負担」：地域全体の負担的な観測変数を集約した指標。
各時点におけるリファレンスケースからのCO2削減量、CO2削減量の2000年時CO2排出量に対する割合、平均CO2削減費用、CO2限界削減費用、エネルギーシステムコストの増加によって説明。

・「負担(衡平)」：各地域の一人当たりでの負担的な観測変数を集約した指標。
「負担」で考慮される観測変数を一人当たりで表現したものによって説明。

・「負担(能力)」：各地域のGDP(能力)当たりでの負担的な観測変数を集約した指標。「負担」で考慮される観測変数をGDP当たりで表現したものによって説明。

・「権利」：CO2の排出量やその伸びを権利とする。

各時点のCO2排出量及び2000年時CO2排出量に対する比で説明。

・「権利(衡平)」：「権利」の説明に利用される観測変数を一人/GDP当たりで表現したもので説明。

各排出削減枠組における指標の大きさ
負担

日本

米国
負担(衡平)

権利(衡平)

負担

EU 15
権利(衡平)

権利

中国
負担(衡平)

負担(衡平)

権利(衡平)

負担(能力)権利負担

負担(能力)
負担権利(衡平)

負担(衡平)

Common marginal cost case
per-POP convergence case
per-POP common rate caseper-GDP convergence caseper-GDP common rate case
Kyoto+UK case

権利負担(能力)権利負担(能力)評価指標の絶対値和
5018045160

負担

負担(衡平)
1403512030
100258020601540

1052000
Commonper-POP
per-POP
per-GDP
per-GDP
marginal cost convergence common rate convergence common rate

Kyoto+UK

複数の指標の因子得点の絶対値和

各指標の因子得点の絶対値和

40

負担(能力)

権利権利(衡平)

合計 (5指標)

合計 [負担(衡平)+負担(能力)+権利(衡平)]まとめ♦ 各種排出削減枠組・目標に関して、各国の排出削減コストや限界削減コスト、具体的な排出削減対策を導出• 地域別の技術の役割・コストを定量的に評価♦ これら削減コストや一人当たり排出量、GDP当たり排出量など、複数の指標を統合した指標によって、これらの排出削減枠組が各地域によってどういった意味合いになるのかを評価• 日本については、 「GDP当たり排出量収斂ケース」が、比較的有利• 考慮した指標の絶対値和が小さい程、削減枠組が衡平であると仮定した場合には、 「一人当たり排出量収斂ケース」が最も衡平性が高い。

♦ 将来枠組のための国際交渉の基礎データを提供

今後の課題♦ セクター別の原単位目標などの排出削減枠組（ボトムアップアプローチ）に関する評価♦ トップダウンアプローチ（国別の総排出量に対する目標など）とボトムアップアプローチの比較評価♦ 今後の将来枠組み交渉状況に合わせた分析・評価