対話イン福井工業大学 基調講演

電気自動車（EV）は環境に優しいか？
～カーボンニュートラルの移行戦略を検証する～【配布用】
令和６年１月松永健一
技術士（機械、電気電子、原子力・放射線、総合技術監理部門）

講演の概要地球環境の「敵」は、 温室効果ガスであって内燃機関ではない。
CO2削減のためというが、電気自動車（ＥＶ）は本当に環境に優しいのか。ＥＶに搭載されるリチウムイオン電池は、その製造過程で従来車よりかなり多くのCO2を排出する。電池を含む車両製造時、動力源となるエネルギー製造時および走行時、更には廃棄・電池資源回収時のライフサイクルCO2排出量を「日本機械学会論文」などから検証する。
また、新車を全てＥＶにしたところで、既存の内燃機関車を直ちに全て無くすことは現実的でない。既存の設備・技術（車、火力発電）を利活用しながら燃料を低炭素化していくことも、カーボンニュートラル（CN）までの現実的な移行戦略である。
移行戦略を検証する際に、日本と欧州（全体）の電源環境の違いを誤解なく認識することが極めて重要である。講演では、 CNへ向けた、自動車と火力発電などの現実的な移行戦略を検証したい。
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講演の内容１．自動車の低・脱炭素化(1) 最近の世界の動き(2) 自動車の環境性能をトータルで評価(3) 電気自動車の普及は電池製法改善と電力インフラ整備次第(4) 日本と欧州の電源環境の違い(5) 電動化の流れの中でもエンジン車が共存(6) 合成燃料とはグリーンな液体燃料

２．2050年脱炭素へ向けての動向(1) 世界の脱炭素の動向（ＩＥＡ）、脱炭素の道は険しい(2) カーボンニュートラル(CN)とは(3) 日本政府のCN政策・克服すべき課題

３ ．技術的・経済的に現実的な選択(1) 自動車と火力発電の脱炭化技術の横串の関係(2) 再エネの課題、電力貯蔵の必要量、再エネを火力が支える現実(3) 火力発電の脱炭素化の例(4) 燃料の水素化の例（火力発電、製鉄、航空機）
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(1) 最近の世界の動き(2) 自動車の環境性能をトータルで評価(3) 電気自動車の普及は電池製法改善と電力インフラ整備次第(4) 日本と欧州の電源環境の違い(5) 電動化の流れの中でもエンジン車が共存(6) 合成燃料とはグリーンな液体燃料

41. 自動車の低・脱炭素化

最近の世界の動き（欧州、米国、日本）

2023年は、電気自動車（EV）が実はまだ環境に優しくなかったことが世界中に周知される年になろう。欧州電池規制が転換点に。
１．欧州・・「電池規制」 2023年8月発行。2024年7月からEVのリチ
ウムイオン電池をカーボンフットプリント（CFP）の対象とする。
CO2排出量の基準値を満足しなければ売れなくなる可能性。
電池の欧州域内生産・域内循環を誘導するもの。
・廃棄物のリサイクル比率などがレアメタル毎に規定。
・EU市場で製品を販売する会社も対応が必要。
２．米国・・「インフレ抑制法（IRA） 」によるEV税制優遇措置
・電池部品、重要鉱物（Co、Li、Ni、黒鉛など）に要件。
・最終組立が「北米」領域のEV、PHEV、FCV 。日本は締結国。

３．日本・・ 2021年頃から「蓄電池産業戦略」を経産省で検討中。
・「資源有効利用促進法」「自動車リサイクル法」に規定。
出典：電池リサイクルで欧米先行、EV大量廃棄時代へ日本にも糸口、日経Automotive、2023.09.28

51. 自動車の低・脱炭素化

欧州委員会による電池規制（2023年8月）

2020年12月に規則案が公表。2023年8月17日に規則が発行された。

【出典】 蓄電池産業戦略、経済産業省、2022.08.3161. 自動車の低・脱炭素化

欧州委員会による電池規制（2023年8月）【削除要】

電池の再資源化／リサイクル材の使用の要件【略】

出典：電池リサイクルで欧米先行、EV大量廃棄時代へ日本にも糸口、日経Automotive、2023.09.28

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1. 自動車の低・脱炭素化

電気自動車の種類【出典】 自動車新時代戦略会議（第1回）資料、経済産業省、2018.04.18

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1. 自動車の低・脱炭素化

一般的な電池製造プロセス

赤字 CO2排出量が多い、または生産性が低いとされる工程の例【出典】 蓄電池産業戦略、経済産業省、2022.08.31

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1. 自動車の低・脱炭素化自動車の環境性能をトータルで評価（日本）電池の製造ガソリン車（普通、ディーゼル） ／ハイブリッド車／電気自動車／燃料電池車

図 製造時CO2排出量
出典： 内燃機関自動車，ハイブリッド自動車，電気自動車，燃料電池自動車における 車内空調を考慮した量産車両 LCCO2排出量の比較分析、日本機械学会Vol.84,No.866,201810

1. 自動車の低・脱炭素化① 製造時

自動車の環境性能をトータルで評価（日本）② エネルギー製造・走行時

航続距離とCO2排出量の関係
図 BEVバッテリーに起因するライフサイクルCO2排出量
出典： 内燃機関自動車，ハイブリッド自動車，電気自動車，燃料電池自動車における 車内空調を考慮した量産車両 LCCO2
11排出量の比較分析、日本機械学会Vol.84,No.866,2018

1. 自動車の低・脱炭素化

自動車の環境性能をトータルで評価（独）
【削除要】

【略】
電気自動車（EV）_独
燃費の良いエンジン車（独）電気自動車（EV）_ノルウェー_

製造時CO2排出量を含む航続距離とCO2排出量の関係（2017年）
出典：Niclas Rolander_ほか、EVは本当に環境に優しいのか 、 電池の製造過程で多くのCO2排出、Bloomberg、2018.10.17121. 自動車の低・脱炭素化

電気自動車の普及は電力インフラ整備次第

世界は、火力が約60%、水力約17%、原子力約11%、1kWh発電すると約0.5kgのCO2を排出。仏は原子力、カナダは水力が突出して高い。国によりEVの環境価値に大差がある。

【出典】 原子力・エネルギー図面集、日本原子力文化財団

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1. 自動車の低・脱炭素化

自動車の環境性能をトータルで評価（日本）
【削除要】

【略】

図 LCA で評価した1kW当たりのCO2排出量
この条件ではPHVが最小
年間走行 1.5万km 使用期間 10年

電池容量 EVは 80kWh、PHVは 10.5 kWh

出典：図解まるわかり電気自動車のしくみ、翔泳社、2023.6.12

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1. 自動車の低・脱炭素化

電池製法の改善技術開発例 （日本）

前躯体製造を製法を省略した「固相反応法」_プロテリアル_旧日立金属

CO2排出量30%超低減

出典：News Release<、プロテリアル、2023.5.2315

1. 自動車の低・脱炭素化

電池製法の改善技術開発例 （日本）

前躯体製造を製法を省略した「固相反応法」_プロテリアル_旧日立金属
【削除要】

【略】

出典：News Release<、プロテリアル、2023.5.23

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1. 自動車の低・脱炭素化

電池メタルのサプライチェーンの状況【出典】 蓄電池産業戦略、経済産業省、2022.08.31

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1. 自動車の低・脱炭素化【出典】 蓄電池産業戦略、経済産業省、2022.08.31

黒鉛のサプライチェーンの状況

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1. 自動車の低・脱炭素化 ノルウェーと日本のエネルギー事情の違い
出典：図解まるわかり電気自動車のしくみ、翔泳社、2023.6.12

再エネ電源比率 (欧州)
外資獲得製品
再エネ電源構成
新車EV・PHV比率

新車EV・PHV比率 (日本)

資源大国 ノルウェー
石油、ガス
９割以上（水力）／発電コストが安い
約８８％（2022年上半期）

無資源国 日本
自動車、自動車部品など
約２割（水力約８％を含む）
約４％（2023年1～4月）

充電拠点数

約19,000ヶ所（2021年第一四半期）
約19,800拠点（2023年4月）
EV ・ PHV 優 遇 策 な 自国で産出された石油などは輸出に回し （ノルウェーとは環境が全くどて外貨獲得。気候変動政策として税金をか 違う）
けガソリンが高額。最低気温が－30℃以下となる所では、車を200V電源にプラグインは当前。車体が高価なEVでも優遇施策もありガソリン車より安く所持できる。
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1. 不安定性の解決策

電源の日欧比較（日本目標の危険性）

2030日本目標は欧州全体の実績よりも危険側。どこにも実績のない目標【出典】 欧州電力系統の実情、金子祥三、2023.08.30

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1. 不安定性の解決策

電源の日欧比較（独・ノルウェー実績）

ドイツの変動型再エネの安定性を支えているのは「ドイツ単独」ではなく、少なくとも「ノルウェー＋ドイツ」の電力網である。

【出典】 欧州電力系統の実情、金子祥三、2023.08.30

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1. 不安定性の解決策

変動型再エネの許容範囲

電源比率の安定条件は、変動型再エネ≦安定型再エネ。ドイツの変動型再エネの安定性を支えている実態は「ドイツ単独」ではなく、「ノルウェー＋ドイツ電力網」。
2030日本目標は欧州全体の実績にも裏付けのない危険域。

危険域
実態なし

日本目標

欧州実績
実態

【出典】 欧州電力系統の実情、金子祥三、2023.08.30

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1. 不安定性の解決策 ドイツのノルウェーへの依存
ドイツはノルウェーとスウェーデンの豊富な水力で支えられており、変動再エネの限界を考慮する必要がない。

【出典】 欧州電力系統の実情、金子祥三、2023.08.30

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1. 欧州27か国の天然ガスの輸入先
ＥＵの天然ガスの最大の輸入先はノルウェー（エネルギー自給率700％）【出典】 欧州電力系統の実情、金子祥三、2023.08.30

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1. 欧州の再エネ ：実は水力が最大
欧州再エネは水力が43％と最大。太陽光、風力の変動性再エネ48％の不安定性を支えている。

【出典】 欧州電力系統の実情、金子祥三、2023.08.30

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1. 不安定性の解決策

電力系統の日欧比較

日欧の送電網の比較
日本は国土が細長く送電網は直線状で「串型系統」と呼ばれ、地域ごとの独立性が比較的高い。
欧州は「メッシュ型」の送電網となっており、欧州全体で一つの送電網を形成。このため、欧州は迂回路が多く、混雑し難い一方、日本はボトルネックとなる所で混雑し易く、電力の特性上１ヵ所の混雑が全体に影響。
日本の電力系統の特徴
２種類（50.60Hz）の周波数。 エリア間の連系は１点が多く、連系送電線容量が小さい。

出典：系統制約の緩和に向けた対応,資源エネルギー庁，2018.1.24

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1. 自動車の低・脱炭素化

電動化の流れの中でもエンジン車が共存

2017年国際エネルギー機関IEA見通し。2030年時点、エンジン搭載車91%残り、2040年においても84%と予想。エンジン搭載車に供給する脱炭素燃料が重要（出典）IEA 「ETP(Energy Technology Perspectives) 2017」に基づき経済産業省作成【出典】 資源エネルギー庁、2021.07.0827

1. 自動車の低・脱炭素化

CO2削減のポテンシャル （IEA）【出典】 「次世代蓄電池・次世代モータの開発」研究開発・社会実装の方向性、経済産業省、2021.0728

1. 自動車の低・脱炭素化

合成燃料とはグリーンな液体燃料

合成燃料は、CO2とH2を合成して製造。原料CO2は、発電所や工場などからの排出CO2を利用。将来は、大気中のCO2を直接分離・回収したCO2を想定。
原料水素は、再エネ電気で水から水素をつくる「水電解」が基本。
【出典】 資源エネルギー庁、2021.07.0829

1. 自動車の低・脱炭素化 既存設備が利用できるメリット

合成燃料

ガソリンを液体合成燃料に置き換えれば、高いエネルギー密度を保持しつつCO2排出量を低減できる。【特徴】 既存設備（燃料インフラ）を活用できる。導
入コストを抑制でき、市場への導入がより円滑。国内で大量生産でき、液体なので常温常圧で長期備蓄が可能。
【出典】 資源エネルギー庁、2021.07.0830

1. 自動車の低・脱炭素化

合成燃料の課題は製造技術とコスト

国内水素で合成燃料を国内製造

海外水素を輸送、合成燃料を製造

海外で合成燃料を製造

水素価格20円/Nm3【残る課題】 ① 製造技術の確立・効率の向上、② 製造コスト（国内の水素製造・輸送コストが高い。海外で製造）、【現状】 欧米を中心に開発・実証が急速に進む。
【出典】 資源エネルギー庁、2021.07.08

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1. 自動車の低・脱炭素化

電動車それぞれの強みを生かした利用

航続距離の短い小型ＥＶは、近距離の移動や物流の最終区間の配送に利用。後続
距離の長いＦＣＶは、移動ルートが限られている商用車に利用。定点に充填インフラを整備。それぞれの強みを生かした利用方法を検討。
【出典】 資源エネルギー庁、2022.11.17

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2.1 世界の脱炭素の動向（ＩＥＡ）_脱炭素の道は険しい_
2.2 カーボンニュートラル(CN)とは2.3 日本政府のCN政策・克服すべき課題

33

2.1 世界の脱炭素の動向
2050年ネットゼロ排出量シナリオ（ＮＺＥ）における世界の発電量（電源別）

2050年ネットゼロでは、50年のエネルギー需要は現在より８％減、経済規模は２倍以上、人口は20億人増加。電力は全体の50％、輸送、産業など全てで重要な役割。
★ネットゼロでは、再エネ20年29％→ 30年60％→ 50年90％ （非現実的？）
NZE 2050年ネットゼロを達成するために必要なシナリオ。気温上昇1.5℃まで。見通しではない【出典】 NET Zero by 2050 ： A Roadmap for the Global Energy Sector, IEA2021.5 （原産翻訳）34

2.2 CNとはCNのイメージ（模式的）CNを実現するには、電力部門の脱炭素化が大前提。非電力部門は、電化や水素化などCO2を排出しないエネルギーへの転換を進める。2050年には、排出量と、植林やDACCSなどによるCO2の吸収を相殺することで、実質排出０トンを目指す。
世界のCO2排出量
GT＝10億トンCO2

どこからやるのかより上流から、効果のある、容易にできるものから・DACCS
出典：三菱重工2021事業計画

DACCS：直接大気回収・貯留35

2.3 日本政府のCN政策・克服すべき課題
部門別の技術開発項目（電力、産業部門）
どんな技術を開発しようとしているのか出典：資源エネルギー庁HP スペシャルコンテンツ

パリティ＝同等36

2.3 日本政府のCN政策・克服すべき課題
部門別の技術開発項目（民生、運輸、炭素除去）
どんな技術を開発しようとしているのか

出典：資源エネルギー庁HP スペシャルコンテンツ

パリティ＝同等37

3.1 自動車と火力発電の脱炭化技術の横串の関係
3.2 変動型再エネの課題、電力貯蔵の必要量、再エネを火力が支える現実

3.3 火力発電の脱炭素化の例
3.4 燃料の水素化の例（火力発電、製鉄、航空機）

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3.1 自動車と火力発電の脱炭化技術の分類

出典：Associate Information No.558 環境特集号,大阪技術振興協会，2023.6

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3.2 変動型再エネ(太陽光)の課題
1 不経済性・総合コスト(支える待機火力などの稼働率低下、送電網強化費用などを含むと新設発電コストが高い）

2 不安定性・電力需給が逼迫
・再エネ(太陽光、風力)普及のために送電網の強化を決定
北海道ー関東、九州ー本州に複数ルートを新増設
・2021年1月大雪で電力需給が逼迫。2022年2月に電力不足?
・北海道大停電 2018年9月

3 被災急増・二次自然災害の誘発
・太陽光パネル設置斜面の崩落、景観悪化など規制する都道府県が多くなった

4 国際競争力の失墜 (EVを含む)

兵庫県姫路市 平成30年豪雨に伴い・重要鉱物資源の中国リスクがある。太陽光パネルの80％が中国製、今後の洋上風力も。EV電池や水電解装置の鉱物資源の多くが中国製など
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3.2 経済性 全てを太陽光発電とするときの電力貯蔵の必要量

出典：エネルギー基本計画と火力発電の将来、金子祥三、2021.12.21火原協技術セミナー41

3.2 不安定性

再エネ大量導入による電力需給の抑制
九州電力の再エネ出力余剰対策事例

1年間で56回出力抑制

出典：再エネ出力制御に向けた対応状況について,九州電力，2018.10.10

2020年3月27日（土）昼過ぎ
需要=830万ｋW
火力抑制後の供給＝1229.7ｋW
揚水動力＝ー186.2万ｋW
域外送電＝ー208万ｋW
蓄電池＝ー5万ｋW
太陽光発電抑制＝ー385.7万ｋW
1年間で60回出力抑制

3.2 不安定性の解決策 広域機関の広域連系マスター計画
再エネの主電源化に向けて、系統制約を克服する送電網を増強する計画。
再エネの活用、電力融通の円滑化に向け、全国で広域連携系統の形成を計画的に推進。
中間マスタープランを2021年５月取りまとめ。2022年度中の完成目指す。
北海道と本州を結ぶ海底直流送電の必要性が高いルート順次具体化。

出典：2030年に向けたエネルギー政策の在り方,資源エネルギー庁，2021.7.13

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3.3 火力発電の脱炭素化（石炭ガス化／大崎クールジェンIGCC）
大崎クールジェンプロジェクトは、石炭火力発電から排出されるCO2を大幅に削減させるべ
く、究極の高効率発電であるIGFCとCO2分離・回収を組合せた革新的低炭素石炭火力発電の実現をめざすもの。 石炭ガス化技術は、安価に石炭を水素化する技術とも言える。

電源開発と中国電力が折半で設立した「大崎クールジェン（株）」。瀬戸内海の大崎上島（広島県）にあり、対岸の広島県竹原市には、電源開発の竹原火力発電所（超々臨界圧石炭火力）もある。 「大崎クールジェンプロジェクト」は、NEDOとの国家プロジェクトとして開発した石炭ガス化複合発電（IGCC）。
出典：石炭ガス化発電は水素発電だ、奈良林直、国家基本問題研究所、2021.12.14

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3.3 石炭ガス化／低品位炭（褐炭）～高品位炭まで対応
石炭ガス化炉（ＩＧＣＣの前段）に石炭と酸素を投入すると水素とCOが発生し、CO2やH2Oが回収される。 低品位炭（亜瀝青炭、褐炭）～高品位炭まで幅広い石炭に対応可能。
石炭ガス化設備の最前段炉

パイロット試験規模において、燃料が持つ発熱量に対する生成ガス発熱量の比率である冷ガス効率が80％以上と高い効率を達成。

ガス化に適する低品位炭（亜瀝青炭、褐炭）はもとより、微粉炭火力で利用される灰溶流点の高い高品位炭（瀝青炭）まで幅広い石炭に対応できる 。

出典：大崎クールジェン酸素吹IGCC実証プロジェクトの概要及び進捗状況、石崎、推屋、日本機械学会誌第59巻190号（2017年）

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3.3 石炭ガス化発電は水素発電だ （奈良林 直 東工大特任教授）
実質的な石炭水素化発電 （奈良林 直教授）
ガス化排熱回収とともに酸素を多く供給して（シフト反応）で水素の割合を55%まで高め、残りの40%のCO2は、燃焼前に物理的に分離。これを貯留（CCS）すれば、水素比率を85%に高め、残りは窒素と4%まで減らしたCO2になる（下図）。ガスタービンのバーナーで燃焼する前にCO2を容易に分離・回収できる、ほとんどCO2を排出しない火力発電所が実現する。

石炭ガス化設備における燃料水素の過程
出典：石炭ガス化発電は水素発電だ、奈良林直、国家基本問題研究所、2021.12.14

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3.4 燃料の水素化 水素ガスタービンが水素消費を拡大・コスト低減

20 %混焼でFCV10～13万台相当の水素消費。専焼ならさらに効果大。
出典：三菱重工業_技術資料

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3.4 燃料の水素化 高炉の水素還元製鉄／脱炭素化が難しい分野
脱炭素化が難しい技術ではあるが、鉄は製造業のコメなので影響が大きい。
原子力（高温ガス炉）による水素製造・水素還元製鉄の計画もある。

出典：資源エネルギー庁、水素を使った革新的技術で鉄鋼業の低炭素化に挑戦、2018.06.28

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3.4 燃料の水素化 水素還元製鉄法／脱炭素化が難しい分野
日本製鉄カーボンニュートラルビジョン2050～ゼロカーボン・スチールへの挑戦～
直接還元鉄の製造は、現状は天然ガス等を利用。水素還元製鉄は燃料を水素に代替。
従来からの水素還元製鉄の製造プロセスに加え、電炉・熱間圧延までの一式を集約。

出典：日本製鉄カーボンニュートラルビジョン2050、2021.3.30

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3.4 燃料の水素化 水素航空機の開発／ガスタービン発電技術が転用可能？
エアバスは今後、数か月の間に、水素燃料電池と水素燃焼技術などを試験実証。約5年をかけ、水素技術を開発。2020年代後半までに本格的プロトタイプを完成。2035年までに水素航空機を量産。

エアバスのゼロエミッション航空機 出典：エアバス発表、2020.9.22

現在の航空機は、鉄道などと比べ、多くのCO2を排出する。
飛行機で1km移動するのに排出されるCO2は、乗客1人当たり96gとされ、鉄道(18g)の約5倍［国土交通省試算］ 全世界で排出されるCO2総排出量のうち、航空輸送での排出量は約1.7% ［日本航空機開発協会調査］

水素航空機は液体水素を燃料としCO2を排出しない。
水素ガスタービン技術には発電用の技術が活用でき、類似技術で開発を加速できる。 経産省は専用エンジンと液水貯蔵タンクの開発に補助金で後押し
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さいごに

日本にとって重要な自動車関連産業

日本の輸出品のトツプは自動車、３位が自動車部品。自動車関連が日本の製造業を牽引。 GX投資でもトップは自動車産業の脱炭素化。自動車産業に将来の日本の命運がかかる。自動車の国際競争力の源泉は供給網の「擦り合わせ技術」。 ＥＶの 「組合せ技術」で競争力が維持できるか。雇用は。

GX投資で自動車の脱炭素化がトップ
自動車がトップ、関連が上位【出典】 加藤康子、製造経と日本、2021.07.08 など 51

さいごに同床異夢のEVシフト
【削除要】

【略】

英仏と独には内燃機関（合成燃料）に異夢。根底には国際競争力。
出典：電気自動車は石油消費を減らせない？、大場紀章、日経Xtech、2017.11.24

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まとめ

柔軟で安定な低・脱炭素移行戦略のために2050年カーボンニュートラル(CN)の実現のために
１ ．電気自動車（EV）は日本ではまだ環境に優しくない。日本の産業の根幹をなす「自動車産業」は、電動化の大きな流れの中でもエンジン車が共存する現実を直視して、移行段階では燃料のCN化を含めて幅広く対応すべき。トヨタはよく対応している。

２ ．自動車のCN化のためには、上流の電力の脱炭素化を優先的に進めることが必須。欧州の再エネの最大は実は水力。日本の再エネの課題を直視し、再エネの不安定さや利用拡大にも貢献している火力発電の脱炭素、燃料のCN化を行い、既存設備・技術を利活用することも考慮すべき。
３ ．脱炭素に電（動）化と水素化（水素燃料）の方向がある。適用分野ごとに選択する際、日本の国際競争力が考慮されるべき。
４ ．既存設備・技術の低炭素化を図る分野横断の移行戦略が必要。
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対話イン福井工業大学 基調講演
電気自動車は環境に優しいか？
～カーボンニュートラルの移行戦略を検証する ～ご清聴ありがとうございました