平成 28 年度木質バイオマス利用支援体制構築事業

木質バイオマス熱電併給事業の推進のための調査
成果報告書

平成 29 年 3 月
一般社団法人 日本木質バイオマスエネルギー協会

目次

１．はじめに....................................................................................................................... 3
１．１．調査の目的......................................................................................................... 3
１．２．調査の流れ......................................................................................................... 4
１．２．１．国内木質バイオマス発電事業の現状確認....................................... 4
１．２．２．熱電併給事業の実態調査................................................................. 5
１）質問票による事前調査.................................................................... 5２）現地訪問・ヒアリングによる個別調査........................................... 5
２．木質バイオマス熱電併給の技術................................................................................... 6
２．１．発電・熱電併給の技術について........................................................................ 6
２．１．１．蒸気タービンシステム.................................................................... 6
２．１．２．ガス化システム............................................................................... 6
２．１．３．ORC システム................................................................................. 7
２．２．熱電併給の個別機器の紹介............................................................................... 8
３．国内における木質バイオマス熱電併給の導入実態..................................................... 9
３．１．発電・熱電併給の導入状況............................................................................... 9
３．２．導入事例の調査報告......................................................................................... 12
４．木質バイオマス熱電併給の推進と課題...................................................................... 18
４．１．国内で今後推進が必要な熱電併給のパターン................................................ 18
４．２．木質バイオマス熱電併給事業化のポイント................................................... 19
４．２．１．熱利用システムの検討................................................................. 19１）既存の熱需要をベースに考えた事業構築.................................... 19２）需要サイドのエネルギー利用システムとのマッチング.............. 19３）熱供給インフラの整備................................................................. 20
４）相対での売熱契約......................................................................... 21
４．２．２．発電技術の選択............................................................................ 22１）熱利用形態・燃料種・規模に応じた適切な技術選択の必要性... 22２）ガス化発電に関する実績ある機器の選定.................................... 24
３）国内でのフォローアップ体制...................................................... 25-1-

４．２．３．燃料調達スキームの構築............................................................... 26１）ガス化発電向けの高規格燃料の調達と品質管理.......................... 26
２）雑多な燃料も含め地域で安定的に安価に調達可能な燃料の活用..27
４．２．４．施設のオペレーション.................................................................. 27
１）熱負荷に応じた出力調整運転....................................................... 27２）ユーザーサイドでの燃料の品質管理............................................ 30３）発電施設の監視体制...................................................................... 30
４）メンテナンス等の内製化.............................................................. 31
４．２．５．事業採算性の確保......................................................................... 31
１）イニシャルコストの抑制.............................................................. 31
２）燃料調達コスト............................................................................ 32
３）独自の収支シナリオの構築.......................................................... 34
４．２．６．地域づくりと一体となった事業形成........................................... 35
４．３．木質バイオマス熱電併給導入モデル.............................................................. 37
４．３．１．製材所における木質バイオマス熱電併給導入モデル.................. 37１）モデル化の前提条件..................................................................... 39２）費用の考察................................................................................... 40
４．３．２．宿泊・温浴施設向けに熱電併給を行う
木質バイオマス発電所の導入モデル.................. 41１）モデル化の前提条件..................................................................... 43２）費用の考察................................................................................... 43
４．４．木質バイオマス熱電併給の普及に向けた課題・対応策................................ 45
４．４．１．データ・情報の整備・発信.......................................................... 45
４．４．２．熱電併給促進のための施策支援・規制緩和................................ 45
４．４．３．熱電併給促進の意義を見つめなおす........................................... 46
５．まとめ........................................................................................................................ 47-2-

１．はじめに１．１．調査の目的
FIT 制度の施行により木質バイオマス発電の事業化が活発化し、全国で導入が進みつつある。しかしながら多くの事業が発生する熱の利用の無い、発電単体の事業となっている。二酸化炭素（CO2）排出削減、木質資源の有効活用の観点からは、発生する熱も有効活用し、エネルギー効率の高い熱電併給事業の促進が望まれるところである。一方、全国には FIT 制度施行以前から運用を行っている熱電併給もみられる。
そこで本調査では、既存の熱電併給事業の実態調査を行い、その成功要因や課題について分析し、熱電併給事業の成立要件について整理することを目的とした。

-3-

１．２．調査の流れ
本調査における業務の流れ（インプット）および本成果報告書で述べられる内容（アウトプット）の全体像を図―１に示します。概略として、国内の木質バイオマス発電所に関しデータベースともとに熱電併給の導入状況を分析し、次に事業者への書面による調査・
現地視察でのヒアリングを実施した。 更に、別調査事業で得られた欧州における熱電併給の情報も加え、調査を進めた。
インプット (調査の流れ)

アウトプット (本報告書に掲載)

発電所のデータベース

国内木質バイオマス発電事業者の現状確認

協会、省庁、報道・Web上の公開情報もとに統合

新聞・Web等を含め公開情報をもとに分類・条件毎の分解を実施
木質バイオマス発電所の分析
一次まとめ(調査対象の熱電併給事業者リストの策定）検討委員会の開催(報告および助言・提案入手）

業態、稼働時期、適用制度、熱利用用途など毎の実態把握

熱電併給事業者への書面による調査

熱電併給技術の概要

一次まとめをもとに、国内の熱電併給事業者に質問票を送付し、回答入手 （11か所）

熱電併給の技術について
国内導入の個別機器の紹介

二次まとめ（調査対象事業者の絞り込み）

訪問・ヒアリングによる個別調査【非公開】

上記二次まとめをもとに事業者訪問し、面談聞き取りを実施 （5か所）

レポートは機密情報が含まれます
ので、実施報告書のみに掲載

欧州の実態調査

熱電併給の特徴抽出・分析(聞き取り調査のデータ）
熱電併給の事例概要版（5か所）

調査事業の成果・まとめ検討委員会の開催(調査・報告まとめの助言）

熱電併給導入の日欧比較(運用・コスト・推進施策の比較）
熱電併給の推進と課題(事業者および地域の視点）

図―１ 調査の流れと報告書への記載事項

１．２．１．国内木質バイオマス発電事業の現状確認
発電所の現状把握し、発電方式、稼働開始時期、売電における適用制度、熱利用形態などの指標をもとに分解し、国内木質バイオマス発電事業の導入実態を確認した。その分析
内容の一次まとめとして、熱電併給の活用パターンや調査対象の事業者案を作成した。

-4-

１．２．２．熱電併給事業の実態調査
１）質問票による事前調査
国内木質バイオマス発電所の現状確認をもとに選択した事業者に対して、表―１の１２
事業者に対して質問票を送付し、発電関連、熱利用関連、稼働状況、使用燃料、設備導入、助成の有無、熱電併給導入の背景などの情報を入手した。
表―１ 質問票による調査対象
発電所
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L

地域
中部
中国
中部
関東甲信
近畿
中部
関東甲信
東北
関東甲信
関東甲信
北陸
東北

事業体
製材加工等
建材加工
製材加工等
製材加工等
建材加工
製紙
廃棄物処理
行政
発電
製材加工等
その他
発電

設備導入
2003年
1994年
2004年
2014年
2007年
2007年
2007年
2010年
2016年
２013年
2015年
2014年

発電方式
蒸気タービン
蒸気タービン
蒸気タービン
蒸気タービン
蒸気タービン
蒸気タービン
蒸気タービン
ガス化炉
ガス化炉
蒸気タービン
蒸気タービン
ガス化炉

発電出力(kW)
600
1,650
230
2,500
6,500
4,300
1,650
300
1,900
265
285
800

適用制度
RPS-->FIT
自家利用
RPS
FIT
RPS-->FIT
RPS-->FITRPS
RPS-->FIT
FIT
FIT
自家利用
FIT

熱電併給
有り
有り
有り
別給
有り
有り
有り
有り
有り
有り
有り
有り

２）現地訪問・ヒアリングによる個別調査
国内の木質バイオマス発電の導入状況と質問票から得られた回答をもとに、検討委員会
にて詳細な調査対象を 5 件に絞り、現地訪問・ヒアリングによる個別調査を実施した。
個別調査の候補の中で、非公開や稼働状態になっていないため、訪問が困難なケースもあり代替調査先含め、表―２の事業者を選定した。
表―２ 個別調査の訪問先
発電所

発電方式

熱電対応
別給
(別ﾎﾞｲﾗ)

主な燃料材
未利用材
一般木質

D

蒸気タービン

E

熱媒体

熱出力

熱利用先

熱の用途

---

---

自家利用

材料乾燥

蒸気タービン

併給

建築廃材

熱媒油
蒸気

自家利用

圧力加工
材料乾燥

J

蒸気タービン

併給

一般木質

蒸気

自家利用

材料乾燥

L

ガス化炉

併給

未利用材

温水

760 kW

M

ガス化炉

併給

未利用材

温水

270 kW

-5-

隣接ホテル
へ売熱
隣接工場
へ売熱

給湯・暖房
ハウス栽培

２．木質バイオマス熱電併給の技術
２．１．発電・熱電併給の技術について
２．１．１．蒸気タービンシステム
蒸気タービンシステム（図―２）は、高温高圧の水蒸気でタービンを回して発電する方式であり、バイオマス発電にも当初から採用されており、豊富な運転実績、技術的な信頼性に優れている。蒸気タービンの形式には、高い発電効率の復水式、高圧蒸気をタービンの途中から取り出す抽気式、タービン出口から大量の低圧蒸気を取り出す背圧式などがあり、熱の利用用途に沿った選択がされ、製材や建材加工、製紙工程などの産業用途に幅広
い熱源として利用されており、豊富な実績のある発電技術である。

図―２ 蒸気タービンシステム概要図２．１．２．ガス化システム
ガス化システム（図―３）は、木質バイオマスのチップやペレットを燃料に使用し、熱分解・還元反応によりガス化し、そのガスを燃料としてエンジンで発電を行うシステムです。この方式の小型機器は、農家や民家の自家利用、狭い地域内の利用など含め、欧米において 1000 基以上の豊富な実績を有している。 ガス化発電は小規模でも発電効率が 2030％と高いことに加え、発電出力に対して２～２．５倍の熱を回収・活用出来るので、総合効率は 70～80％になる。
-6-

熱媒体としては 80～90℃程度の温水として供給され、給湯や冷暖房の地域熱供給、温浴施設やプールなどの加温、農業利用での温室の冷暖房、食品加工や殺菌、木材加工などに利用され、小規模ながら地産地消のエネルギーシステムに適している。

図―３ ガス化システム概要図２．１．３．ORC システム
ORC システム（図―３）は、蒸気タービンと同じくランキンサイクルによる発電方式の一種で、タービンを回す熱媒として代替フロンやシリコンオイルなどの有機媒体を利用して発電を行う技術である。具体的にはバイオマスボイラで加熱されたサーマルオイルがバイナリー機器の中で有機媒体と熱変換され、その蒸気でタービンを回転させて発電を行う形態である。タービンの冷却水は 80～90℃の温水として供給され、暖房・給湯用や産業用の熱源として利用可能となっている。
小規模でも高い発電効率で、クローズドループ内発電でメンテナンスの負担が少ない、
更に欧州では無人運転が実施されるなどオペレーションの負担が少ないことが特徴である。またボイラの設計次第では、ガス化炉のような高品質な燃料では無く、高い含水率の雑多な燃料（低品質な燃料）も利用可能なので、燃料集積においてメリット大きい。
また大規模な熱を排出している事業（製材所や工場など）に、このシステムを取り込む
ことにより、売電収入や発生する低熱利用することで事業を取り組むこともできる。
-7-

図―４ ORC システム概要図

２．２．熱電併給の個別機器の紹介
国内導入数は少ないが機器の代表例として、ガス化炉と ORC の一部を表－３に示す。
表―３ ガス化と ORC 機器の概要（例として）装置ﾍﾞﾝﾀﾞｰ

Burkhardt GmbH

Spanner Re2

Turboden S.r.l.

ZEエナジー

設備型式(名称)
Equipment Code (Name)
発電方式
Generation type
発電定格出力[発電端](kW)Gasifier V3.90 +CHP ECO 165HG

HKA45
並列構成で発電:2000kWまで可能

TURBODEN
7CHP (with Split)

MBIO-500

ｶﾞｽ化

ガス化

ORC

165

45

729

8

4

40

30%以上

25
100
並列構成で熱出力:4000kWまで可能

18.6

ｶﾞｽ化
(ZE方式down-draft/特許取得済)
500
定格ベースで20％未満（機器構成による）
25

内部消費(kW)
発電効率[発電端](%)
熱出力(kW)260

3146

発電規模の1.5倍程度

熱媒体

温水

温水

温水
（冷却水）

熱利用 熱供給温度(送り：Outgoing)

85-90

85℃ max80

温水（冷却用循環水）
熱風（エンジン排気）
温水：40℃程度
熱風：450℃程度

熱供給温度(戻り：Incoming)

65-70

60℃ max60(熱利用側条件による)地域熱供給、温浴施設、原料の乾燥

給湯、暖房、業務用

地域熱供給、乾燥等

ﾁｯﾌﾟ乾燥、農業ﾊｳｽ利用

切削チップ

ﾊﾞｲｵﾏｽﾁｯﾌﾟ(所定の熱量を熱媒油にて回収できれば
特に燃料種の制限はありません)

木質チップ

主な熱利用先燃料種

燃料

木質ﾍﾟﾚｯﾄ (*1)

Full出力時投入量(Kg/h)

110

国内の導入数1

切削ﾁｯﾌﾟ(使用時)；3～4cm(Size:G30-G40ｸﾗｽ)
含水量: 13% max
標準構成の乾燥機利用時は生ﾁｯﾌﾟも可
45(含水率：最大13％)2

上野村

ｳｯﾄﾞﾋﾙ隠岐(島根), エコ村(福島)規格

導入
実績 日本国内の導入場所(*1) ENplus class A1

-8-

---

切削チップ：50mm角±10mm程度、厚み6mm±
30%以内。水分：W.B.50％以下希望
バークについては全木分は可。
ガス化装置投入時には水分をW.B.10%程度に乾燥を要す。

1709(ﾎﾞｲﾗ効率:0.88として)
1件： 地熱向け(5MW・発電専用)

MBIO-500の場合440kg/h（樹種、環境により変動）
2

大分県（九電みらいエナジー）

長野県安曇野市 (安曇野ﾊﾞｲｵﾏｽｴﾈﾙｷﾞｰｾﾝﾀｰ)
長野県飯田市 (かぶちゃん村森の発電所)

３．国内における木質バイオマス熱電併給の導入実態
３．１．発電・熱電併給の導入状況
協会所有のデータベース（注１）をもとに、国内木質バイオマス発電の導入実態を認識し、本調査の熱電併給事業の調査対象を絞り込む作業を進めた。

図―５ 発電所の形態別件数

図―６ 発電所の売電制度別件数

図―５、図―６が示す通り、発電形態は、蒸気タービンが多数を占めているが、新規技術であるガス化やバイナリーも 14 件（約 16%）が稼働しており、FIT 制度開始前からも導入されている。発電所の稼働は、図―７で示す通り RPS 認定以降、年平均４－5 件程度

図―７ 事業体別の稼働年度の推移-9-

に推移していたが、大規模混焼の発電所を除外しても FIT 制度の適用により急激な伸びを見せている。図―８にも示すように、事業体で見ると FIT 制度を活用した発電事業者の割合が増加しており、制度導入による効果は大きい。

図―８ 事業体別の売電採用制度
次に発電事業体毎の熱利用に関する状況を、表―４～表―６にまとめた。発電事業者による熱利用は自社で使用する燃料の乾燥等が主目的であり、それ以外の事業体に注目して確認を行いました。製材加工（建材加工含む）等の事業における材料乾燥や加工プロセス
表―４ 熱電併給における熱利用（１／３）

用途などへの利用が多いことと、そのような事業者は FIT 制度が始まる前から、自社で比較的容易に手に入る木質バイオマスを活用したエネルギー利用がされていたことも件数の多さから伺われる。 自社内活用以外で熱利用をする場合も、隣接した関連事業者への- 10 -

提供が殆んどで、欧州で見られるような熱配管を用いた地域熱供給の形態は、木質バイオマスの熱電併給では、まだ一般的で無い。なお、稼働当初は熱利用していたが、その後に中止した事業者は、本来事業を終息したケースで、熱利用の不備では無かった。
熱利用の媒体に関しては、蒸気が材料乾燥や加工プロセス等に、温水が暖房・給湯に主体に使われている状況です。
表―５ 熱電併給における熱利用（２／３）

表―６ 熱電併給における熱利用（３／３）

以上の導入分析より、国内における熱電併給の活用パターンとして① 木材加工工場等、産業拠点における乾燥・加工プロセスへの熱利用② ガス化発電等、小規模発電の排熱による暖房・給湯利用③ 5MW 級蒸気タービン発電の冷却水・ブロー水などの低温排熱利用（表－７）
表―７ 低温排熱利用の例の 3 種類と考える。但し、③の低温排熱利用は、まだ検証段階で且つ利用する熱量規模も小さいため、熱利用の主体にはならないと考える。
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（注１）
協会所有のデータベース（未公開）は、下記の情報をもとに統合して作成した。
引用先および統合資料
・新聞記事（日刊木材新聞）
・WEB 上での各種公表情報（発電事業者、メーカー、地方紙記事など）
・経済産業省の公表情報（固定化下記買取制度情報 HP、RPS 法 HP）
・各種報告資料（国産材名鑑、農林中金レポートなど）

３．２．導入事例の調査報告
本章では、前章の国内熱電併給の導入状況や質問票の回答をもとに、活用パターン①と②を中心に、現地訪問・ヒアリングにて個別調査した事業の事例を報告します。ヒアリン
グ時には、個々の事業における機密情報も含まれており、全容を記載出来ませんが、取組の経緯と目的、事業の概要、熱電併給への取り組み、林産業や地域との関わりなど、４つの視点でまとめている。

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- 13 -

- 14 -

- 15 -

- 16 -

- 17 -

４．木質バイオマス熱電併給の推進と課題
４．１．国内で今後推進が必要な熱電併給のパターン
国内における木質バイオマス熱電併給の導入パターンとしては、熱利用の視点からみると前述のとおり以下の 3 パターンに大別される。
①木材加工工場等、産業拠点における乾燥・加工プロセスへの熱利用②ガス化発電等、小規模発電の排熱による暖房・給湯利用③5MW 級蒸気タービン発電の冷却水・ブロー水等の低温排熱利用③のパターンについては、FIT による発電事業単独での収益性の確保を前提としたもの
で、余った熱をいかに有効活用するかといったスタイルとなる。熱利用側での地域産業振興など取組推進の意義も高い。しかしながらタービン通過後の復水器冷却水やボイラのブ
ロー水といった極めて低温のエネルギー密度の低い熱利用であり、発電と合わせたエネル
ギー総合効率の面からの優位性は低い。
今後国内で推進が必要なのは、①や②のパターンのように、熱利用も重視した総合エネ
ルギー効率の高い、本格的な熱電併給事業である。地域資源であるバイオマスの持つエネ
ルギーを有効に活用し、エネルギー利用側も含め、地域効果の高い熱電併給事業を普及、定着させる意義は高い。そうした背景から FIT においても小規模枠が設立され、大きな推進力となっている。しかしながら現状では、特に②のパターンの事業は国内での実績が乏しく、優良な事例も少なく、課題も多い。
そのためここでは、取組の進む欧州での普及実態や導入事例なども参考に、ガス化発電
や ORC といった小規模発電技術を活用した熱電併給の事業化のポイント、普及のための推進策等について整理していく。

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４．２．木質バイオマス熱電併給事業化のポイント
４．２．１．熱利用システムの検討
１）既存の熱需要をベースに考えた事業構築
FIT 以降の木質バイオマス熱電併給の計画段階で課題とされるのが、熱利用先の確保である。大規模発電の場合、系統連系、用水、周辺環境、燃料調達などが用地選定の条件となってくるが、熱電併給の場合は原則、熱利用先を想定して用地を選定する。発電所の計画を組んでから熱利用先の確保ではなく、既存の熱需要をベースに考えて事業を組み立てていくのである。
欧州ではバイオマスや天然ガスなどを用いた地域熱供給が各地で普及しており、その熱源の一つとして木質バイオマス熱電併給設備を導入する例が多くみられる。国内においても、FIT 以前より木材加工工場等の熱多消費産業における熱電併給設備の導入事例は多くみられる。木材加工工場は燃料調達の面からも優位性が高く、木質バイオマス熱電併給の最適な導入先と言える。
また熱多消費産業の立地、工業団地や大規模商業施設の計画時に、同時にエネルギーシ
ステムの一環として組み込んでいくようなことも有効である。

図－９ ORC（Turboden 社製）導入施設の熱利用先と発電規模の内訳
出典：日刊工業新聞社「熱電併給システムではじめる木質バイオマスエネルギー発電」

２）需要サイドのエネルギー利用システムとのマッチング
発電の排熱利用を考える際に、需要サイドで求められるエネルギーの質とのマッチング
も課題となる。日本国内の産業界では熱媒体として蒸気を用いている例が多い。素早い加熱、緻密な温度コントロール、動力用など多様な用途といった面から温水と比較すると使い勝手が良いことが要因としてあげられる。一方、ORC やガス化発電の場合は、供給さ- 19 -

れる熱は 80～90℃の温水となる。そうした中低温の熱利用施設を供給先として検討していく必要がある。
欧州では、こうした中低温の熱利用システムが普及していることが、熱電併給の普及を後押ししている一因とも考えられる。温水を媒体とした地域熱供給が各地で張り巡らされていたり、製材工場などでは温水を熱源とした木材やペレット原料の乾燥機が導入されていたりする。バイオマスを熱源とした中低温の熱利用を通じて、製品の品質向上、プロセスの安全性の向上、コストメリットを得られている事例も多々見られる。国内でも熱利用側のシステムと一体となった設備のリプレースを図り、既存産業のイノベーションにつなげることも考えられる。

図－１０ 熱源が温水の木材乾燥機

図－１１ ペレット原料乾燥のベルトドライヤー

３）熱供給インフラの整備
熱電併給プラントから他施設への熱供給を行う上で課題となるのが、熱供給インフラの整備である。国内では都市部での地域冷暖房の導入事例は見られるが、配管延長としては
世界的にみてまだ少ない。バイオマスを熱源とした規模の地域熱供給となると事例は僅かで、条件によっては配管敷設コストも非常に割高となる。欧州では配管と埋設工事費合わ
せて 200～500 ユーロ/m（3～7 万円/m）程度とされ、日本の数分の 1 となっている。
熱供給インフラの計画段階では、熱損失にも留意が必要である。熱損失は供給温度、配管の直径、配管距離、稼働時間、断熱材の種類等により決まる。一般的な熱交換器、温度での熱損失は 20W/m 程度とされている。需要側での熱利用が少ないと熱損失の割合も大きくなる。熱供給量が 1.5MWh/m・年以下になると熱損失は極端に大きくなる。
以下に熱供給量と熱損失の関係について示す。熱損失が熱供給量の 10%以下にすることが目安とされる。

- 20 -

熱損失率（パーセント）

配管の平均熱損失（W/メートル）

熱供給密度（MWh/(メートル＊年)）

図－１２ 熱供給量と熱損失の関係
出典：C.A.R.M.E.N.「Klein_Holzvergasungsanlagen Handlungsempfehlungen
für Investoren」を基に作成

４）相対での売熱契約
契約期間、買取価格等が制度として補償されている FIT 売電と異なり、売熱は熱供給側と利用側の間での相対契約となる。熱供給事業法が適用される大規模な例を除き、基本的には、契約期間、料金メニュー、供給責任等が双方の取り決めによるものとなり、価格変動リスクや双方の倒産リスクも踏まえて、契約条件を固めていく必要がある。
売熱単価は国内外の例を見ても、決して相場と言える価格があるわけではないが、総じて言えるのは、原則、従来の化石燃料等よりも安価な設定とされており、年単位などで価格の見直しを行う例が多い。通常、売熱先に熱量計を設置している。契約期間は長期契約を結ぶ例が多い。

- 21 -

図－１３ 熱利用先に設置する熱量計

４．２．２．発電技術の選択
１）熱利用形態・燃料種・規模に応じた適切な技術選択の必要性
事業化を進める上では機器ありきではなく、地域の条件に合わせた適切な技術の選定が重要となる。特に熱利用形態、燃料種、規模によって選択すべき技術も異なってくることから、技術ごとの特性と地域の条件を加味した適切な選定が求められる。
小規模熱電併給で有望な「小型蒸気タービン」「ORC」「ガス化発電」の特性について以下に示す。2,000kW に近い規模では蒸気タービン、数百 kW 以下の規模ではガス化発電、
その間の中規模帯が ORC といった棲み分けとなる。発電に伴い発生する熱の規模や性質も以下のように異なる。
（各技術の詳細は「２．木質バイオマス熱電併給の技術」を参照）- 22 -

図－１４ 出力規模による技術選択と排熱特性求められる燃料の規格要件も異なる。蒸気タービンや ORC はボイラの設計次第で高含水率や形状が不均一な雑多な燃料にも対応できるが、ガス化発電の場合、含水率、形状、灰分、組成など、高い品質の燃料が求められる。

図－１５ 小規模熱電併給技術の燃料特性
以上のような技術別の特性を踏まえ、最適な技術選択を行っていくことが必要である。
- 23 -

２）ガス化発電に関する実績ある機器の選定
ガス化発電については、ガス化の方式に様々なタイプがあり、国内外で無数のメーカー
が開発、商品化に取り組んできている。しかしながら小型のガス化発電の場合、コストを踏まえたタールの除去対策が課題となり、商用レベルの技術は僅かである。

図－１６ 木質バイオマスのガス化方式
出典：「Status report on thermal biomass gasification in countries parcipantingu in IEA
Bioenergy Task 33 2016」
国内でも大手、中小企業 20 社ほどが開発に取り組んできたものの、大半が稼働を停止
し、開発を断念してしまった経緯がある。取組が先行し普及が進んでいるドイツやオース
トリアにおいても、商用レベルに達したメーカーは 2、3 社と言われている。一方で、昨今の国内の状況をみると、実証レベルの機器も含め、多様な技術熟度の機器が市場投入されている状況であり、技術熟度の見極めが重要となってくる。
ドイツバイエルン州の C.A.R.M.E.N.（バイエルン州政府・農業省の支援を受ける再生可能エネルギー導入の支援機関）の文献では、ガス化発電設備の技術熟度からの機器選定のポイントとして以下の通り整理されている。導入数、連続運転実績、年間稼働時間実積な
どから機器の実績をよく確認することが求められ、特に国内で利用する燃料との相性についても十分に立証された機器を選定することが重要である。

- 24 -

＜ガス化発電の技術熟度からの機器選定のポイント＞
研究開発段階から実用化に向けて検証を重ね、実用に資する確実な情報を蓄積した設備に投資をすべきである。


原寸サイズのパイロットプラントで少なくとも 1 年の安定稼働を立証した設備



実用と同条件の実証プラントで理想的には数年をかけて実証した設備
参考：C.A.R.M.E.N.「Klein_Holzvergasungsanlagen Handlungsempfehlungen
für Investoren」

ガス化発電の場合、燃料に求められる規格要件は基本的に高い。機器により求められる要件に違いがあることも注意すべきである。たとえばチップのサイズが、通常流通していないような大きなサイズのものを求められる技術もある。特殊なチッパーもセットで導入する必要があり、汎用性の低いチッパーへの投資リスクも踏まえた導入判断が必要となる。
また熱電併給設備に乾燥設備を隣接し、発電時の排熱でチップ乾燥行うシステムの提案もあるが、国内では熱電併給設備と乾燥設備が一体となったシステム運用の実績も不十分
であることから、チップの乾燥システムも含めた慎重な機器選定が必要である。

図－１７ ガス化発電向けの特殊なサイズのチップ（600～1800 ㎜）

３）国内でのフォローアップ体制
国内で十分な実績を重ねているとは言い難い小規模熱電併給の機器を選定するうえで、メーカー、ベンダーによるフォローアップ体制の確認も重要となる。海外品の場合には、現地メーカーと国内ベンダーの関係性も顧客サービスのスピードや質に影響する。メーカ
ー、ベンダーのエンジニアリング能力も評価の上で機器選定を行うべきである。
- 25 -

特にガス化発電の場合、燃料との相性の問題などからトラブルが発生することは重々想定できる。トラブル時のメーカー、ベンダーの現地対応や部品の支給体制等が十分に整っていないと、復旧までに過度に時間を要することも想像でき、事前によく確認する必要がある。欧州ではメーカーによる稼働保証を行っている例もみられる。ドイツの Burkhardt
社では、メンテナンス契約のオプションで年間 7,500h の稼働保証を行っている。

４．２．３．燃料調達スキームの構築
１）ガス化発電向けの高規格燃料の調達と品質管理
ガス化発電は含水率、サイズ等、非常に厳しい燃料の品質が求められる。ガス化炉内での安定的なガス化、タールの発生抑制を図る上では、炉内の温度分布を一定の条件で均一に保ち、生成ガスが均一に炉内を流れる状態とすることが必要である。そのため燃料の均質性が求められ、その品質管理が非常に重要となる。

Downdraft gasifier
Fuel

DryingPyrolysis
Reduction

Air

OxidationAsh

図－１８ 炉内での熱分解・ガス化のイメージ
欧州では燃料の品質規格に基づく高品質な燃料の流通網が構築されているが、国内ではまだ規格品の流通網が充実していない。特に含水率 15％W.B.以下の乾燥チップの流通は従来、国内にはないため、その調達方法、品質管理の方策については十分に考えていくべきである。

- 26 -

２）雑多な燃料も含め地域で安定的に安価に調達可能な燃料の活用
ORC や蒸気タービンを活用する場合、技術的にはボイラや搬送系の仕様次第では、サ
イズが大きく高含水率の燃料の活用も可能となる。また経済性の面からも、売熱単価は燃料種による価格差がないことも踏まえると、トータルでの収益性を確保するうえで、雑多で安価な燃料の活用は有効な術となり得る。
欧州の ORC を活用した熱電併給プラントなどでは、実際に伐採したての剪定枝や枝
葉、バーク等、決して燃料としての品質が良いとは言えない多様な燃料が活用されている。

図－１９ 欧州の ORC の熱電併給プラントで活用されている雑多な燃料

４．２．４．施設のオペレーション
１）熱負荷に応じた出力調整運転
国内で稼働を始めている FIT の大規模発電の場合、年間の稼働時間が収益に直結し、基本的には年間を通じて 24 時間フル負荷運転での操業となっている。それに対して熱電併給の場合は、売電だけでなく売熱による収入もあり、熱需要の変動を考えると、出力を調整して燃料費等のコストを抑えた運転を行う方が有利なケースも考えられる。
欧州の導入事例をみると、多くの施設で熱負荷に応じた出力調整運転を行っている。たとえばドイツの地域熱供給プラントでは、バイオマスを熱源とした ORC が導入されているが、夏季の 3 か月は稼働を停止し、他の熱源による熱供給が行われている。またもう少しコンパクトな地域熱供給プラントでは、2 基のガス化発電設備が導入されており、基本は 1 基の運転で、熱需要が多い季節、時間帯は 2 基による運転が行われている。
以下にドイツでの聞き取りを基にした、ORC 発電出力 985kW でのフル出力運転と出力調整運転の収支比較を示す。フル出力運転の場合、当然売り上げが大きくなるが支出もそ- 27 -

れに応じて膨らみ、年間の収支としては 11,930 万円となる。それに対して熱に応じた出力調整運転は、売上は売電量が落ちる分少なくなるものの、支出が圧縮されるため、年間の収支は 12,368 万円とフル出力運転よりも若干優位となる。あくまでも燃料代等仮の設定ではあるが、出力調整運転の方が燃料の持つエネルギーを熱電合わせて無駄なく売上に変えることができ、支出の約半分を占める燃料代の割合を圧縮できるため、収支としては有利となるケースがあり、また燃料集荷の量的なハードルも下げることができ、コンパクトなエリアでの地産地消も実現する。

（万円/年）
40,00037,346万円/年

ORC発電（985kW）収支構造比較

35,00033,465万円/年

11,930万円/年

30,00012,368万円/年

25,416万円/年

25,00021,097万円/年

20,00015,00010,000

5,000

0

収入

支出

収入

ドイツ(フル出力)
売電売上

売熱売上

資本費

支出
ドイツ(出力制御)

燃料費

人件費

メンテナンス費

図－２０ フル負荷運転と出力制御運転の収支比較（ドイツ、985kW の ORC を例に試算）- 28 -

電力代

表－８ フル負荷運転と出力制御運転の収支比較（ドイツ、985kW の ORC を例に試算）
ドイツ

ドイツ

(フル出力)（出力制御）

備考【基本条件】
発電出力

kW

985

985

kW

223

223

熱出力

kW

4,081

4,081

資本費

万円

86,45086,450

年間稼働時間

h/年

7,920

6,000

1

1

燃料消費量

t/年

20,00015,152

チップ

燃料単価

円/t

7,800

7,800

含水率 50%

灰分

％

1.5

1.5

灰の有効利用量

％

50

50

灰処分費

円/t

30,00030,000≦150kW：30.55 円≦150kW：30.55 円≦500kW：28.47 円≦500kW：28.47 円≦5000kW：24.57 円≦5000kW：24.57 円

内部消費
設備条件

人員

燃料条件

売電・
売熱条件

売電単価

円/kWh

熱利用率

％

60

85

売熱単価

円/kWh

8.5

8.5

売電売上

万円/年

20,95915,878

売熱売上万円/年

16,387

17,587

計万円/年

37,34633,465

資本費

万円/年

5,763

5,763

燃料費

万円/年

15,60011,818

人件費

万円/年

540

540

メンテナンス費

万円/年

1,297

1,297

灰処分費

万円/年

450

341

電力代

万円/年

1,766

1,338

計

万円/年

25,41621,097

年間収支万円/年

11,93012,368

設備、建築工事費

ドイツは 2004 年 FIT 改
正時の単価

【収入】
売上
【支出】

費用

【収支】

- 29 -

減価償却のみドイツはメーカー側対応
でメンテ費に含む従量料金のみ一部運転費用、税金、利息含まず

２）ユーザーサイドでの燃料の品質管理
ガス化発電の安定稼働を行う上で、燃料の品質管理は非常に重要となる。ペレットの場
合は供給サイドで生産時に対応することで安定した品質が担保される。しかし、チップの場合、供給サイドで高品質な燃料を供給したとしても、その後のユーザー側の管理次第では品質が悪化し、設備のトラブルにつながるようなことも想定される。特に含水率に関しては、日本での平衡含水率を下回る 15％W.B.以下の規格を求めるものも多い。放っておけば水分を吸って戻ってしまう水準で、設備の安定稼働のためにはある程度ユーザーサイ
ドで対応していくことも考える必要がある。
欧州での例をみると、チップを利用したガス化発電設備の場合、ガスエンジンの排熱やガスの冷却水などを利用した乾燥機を導入し、ガス化炉投入直前でチップを乾燥している例もみられる。

図－２１ ガス化発電施設における排熱を利用したチップ乾燥機の例（Spanner、Urbas）

３）発電施設の監視体制
国内の木質バイオマス発電所には夜間も含め 3～4 名のオペレーターによる現場の監視体制を取っている例が多い。一方、欧州の木質バイオマス熱電併給プラントをみると、オ
ペレーターも 1 名程度で、夜間は無人体制となっている例が多い。ORC のプラントの例
でも認可申請を行えば休日、夜間の無人運転が可能となっている。その際には TUV で定められたセンサの設置やトラブル時のアラーム対応を行うことが条件となるが、ハードルは高くない。
一方日本では、電気事業法の関係で ORC の無人運転は現状では認められない。今後の規制緩和に期待がかかる。
- 30 -

４）メンテナンス等の内製化メーカー任せのフルメンテナンスはコスト負担もさることながら、即時対応に限界もあり、設備の稼働率にも影響するため、日常のメンテナンスをはじめ可能な限り内製化することは有効である。特にチップを燃料とした小型のガス化発電設備の場合、ペレットと比べて燃料の均質性の点からは劣るため、その時々の燃料の品質次第で細かなトラブルが発生する。
欧州のチップを燃料とした小型ガス化発電設備の導入例をみると、施設のオーナーが多少のトラブルに関しては自ら原因究明し、自己解決している。

４．２．５．事業採算性の確保
１）イニシャルコストの抑制
国内でバイオマスエネルギーシステムの導入を図る際にネックとなるのが高額なイニシャルコストの負担である。熱電併給に関しても同様であり、設備、工事費合わせた投資額
は、欧州と比較すると 2 倍以上に膨らむこともある。ORC やガス化などは海外品に頼ることが多く、輸入に係る費用や国内規格対応で、当然現地価格よりは割高になってくる。
表－９ 熱電併給施設のイニシャルコスト（発電出力あたり単価）
ドイツ

日本

ORC

86 万円/kW

131 万円/kW

ガス化発電

38 万円/kW

90 万円/kW※ORC は 1,000kW 級、ガス化発電は 170kW 級を想定、1 ユーロ＝130 円
出典：ドイツ；ドイツバイオマス研究センター（DBFZ）「Stromerzenugung aus Biomasse」
日本；㈳日本木質バイオマスエネルギー協会「小規模木質バイオマス発電をお考えの方へ ガイドブック」 を基にそれぞれ作成
それと合わせて欧州との大きな違いとして、欧州では、既存の施設に追加的に熱電併給設備を導入する例が多く、用地や建屋、重機など現有設備を有効に活用し、最低限の投資で導入が進められているケースが多い。熱供給のインフラも整っていれば既存の配管に接続するだけなので、新たな投資としては設備費、及び付帯設備、受変電設備等の負担で済む。

- 31 -

それに対して日本では、FIT により新規事業者による事業化案件が多く、用地獲得、土地造成、インフラ整備、建屋建設など、全て新たに投資が必要となるためどうしてもイニ
シャルコストの総額として高くつくケースが多い。

図－２２ 地域熱供給プラントに追加された熱電併給設備（左：プラント建屋、右：ORC）

２）燃料調達コスト
木質バイオマス発電のコストの多くを占めるのが燃料費である。昨年度の調査からも、
小規模のガス化発電や ORC、蒸気タービンの 50～60％が燃料代とされており、採算性確
保には燃料低減がカギとなる。
国内外の小規模熱電併給の事例をみると、運転を続けている施設では、極めて良い価格
条件で燃料を調達している。

運転維持費

運転維持費

24%

資本費
21%

27%
燃料費

燃料費

資本費

55%

58%

15%

図－２３ 小規模木質バイオマス熱電併給事業のコスト構造（左：ORC、右：ガス化発電）
出典：㈳日本木質バイオマスエネルギー協会 H27 年度調査結果を基に作成- 32 -

ドイツ国内でのペレットを活用したガス化発電では聞き取りで 170 ユーロ/t で、ドイツ
バイオマス研究センターのペレット燃料を活用したガス化発電のコストモデルでも 160 ユーロ/t（絶乾）が用いられている。一方、同じく C.A.R.M.E.N.の公表している統計によると、ペレットの平均単価は 50 ユーロ/MWh（≒230 ユーロ/t≒30 円/kg）となっている。
高規格なペレットであるが、熱電併給の事業者は、市場価格よりも好条件で取引を行っているものとみられる。
なお、日本国内のペレット工場の多くが欧州と比較すると零細で、燃料調達にもコストをかけているため、流通価格としては 40 円/kg 程度となっている。20～30 円/kg といった価格帯で品質の安定したペレットを調達するためには、生産拠点の大規模化、製材端材
等安価な燃料調達、流通網の整備等、国産ペレット市場の抜本的改革が課題となる。

図－２４ ドイツにおける化石燃料とバイオマス燃料の価格推移
出典：C.A.R.M.E.N.資料

チップについては、市場の流通価格は平均 18 ユーロ/m3（≒82 ユーロ/t≒11 円/kg）とされている。事業者の聞き取りベースからも 15～20 ユーロ/m3 が市場からの調達価格からとされている。しかし、小規模な事業者や地域の林業家が集まって出資したスタイルの
熱電併給プラントでは、自社の請け負う伐採工事や所有の山林から自前で調達するなどして、市場価格よりかなり割安に原価同等で調達する例もみられる。

- 33 -

€/MWh(after tax)€/m³
(after tax)€/t(after
tax)

38.54

26.8

119

26.53

18.46

81.92

11.56

8.04

35.70

図－２５ チップの市場取引価格（上限・平均・下限）
出典：C.A.R.M.E.N.資料を基に作成

３）独自の収支シナリオの構築
熱電併給の場合、単なる発電事業とは異なり、売熱収入も収入の一つの柱になる。また、FIT の売電単価は燃料種により異なるが、売熱単価は燃料種による差がないこともあり、燃料調達の条件については売電単価とのバランスのみならず、売熱量、売熱単価も含めたトータルでの判断が求められる。変動要因が多いため、コストモデルの一般化も難し
く、それぞれの条件を積み上げて独自の収支シナリオを構築していく必要がある。
欧州の専門機関のヒアリングからも、熱電併給は事業者がそれぞれの地域の条件を積み上げて収支シナリオを描いていくことが重要とされている。オーストリアバイオマス協会
では、そうした事業者の判断をサポートするツールとして、熱電併給事業の採算分岐点の分析シートを公開している。イニシャルコスト、売熱単価、燃料単価のそれぞれの条件を基に、発電コストが割り出されるシートとなっている。

- 34 -

効率評価と 12 年の場合の投資回収
予備電力

Cent/kWh

燃料費

投資コスト
/発熱率

出典：オーストリアバイオマス協会「Wärme und Strom aus Holz」

図－２６ 熱電併給の採算分岐点分析シート

４．２．６．地域づくりと一体となった事業形成
大型の木質バイオマス発電所は FIT による収益性が魅力となり、幅広く出資を募り、ス
ケールメリットを生かした事業形成をしている例が多くみられる。それに対して小規模木
質バイオマス熱電併給事業の場合、より地域に密着して取り組んでいく必要がある。
燃料の面からは大規模程コストをかけられないため、より近郊のエリアから良い条件で調達する必要がある。そのためには地域の森林・林業の仕組みにいかに組み込めるかが重要となる。熱利用は近隣でエネルギーを利用するため、地場産業との密な連携が必須である。収益性の面からはどうしても大規模発電と比較して劣る代わりに、いかに地域の経済循環にプラスになるような仕組みを形成するかも重要となる。
熱電併給事業を端緒に地域のエネルギーシステムや資源循環の仕組みを変えることで、地域の産業振興や環境保全を促進し、持続可能な地域づくり、地方創生に寄与していくことが期待される。その実現のためにも事業者が行政とも良好な関係性を構築し、地域づくりの取組として一体となって取り組んでいくことが求められる。またそのためのビジョンの共有が非常に重要になってくる。
- 35 -

【地域一体で取り組む熱電併給の国内事例：気仙沼地域エネルギー開発㈱（宮城県）】
気仙沼地域エネルギー開発㈱（宮城県）では、800kW のガス化発電設備を導入し、地域の間伐材等を原料とした熱電併給を行い、隣接する 2 か所のホテルに温水供給を行っている。取組の背景としては、東日本大震災後の復興を進める中で、地域の森林資源を活用した地産地消のエネルギーを導入し、まちの復旧復興と持続発展可能な社会づくりを目指すために、市役所、民間企業、森林関係者の協力の下、事業をスタートさせることになった。
地域にとって大切な漁場の環境を保全するためにも森林の適正な整備に取り組む意義は高く、森と海の融合をキーワードに、地域に好循環を生み出し、多様な主体が恩恵を得られる仕組みを構築した。技術的な課題はあるものの、燃料の集荷やプラントの運営など、地域の関係者、行政が協力しあうことで事業を運営し、地域の復興の一助となっている。

図－２７ 気仙沼地域エネルギー開発の取組を通じて目指す地域の姿
出典：気仙沼地域エネルギー㈱パンフレット- 36 -

４．３．木質バイオマス熱電併給導入モデル
国内で木質バイオマス熱電併給を行う場合について、現地視察や関係者へのヒアリングなどを通して、下記に考察した。

４．３．１．製材所における木質バイオマス熱電併給導入モデル
地域の製材所に発電設備を導入したケースを想定した。熱利用先としては、自社の乾燥材製造のための熱源として、木材乾燥設備に利用し、発電分については、FIT 制度に基づき、送電することを想定した形でモデルを作成した。

製材所

地域の山林

チップ等

製材

ボイラー

熱電設備

送電

木材乾燥設備
図－２８ 製材所における熱電併給システムの導入モデル

製材所にて、発電設備を導入し、乾燥材の熱源利用として想定した収支モデルは表－９の通り。
- 37 -

表－９ 製材所における熱電併給システムの収支モデル
項目

単位

金額

備考

【基本条件】
発電出力

kW

265

kW

210

熱出力

kW

470

資本費

万円

10,000

年間稼働時間h/年

7,200

300 日、24 時間稼働

人員

人

8

1 日 3 交代

燃料消費量

t/年

11,600

含水率 40％を想定

燃料単価

円/t

2,000

搬出・輸送経費は製材搬出費に含

送電出力
設備条件

燃料条件

め、チップ製造費のみを計上
売電・売熱 売電単価

円/kWh

24

条件

売熱単価

円/kWh

6

売電売上

万円/年

3,630

売熱売上

万円/年

2,030

【収入】
売上

計

5,660

【支出】
資本費

万円/年

550

燃料費

万円/年

2,320

人件費

万円/年

1,600

製材業務に付随して管理することから、発電設備に関わる人件費と製材所に関わる人件費を１：１で費用

按分
メンテナンス

万円/年

215

万円/年

450

費
灰処分費

産廃処理費を 20,000 円と想定（運
賃込み）

その他

万円/年

325

計

万円/年

5,410

年間収支

万円/年

250

【収支】

- 38 -

税金・保険代・排水処理費など

１）モデル化の前提条件【基本条件】◯設備条件
導入する乾燥機に必要となる熱量を想定した木質バイオマスボイラーに、バイナリー式発電機を導入するケースで想定した。そのため、熱利用先で最低限必要となる熱量を算出し、その規模に合わせた発電設備を想定した。
稼働時間については、製材所の稼働日（平日・土曜稼働）に、24 時間稼働する前提で想定した。
人員については、燃料供給には製材から出るバークや製材端材を利用したり、木材乾燥設備に熱供給を行うなど、製材所の業務と密接にリンクしていることから、発電設備に関わる担当者は製材製造にも関わると想定し、一日３交代で 24 時間稼働が可能な体制として見込んだ。
◯燃料条件
燃料としては、製材所から発生するバークやプレーナー屑、製材端材などを燃料と想定している。そのため、含水率が燃料の種類ごとでバラバラとなっている。バークもなるべ
く乾燥させるようにして、平均的な含水率として 40％を想定して、利用量を算出した。
燃料費単価は、製材所における発電設備となるため、基本的には製材用に搬出した木材から出るチップやプレーナー屑、木片などが木質バイオマス燃料となることを想定しており、その際の搬出コストについては、製材価格に反映させる一方で、発電設備に投入する
際の燃料の製造費のみを燃料単価として加えた。
◯売電・売熱条件
売電単価は、製材所から出る木質燃料は、FIT 制度の買取価格の中では、「一般木質バイオマス」のカテゴリーとなるため、全量を「24 円/kWh」と設定した。
一方、売熱単価は、本来乾燥機を稼働させた場合に係る化石燃料費の熱量単価を、平成
28 年の平均単価をベースに、kWh 単位に変換して「6 円/kWh」と設定した。
【支出】
◯人件費
人件費は、上記の設備条件の人員でも記載している通り、発電設備での勤務と製材所での勤務が、同じ割合で関係するとして、人件費を発電設備：製材所で１：１として按分した。
◯灰処理費
灰処理費は、発電所から発生する灰を全て産業廃棄物処理することを想定して、その際に係る産廃処理費用については、今回の調査によるヒアリングや現地調査等から、20,000
円/t と設定した。
- 39 -

２）費用の考察
収支モデルによると、年間収支は 250 万円にとどまっているが、発電設備の投資回収年
数は 1３年弱となった。
平成 23 年に経済産業省が公表した「天然ガスの燃料転換・高度利用に関するワーキン
ググループ報告書」によると、産業部門におけるエネルギー利用設備に関する大規模な投資を行う際の、投資の可否を判断するための設備投資回収年数の目安として、7 割が 15 年
以下と回答していることから、上記の条件であれば、発電機が稼働している間に資金回収はできるため、製材所でも熱電併給設備を導入することを検討することが可能と言える。

問：ボイラーや加熱設備、自家発電設備など、エネルギー利用設備に関する大規模な投資を行う際の、投資の可否を判断するための設備投資費回収年数の目安を教えてください。

5年以内（出所）天然ガスの燃料転換・高度利用に向けて～天然ガスの燃料転換・高度利用に関するワーキンググ
ループ報告書図―２９ 望まれる投資回収年数（既存調査）

一方で、検討すべき課題も多い。例えば、熱利用する設備で利用する乾燥設備の熱量に見合った設備に合わせた発電設備を導入することが求められる。また、燃料費についても、本来であれば、搬出経費や輸送費も発電利用分として計上する必要があるが、収支上では赤字に転落する可能性が高く、製材業でその分を補う必要がある。人件費において- 40 -

も、製材所との兼業となっているが、安全性の部分では十分といえないことから、従業員教育や発電メーカーとの保守点検体制の確立が求められる。

４．３．２．宿泊・温浴施設向けに熱電併給を行う木質バイオマス
発電所の導入モデル
地域に 1,000kW 程度の発電設備を導入し、その熱源を温浴施設やホテルなどに供給するケースを想定した。熱利用先としては、温浴施設やホテルの他、搬送されてきたチップの乾燥の熱源としても利用し、発電分については、FIT 制度に基づき、送電することを想定した形でモデルを作成した。

製材所

地域の山林

チップ等

製材

ボイラー

熱電設備

送電

木材乾燥設備
図－３０ 宿泊・温浴施設に熱電併給を行う木質バイオマス発電所システムの導入モデル

宿泊・温浴施設に熱電併給を行う木質バイオマス発電所のシステムを想定した収支モデ
ルは表－１０の通り。
- 41 -

表－１０ 宿泊・温浴施設に熱電併給を行う木質バイオマス発電所の収支モデル
項目

単位

金額

備考

【基本条件】
発電出力

kW

1,000

kW

900

熱出力

kW

1,100

資本費

万円

210,000

年間稼働時間h/年

7,200

300 日、24 時間稼働

人員

人

8

1 日 3 交代

燃料消費量

t/年

10,000

生チップ

燃料単価

円/t

9,000

チップ購入単価

売電単価

円/kWh

40

売熱単価

円/kWh

6

売電売上

万円/年

25,920

売熱売上

万円/年

4,752

送電出力
設備条件

燃料条件
売電・売熱条件【収入】
売上

計30,672

【支出】

費用

資本費

万円/年

11,500

燃料費

万円/年

9,000

人件費

万円/年

2,800

メンテナンス費

万円/年

700

灰処分費

万円/年

400

産廃処理費を 20,000 円と想定（運賃込み）

その他

万円/年

2,500

税金・保険代・排水処理
費など

計

万円/年

26,900

年間収支

万円/年

3,772

【収支】

- 42 -

１）モデル化の前提条件【基本条件】◯設備条件
発電出力、熱出力は、導入する発電設備の熱利用先として、「ホテル」「温浴施設」「チップ乾燥」の３つを想定し、ホテルや温浴施設向けには、安定的に熱供給を行う一方で、熱需要の調整する設備として、チップ乾燥機を設置することとしており、その容量に見合った熱電併給設備を導入したと仮定した。
稼働時間については、ホテルや温浴施設の稼働日（週６日稼働）に、24 時間稼働する前提で想定した。
人員については、１日３交代で 24 時間稼働が可能な体制として見込んだ。
◯燃料条件
燃料は、地域の山林から出てくる間伐材や枝葉、タンコロを想定し、平均的な含水率として 50％を想定して、消費量、単価を算出した。
◯売電・売熱条件
売電単価は、地域の山林から出てくる間伐材のため、FIT 制度の買取価格の中では、「未利用木質バイオマス」のカテゴリーとなるため、全量を「40 円/kWh」と設定した。
一方、売熱単価は、本来乾燥機を稼働させた場合に係る化石燃料費の熱量単価を、平成
28 年の平均単価をベースに、kWh 単位に変換して「6 円/kWh」と設定した。
【支出】
◯灰処理費
灰処理費は、発電所から発生する灰を全て産業廃棄物処理することを想定して、その際に係る産廃処理費用については、今回の調査によるヒアリングや現地調査等から、20,000
円/t と設定した。

２）費用の考察
収支モデルによると、年間収支は 3,772 万円で、発電設備の投資回収年数は 14 年弱（13.8 年）となった。
発電設備から出る熱を有効利用したケースとして、特徴的なモデルと言えるが、実際には前提となる条件をそろえないと、採算が合わない可能性がある。
熱利用先となる施設と発電所の設置場所の距離が離れてしまうと、熱供給する導管が延長されることで、費用がかさむことに加え、工事の許認可などの手続きが煩雑になる可能性があり、熟考が求められる。

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さらに、ホテルや温浴施設などは、定期的に熱を供給する必要がある一方で、熱利用の時間や季節変動の可能性が高く、重要先施設の熱供給量の最適化とともに、売電量との調整が難しいため、安易な計画では、計画倒れに終わってしまう可能性が高い。
また、燃料供給についても、地域の間伐材を利用するためには、地域の森林組合や素材生産事業者、地域住民、自治体との連携は不可欠と言える。
一方で、地域の中で自給自足を行い、地域内循環が見込める木質バイオマス発電所となるため、災害時の電源や熱供給先として機能するポテンシャルを秘めている。川上から川下までを木質バイオマスで担う地域内システムモデルとして、成功事例が増えてくると、導入件数も増加するとみられる。

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４．４．木質バイオマス熱電併給の普及に向けた課題・対応策
４．４．１．データ・情報の整備・発信
木質バイオマス熱電併給は、FIT による大規模発電と異なり、技術選択や燃料規格、熱利用の面から異なる課題がある。特にガス化発電は新たな技術の参入も多く、技術選択の判断を見誤り、その後のオペレーションで大変苦労している事例もみられる。まだまだ新たな領域で国内での十分な実績もなく、情報不足な面もあることから、国や行政、専門機
関等による適切な情報提供が必要と考えられる。たとえば本調査の成果など、木質バイオマス熱電併給の技術情報や事業化のポイント等の情報を一元的に取りまとめたパンフレッ
ト等の作成も有効である。
また、稼働後の発電所の稼働実績、コスト情報、燃料種別利用量、燃料調達単価等を統計情報などとして今後、整備、公表していくことが求められる。FIT の買取条件の検討
等、適切な政策誘導を促すためにも、こうしたデータ整備は重要となってくる。
欧州では国や州の機関、研究機関や業界組織等が事業者向けのコスト情報の提供や統計
データの整備・公表を行っている。国内でも木質バイオマスの市場の加熱や社会的要請の高まりにより、そうした情報整備がなされつつあるが、欧州の例に倣い、より正確かつ詳細なデータ整備と公表を一層進めていくべきである。

４．４．２．熱電併給促進のための施策支援・規制緩和
FIT では 2,000kW 未満の間伐材等由来に 40 円/kWh の新たな枠が創設された小規模発電にはチャンスが広がっている。しかしながら、前項で既述の通り、熱電併給事業の場
合、燃料、設備、熱利用、売熱スキームなど、あらゆる面から発電のみの事業とは条件が異なる。そのため従来の FIT による支援だけでは普及を十分に後押しできない面もある。
大規模発電との違いを踏まえ、独自の支援策を投じていくことで熱電併給の普及を推進していくことが求められる。たとえば FIT による熱電併給の優遇、新たな熱利用・熱電併給施策による推進といったことも考えられる。
また、ORC でみられるように、電気事業法等の規制が障害となり、本来の優位性を発揮できていない面もみられることから、安全性等の検証を行ったうえで規制緩和を進めていくことも必要である。

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４．４．３．熱電併給促進の意義を見つめなおす
木質バイオマス熱電併給はエネルギー効率、CO2 排出削減効果、資源の有効活用といった環境面からの効果の高い取組である。また地域の森林・林業やエネルギー利用側の産業など地域産業と密接な関わりがあり、地域経済振興の効果も大きい。本来外部依存のエネ
ルギーの地産地消も進めることで、地域のエネルギーセキュリティの向上も期待される。
単なる利潤目的の再エネビジネスではなく、持続可能な地域づくりを進めていく上での歯車として熱電併給は高いポテンシャルを秘めている。
こういった視点を地域で共有し、関係者により事業構築をしていくことが重要である。
またこれを支援する自治体、国としても、こうした効果に鑑み、適切な支援策を投じていくべきである。
ドイツでは 2014 年の EEG 改正により支援の幅が当初より大幅に圧縮され、以降、木質
バイオマスの熱電併給施設の建設が伸びていない。普及の余地はまだあるものの、政策判断として再エネに一定の抑制がかけられてしまい、現行の支援の幅では採算性が見込めなくなってしまったためである。2017 年からは入札制度に移行し、状況は益々厳しくなる。
一方で、普及を進めていきたいバイオマス産業界や地域の間では、地域産業振興や雇用、税収の効果などを踏まえ、継続支援の議論が沸き上がっている。欧州全体での電力市場の今後のビジョンづくりやその中でのバイオマスの役割に関する議論を深めていくことが必要とされている。

図－３１ バイオマスエネルギーによる地域効果
出典：オーストリアバイオマス協会パンフレット- 46 -

５．まとめ
木質バイオマス熱電併給の事業化のポイントを総括する。熱電併給の場合、熱収入が採算性の鍵ともなるため、計画段階だけでなく、オペレーションも含めて熱利用を主体として事業を構築していくことが大切である。技術に関して、特にガス化発電は実証段階の技術も含め、様々な機器が市場に投入されているため、技術熟度や導入サイトの条件に合わせて適切な機器選定が求められる。燃料については、熱電併給の場合、燃料種による取引価格の影響のない熱収入もあるため、全体の収支を考えて地域で安定的かつ安価に入手できる燃料を調達することも有効である。ガス化発電の場合は燃料の品質管理の対策も重要である。
また成功事例をみると、いずれも標準のケースよりもコストを抑制したり、エネルギー
利用サイドに新たなメリット・価値を生み出すなど、事業を成立させるための独自の工夫が見られる。小規模な熱電併給は、燃料の調達から熱エネルギーの利用まで、地域密着で取り組んでいくことが必須であり、効果的に導入していくことで地域に多様なチャンスをもたらすツールとなる。地域振興への効果に鑑み、官民が連携し、まちづくりと一体となって取り組んでいくことが非常に大切である。

≪木質バイオマス熱電併給事業化のポイント≫❖ 熱をメインに考える（計画段階・オペレーション）❖ 適切な技術選択❖ 地域で調達可能な安価な燃料の活用と品質管理❖ 事業者独自の創意工夫よる独自の収支シナリオの構築❖ まちづくりと一体となった事業形成

一方で、FIT の小規模枠創設により小規模熱電併給の案件化の動きは活発化しているものの、成功事例と言える案件はあまりみられず、技術、採算性の面などから苦戦を強いられているのが現状である。背景には情報不足が挙げられる。技術情報や統計情報、コスト
データなど実績ベースの情報も含めて、広く情報・データの整備、発信が求められる。
また熱電併給事業の特性を踏まえた、独自の推進施策の立案や市場ニーズを踏まえた規制緩和も講じていく必要がある。

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木質バイオマス熱電併給事業の推進のための調査
平成 29 年 3 月 発行

発行：（一社）日本木質バイオマスエネルギー協会
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本書は、平成 28 年度林野庁補助事業「木質バイオマス利用支援体制構築事業（燃料の安定供給の強化等）」により作成しました。

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