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

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調査事業の目的・概要【調査の目的】 FITの施行により全国で木質バイオマス発電事業化が活発化。しかし多くの事業が発生する熱の利用のない、発電単体の事業。
 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。
 全国の導入事例や欧州の先進事例も踏まえ、熱電併給事業化の成立要件や課題、対応策について整理することを目的とした。
（調査事項）
 国内メーカー・ベンダー調査
 国内導入事例調査（現地調査含む）
 欧州専門機関ヒアリング 欧州導入事例調査（現地調査）

これらの調査により見えてきた事業化のポイントや課題、対応策について解説

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JWBA Proprietary2

木質バイオマス熱電併給事業化のポイント【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❖ 創意工夫に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

2017/3/16

JWBA Proprietary3既存の熱需要をベースに考えた事業構築
 用地選定段階から熱利用先を想定して計画を進めていく。
 系統連系、用水、 燃料調達、周辺環境の条件で用地選定から入る大規模発電とは異なる認識が必要。

 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むことも考えられる。

日本でも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い。
図

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」

2017/3/16

JWBA Proprietary4熱需要サイドのエネルギー利用システムとのマッチング
 ORCやガス化発電の場合、80～90℃の温水が排熱として供給される。
 日本の産業界では熱媒体として蒸気の利用が多い。
 中低温の熱利用のメリットを生かして、熱利用側のシステムと一体となったリプレースで既存産業のイノベーションにつなげることも。

2017/3/16

JWBA Proprietary5熱供給インフラの整備（配管の敷設）（熱供給配管コスト）
配管設置コスト:
200～500ユーロ/m（工事費込み）⇒日本の数分の1のコスト（配管について）・1mで20W程度の熱損失・耐久性は30年
・破損箇所が外部から確認できる
センサが組み込まれている

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JWBA Proprietary6熱供給インフラの整備（熱損失） 熱損失は供給温度、配管の直径、配管距離、断熱材の種類により決まる。
 需要側での熱利用が少ないと熱損失率も大きくなる。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。

 熱損失が熱供給量の10％以下にすることが目安。

配管の平均熱損失（W/メートル）

熱損
失率（パーセント）

熱供給密度（MWh/(メートル＊年)）

図 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

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JWBA Proprietary7相対での売熱契約【FIT売電事業】• 契約形態・単価はFIT制度のルールの中で確定• 20年に亘る買取と売電単価の長期保証【売熱事業】
熱供給事業法適用外（多くがこの例）の場合、• 自ら契約形態・期間・料金メニューを策定• 原燃料の市場価格変動リスク• 熱供給先の脱退リスク、双方の倒産リスク

2017/3/16

JWBA Proprietary8熱負荷に応じた出力調整運転
 FIT売電は通常、24時間フル出力運転だが、熱電併給の場合は熱負荷に応じて出力調整することで限りある資源の有効活用、エネルギー効率の向上、条件によっては収益性の向上が期待できる。

 欧州の蒸気タービンやORCによる熱供給プラントでは、出力調整されている例が多い。（夏季は完全停止し、年間6,000h稼働の例も）（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（燃料消費量）
フル出力：20,000t/年
出力調整：15,000t/年

20,00015,00010,0005,0000収入

支出

収入

ドイツ(フル出力)
売電売上2017/3/16

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

電力代

JWBA Proprietary

データ：事業者ヒアリング情報を基に作成

9熱利用形態・燃料種・規模に応じた適切な技術選択

詳細は協会ガイドブックを参照

2017/3/16

JWBA Proprietary10ガス化発電：実績ある機器の選定
 国内外で無数のメーカーが開発、商品化に取り組む。国内では大手、中小20社程が開発に着手したが、大半が稼働を停止し、開発も断念。
 取組の先行するドイツやオーストリアで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。（ドイツバイオマス研究センター、
C.A.R.M.E.N.ヒアリングより）
 導入数、連続運転実績、年間稼働時間、耐久性等の実績をまずは確認。

＜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_HolzvergasungsanlagenHandlungsempfehlungen für Investoren」

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JWBA Proprietary11ガス化発電メーカー・機器リストの公表

 メーカー・ベンダーの国内でのフォローアップ体制もよく確認
・トラブル時の迅速な対応、部品等（特に海外規格品）の支給体制
・エンジニアリング能力（建設時、メンテナンス）
・企業の体力・与信力

・・・・・※海外では年間7500hの稼働保証を行っているメーカーも2017/3/16

JWBA Proprietary12ガス化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、均一性等、厳しい燃料品質を要求。
 ガス化炉内での安定的なガス化、タールの発生抑制のため、・炉内の温度分布を均一に保つ・生成ガスが均一に炉内を流れる状態とすることが必要。

 国産の樹種、特に水分の多いスギチップとの相性は実証などで要確認。
Downdraft gasifier
FuelDrying
Pyrolysis
Reduction

AirOxidationAsh

2017/3/16

出典：C.A.R.M.E.N.資料

JWBA Proprietary13

燃料調達コスト
 コストの50～60％を占めるのが燃料代。
 採算性確保には燃料代の低減が必須。

運転維持費

運転維持費

24%

資本費
21%

27%
燃料費

燃料費

55%

資本費

58%

15%

図 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

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事業者による燃料の自己調達
 事業者が自ら原料を調達する等、市場価格よりも安価に調達
 事業者の既存のビジネスの中から発生した材を活用（伐採木、剪定枝など）
 林業家が共同出資してプラントを運営し、自ら原料を調達（ガス化発電（30kW＋45kW）導入の土建業者の事例）
本業の工事で発生した伐採木を活用
市場価格は18ユーロ/m3だが、原料は無償でコストはチップ化等の原価のみ

2017/3/16

JWBA Proprietary

15熱電併給事業におけるペレット調達価格
 欧州の熱電併給事業者の聞き取り、また専門機関のコストモデルなどからも、事業者は市場価格よりも有利な価格で調達している例が多い
・市場価格（グラフ緑線）：50ユーロ/MWｈ（≒230ユーロ/t、32.5円/kg）
・事業者聞き取り：170ユーロ/t
・ドイツバイオマス研究センターガス化発電コストモデル：160ユーロ/t

 日本では大型のペレット生産拠点整備等、ペレット市場の抜本的改革も必要

出典：C.A.R.M.E.N.統計資料

2017/3/16JWBA Proprietary

16ORCや蒸気タービンの熱電併給は雑多な燃料も活用
 ORCや蒸気タービンであればボイラの設計次第で雑多燃料も活用可能。
 コジェネの場合、熱は原料が何であろうと売熱単価は変わらないため、未利用木材にこだわらず、低質・安価な燃料の活用により収支改善を図る。

2017/3/16

JWBA Proprietary

17イニシャルコストの低減
 欧州と比較するとイニシャルコストは1.5~2.5倍
 海外品は輸入に係る費用や国内規格対応でコストアップ
 欧州は既存施設への追加的導入が基本だが、日本は用地、土地造成、インフラ整備、建屋建設など全て新たな投資が必要なスタイルが中心

表

熱電併給施設のイニシャルコスト比較
ドイツ

日本

ORC

86万円/kW131万円/kW

ガス化発電

38万円/kW90万円/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を基にそれぞれ作成

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JWBA Proprietary

ガイドブック」

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既存設備内への導入によるイニシャルコスト低減
既存の地域熱供給プラントや製材所、工場等に導入される等、日本のように土地の取得から行っている単独の発電所とは異なり、イニシャルコストの負担を抑えたスタイルとなっている例が多い。

建設業者の工場内のCHP（45kW）

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既存地域熱供給へのCHP（180kW）の追加導入

JWBA Proprietary19メンテナンス等の内製化
 小規模な施設程、メンテナンスは事業者自らが行い、それによって必要経費を抑制している例が良くみられる

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独自の収支シナリオの構築
 燃料調達、設備導入、売熱、オペレーションなど各段階で独自の工夫をし、独自の収支シナリオを作ることが重要
 メーカー提案の収支モデルはあくまで検討の出発点
効率評価と12年の場合の投資回収
予備電力 Cent/kWh

投資コスト/発熱率

図 熱電併給の採算分岐点分析シート
出典：オーストリアバイオマス協会「Wärme und Strom aus Holz」

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地域づくりと一体となった事業形成

図 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
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JWBA Proprietary22木質バイオマス熱電併給の普及に向けた課題・対応策
 データ・情報の整備・発信
 事業者に対する情報提供
 FITの買取条件等、施策立案時のバックデータ• 技術・機器情報• 導入ガイドブック• 発電所の導入事例情報• 発電所の稼働実績、コスト情報• 燃料価格等の統計情報

 熱電併給促進のための施策支援・規制緩和
 大規模バイオマス発電との違いを踏まえ、“熱電併給”のための独自の推進策も必要••••
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FITによる熱電併給の優遇
新たな熱利用・熱電併給施策（インセンティブ、補助、規制）
電気事業法の規制緩和
インフラ整備JWBA Proprietary23

木質バイオマス熱電併給促進の意義
 地域環境・地球環境
 地域経済 地域社会：化石燃料消費・CO2削減、森林保全…
：新規産業・雇用創出、エネルギーコスト削減…
：域内交流促進、エネルギセキュリティ向上…

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、地方創生を進めていく上での歯車となるツール

図 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

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