IEEJ:2008年2月掲載

第11回IEEJエネルギーセミナー「シリーズ石炭を考える会（第3回開催）～石炭は21世紀の主役となりうるか～」
平成20年2月4日開催「石炭関連平成20年度予算概要及びJBICアジア・環境ファシリティについて」
経済産業省資源エネルギー庁資源・燃料部石炭課長 谷 明人氏
国際協力銀行金融業務部企画課課長代理 中島 裕行氏「最近の石炭需給状況と価格の動向」(財)日本エネルギー経済研究所 戦略・産業ユニット石炭グループ
研究主幹 佐川 篤男「京都メカニズムをはじめとする排出権の概要と最近の動向」(独)新エネルギー・産業技術総合開発機構
京都メカニズム事業推進部長 中島 英史氏「地球温暖化とエネルギー」
経済産業省大臣官房審議官

本部

和彦氏

本資料は、講演者のご了解を得て、公表させて頂いております。

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IEEJ:2008年2月掲載

IEEJエネルギーセミナー
シリーズ石炭を考える会（第３回）

石炭関連事業の今後の取組み

平成２０年２月２２日
経済産業省資源エネルギー庁
資源・燃料部石炭課長谷 明人
2

IEEJ:2008年2月掲載

共通認識１．緊迫する石炭需給
２．待ったなしの地球環境問題
３．複数、複雑化する考慮要因
４．想像を超える世界の変化

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IEEJ:2008年2月掲載

昨年の石炭輸入量＜一般炭が１０％の伸び、１億トンの大台＞• 総輸入量 １８６百万トン（＋ ５．１％）• 一般炭
１０１百万トン（＋１０．２％）• 原料炭８０百万トン（＋ ０．３％）• 無煙炭
６百万トン（▲ ７．５％）

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IEEJ:2008年2月掲載

一般炭の輸入元の変化＜中国減少分を豪、露、インドネシアでカバー＞• 豪州
６４ → ６５ （単位：％）• 中国
１５ → １１• インドネシア １３ → １４
• ロシア
６ → ８
• カナダ
２ → ２
• 南アフリカ
０ → ０ (42万トン)

5IEEJ:2008年2月掲載

原料炭の輸入元の変化＜中国大幅減少分を豪、加でカバー＞• 豪州
５５ → ５８ （単位：％）
• 中国
６ → ２
• インドネシア ２４ → ２４
• ロシア
４ → ４
• カナダ
９ → １１• ﾆｭｰｼﾞｰﾗﾝﾄﾞ
１ → １6IEEJ:2008年2月掲載

石炭総計の輸入元の変化＜中国シェアがついに１０％を切る。
減少分を豪、露、加でカバー。＞• 豪州
５８ → ６１ （単位：％）• 中国
１２ → ８• インドネシア １８ → １８
• ロシア
５ → ６
• カナダ
５ → ６
• ベトナム１ → １
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IEEJ:2008年2月掲載

天災、人災等による出炭不調• 豪ＱＬＤ州の大雨による、ＦＭ宣言（１千万トンの原料炭供給に影響、１０億Ａ＄損害予測）• 中国の大寒波による輸送への障害（安全確認の強化、在庫水準の半減、石炭会社の売惜しみ）

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IEEJ:2008年2月掲載

懸念される点及び対応• 来年度価格交渉への悪影響• 価格以上に、必要な量を如何に確保するか• 日本としてのフォーメーション9IEEJ:2008年2月掲載

待ったなしのＣＯ２削減要求
世界のCO2排出量：2050年に現状比半減 を想定した場合の予測結果
CO2 emission & storage (GtCO2/yr)

70

なりゆきケース（BaU）
60

Ocean

50

Deep saline aquifer

40

Depleted gas well30

Coalbed (ECBM)

20

Oil well (EOR)10Net Emission

0
2000

2010

2020

2030

2040

2050

Year

2050年には、CO2地中貯留は世界において年間300万トン規模換算で6200箇所以上
RITE DNE21+モデルによる暫定的な分析結果

IEEJ:2008年2月掲載

日本の石炭火力発電効率を主要国に適用すると、ＣＯ２排出量削減に大きな効果あり
z 日本のベストプラクティスを米、中、インドの石炭火力に適用すれば、CO2削減効果は、合計10億トン。これは、日本の石炭火力CO2排出量2.1億トンの5倍弱、また日本全体のCO2排出量（12.6億トン）の 約8割に相当。

石炭火力発電からのCO2排出量 （2003年）- 実績 vs 日本のベスト・プラクティス（商業中の最高効率）適用ケース -Mt-CO2
2000▲３７４＋▲４６３＋▲１６２＝１０００百万㌧(▲374)
1500(▲463）

日本

米国

BPケース

実績

BPケース

201
実績

213

BPケース

(▲12)
実績

01288

中国

(▲162)
(▲33)

492

330

178

135
BPケース

500

1751

実績

1538

BPケース

1912

実績

1000

インド

豪州

「ＢＰケース」 ： 日本のベスト・プラクティス（商業中発電所の最高効率）を適用した場合の試算。
「実績」データの出典 ： IEA "CO2 Emissions from Fuel Combustion" 2005 edition

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IEEJ:2008年2月掲載

中国の既設石炭火力発電所のリノベーション
z 中国の石炭火力発電設備容量は3億ｋW(日本の石炭火力の約８倍)。発電設備容量の70％を占める。
z 石炭火力発電のうち90％ は40万ｋW未満（10～40万ｋWが800基以上)で、高効率化と環境対策が進んでいない。
z 高効率化と環境対策のため、正確で高度な我が国の診断・改善技術に対して高いニーズ。
z ボイラー、タービンの一部の改修を行うだけでも大きく効率改善。
z ＣＤＭ（クリーン開発メカニズム）化のファイナンスをＪＢＩＣで用意。
＜診断・改修例＞○環境装置の設置・脱硫設備の設置
・脱硝設備の設置○ボイラ改善・ボイラ伝熱面洗浄・節炭器スートブロア新設
・空気予熱器のエレメントの洗浄・交換
・バーナノズル自動制御化
・灰付着防止添加剤、等○タービン改善
・タービンのローターごと取替え
・高性能ブレード採用
・シールフィン取替え(蒸気漏れ削減)
・ダイヤフラム取替え
・内車室取替え、等12

IEEJ:2008年2月掲載

低品位炭改質技術の概要
z 中国、インドをはじめ、世界的に石炭の需要は飛躍的に拡大。世界的に大量に賦存する低品位炭も利用されていく見込み。
z 低品位炭については、技術開発により改質を行って高品位化することにより、高効率でより環境調和的なエネルギーとしていくことが有意義。

改質炭

低品位炭原炭•経済的な脱水•経済的な脱水•性状の安定化•性状の安定化•低発熱量（高水分）•低発熱量（高水分）
•自然発火
•自然発火
•ローカルエネルギー•ローカルエネルギー
細孔内の水分表面水分
重質油•豊富な資源•豊富な資源•環境調和型性•環境調和型性状状
低灰分、低硫低灰分、低硫改質技術
黄黄•高い燃焼性•高い燃焼性•低価格
細孔内の水分が油と入れ替わり、重質油が石炭表 •低価格
面、細孔内に選択的に吸着することにより、水分の再吸着を防止 (2001～2005年度、3t/日プラントで実証）

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IEEJ:2008年2月掲載

石炭火力発電について、次のような革新的な技術の導入がなされている【超臨界圧発電（SC）】 1980年頃～
石炭【超々臨界圧発電（ＵＳＣ）】1993年頃～

ボイラー
ボイラー

石炭（蒸気）
蒸気タービン

蒸気タービン

発電

蒸気の温度・圧力を更に向上させることにより、発電効率を更に向上

（蒸気）
発電

既存のシステムより、蒸気の温度・圧力を向上し、発電効率を向上

現状（微粉炭火力）
送電端効率：39％（ＵＳＣ）
送電端効率：41％☆建設費 ２７万円以下／ｋＷ 注１）☆建設費 ２７．２万円／ｋＷ 注１，２）☆発電単価 ５．９円／ｋＷｈ 注２）【石炭ガス化複合発電システム （ＩＧＣＣ）】
2015年頃～【石炭ガス化燃料電池複合発電（ＩＧＦＣ）】2025年頃～
ＦＣ

（ガス）
発電
石炭ガス化炉石炭
ガスタービン
石炭をガス化し、ガスタービンと蒸（排ガス）気タービンを利用することにより、発電効率を向上。
発電（ＩＧＣＣ）
送電端効率：
蒸気タービ
46～48％
ン☆建設費 ２９万円／ｋＷ （目標） 注１）☆発電単価 ＵＳＣと同等水準 （目標）

石炭

石炭ガス化炉

石炭をガス化し、ガスタービン、蒸気タービンに燃料電池を組み合わせることにより、発電効率を更に向上。
（ＩＧＦＣ）
送電端効率：55％（ガス）

発電ガスタービン
（排ガス）

発電
蒸気タービ
ン

注１） 建設費には設備費に加えて土木工事等付帯費用を14含む
注２） 過去５年間の実績値（電気事業連合会調べ）

IEEJ:2008年2月掲載

革新的技術によるCO2削減効果
z エネルギー効率の向上により、IGFCではCO2排出量を３割程度改善。

【単位発電量当たりＣＯ２排出量】

石炭火力

810

ＵＳＣ

796
690

ＩＧＣＣ

約３０％のＣＯ２削減効果

589

ＩＧＦＣ
石油火力

704
478

ＬＮＧ
0200

400

600

800

1,000（g-CO２／kWh）※ 排出係数（石炭：379.28、石油：296.81{g-CO2/1000kcal}）、現行火力の発電効率（送電端）（石炭火力：39％、石油火力：36％）※※ＩＧＣＣの発電効率は48％、ＩＧＦＣの発電効率は55％、USCの発電効率は４０％（送電端、設計値）と仮定。
出典：電源開発調べ （「石炭ガス化技術開発への取り組みについて」2006.3.16）

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IEEJ:2008年2月掲載

石炭ガス化複合発電（IGCC） 2015年頃実用化
蒸気タービン

技術概要

ガスタービン○ ガス化複合発電（ＩＧＣＣ）は、石炭を高温のガスにしてガスタービンを回し、さらに、排熱により蒸気タービンを回すことにより、発電効率を高める技術。
○ 2015年頃には、発電効率が約２割程度向上する（現状の石炭火力の効率41%程度が50%まで向上）ことが期待され、二酸化炭素の排出も２割程度減少※石炭火力：810g-CO2/kWh
ＩＧＣＣ：690g-CO2/kWh

技術課題○ 実用化に向け、実証試験においては、商用機に求められる長期運転信頼性の確保、経済性、安全性の確保、酸素吹きガス化技術の確立といった課題への対応が必要。

我が国の取組（出典：ＮＥＤＯ）○現在、福島県いわき市勿来（なこそ）において、25万kW級の実証試験中。
○2015年頃に実用化の見込み。

国際的な動向○ 我が国のガス化発電効率は世界トップレベル。
○ 30万ｋＷ規模の実証機が欧州で２基、米国で２基運転中。ただし、発電効率48-50%を達成可能な実証試験に取り組んでいる 16のはわが国のみIEEJ:2008年2月掲載

石炭ガス化燃料電池複合発電（IGFC）2025年頃実用化
技術概要○ 石炭ガス化燃料電池複合発電（ＩＧＦＣ）は、石炭をガス化し、ガスタービンと蒸気タービンを動かして発電を行うとともに、ガス中に含まれる水素を回収し、燃料電池として活用することにより、発電効率を高める技術。
○ 発電効率が現行の41%程度から55%まで約３割向上することにより、現在の石炭火力に比※石炭火力：810g-CO2/kWh
べCO2排出量が約3割削減可能。

水素を分離し、燃料電池として利用

ガスタービンで発電
石炭ガス化

蒸気タービンで発電

ＩＧＦＣ：589g-CO2/kWh（出典：電源開発）

我が国の取組技術課題○ 石炭ガス化に必要な酸素を高効率かつ安価に製造する技術の確立、燃料電池の大型化、ＩＧＦＣシステムの信頼性の検証等が課題。

○北九州市若松において技術開発を実施。
○現在、パイロット試験を実施中、2009年に終了予定。その後、実証試験等を経て、20２５年頃に実用化の見込み。

国際的な動向

（出典：ＮＥＤＯ）○我が国は、ガス化及び燃料電池の技術ともに、世界のトップレベル。
○米国DOEにおいて、発電所で利用可能な燃料電池の技術開発を実施。

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IEEJ:2008年2月掲載

革新的ゼロエミッション石炭火力発電システム
z 石炭火力発電所から発生するＣＯ２のＣＣＳに関しては、輸送についてどう現実的なものとするかが重要な課題であり、現在、基盤研究中。 トータルシステムの実現を図っている。
＜石炭ガス化 ＜分離・回収＞
・燃焼＞

＜輸 送＞
■基盤研究事業

オフガス

液化設備
船舶輸送
CO2

CO2

CO2回収装置

貯槽設備

貯槽設備

圧入井

■日本型船舶輸送の概念設計

ポンプ＆気化器

地中貯留

圧縮機

石炭ガス化(火力)発電所■適合炭種拡大のための実証試験■酸素分離装置等の開発
実証■貯留ポテンシャル、コスト等の調査（全国数カ所）■米国での実証■システム概念設計(煙突にﾘﾀｰﾝ)

燃焼排ガス
CO2濃度：7～40％＜地中貯留＞■化学吸収法を用いたCO2の分離回収

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IEEJ:2008年2月掲載

FutureGenプロジェクトの概要
z ２００３年に米国エネルギー省が提唱し、現在、米、日、印、韓、中が参加。
z 石炭ガス化から発生する水素とＣＯ２を分離するとともに、ＣＯ２の地中貯留を実証。
z 総費用１７億ﾄﾞﾙ程度。
z ＣＯ２の経済的分離が大きな課題。
H2ガスタービン 発電

高純度Ｈ２

空気分離器
Ｈ２Ｏ

空気Ｏ２
Ｈ２Ｏ

ＣＯ

ＣＯ２

Ｈ

Ｈ２
シフト反応器

発電

Ｈ２分離器
蒸気タービン
ＣＯ２分離器水素（製品）
ＣＯ２貯留

石炭ガス化炉19

IEEJ:2008年2月掲載

発電所ＣＣＳプロジェクト（計画中）

プロジェクト

国

燃料

出力

回収方式

貯留層

運開

Vattenfall

ドイツ褐炭30MWt

酸素燃焼

帯水層

2008

Callide A

ｵｰｽﾄﾗﾘｱ

石炭30MWe

酸素燃焼

枯渇ｶﾞｽ田2009

Statoil, Mongstad

ﾉﾙｳｪｰ

天然ｶﾞｽ

280MW

燃焼後回収

帯水層

2010

BP DF2, Carson

米国

石油ｺｰｸｽ

500MW燃焼前回収

油ｶﾞｽ田

2011

Statoil/Shell,
Tjeldbergodden
SaskPower, Saskatchewan,

ﾉﾙｳｪｰ

ＮＧ

860MW

燃焼後回収

油ｶﾞｽ田

2011

カナダ

褐炭300MW

燃焼後回収
または酸素燃焼

油ｶﾞｽ田

2011

AEP, Oologah

米国

石炭

450MW

燃焼後回収

油ｶﾞｽ田
または帯水層2011

Naturkraft, Karsto

ﾉﾙｳｪｰ

天然ｶﾞｽ

420MW

燃焼前回収

Stanwell,Queensland(Zerogen)

ｵｰｽﾄﾗﾘｱ

石炭

100MW

燃焼前回収

帯水層

2012

Futuregen

米国

石炭

275MW

燃焼前回収

帯水層

2012

RWE

ドイツ

石炭

450MW

燃焼前回収

帯水層

2014

BP、Rio Tinto, Kwinana

ｵｰｽﾄﾗﾘｱ

石炭

500MW

燃焼前回収

帯水層

2014

RWE, Tilbury

英国

石炭1,000M

燃焼後回収

2016

CHNG (Greengen)

中国

石炭

400MW

燃焼前回収

2020

2011以降CCS（プロジェクト事業主体のＨＰ、IEA-GHG CCSﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄﾃﾞｰﾀﾍﾞｰｽ等より作成）

20IEEJ:2008年2月掲載

FutureGenプロセス概要
FutureGenにおける発電及びCO2地中貯留のプロセス¾¾¾¾

石炭ガス化炉に純酸素を注入し、石炭をガス化
シフト反応（CO＋H2O⇒CO2＋H2）によりCOをCO2・H2に変換した後、ガスを精製
CO2分離工程で分離したH2は燃料として使用し、CO2は地中貯留
水素燃料は、水素燃料ガスタービンを主に、高温型燃料電池、自動車燃料等に使用
産業用

燃料電池

空気分離

ガス
化炉

シフト反応

ｶﾞｽ精製

ＣＯ２
分離

ｶﾞｽﾀｰﾋﾞﾝ

発電
ｲｵｳ
回収

ＣＯ２貯留
~地下深部
塩水層

蒸気ﾀｰﾋﾞﾝ

排気（FutureGen産業連盟ホームページより作成）

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IEEJ:2008年2月掲載

FutureGen 実施体制
FutureGen 産業連盟 (Alliance)
協力

米国エネルギー省協定
政府運営委員会

American Electric Power (OH) , Anglo American Service (England)
BHP Billiton Energy Coal ( Australia), China Huaneng Group (China)
CONSOL Energy (PA), E.ON U.S.(KY), Foundation Coal（MD）
Luminant (TX), Peabody Energy (MO)PPL Energy Services Group (PA), Rio Tinto Energy America (WY)Southern Company (GA), Xstrata Coal (Australia)
取締役・幹事理事会

技術小委員会・サイトの選定
・ﾌﾟﾗﾝﾄの設計、建設、運転・モニタリング
・二酸化炭素貯留の検証
資金負担：250M＄

出席

・研究・実証の設計・要求事項に関する指針・データの提供
・プロジェクト進捗の評価 等＜公開入札＞
設備業者
エンジニアリングサービス

外国政府(日本、中国、韓国、インドが予定）
資金負担：各国10M$
GSCへの出席

予算総額：950M＄→1500M$
2222

IEEJ:2008年2月掲載

FutureGenプロジェクトの経緯（サイト選定）
2006.7 Alliance： 4箇所の候補地を公表（応募された12箇所から4箇所に絞り込み）

2007.12.18 Alliance： 立地サイトとしてMattoonを選定した旨公表（出典：DOE資料）

2007.12.18 DOE： 正式なサイト決定は未だであり、事業費の増大に対応して事業内容の見直し作業中である旨発表
23

IEEJ:2008年2月掲載

FutureGenプロジェクトの経緯（事業の見直し）
2008.1.30 DOE： FutureGenプロジェクトの見直し計画発表●商業的規模の複数の石炭ガス化複合発電所（IGCC）において最新のCO2回収・貯留（CCS）技術を実証することを目的とする●DOEは2015年までに操業を開始するIGCCプラントのCCS設置に対し資金提供する●2003年の当初計画に比し、少なくとも2倍の量のCO2を貯留可能と見込まれる●DOEにとってCCS技術進展における国際協力は引き続き重要

2008.1.30 Alliance： DOEの発表に対し、FutureGen計画は継続する旨表明

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IEEJ:2008年2月掲載

既存石炭火力発電所の酸素供給の増大化による効率的なＣＯ２分離・回収プロジェクトz 主な特徴として、既存の微粉炭火力発電所に高濃度の酸素を吹き込むことにより、排ガス中のCO2の割合が約９０％となり、排ガスからのCO2分離を容易とする。
ＣＯ2Ｏ2－原理－
約16％
石炭Ｎ2Ｏ2約79％

Ｎ2約21％ ＋約５％

約79％
ＮＯｘ，ＳＯ2

通常の空気燃焼
酸素燃焼
Ｎ2約79％

Ｏ2約21％

分離（空気分離）

ＣＯ2約90％石炭Ｏ2 約５％
Ｎ2 約５％
ＮＯｘ，ＳＯ2約95％ ＋
Ｎ2 約５％○酸素燃焼プロジェクト

CO2隔離サイト：枯渇ガス田
位置：発電所の西２５０ｋｍ
容量1,300万㌧(CO2換算）

日本と豪州の共同研究であり、APPのよりクリーンな化石エネルギー タス
クフォースにおける重要プロジェクトとして位置付けられている。
全体スケジュール（2004～2015）
項目

発電所サイト：
豪州ｸｲｰﾝｽﾞﾗﾝﾄﾞ州
Callide-A 発電所
４号機
発電容量 ３０MWe

04050607

フィージビリティスタ
ディFS

ボイラ改造＆CO２回収の実証

建設・改造

CO2地中隔離の実証
その他

0809101112131415

実証運転
試掘・設計、建設・試運転
契約・交渉

CO2貯蔵・モニタリング
まとめ

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IEEJ:2008年2月掲載

クールアース・パートナーシップ＜気候変動対策における開発途上国支援のための資金メカニズム＞
我が国は、１００億ドル規模の新たな資金メカニズムを構築します。・・・途上国の排出削減への取り組みに積極的に協力するとともに、・・・米国、英国と共に多国間の新たな基金を創設することを目指し、他のドナーにも参加を呼びかけます。
福田総理スピーチ（Ｈ２０．１．２６ ダボス）
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IEEJ:2008年2月掲載

これまでの技術開発の成果• 世界最高の石炭火会力発電（ＵＳＣ、脱硫、脱硝技術、ＰＦＢＣ等）• 原料炭の使用を削減出来る新型コークス炉（ＳＣＯＰＥ２１：新日鐵大分製鉄所にて本年５月に操業）• ＣＯ２分離回収においても、１０年前から世界に発信
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IEEJ:2008年2月掲載

その他関連情報z ＦｕｔｕｒｅＧｅｎワークショップ（２月２５日 １０：００～１７：５０、主催：ＲＩＴＥ、於：第一ホテル東京、米国エネルギー省 デー
ル部長、欧州、中国専門家等講演）
z 豪州：クイーンズランドとの石炭ガス化CCT普及プロジェクトマッ
チングミッション（RITE主催、３月９日～１３日）
z 豪州：インフラ整備促進のための報告書提出、豪州政府等への要請（ＮＥＤＯ、エネルギー経済研究所）（３月中下旬）

お問い合わせ：report@tky.ieej.or.jp

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