④電力分野のイノベーション
再エネ




次世代太陽光宇宙太陽光発電
超臨界地熱

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・p.52
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・p.56
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・p.58

蓄電・系統






・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・p.62
蓄電池
洋上直流送電システム
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・p.64
無線給電・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・p.66
ＶＰＰ

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・p.67

原子力




第３世代＋炉・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・p.69
各国動向・施策・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・p.70
第４世代炉・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・p.72

火力

高効率化・次世代火力
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・p.74
ＣＣＳ
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・p.78
50

再エネ

次世代太陽光（ペロブスカイト太陽電池）
 事業環境ペロブスカイトと呼ばれる結晶構造を有する材料を発電層として用いた太陽電池の総称。
 桐蔭横浜大学の宮坂教授が世界で始めて報告（2009年）。当初の発電効率は3.8%であり、注目度はそれほど高くなかった。
 2012年に宮坂教授が英国の研究者と共同で発電効率10.9%を報告。ペロブスカイト太陽電池の研究に火がついた。
 2017年9月20日、米科学情報企業がノーベル賞受賞の有力候補として、ペロブスカイト太陽電池の発見と応用に貢献した宮坂教授を予想した。
太陽光ガラス

A = CH3NH3+など
B = Pb2+など
X = I-など

発電層
電極

ペロブスカイト結晶構造（一般式：ABX3）

ペロブスカイト太陽電池構造例

52

（参考）ペロブスカイト太陽電池の特徴
 事業環境
小面積ながら発電効率20%以上の報告が相次いでおり、次世代太陽電池の有力候補と考えられている。

 ペロブスカイト原料を含む溶液を塗布・印刷といった製造プロセスにより、他の太陽電池（結晶シリコンなど）に比べて単純化が可能であり、大幅な低コスト化（半分以下の製造コスト）が見込まれる。
 フィルム材料への形成が可能であり、これまで重量物を載せられなかった工場や倉庫屋
根、公共施設の他、屋内使用、IoTデバイス電源など、従来にない太陽電池用途開拓の可能性。
 他方、耐久性の向上・大面積化・鉛フリー化などの課題もある。

フィルム材料に形成した
ペロブスカイト太陽電池薄膜（積水化学工業株式会社）

5cm角フィルム型モジュール（株式会社東芝）
モジュール変換効率10.5%（自社測定では最大13.7%を確認）

53

次世代太陽光（量子ドット太陽電池）
 半導体中に電子を閉じ込めることで、様々なエネルギーの光を吸収することが可能になる
 事業環境量子化と呼ばれる現象を利用した、従来の太陽電池よりも高い変換効率を得られる太陽電池。
 半導体の大きさをナノレベルまで極小にした「量子ドット」構造を材料に利用する。

 従来の太陽電池では発電に利用できなかった赤外線などの光も利用可能で、理論上は変換効率60％以上も可能。
 東京大学の研究チームでは、29.6%の変換効率を発表している。

太陽光

電極

量子ドット構造(Quantum dot
supper lattice)電極

54

次世代太陽光（安価な材料を使った多接合太陽電池関連技術）
 事業環境
光吸収波長の異なる複数の太陽電池を積層した太陽電池で、現状、主流であるが、理論限界に近づいている単接合太陽光電池（結晶シリコンセル）と比較し、高い変換効率（30％－40％）を期待できる。

 世界でも重要性が認識されており、欧州では（Horizen2020）では低資源制約に力点をおき、材料の研究に着手している。

(多接合PV)
太陽光・材料設計(マテリアルインフォ
マティックス)

5接合
・接合技術

トップセル

2接合

・材料探索
・ナノテクノロジー(バンドギャップエン
ジニアリング)・デバイス
シュミレーション

4接合
3接合

・モジュール化技術

ボトムセル

・製膜技術

(結晶シリコン、
CIGS、等)・光マネージメント技術

発電効率・新原理探索1接合
理論限界

・長期信頼性化技術

メリット
・既存太陽電池置換
・長期信頼性・資源制約弱い・低コスト

・性能評価技術

ボトムセルのバンドギャップエネルギー55

宇宙太陽光発電

宇宙太陽光発電システム(SSPS:Space Solar Power System)とは、宇宙空間において太陽エネルギーで発電した電力をマイク
ロ波などに変換して地上へ伝送し、地上で電力に変換して利用する将来の新エネルギーシステム。



地上での太陽光発電に比べ、季節や天候、昼夜などの自然条件に左右されることなく、安定的な発電、電力供給が期待できる（地上に比べて10倍の発電量）。



1960～70年代は、アメリカが研究の中心であったが、1980年代以降、京都大学などを中心に、日本が宇宙太陽光発電の研究を牽引。



経済産業省では、平成21年度から、宇宙太陽光発電システムの中核技術として、マイクロ波無線送受電技術の研究開発を実施。



実用化に向けては、主に、①送電効率と受電効率の向上、②宇宙への輸送が必要となる送電部の小型・軽量化の技術課題などを有する。



平成27年には、約50m離れた距離で、マイクロ波ビームを水平方向に正確に指向制御して無線送受電するための実証試験を成功させるなど、成果を着実に蓄積している。
【宇宙太陽光発電システムのイメージ】【マイクロ波無線送受電地上実証試験（H27.3）】

送電パネル

宇宙太陽発電衛星（約２㎞四方）120cm×120cm

54m

受電パネル
260cm×230cm

マイクロ波（レーザー方式もある）

静止軌道
36,000㎞
パイロット
信号

地上受電アンテナ（直径４㎞）

変電・送電

海底ケーブル

ビーム方向制御部（送電部側）

・1.8kWの電力を送電して、約340Wの電力の取出しに成功
・送電効率35％、受電効率42％

ビーム方向制御部（受電部側）

56

宇宙太陽光発電の研究開発ロードマップ
 平成28年度にマイクロ波送電方式の宇宙太陽光発電システム研究開発ロードマップを見直し、将来にわたり着実に技術開発を進めていくため、段階的にマイルストーンとなる実証試験を設定するとともに、開発技術の他産業への応用を盛り込んだ内容に改訂。
2015

2020

2025

2030

地上実証フェーズ
2015年
地上実証（水平）

水平方向
距離50m

2023年頃地上実証（垂直）長距離実証

電 送電部総合効率
力
系 ビーム形成制御技術
受電部総合効率

宇宙実証の
実現性判断

2045

2050

発電効率 20%

受電部
実用SSPS

発電効率 30%

送電効率 60％

送電効率 70％

送電効率 80％

ビーム制御精度
0.15度

送電効率 60％

移動した受電部に送電

位相制御技術

位相制御技術

位相制御技術受電効率 42％

受電効率50％受電効率60％

ビーム制御精度
0.0002度
受電効率80％

受電効率70％

産業分野・宇宙開発への技術応用

発送電一体型パネルの開発 発送電一体型パネル
90g/W

システム検討
大出力電気推進の研究開発
低コスト打ち上げシステムの研究開発

・ワイヤレスIoTセンサーへの給電
・ドローン、ロボット等への給電・インフラ点検、防災センサー等への給電
・携帯電話ワイヤレス給電

打上時のパネル収納の発送電一体型パネル
効率化
10g/W
モジュール構造の軌道上
実用SSPS建設
展開・組立
姿勢維持
テザー軌道上自動伸展制御
保守管理
重力傾斜姿勢安定技術
軌道維持
軌道上での自律部品交換
軌道上での自動自律ランデブードッキング
テザー構造物の軌道維持制御
軌道間輸送機
軌道間輸送機の研究開発
RLV 0.1億円/t
打ち上げコストの低減

度①ビーム形成技術、
ビーム方向制御技術実証②マルチコプタ等に搭載した受電部
へ無線給電

宇宙技術の発展・災害等緊急時のバックアップ給電・離島僻地給電、洋上風力発電の送電・合成開口レーダー・成層圏通信プラットフォームへの給電
・宇宙用大型通信アンテナ制御

送電部【マイクロ波送電技術の他産業への応用例】

宇宙産業の発展・衛星から地上センサーへの給電・大型構造物構築技術適用の静止降水レーダー
・多目的スペースタグ
・低価格宇宙旅行
・将来型宇宙ステーション等の大型構造物の構築【他産業への応用に向けたマイクロ波無線送電技術のビジネス化を検討する産学官研究会】
年

マ
イ
ク
ロ
波
送
電

発送電一体型パネル
90g/W

大型構造物の展開技術
モジュール構造技術
熱変形抑制技術
テザー伸展制御技術

ワイヤレス給電ビジネスの発展

50～
100m

発電効率 35%

発電効率 25%

送電効率40％

ランデブードッキング
推 軌道維持進系 軌道間輸送
大量打ち上げ技術

地面に送電部を設置して、地上から上空へ送電【イメージ】
実証プラント【イメージ】
超小型衛星
小型衛星

送電効率 35％

発送電一体型パネル
構 構造物の展開、結合・組立技術
造
系 熱構造
姿勢維持
保守管理技術【平成30年度に予定している実証イメージ】

技術の
確認
宇宙実証

垂直方向
（上→下）
距離 1～5km
送電部軽量化
発送電一体型パネル

発電効率

2040

宇宙実証フェーズ

2018年

垂直方向
（下→上）
距離50m
移動体追尾

2035

研究・取組を紹介した企業や専門家

平成28年度
・5回、計307名出席

宇部興産、NTTデータ経営研究所、応用地質、オムロン、オリエントマイクロウェーブ、京都大学、共和電業、翔エン
ジニアリング、東芝、ドコモCS、パナソニック、古野電気、三菱電機、三菱重工業、三菱総合研究所、リプロ

平成29年度
・4回、計271名出席

京都大学、上智大学、太平洋セメント、テスラシート、東京大学、豊橋技術科学大学、UL Japan、早稲田大学、
大阪大学、パナソニックシステムネットワークス開発研究所

ドローンなど移動体への給電
ドローン
受電装置
パイロット
ビーム
送電ビーム
方向制御
送電
装置

ドローンや小型飛行機、ロボットなど移動体へのワイヤレス給電が可能

57

超臨界地熱発電
 古火山やカルデラの地下深く（3~6km）では、海洋プレートの沈み込みに伴い海水由来の超高温・高圧水を数%程度含んだ「超臨界岩体」が存在すると言われている。
 この岩体の熱エネルギーを利用するのが「超臨界地熱発電」。従来の地熱発電に比べてより大きなエネルギーを取り出すことが可能。
 パリ協定に基づき、2050年までに温室効果ガスを80％削減するためには、従来の地熱発電に加えて超臨界地熱発電にも取り組むことが重要。

58

超臨界地熱発電の研究開発状況
 地熱先進国であるアイスランドは、世界に先駆けて超臨界地熱資源の試掘に着手。
2017年初頭、地下4659m（427℃、340気圧）において、超臨界水の地熱資源に逢着。
 我が国においては、本年度は実現可能性調査を実施。超臨界水の状態把握、熱抽出に必要な地下現象把握のためのシミュレーション、超臨界発電に必要となる材料・機器の検討、経済性・環境影響・安全性等の観点から評価を行ったところ。2050年頃の実用化を目指し、引き続き、試掘の可能性を検討していく。

アイスランドでの試掘（IDDP-2プロジェクト）
出典：https://iddp.is/

従来型

超臨界

開発規模
(1基あたり）

3万kW程度

15万kW程度

深さ

1~3km

4~6km

温度

200~300℃

400~600℃

地熱流体

主に雨水起源

地熱貯留層

断層や破砕帯(亀裂）

海水起源(HCl, H2S等含む）

流体の存在形態は未解明

従来型と超臨界地熱発電の比較

59

（参考）超臨界地熱発電のロードマップ
現在

超
臨
界
地
熱
発
電

2050年頃 /普及

2030年頃

実現可能性調査

試掘への詳細事前検討①超臨界水の状態の把握及び地
下物理現象の予測・掘削技術・抽熱方法・貯留層の造成
技術の工学的実現可能性の検討

・試掘に必要となる掘削技術、坑内機器技術等の抽出と開発
・試掘規模、試掘場所の選
定・超臨界水の存在確認、流体流路の存在確認及び資
源量の推定

・超臨界地熱システム模擬装置の開発と室内試験
・坑内機器技術、モニタリング
技術等の開発・地下３～５kmの岩体における長期間抽熱のためのシステム
設計・制御技術の開発②耐高温・高圧・高腐食性の材
料・機器開発・材料・機器の工学的実現
可能性の検討・試掘に当たって必要な温度・圧力・腐食性等条件を満たす材料・機器の開発

・試掘結果（温度・圧力・腐食性等）に基づく材料等の必要仕様の決定・試掘により明らかとなった
温度・圧力・腐食性等条件を満たす材料・機器の開発

試掘結果の検証、実証実験への事前検討

・試掘結果を踏まえた発電
技術の開発
・実用化規模の発電を実現するためのエンジニアリング
技術の検討③発電システムの開発（経済性評価を含む）・発電システムの経済的実現可能性の検討④環境影響評価方法及び安全性を確保した開発方法の確立・環境影響の最小化、安全性確保に関する検討

・環境影響評価方法の検討
・安全に掘削を行うための工程および技術の検討

評価ポイント・工学的実現可能性
・経済的実現可能性

・試掘に耐え得る性能、安全、社会受容性の確保地 そ ①地熱貯留層の位置の特定熱の発 他 評価ポイント
電の
関 次 ②耐極限環境
連 世 対応センサー
技 代 評価ポイント

試掘

実証試験

・抽熱技術の実証
・発電コストの検証、低減方法の検討
・商用技術としての確立
・パイロット発電所の建設
・地熱発電設備の寿命推定

・環境影響評価の実施

・実証試験の検討に必要なデータの取得

・実証試験に耐え得る
性能

シミュレーション技術
各国が持つ地下貯留層に関するデータの共有、地下の亀裂や地熱流体の挙動を把握するシミュレーション技術

・材料センサーの開発

・シール材の開発

・高信頼性センサーの開発

・ 300~400℃の耐熱性確立

・高温用耐食性耐スケール性

・小型・軽量・低価格

・商用技術として
の確立

社
会
実
装

・従来よりも
生産能力が
5倍程度の
地熱井を活
用した次世
代地熱発電
所の建設
・新たな地熱資源の活用
による導入ポテンシャルの飛躍的な増大・20～30年程度耐え得る材料・機器の実現

・導入ポテン
シャルが倍増する高温岩体
発電の実現
・様々な極限環境に耐えうるセンサーの実現
60

蓄電・系統定置用蓄電池の概要
家庭用蓄電池システム（～15kWh）

A社家庭用蓄電池システム
2kW/5.6kWh

B社家庭用蓄電池システム
1.5kW/7.4kWh

適用場所

一般家庭、事務所、小型店舗

産業用蓄電池システム（15～100kWh）

C社産業用蓄電池システム
20kW/20kWh

D社家庭用蓄電池システム
10kW/15.4kWh

適用
場所

公共施設、中型店舗、工場など

用途●再生可能エネルギー活用（自家消費）●ピークシフト（深夜料金利用）●非常用電源（停電時、災害時）

用途●ピークカット（電気料金削減）●ピークシフト（深夜料金利用）●非常用電源（停電時、災害時）

価値充放電できる電気量（蓄電容量）【kWh価値】

価値取り出せる電気の量（出力）【kW価値】

62

定置用蓄電池の目標価格
 第4回エネルギー・リソース・アグリゲーション・ビジネス検討会（ERAB検討会）において、2020年のVPP（Virtual Power Plant）の自立化を目指した定置用蓄電池の価格の考え方を提示。
（2015年度）
実績価格（2020年度）
目標価格

目標価格の考え方

kWh用蓄電池（主に家庭用）約22万円/kWh

9万円/kWh以下

 住宅用太陽光の余剰買取期間を終了した需
要家が、太陽光電気の自家消費の拡大により、15年程度で投資回収可能。

kW用蓄電池（主に産業用）約36万円/kW

15万円/kW以下

 ピークカットによる契約電力削減により、7年程度で投資回収可能。

※ なお、業務用蓄電池をはじめ上記分類に当てはまらないケースについては、蓄電池の用途によっていずれかの価格を目指すこととする。

kW用蓄電池（主に産業用）

25
22万円/kWh

9万円/kWh0

蓄電池価格 万円/kW

蓄電池価格 万円/kWh

kWh用蓄電池（主に家庭用）
40

36万円/kW

15万円/kW0

2015年度

2020年度

2015年度

2020年度（実績価格）（目標価格）（実績価格）（目標価格）

63

洋上直流送電システム
 通常、発電した電気を送る場合、交流で送電することが多いが、長距離の送電を行う場合は送電ロ
 事業環境スが大きくなる。そのため、例えば大規模な洋上風力を遠方に多数設置する場合には、送電ロスの少ない直流送電システムの方が、安価で送電できる可能性がある。

 現在、直流送電を行っているのは、北海道・本州間連系設備等の限られた陸上同士をつなぐ区間であり、かつ、長距離送電を行う区間である。
 なお、洋上のウィンドファーム同士の複雑な連系等、洋上での活用を前提とする洋上直流送電シス
テムを実際に行うためには、直流海底送電ケーブルの開発や事故時の漏電防止対策（直流遮断器の開発）等の技術開発と低コスト化が必要。
＜従来型の送電システム＞＜直流送電システム＞

Ｃ社

Ｂ社

Ｃ社
●
●

基
幹
系
統
へ
接
続

Ｂ社
交流送電

Ａ社

基
幹
系
統
へ
接
続
（
交
流
）

●
●

直流送電システム Ｃ社
●
●

Ａ社
●
●

直流海底送電ケーブル
・ケーブル接続部の開発
・送電ケーブルの標準化●●
陸上・洋上変換所
・直流遮断器の開発
・洋上架台基礎の開発

64

洋上直流送電システム関連技術の開発状況（直流遮断器）
 下左図のように複数の直流送電線で連系する場合、直流系統に事故が発生すると直 事業環境流系統の全区間停止が必要となるため、事故区間を速やかに切り離すための直流遮断器が必須不可欠。
 しかし、直流の遮断技術は難易度が高く、大容量・高電圧に対応した直流遮断器は国内外で実用化されていない。

 NEDOでは、世界最高レベルの大容量・高電圧に対応した直流遮断器の要求仕様を定め、特に重要な遮断部の試作と遮断試験を実施している。また、直流遮断器を含めた直流送電システム全体のシミュレーションを実施し、実用化に向けて必要となる基盤技術の開発を行っている。
●
●

事故発生

事故発生

×
×
×

直流遮断器無：直流系統に事故が発生すると直流系統の全区間停止が必要。従って、全ての洋上風車の送電が停止

●
●

●
●
●
●

●
●

直流遮断器有：直流系統に事故が発生すると事故区間のみ遮断器で切り離して、健全な系統を用いて送電を継続可能65

無線給電
 経済産業省では、マイクロ波無線送受電技術の研究開発を実施。
 実用化に向けては、主に、①送電効率と受電効率の向上、②宇宙への輸送が必要となる送電部の小型・軽量化の技術課題などをを有する。
 平成27年には、約50m離れた距離で、マイクロ波ビームを水平方向に正確に指向制御して無線送受電するための実証試験を成功させるなど、成果を着実に蓄積している。

【マイクロ波無線送受電地上実証試験（H27.3）】
送電パネル
120cm×120cm

54m

受電パネル
260cm×230cm

ビーム方向制御部（送電部側）

・1.8kWの電力を送電して、約340Wの電力の取出しに成功
・送電効率35％、受電効率42％

ビーム方向制御部（受電部側）

66

新たな需給調整メカニズムであるVPP
 バーチャルパワープラント（VPP）とは、①太陽光発電等の再生可能エネルギー発電設備や、②蓄電池やエコキュート等のエネルギー機器、③ディマンドリスポンス（DR）等の需要家側の取組等、系統上に散在するエネルギーリソースを遠隔に制御することで、発電所のような電力創出・調整機
能を仮想的に構成したものをいう。
VPPのイメージ

ウィンド
ファーム

原子力
発電所

DRは、送配電事業者の調整力(3時間以内に応動)として、調達実績がある。より早い応動（15分以内、5分以内等）ができる調整力として調達されるためには、主に以下のような課題を克服する必要
がある。

水力発電所

電力システム
VPP
火力
発電所

メガソーラー

マイクロ
CHP
工場

電気自動車

VPPが調整力となるための主な課題（１）エネルギーリソースが、応動時間内に確実に調整力を提供できることの検証（エネルギーリ
ソースが制御可能であることを、常に把握し、適切に制御するシステムの整備）（２）VPPにおけるサイバーセキュリティ対策の確立

店舗⇒ これらは、VPP構築実証事業等にて対応中。

蓄電池

エコキュート67

原子力第３世代＋炉の開発状況について
 現在の最新の商用原子炉は、先進的な安全対策技術を導入するとともに、経済性を向上した「第３世代＋」。
 各国とも、第３世代＋炉を自国で建設した上で海外展開を促進。国内外での建設・運転経験を通じて、戦略的に技術・人材やサプライチェーンを維持・強化。
＜第３世代＋炉の例＞〇AP1000 米国

〇華龍１号

中国

＜特徴＞
・系統を簡素化
・静的手段で安全系構成⇒ポンプ等の動的機器に依存しない＜建設状況(国内)＞
ボーグル原発3,4号機(2021年～順次運転予定)＜建設状況(国外)＞
中国：三門原発1,2号機
海陽原発1,2号機(2018年～順次運転予定)
インド、サウジアラビア等とも交渉中＜特徴＞
・仏型PWR をベースに、中国が自主開発
・二重格納容器を採用等、安全性向上＜建設状況(国内)＞
福清原発5,6号機
防城港原発3,4号機（2019年～順次運転開始予定）＜建設状況(国外)＞パキスタン：カラチ原発２号機（2021年運転予定）
英国、アルゼンチン等とも交渉中〇ABWR 日本

＜特徴＞
・従来型BWRに比べ配管を簡素化、操作性向上⇒事故リスクを大幅に低減
・作業者の受ける放射線量低減＜建設状況(国内)＞
柏崎刈羽原発6,7号機
浜岡原発5号機
志賀原発2号機
島根原発3号機 等で採用
＜建設状況（国外）＞
英国：建設計画有〇EPR フランス ＜特徴＞
・従来型PWRに比べ、経済性と安全性向上
・航空機衝突にも耐えうる格納容器
・コアキャッチャー採用(炉心溶融対策)＜建設状況(国内)＞
フラマンヴィル原発3号機(2019年運転予定)＜建設状況(国外)＞
フィンランド：オルキルオト原発3号機(2018年運転予定)
中国：台山原発1,2号機(2019年運転予定)
英国：ヒンクリー・ポイントC原発1,2号機
69(2026年～順次運転予定)

各国の最新炉型の動向について
軽水炉（大型）

軽水炉（中小型）
受動的安全性を備えた設計

AP1000100万kW
WH/東芝

Nuscale
60万kW
Nuscale社

非軽水炉
950℃の超高温熱供給で水素製造

HTTR(VHTR)
3万kWt
JAEA
日仏協力ナトリウム高速実証炉

一体型PWR SMR

ABWR
155万kW
日立/東芝

SMR-160
16万kW
ホルテック

送電線の届かない過疎地での自立運用

EPR
160万kW
AREVA

Ｕ-battery(VHTR)
0.4万kW
高温熱で海水の淡水化
URENCO
船舶式SMRVVER-1200
120万kW
ロスアトム

40年間燃料交換が不要

TWR-P （SFR）
60万kW
ビル・ゲイツと中国の合弁会社
Terra Power/CNNC

ATMEA1110万kW
AREVA/三菱重工

華龍１号
115万kW
CGN&CNNG

ASTRID(SFR)
60万kW
CEA/JAEA(MFBR)

CAP1400
140万kW
国家電投

ACP100S
10万kW
CNNC
浮揚式原発

KLT-40S
5万kW
OKBM

液体燃料のため炉心溶融しない

IMSR-400(MSR)
20万kW
Terrestrial社
営業運転中のナトリウム高速実証炉

BN-800(SFR)
88万kW
OKBM

70

原子力のイノベーションの促進のための海外の施策
 米国やカナダ、英国では、政府・国立研究所や規制当局が連携して原子力技術における民主導のイノベーションを推進。
米国

英国○2012年 SMRの認可技術支援に係る予算措置プロ
グラムを開始○2015年11月 『GAIN』(Gateway for
Accelerated Innovation in Nuclear)プログラムにおいて国立研究所の設備を提供し、研究開発を促進○2017年1月 『革新炉開発と導入のビジョンと戦略』を発行

カナダ○2013年3月 『原子力産業戦略』を策定○2015年11月 政府がSMR含む原子力研究開発への予算措置を発表○2017年12月 第四世代ＳＭＲ開発の予算措置プログラムを発表○2016年 規制当局が許認可前設計審査を開始○2017年4月 ＳＭＲ開発の『10年プラン』を発表○2017年11月 テレストリアルの許認可前設
計審査フェーズ1を完了

カナダの取組の特徴
政府／国立研究所
・資金支援
テレストリアル社に対し
約5億円等

・立地支援

規制当局
・技術者等の人事交流
・許認可前設計審査成果（安全性等）の情報共有・許認可前設計審査の実施(4段階)

チョークリバーの研究所を建設
地提供等
ベンダー

炉型

電気出力(MWe)

結果は将来の安全審査を拘束しないが、事務局意見が参考に示されることになり、事業者の予見性確保に貢献。

レビュー開始時期

状況

テレストリアル社

溶融塩炉

200

2016年4月

フェーズ１完了(17.11)
フェーズ２審査実施契約締結の準備中

ウルトラセーフニュークリア社/グローバルファーストパワー

高温ガス炉

5–10

2016年12月

フェーズ１審査中

リードコールドニュークリア社

溶融鉛炉

3

2017年1月

ベンダーの要望によりフェーズ１審査 中断中

アーク/GE日立社

ナトリウム冷却炉100

2017年秋

フェーズ１審査中

ウレンコ

高温ガス炉

4

2018年春（暫定）審査実施契約締結の準備中

モルテックスエナジー

溶融塩炉

300

2017年12月

フェーズ１審査中

ホルテックインターナショナル社

加圧水炉

160

未定

審査実施契約締結の準備中

スターコアニュークリア

高温ガス炉

10

未定

審査実施契約締結の準備中

71

第四世代炉の６つの概念
安全性向上等に向けた技術開発
第４世代炉について
 6つの概念について様々な国が多国間協力を実施。

蒸気発生器

中間熱交換器

タービン

制御棒

発電機

電力

凝縮器

高温プレナム

1次系高温
ナトリウム

1次系低温
ナトリウム

超高温ガス炉

ヒートシン
ク

ポン
プ

炉心

低温プレナム

ポンプ

2次系
ナトリウ
ム

ナトリウム冷却高速炉

高温ガス（９５０℃～）の産業利用

技術的に最も成熟。革新技術の導入による安全性・経済性等の向上

ガス冷却高速炉

鉛冷却高速炉

化学的に活性なナトリウムの代わりにヘリウムガスを採用

化学的に活性なナトリウムの代わりに鉛を採用

超臨界圧水冷却炉
超臨界水（220気圧、374℃以上）を用いた装置のコンパクト化と
熱効率向上

溶融塩炉
トリウム燃料（液体燃料）を使用

72

火力

火力発電の高効率化及びカーボンフリー化の展開
 環境負荷の低減という課題と両立した形で利用するためには、高効率な石炭・ＬＮＧ火力発電技術の開発を引き続き進めていくことが必要。
 そのため、石炭ガス化燃料電池複合発電（ＩＧＦＣ）やガスタービン燃料電池複合発電（ＧＴＣＣ）等の我が国最新鋭の技術により火力発電の高効率化を図ることで、火力発電における省エネルギー化・低炭素化を推進することが重要。
次世代火力発電に係る技術ロードマップ（平成２８年６月）

74

火力発電の高効率化及びカーボンフリー化の展開
 日本に強みのある火力発電の高効率化をさらに進めるとともに、CO2分離回収技術や、有効利用・貯留（ＣＣＵＳ技術）、水素やアンモニアによる発電技術など、世界の気候変動対策に貢献するための技術開発の在り方について検討していくべきではないか

火力発電のＣＯ２削減技術（ＣＣＵＳ等技術）
火力発電所

CO2回収（ Carbon dioxide Capture ） 火力発電所にCO2 分離回収設備を設置することで、90％超のCO2を放出せずに回収することが可能。
分離回収したCO2
分離回収設備例

CO2貯留（CCS: Carbon dioxide

CO2利用（CCU: Carbon dioxide

Capture and Storage）

Capture and Utilization）

CCS概念図分離回収した
CO2 を 地 中 に貯留する技術。 貯留層

工場等

CO2
遮蔽層

CO2 を 利 用 し 、
石油代替燃料や化 学 原 料 な どの
有価物を生産する技術。

水素ガスタービン
CO2フリーの水素を燃料とするガスタービンを有する発
電技術。

遮蔽層

CO2
CO2

CO2 は岩石中の隙間に貯留される貯留層

出典：MHPS提供資料

75

2050年に向けた石炭火力等でのCO2削減のイメージ
 現状３E+Sを全て満たすエネルギー源はない。石炭は経済性・安定供給性に優れているが、環境適合性に課題があるため、これを革新技術によって克服することを目指す。
 2030年までは火力発電の高効率化により、2050年に向けてはCO2分離回収・貯留・有効利用技
術により、 CO2削減を目指す。

CO2排出削減の革新技術○バイオマス混焼率の大幅向上○水素やアンモニア混焼発電○負荷追従性の大幅向上○ＢＥＣＣＳ（バイオマス＋ＣＣＳ）等

g-CO2/kW
1000

Sub-C

SC

USC

CO2分離回収の革新技術

IGCC/
A-USC

○クローズドIGCC（CO2循環発電）○CO2の膜分離○CO2固体吸収法○ＤＡＣ（Direct Air Capture） 等

CO2貯留・利用の革新技術○ＣＣＳ・ＥＯＲ○人工光合成○バイオ燃料の製造（微細藻類・メタン菌）○CO2吸収コンクリート、CO2鉱物化○スーパー樹木
等

IGFC

500
LNG並

1960

2000

2030

2050

年

76

革新技術による火力発電のCO2削減
 火力発電のCO2削減に向けた革新技術は、CO2の貯留（固定化）・有効利用技術、アンモニア・水素・バイオ
マス利用等のCO2削減技術、再エネ大量導入による火力の負荷変動対応技術等、様々な技術が存在するが、いずれの技術も現時点では技術開発課題、将来の社会・国際情勢等の不確実性がある。
 そのため、現時点では絞り込まず一体的に推進しつつ、自律的な普及を見据えた経済性の見通し、技術開発の進捗、社会・国際情勢動向等を踏まえ、経済的で大量処理が可能である火力発電に最適な有望技術を絞り込んでいく。
火力発電のＣＯ２削減に向けた革新技術の一例
火力発電のCO2排出削減技術
アンモニア・水素混焼発電技術
燃焼時にCO2を発生しないアンモ
ニア及び水素を火力発電の燃料に混焼することでCO2の排出を大幅に削減する技術。

火力発電のCO2貯留・有効利用技術
メタネーション技術

火力発電の負荷変動対応技術
機動性に優れたガスタービン技術

火力発電から排出されたCO2を水素と反応させてメタンとすることによりCO2を燃料として再利用が可能となる技術。
CH4

再生可能エネルギーの大量導入による火力発電における急速起動、
高速負荷変化、低負荷運転が可能となる機動性に優れた高効率ガスタービン技術。

CO2大幅削減
需給変動に追従

CO2

化石燃料

アンモニア・水素製造プラント

化学プラント（メタネーション）

NH3・H2
化石燃料

CO2
火力発電所

火力発電所

燃焼安定性

H2

CO2の再利用

系統の安定化
ロータ・動翼の軽量化

回転・静止部間のクリアランスM501G/M701G

77

CCSの概要と国際情勢
 CCS(Carbon dioxide Capture & Storage;二酸化炭素回収・貯留)は、発電所や化学プラント等の排出ガスから、
CO2を分離回収し、地下の貯留層へ圧入・貯留する技術。
 2度目標の経済的な達成に向け、2060年におけるCO2削減量の16%をCCSで削減することが期待（2017年, IEA）。
英・仏・独・加などの長期戦略においても、CCUS*技術の活用について言及。
*CCUS（二酸化炭素回収・利用・貯留） 世界的には大規模なCCUSプロジェクトが稼働しており、JX、三菱重工などの日本企業が進出。
我が国は、世界的にも競争力を有する回収・貯留技術を通じ、世界的なCO2削減への貢献を目指す。
世界の大規模CCSプロジェクト *計画段階を含む

CCSの概念図CCSの流れCO2排出源

CO2回収

遮へい層

CO2貯留
Ｃ
Ｏ
２
を
圧
入

（日本が関与しているプロジェクト）
Petra Novaプロジェクト
・米国テキサス州における
CO2EOR*事業。
・石炭火力由来のCO2を活用。
・操業主体はJX。三菱重工のCO2回収技術を利用。

貯留層*CO2EOR：CO2を油田へ圧入し、石油を増産させる技術。

世界のCO2削減量見通し“The Global Status of CCS 2017” に基づき作成

我が国のCCS国際協力の一例

2060年においてCO2削減量の16%をCCSが担うことが期待。

再エネ

16%
16% ＣＣＳ

燃料転換
エネ効率
向上
原子力

出典：IEA

Global CCS Institute,“Energy Technology Perspectives 2017”

 米国

・METI-DOE間で、CCUSに係る
MOCを改定(2017)。
・共同研究、ビジネスベースの案件の組成に向けた協力を行う。
・CCSの共同実証試験を進行中。

 インドネシア

 サウジアラビア・日・サウジ・ビジョン2030(2017)
・低炭素エネルギーシステム（CCSや水素など）のマスタープランの作成。
・日サ企業の合同ワークショップ開催。

 CCUS首脳会合 (2017, IEA)・二国間クレジット制度(JCM)のパートナー国の1つ。
・両政府主催で、日尼企業の合同
CCUSワークショップ開催(2018)。
・CCS実証試験の支援(JICA)。

・各国閣僚に加えて、 Shell, BP,
GE等のグローバル企業CEOが参加。
(武藤経産副大臣, 三菱重工が参加)
・CCUS展開に向け、官民連携で一致。
78
・CCUS国際イニシアティブ設立の構想。

CCSに係る国内の取組み
 エネルギー基本計画に基づき、2020年頃のCCS技術の実用化に向けた取り組みを実施中。
①苫小牧CCS実証試験 ②CO2分離回収および貯留技術の研究開発 ③CO2貯留適地の調査
 CCSの本格展開に向けて、以下の課題に向けた取り組みを行っていく。
①CO2貯留地点の特定 ②CO2輸送手段の確立 ③コストの削減 ④事業環境整備② CO2輸送手段の確立
CO2の大規模排出源と貯留候補地は必ずしも近接しない。
最適なCO2の輸送手段を検討し、技術を確立する必要がある。

エアガン発振で生じた水泡
苫小牧CCS実証事業

船舶輸送の検討例(ノルウェー)
・複数の排出源から北海油田への圧入実証試験を計画中。
・CO2船舶輸送のFSを実施。
・2019年最終投資決定予定、2022年頃の操業を目指す。

③ コスト削減に向けた研究開発・実証

長距離輸送の場合は、
パイプラインよりも船舶輸送が有効と
なり得る。

10000

輸送コスト [円/トン]

日本近海のCO2貯留可能量は約1460億トンと試算（2005年,
RITE）。
貯留地点の特定および貯留量の評価のため、貯留適地の調査を実施
中。CO2貯留適地の調査事業

Transportation cost (JPY/tCO2)① CO2貯留適地の特定

8000

パイプライン

6000

タンカー

4000

Land pipeline (1MtCO2/yr)
Land pipeline (0.2MtCO2/yr)
Offshore pipeline (1MtCO2/yr)
Offshore pipeline (0.2MtCO2/yr)
Liquid CO2 by tanker (1MtCO2/yr)
Liquid CO2 by tanker (0.2MtCO2/yr)

2000

0
0

200

400

600

800

1000

輸送距離 [km]出典：CCSワークショップ2007（RITE）
Distance of transportation (km)④ 事業環境整備

CCSの導入コストは約7300円/トンと試算（2005年, RITE）。
大部分を占める回収コストの低減に向けた開発・実証を実施中。

CCS技術の本格展開に向けて、適切なインセンティブの設定
や、事業を承認・監督するための事業法等の整備が必要。

CO2吸収液（アミン化合物）

担体（多孔質物質）「CCS実証事業の安全な実施にあたって」(2009)
CCSの実証フェーズにおける管理手法のガイドライン

CCS実証試験に向けた専門検討会(2011)79