バイオマス産業ネットワーク（BIN）/ 第152回研究会
2015年10月27日

再生可能エネルギー電力固定価格買取制度（FIT）
における木質バイ オマス発電とその事業採算性評価

森林総合研究所
加工技術研究領域 木材乾燥研究室
主任研究員 柳田高志

Forestry and Forest Products Research Institute 1

はじめにForestry and Forest Products Research Institute

国内の動き
2011.3・東日本大震災を機に日本の木質バイオマス発電

林業

エネルギー事情は一変
・再生可能エネルギーの導入に期待

2012.7・再生可能エネルギー電力固定価格買取制度施行

森林総合研究所の取り組み
2013‐2014年度（H25‐26年度）
・交付金プロジェクト「木質バイオマスエネルギー事業の評価システムの開発」

2015‐2017年度（H27‐29年度）
・交付金プロジェクト「木質バイオマス発電事業の安定的な拡大手法の開発」
2

本日の発表Forestry and Forest Products Research Institute1 再生可能エネルギー電力固定価格買取制度

2 木質バイオマス発電の現状

3 木質バイオマス発電の経済性

4 今後の課題3

Forestry and Forest Products Research Institute 2012年7月

フィット

再生可能エネルギー電力固定価格買取制度（Feed-in Tariff、FIT）がスタート

FITのしくみ 再エネ発電賦課金等
1年間

出典：資源エネルギー庁 http://www.enecho.meti.go.jp/

4

FITにおける電気の買取価格

Forestry and Forest Products Research Institute

出典：資源エネルギー庁 http://www.enecho.meti.go.jp/

買取価格は電源により異なる
5

FITにおける電気の買取価格

Forestry and Forest Products Research Institute 木質バイオマス発電の買取価格（税抜き）

何を燃料にするか？4つに区分

2012.7（FIT施行）①間伐等由来の木質バイオマス（間伐材、主伐材等） 32円/kWh
発電規模で区分2015.4～（FIT改訂）32円/kWh（2000kW以上）、40円/kWh（2000kW未満）②一般木質バイオマス（製材端材、輸入材等）

24円/kWh

24円/kWh③建設資材廃棄物（建設資材廃棄物等）

13円/kWh13円/kWh④一般廃棄物（街路樹剪定枝、黒液等）

17円/kWh

17円/kWh

買取期間は、いずれも20年間
間伐材、林地残材を燃料とした中小規模の発電事業を振興
6

本日の発表Forestry and Forest Products Research Institute1 再生可能エネルギー電力固定価格買取制度

2 木質バイオマス発電の現状

3 木質バイオマス発電の経済性

4 今後の課題7

グリーン発電会津（認定の1号機）

調達価格等算定委員会（FIT委員会）
FITの木質バイオマス発電
買取価格のモデル

ヒアリング：
木質バイオマス発電における仕様・コストデータを提示

木質バイオマスの開発・コンサルティング会社
グリーン・サーマル（株）

Forestry and Forest Products Research Institute2014年7月
FIT施行

2014年7月
運転開始
 グリーン発電会津
5,700 kW
(発電効率25.5%)

http://gh‐aizu.co.jp/

8

三重エネウッドForestry and Forest Products Research Institute

森林組合、素材生産業者と供給提供を締結
2012年12月
未利用間伐材等を収集開始

2014年11月
運転開始

約2年間

松阪木材コンビナート（ウッドピア松阪）

三重エネウッド
5,800 kW

約8km

http://www.m‐enewood.co.jp/service/flow/

9木質バイオマス発電

Forestry and Forest Products Research Institute 2015年1月までに新規認定された木質バイオマス発電
認定容量

稼働容量

①間伐等由来の木質バイオマス（間伐材、主伐材等）

36.9万kW （51件）
2,000kW未満：6件
2,000ｋW以上:45件

8.5万kW （15件）
2,000kW未満：3件
2,000ｋW以上:12件②一般木質バイオマス（製材端材、輸入材等）

137.1万kW （50件）

6.8万kW （8件）

合計

174万kW （101件）

15.3万kW （23件）
バイオマス比率考慮あり

稼働プラントの場所①2,000 kW未満：宮城1件、福島1件、長野1件、①2,000 kW以上:福島1件、栃木1件、岐阜1件、三重1件、岡山1件、高知2件、大分2件、宮崎3件②岩手1件、茨城1件、栃木1件、鳥取1件、広島1件、高知1件、宮崎2件
10木質バイオマス発電の出力規模別分布

Forestry and Forest Products Research Instituteパームヤシ殻（Palm Kernel Shell, PKS）

発電規模
5,000～10,000 kW
燃料区分
http://www.ecoearth‐bdf.com/（製材端材、輸入ヤシ殻等）
間伐材、林地残材

出所：NPO法人バイオマス産業ネットワーク(BIN) 「バイオマス白書2014」11木質バイオマス発電における燃料消費量

Forestry and Forest Products Research Institute

年間バイオマス燃料消費量[ｔ‐含水率40%WB/年]
年間バイオマス必要量 [生トン/年]

 発電規模と燃料消費量の関係
200,000
200,000

発電規模 5,000 kW
約6.7万ｔ/年（約10万m3/年）

150,000
150,000

100,000
100,000

50,00050,000

0000

5,000
5,000

10,00010,00015,000
15,00020,00020,000発電規模（発電端）[kW]
発電規模（発電端）[kW]■バイオマスの低位発熱量9.6 MJ/kg（高位発熱量18MJ/kg-dry、含水率40%WB、水素含有量6%DB）として試算■全乾重量と全乾密度（スギ0.40 g/cm3を仮定）から材積換算■発電効率は全国13ヶ所の発電所のデータから定式化（R2=0.93）＊この図の値は、設定条件により変化します。

12

各都道府県の素材生産量

Forestry and Forest Products Research Institute(335) (137) (111)

(171)

10090

素材生産量全国平均： 40万m3/年
新潟、石川、福井、愛知、佐賀
9～13万m3/年

5,000kW級木質バイオマス発電
約10万m3/年

70
60
50
4030
20

5,000 kW級

沖縄

宮崎鹿児島大分熊本長崎佐賀福岡高知

愛媛香川徳島山口広島岡山島根鳥取和歌山奈良兵庫大阪京都滋賀三重愛知静岡岐阜長野

山梨

福井

石川富山

新潟

東京

神奈川千葉

埼玉

群馬

栃木

茨城福島

山形

秋田

宮城

岩手0青森

10北海道

素材生産量 [万m3/年]

80

平成25年木材需給報告書より作成

地域の林業に与える影響は大きく、地域全体での協議が重要

13

木質バイオマス発電の燃料需要量

Forestry and Forest Products Research Institute

全国

未利用材

賦存量：924万トン
供給可能量：412万トン
˄需要量：427万トン
素材

未利用材

出典：安藤範親、農林金融2014、pp.364-378

14木質バイオマス資源についての報道

Forestry and Forest Products Research Institute

稼働中の未利用材を燃料とする木質バイオマス発電
発電規模 2,000 ｋW以上の区分

日経夕刊
平成27年8月8日

福島1件、栃木1件、岐阜1件、三重1件、岡山1件、高知2件、大分2件、宮崎3件

15木材価格の動向

Forestry and Forest Products Research Institute

木材チップ [円/ｔ]

16,00015,000木材チップ価格 針葉樹（パルプ向け）

15,300円/t

高知

14,00013,00012,000

宿毛バイオマス発電所、6,500 kW

11,00010,000土佐グリーンパワー、6,250 kW

FIT施行

9,000

全国

高知

宮崎

8,000

チップ用丸太 [円/m3]

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

8,000
7,000

7,500円/m3

木材チップ用素材価格 針葉樹丸太（チップ向け）

宮崎

6,000
中国木材、18,000 kW

5,000

王子グリーンエナジー、25,000 kW

4,000
3,000

グリーンバイオマスファクトリー、5,750 kW

FIT施行

全国

高知

宮崎

2,000

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

木材需給報告書 平成21～25年及び木材価格統計調査 平成26～27年から作成

16Forestry and Forest Products Research Institute【未利用間伐材等を燃料とする木質バイオマス発電設備認定の申請】

１．都道府県務担当部局等への事前説明
燃料となる木材が安定的に供給されること、既存の用途への影響が少ないことなどを確認するため、設備認定申請を行う段階において、都道府県林務担当部局等への事前説明

２．林野庁におけるヒアリング
円滑な事業認定のため、ヒアリングの前までに、木材供給者と調達予定数量等について協議を行うなどの準備

17供給側と需要側の連携

Forestry and Forest Products Research Institute

供給側

需要側

 原料の安定供給

 事業採算性の担保

労働環境を維持しつつ、生産効率を倍増させる必要がある

原料をある一定価格以下で調達しなければ、事業が成り立たなくなる
連携

供給側と需要側の協議のポイント① バイオマス資源の供給量可能量と需要量② 供給側のバイオマス収集コストと需要側購入価格について具体的な数値を基にした議論が重要
18

森林総合研究所で開発したポテンシャル推計システム
Forestry and Forest Products Research Institute「木質バイオマスの経済的な供給ポテンシャル推計システム」

森林総合研究所ホームページにて公開中：
http://www.ffpri.affrc.go.jp/database.html#biomasspotential19ポテンシャル推計システムの利用について

Forestry and Forest Products Research Institute①

森林総合研究所HP「研究紹介」タグ → 「データベース・ソフトウェア」をクリック②「木質バイオマスの経済的な供給ポテンシャル推計システム」
をクリック

20

バイオマスの需要量・価格を推算するときの注意点
Forestry and Forest Products Research Institute

供給側

需要側
含水率
寸法重視 量重視
乾量基準 湿量基準

サプライチェーンにおける取引単位の違い＋変動要因が大きい 物質収支・エネルギー収支の計算
 会計の計算

簡易評価できるツール21

森林総合研究所で開発した事業性評価ツール
Forestry and Forest Products Research Institute「木質バイオマス発電事業採算性評価ツール」

22

本日の発表Forestry and Forest Products Research Institute1 再生可能エネルギー電力固定価格買取制度

2 木質バイオマス発電の現状

3 木質バイオマス発電の経済性

4 今後の課題23

一般的な木質バイオマス発電のしくみ

Forestry and Forest Products Research Institute

蒸気タービン方式

出典：イーレックス株式会社 http://www.erex.co.jp/service/purchase/seek.html
24事業を始めるに当たっての検討項目

Forestry and Forest Products Research Institute

発電量は？
売電収入は？

原料必要量は？
建設費は？
人件費は？

修繕費は？
原料費はいくらまで支払えるか？
副産物の灰の処理は？
出典：イーレックス株式会社 http://www.erex.co.jp/service/purchase/seek.html

25

バイオマス発電事業の売電収入

発電端出力

所内電力

Forestry and Forest Products Research Institute

送電端出力

所内電力
発電端出力

X１００ ＝ 所内率（%）

26

バイオマス発電事業の売電収入

Forestry and Forest Products Research Institute

例えば、未利用間伐材を燃料とした10,000 kWの発電の場合

未利用間伐材

発電端出力

送電端出力

10,000 kW

8,800 kW

所内電力

1,200 kW
売電収入
送電端出力

年間稼働時間売電単価

年間売電収入8,800 kW x 7,920 時間/年 x 32 円/kWh = 22.3 億円/年
（24時間、330日/年）
27

バイオマス発電事業の経済性

収入

¥ 売電

経済性の指標 内部収益率（IRR：Internal Rate of Return）
 正味現在価値（NPV：Net Present Value）

Forestry and Forest Products Research Institute支出
 燃料費
 プラントの減価償却費
 固定資産税 保守・点検費
 人件費
 一般管理費
 保険費
 ユーティリティ費（水・薬品費用等）
 灰処理費項目が多岐にわたる
発電規模に大きく影響される

28

木質バイオマス発電の調査（森林総合研究所）
Forestry and Forest Products Research Institute
0.4

180

1400.35

建設費
建設費

所内率0.3120

所内率 [%]

建設費 [億円]

160

100
80
60

0.25
0.2
0.150.1

400.052000500

5,000

050,000

10,00015,00020,000発電規模[kW]
3004035

ユーティリティー費I [百万円]

発電効率[%]（発電端ベース）

発電規模 [kW]5,000

発電効率302520151050250

ユーティリティー費

200150100500100

1,000

10,000発電規模 [kW]100,000

010,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000
発電規模 [kW]

発電規模との関係を定式化し、これらの式を統合化してツールを作成
29

計算例 木質バイオマス発電の燃料費

発電規模

Forestry and Forest Products Research Instituteバイオマス含水率
高位発熱量

低位発熱量

年間必要発熱量

種類別

年間稼働時間年間必要バイオマス量

発電効率[%]（発電端ベース）

発電効率
403530¥2520151050100

1,000

10,000バイオマス購入単価

100,000

発電規模 [kW]燃料費30

木質バイオマス発電の費用

Forestry and Forest Products Research Institute プラントの減価償却費
 固定資産税 保守・点検費
 一般管理費
 保険費

建設費

発電規模
180

建設費 [億円]

1601401201008060
40200500

5,00050,000

発電規模 [kW]ユーティリティ費
ユーティリティー費I [百万円]300

必要運転要員数
人件費単価

250200
150
100
5000

10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000
発電規模 [kW]

年間必要バイオマス量バイオマスの灰含有率
灰処理単価

 人件費
 灰処理費 ユーティリティ費（水・薬品費用等）

デフォルト値を設定し、入力項目を少なく設定
31

ツールの完成

Forestry and Forest Products Research Institute

収集したデータ32容易かつ柔軟に条件設定可能

Forestry and Forest Products Research Institute

簡易入力は４項目
①発電規模

詳細入力
②燃料の比率③燃料の購入単価④燃料の含水率

未利用木材
2,000 kW 未満
2,000 kW 以上







バイオマスの高位発熱量
バイオマスの灰含有量
バイオマスの価格変動発電プラント年間稼働日数割引率（利率）
借入金利
借入金返済期間
発電効率補正
建設費補正
人件費補正（運転要員）
保守・点検費率
保険費率
一般管理費率
灰処理単価
33

出力（１）

Forestry and Forest Products Research Instituteバイオマスの消費量

バイオマスの発熱量

発電所の情報34出力（２）

Forestry and Forest Products Research Institute

売電（買取）単価

バイオマス単価（低位発熱量基準）

経済性

発電コスト内訳35

出力（３）

Forestry and Forest Products Research Institute

キャッシュフロー

事業年度[年目]

36

設定変更例（１） 発電効率
発電効率[%]（発電端ベース）

Forestry and Forest Products Research Institute4035302520151050100

1,000

10,000100,000

発電規模 [kW] デフォルト値「0」→「任意の値」

37

設定変更例（２） バイオマスの価格変動

Forestry and Forest Products Research Institute デフォルト値「0」→「任意の値」

事業年度[年目]

38

評価事例（1） 燃料消費量のばらつき

Forestry and Forest Products Research Institute68,84770,0001,950 kW63,50058,92460,000

年間バイオマス消費量 [t‐wet/年]

54,96351,50149,81050,00046,285

発電規模：1,950 kW
発電効率：17.0%
所内率：14.5%
年間稼働日数：330日

43,22640,54739,02038,18040,00030,33430,00025,16336,41332,122
26,595

34,13328,20130,012

32,07320,00010,0000＊この図の値は、設定条件により変化します。

30 40 50 60 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40 50 60 ←湿量基準含水率 %W.B.
2120191817 ←高位発熱量 MJ/kg‐dry39評価事例（2-1） 原料の価格と損益分岐点 Forestry and Forest Products Research Institute

発電単位当たりの経営収支[円/kWh]

10.0

発電規模 5,000 kW
発電効率 22.4%
発電所稼働日数 330 日/年

8.0
6.0
4.0
2.0

黒字
損益分岐点

0.0
‐2.0

赤字

‐4.0
‐6.0
‐8.0
‐10.0
5,000

7,000

9,000

11,00013,00015,000

燃料（未利用間伐材）の購入価格[円/t‐含水率40%WB]＊この図の値は、設定条件により変化します。

40

評価事例（2-2） 原料の価格と損益分岐点 Forestry and Forest Products Research Institute

損益分岐点における未利用間伐材チップの価格 [円/t‐wet]柳田高志, 吉田貴紘, 久保山裕史, 陣川雅樹, 日本エネルギー学会誌 94, pp.311‐320（2015）

25,00020,00015,00010,000

5,000

00

4,000

8,000

12,00016,00020,000発電規模 [kW]

燃料の混合割合と経営収支の関係＊この図の値は、設定条件により変化します。

41

評価事例（3） 燃料を混ぜた場合の経済性 Forestry and Forest Products Research Institute

収益性の増加

内部収益率 IRR

30%

20%

10%0%

0123456

未利用材（間伐材）

1007550250%-LHV base

一般材（パーム椰子殻）

0255075

100%-LHV base

燃料の混合割合＊この図の値は、設定条件により変化します。

42

木質バイオマス事業採算性評価ツールについて

1

Forestry and Forest Products Research Institute

希望者に無償提供

2 E‐mail：hatsuden@ffpri.affrc.go.jpに必要事項（氏名、所属等）を連絡
3 「木質バイオマス発電事業採算性評価ツール」と「利用マニュアル」を送付*詳しくは森林総合研究所HPを参照

43

本日の発表Forestry and Forest Products Research Institute1 再生可能エネルギー電力固定価格買取制度

2 木質バイオマス発電の現状

3 木質バイオマス発電の経済性

4 今後の課題44

木質バイオマスを使うに当たってForestry and Forest Products Research Institute

エネルギーの総合効率の向上が重要
 バイオマス発電の経済性

 バイオマス発電の規模と発電効率例）5,000 kW規模における発電コスト内訳

人件費
4%
借入金利子返済費
3%

発電コストの約7割が燃料費

固定資産税1%減価償却費
13%
燃料費
66%

発電効率 [%]

保険費
ユーティリティ費 灰処理費
保守・点検費 一般管理費
1% 1%
3%
1%
7%

5,000 kW規模の発電効率は22.4%

4035302520151050100

1,000

10,000100,000

発電規模 [kW]電気 22.4 %燃料の持つエネルギー
100 %熱77.6 %

（廃棄されている）

45

Forestry and Forest Products Research Institute 熱電併給（コジェネレーション，CHP）の普及に向けて熱の需要を確保が課題
熱と電気を同時に生産して、それを需要側と合致させる必要性
さらに、大規模発電所では、排熱の需要を確保するのは困難
小規模

エネルギーの地産地消

燃料集荷の量的ハードルも低い
 2014年6月「日本再興戦略」改訂
木質バイオマスについて、地域密着型の小規模発電や熱利用との組み合わせ等によるエネルギー利用促進を図る「地方創生」がキーワード46

Forestry and Forest Products Research Institute

中外炉工業（株）・笹内氏提供*CHP: 熱電併給（Combed Heat & Power ）*ORC: 有機ランキンサイクル（Organic Rankine Cycle ）47

バイオマスのガス化

Forestry and Forest Products Research Institute■熱分解で可燃ガスを生成■ガス化の技術は決して新しいものではない■炉型の違い、使用するガス化剤の違い、ガス化温度、圧力の違い⇒200を超える方式

出所：APEC環境技術交流バーチャルセンターHP48

バイオマスの小型ガス化CHP製品（ドイツ） Forestry and Forest Products Research Institute
Burkhardt（ブルクハルト）社

高品質木質ペレット（EN Plus A1のみ）

ガス化ユニット・灰分0.7%以下
・灰の融点1,200℃以上

ガスエンジン

電気：180 kWe（発電効率28-32%）
熱 ：270 kWth（温水90℃）
出所：三洋貿易（株）HP

総合効率：75-82%

Spanner Re2（スパナー）社
ガス化ユニット

木質チップ（含水率15%WB以下）
ガスエンジン

電気：30 kWe（発電効率28-32%）
熱 ：73 kW（温水85℃）
出所：スパナー社HP

総合効率：85％49

有機ランキンサイクル（Organic Rankine Cycle）
Forestry and Forest Products Research Institute
ORCのしくみサーマルオイル

木質チップ

高分子有機媒体
作成：協和エクシオ
出所：BIN/ISEP木質バイオマスシンポジウム2014資料

ターボデン社製ORCユニットが普及（2013年から三菱重工グループ）50

地域熱供給事業の事例（ドイツ）

Forestry and Forest Products Research Institute

ヴンジーデル（Wunsiedel）
バイエルン州北部に位置する小さな自治体
人口１万人、面積55km2
Burkhardt（ブルクハルト）社製
ガス化ユニットV.390 ２台
電気：180 kWe
熱 ：270 kWth

温水が地下1mに設置されたパイプラインを循環

1.2km以内の180世帯

行き： 85oC温水
戻り： 60oC温水
安定した運転（無人運転可能）⇒モバイルによる遠隔制御運転
51

地域熱供給事業の事例（オーストリア）

Forestry and Forest Products Research Instituteノイキルヒェン（Neukirchen an der Enknach）
オーバーエスターライヒ州西部に位置する小さな自治体
人口2,000人、面積33km2（33%森林、66%農地）
170 kW 電気
350 kW 熱（温水）X 2機
ガス化CHP（URBUS社製）

配管長さ 3.5 km
200世帯に熱供給

夏場の熱需要の少ない
時期にチップ乾燥
燃料チップ含水率：18%以下

一般家庭の熱交換パネル

温水ヒーター52

地域熱供給事業の配管工事（オーストリア） Forestry and Forest Products Research Institute
熱供給パイプシステム

53

木材工場における熱電併給事例（オーストリア）
Forestry and Forest Products Research Institute
ホーエンベルグ（Hohenberg）
ニーダーエスターライヒ州東部に位置する小さな自治体
人口1,500人、面積57km2
BRUNNER STERN社
年間7万5千m3の原木丸太

蒸気タービンCHP（URBUS社製）

冬は熱利用を多めにする

夏

冬1,750 kW 電気
3,000 kW 熱（温水）1,500 kW 電気
3,500 kW 熱（温水）

燃料バイオマス
含水率：40‐45%に調整

地域熱供給
配管長さ 1.7 km

木材乾燥
54

国内の事例

Forestry and Forest Products Research Institute

年間を通して安定した熱の需要
クリーニング店
燃料

木質チップ

クリーニング工場

バイオマスボイラー

アイロン用蒸気蒸気

乾燥用蒸気

洗濯用温水電気
蒸気発電機 160 kW55

国内の事例（熱のみ）Forestry and Forest Products Research Institute 食品工場 → 施設園芸
トマトの温室燃料チップ

バイオマスボイラー

蒸気冷暖房

食品工場

温水
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小型熱電併給システムの課題

Forestry and Forest Products Research Institute

ガス化 チップ、ペレット産業が弱体⇒高品質のチップ、ペレットを安定供給
 燃料規格の整備が必要⇒機器トラブルの回避

ORC
 電気事業法規制改革

熱利用
 熱の有効利用には配管設備が必要だが、工事費用が高い⇒低コスト化
 温水利用技術の高度化
 年間を通した熱需要の確保（夏は冷房、冬は暖房）

地域内でのエネルギー自給に資する熱電併給にインセンティブ
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まとめ

Forestry and Forest Products Research Institute1 再生可能エネルギー電力固定価格買取制度
再生可能エネルギーの導入を推進する政策
2 木質バイオマス発電の現状
建設計画は増加し、既稼働地域の燃料価格は上昇傾向
3 木質バイオマス発電の経済性
事業性についての初期検討や見直しが簡単に行えるツールを開発⇒無償提供
4 今後の課題
エネルギー効率の改善（熱利用）と持続性のあるシステ
ムの構築
58Forestry and Forest Products Research Institute

ご清聴ありがとうございました59