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特集2050 年の脱炭素社会に向けた現状と今後の展望

特温室効果ガス排出実質ゼロに向けて

集

古山 通久
GHG の大幅削減の実現に向けて，我々が選択できる一

1．はじめに

次エネルギーは，核融合も含めた原子力のエネルギー，CO2 の分離・回収・利用・貯蔵（CCUS）技術と組み合わせら2050 年の温室効果ガス（GHG）排出の大幅な削減をどのように考えていくのか，人類は大きな命題を突きつけられてれた化石資源のエネルギー，そして再生可能エネルギーである。

いる。
温暖化懐疑論も存在するが，対策をとらなくてよい，国内の原子力エネルギーについては，今後再稼働や運転と結論づけられない以上は，現代の科学者の英知によって期間の延伸が進み，震災前に建設中または計画段階にあっ発せられている警告を信じ，どのように地球温暖化に伴うた原子炉をすべて考慮しても，電力供給への一定の寄与はリスクを回避することができるかを考えていくことが重要あり得るものの主力というレベルまでの増設は見込めなである。また，この問題は世代間の問題でもある。現在，い，との見通しに異論はないであろう。国連気候変動に関発言力を持っている世代が責任を持って提案する選択肢

する政府間パネルが公表する 1.5℃特別報告書においては 4は，尊重すべきであろう。しかし，その選択肢が，脱炭素つのシナリオが主要なものとして示されている。そのうち社会に真に資するものではないのであれば，その選択肢をの 1 つは省エネによるもので供給力の増強は必要ではない

推進することは将来世代に対する無責任につながる。というものであるが，残りの 3 つのシナリオ（以降，1.5℃シエネルギーに限定されないが，世界の動きは加速度的にナリオ）では，世界で現在の 3 〜 10 倍程度の容量への増設が速くなっており，5 年前の常識はもはや通用しない場面に想定されている 1）。しかし，仮にそれだけの増設がなされも直面する。本稿では，近年の動向を踏まえつつ 2050 年たとしても，あくまで一定の寄与であると言ってよい。
化石資源と CCUS 技術の組み合わせを考える上では，2という長期展望の中で，どのように脱炭素社会の姿を考えつの視点が重要である。1 つは社会実装の速度である。図ていったらよいか，俯瞰的に考える視点を供したい。

1 には，世界の CO2 固定量について概略をまとめた。これ

2．一次エネルギーの選択肢

まで CO2 の利用を想定しない純粋な貯蔵は限定的である。
CO2 利用としては，炭酸塩の生産や飲料の用途もあるが，我々の身近な生活から次世代のエネルギーを発想する

それらは小規模である。大規模なものは原油の増進回収

ル，高断熱ガラスなど様々思い浮かべることができる。それらは，我々が最終的に必要とする熱や電気エネルギーをどのように効率的に活用するかという視点で重要であるが，熱や電気は二次エネルギーであり，一次エネルギーから考えることが本質である。

2020 年 7 月 21 日受理

12

Toward Net Zero Greenhouse Gas Emissions
Michihisa KOYAMA（正会員）
2002 年 東京大学大学院工学系研究科化学システム工学専攻博士後期課程修了
博士（工学）
現 在 信州大学 先鋭材料研究所 教授（株）X-Scientia 代表取締役 など
連絡先；〒 380-8553 長 野 県 長 野 市 若 里4-17-1E-mail koyama_michihisa@shinshu-u.ac.jp

CO2 の年間貯留量（Mt-CO2/yr）と，省エネ機器や電気自動車，エネファーム，太陽光パネ
100000図110000
1000

実績
持続可能指向シナリオ

100

中庸シナリオ
化石資源・高需要シナリオ

10
1
2000

2020

2040

年

2060

2080

2100

CCUS による CO2 の固定化能力（2020 年 2 月現在。Global
CCS Institute CO2RE Database3）やアメリカのエネルギー省の研究機関である NETL の CCS Database4），および 1.5℃
シナリオ 1）を参照し，著者集計）（12）

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化学工学公益社団法人 化学工学会 http://www.scej.org/

万トン以上の CO2 貯留能力を有する。現在，世界における供給はできないことは言うまでもない。加えて，年間の稼総 CO2 貯留能力はおよそ 4,000 万トン／年と推算される。

働率が低いため，最大需要に対して設備容量は極めて大き

図 1 には，1.5℃シナリオで想定されている CO2 貯留量も示くならざるを得ない 6）。しかしそれでも，原子力や CCUSしている。2030 年までに現在の 4,000 万トン／年から 1 桁によって GHG の大幅削減を実現する道が不透明である以増やし，2040 年までには 2 桁以上増やすことが想定されて上は，一次エネルギーとして再生可能エネルギーを主力といる。1 桁増やすことは，現在最大級である 840 万トン／して活用する以外の選択肢はないのである。不安定な出力

年のサイトを 50 カ所以上開設し，2 桁増やすことは，500である再生可能エネルギーを主力として活用するためにカ所以上増やすことを意味する。500 カ所のサイトを運用は，蓄エネルギーを含めたトータルの経済性が重要であするためには，2040 年をターゲットとしたときには年間る。次節では，再生可能エネルギーの利用における経済性

25 カ所，2100 年をターゲットとしたとしても年間 6 カ所以に関して議論する。

上を開設し続ける必要があり，大きな挑戦である。もう 1

3．国内における原子力，火力，再生可能エネルギーつの視点として，環境，社会，企業統治（ESG）に基づく経営・投資の潮流がある。2020 年に環境省が打ち出した脱石炭戦 略 は， 新 設 火 力 発 電 所 へ の 融 資 引 き 上 げ な ど のdivestment の潮流によるものである。この潮流は 1992 年の世界各国における各種発電技術の均等化発電原価

リオサミットを機とした国連環境計画・金融イニシアティ（LCOE）は LAZARD の報告書に詳しく示されているが，他ブに端を発し ，2006 年 4 月の責任投資原則を経て現在にの電源種と比して太陽光・風力が現在最も安価な選択肢でつながっている。今後，ESG 投資の文脈の中で化石資源とある 7）。国内に目を向け，分析した結果を図 2 に示す。図

CCUS 技術を適切に位置付け，融資を受けられなければ，の横軸および縦軸は，それぞれ LCOE のうち原子力の発電どんなによい技術が生まれたとしても，社会に実装される設備に係る発電原価（横軸），燃料にかかる経費（縦軸）であことはない。欧州委員会は，持続可能な金融の観点から環る。原子力の縦軸の数値は，フロントエンド，再処理，バッ境関連の経済活動の分類を進めており，その分類を示すクエンドコストを含み，関連する固定費も含む。火力の縦EUタクソノミー の最終報告書を2020年3月に公表した。

軸には，燃料費に加えて，温室効果ガス対策費も含まれる。

その中で，CCS を考慮したとしても通常の石炭火力は持続

図 1 からは，原子力の発電設備に係る発電原価が，東日本可能な経済活動として分類されていない。EUタクソノミー

大震災後に顕著に増えていることがわかる。石炭と天然ガに強制力はないが，技術的選択肢としての今後に不透明さ

ス複合に関しては，燃料にかかる経費が増加する共通の傾が呈されていると認知すべきである。また，化石資源は元向が見られる。世界と比べて日本における太陽光発電の来枯渇性である。製鉄や化学産業などに必要となる炭素をLCOE は高いが，2012 年 7 月から施行された固定価格買取循環させる視点での CCUS は別として，主要なエネルギー制度（FIT）により，2013 年以降，大幅に低減し続けている源としての寄与を期待するよりは，可能な限り寄与を減らことがわかる。

2）5）

図 2 から読み取れる原子力の傾向は，燃料に係る縦軸のすことを考えるべきであろう。

値はほぼ一定であり設備に係る横軸の値が増加し続ける，再生可能エネルギーとして大きなポテンシャルを有する

Levelized cost of electricity
associated with fuel (JPY/kWh)

16LNG
12

© Michihisa Koyama

2014
2030

2013
2030

8 20102014

Coal2010
2013

41998 2003
0Nuclear

2010
2013

2014
2030

Photovoltaic
2020

2040 2030 2025
0481220142017

1620242013
28323640

Levelized cost of electricity associated with plant (JPY/kWh)
図2
第 85 巻

第 1 号（2021）

日本における均等化発電原価の比較 8）（13）

著作権法により無断での転載等は禁止されています

13

集

太陽光発電や風力の出力は不安定であり，需要に合わせた特（EOR）を目的とするものであり，大きなものでは年間 800

公益社団法人 化学工学会 http://www.scej.org/というものである。これは，再処理やバックエンドのコス

100000トを含めても燃料費は十分に安く，発電効率を向上させるインセンティブが働かない一方，安全が第一義であるた
今後，安全基準が緩和されないことを前提にすると，革新的に低コストな安全対策技術が生まれない限りは，発電設容量（GW）

特め，発電設備に安全対策の経費が必要となるからである。

10000

集

備 に 係 る LCOE は 増 加 す る と 言 え る で あ ろ う。 火 力 の実績

1000

持続可能指向シナリオ
中庸シナリオ100

化石資源・高需要シナリオ

LCOE が縦軸方向に増加する傾向は，国際エネルギー機関（IEA）の新政策シナリオ などで想定されている，化石資源
9）102000価格が将来増加するとの前提によるものである。このパラダイムを前提にすると，設備投資をしてでも効率を向上し，燃料費を抑制することが合理的な選択肢である。同時に，GHG 排出削減にもつながり，エネルギー安全保障も

2020

2040

2060

2080

2100

2120

年
図3 太
 陽光の発電容量（2020 年 2 月現在。国際再生可能エネル
ギー機関による統計 10）および 1.5℃シナリオ 1）を参照し，著者作成）向上する。太陽光の LCOE の将来展望は，これまでのエネルギーを支配してきた原子力・火力を中心としたパラダイ確認してみてほしい。

ムからの解放を示している。3.11 後のエネルギーを考える

4．おわりに

視点は「S ＋ 3E」，すなわち安全性，経済効率，環境への適合，安定供給とされる。
図 2 中の 2014 年の数値を参照して原子力，火力，太陽光

国内再生可能エネルギーを主力エネルギーとして活用すの 3 者を比較すると，原子力は最も経済的で，環境への適ることを考える際には，国内においても，再生可能エネル合や安定供給の観点からも優れているが，安全性に課題をギーが圧倒的に低コストな選択肢となることを前提に，エ抱えた選択肢と言える。火力は，安全性の問題はなく，経ネルギーシステムの全体像を考えることが重要である。
「安済性は原子力に次いで優れているが，環境への適合および定な原子力と柔軟な火力と高い再生可能エネルギーのベス安定供給が課題である。太陽光は経済性で圧倒的に劣ってト・ミックス」という現在のパラダイムに縛られることないるが，他の観点では全く問題はない。2030 年に目を向く，「主力エネルギー源としての再生可能エネルギー」
からけてみると，太陽光の LCOE はおよそ 5 円 /kWh であり，全体像を発想することが重要である。国内・海外の再生可原子力，火力に対して圧倒的に安価である。すなわち，能エネルギーを活用し，それでどうしてもカバーできない部

2030 年段階において太陽光は安全性，経済性，環境への分を原子力や化石資源に依存する社会から発想してみよう。

適合，安定供給の S ＋ 3E のすべての観点から最も優れた

現在のリアリティは重要である。しかし，現在のリアリ選択肢となると見込まれ，世界では太陽光の圧倒的な低コティを強調するばかりの言説に違和感を覚えたり疑問を感スト化が実現されている。エネルギーキャリアを用いて海じたりしたならば，問いかけてみよう。「2050 年の脱炭素外の再生可能エネルギーを国内で活用することは有効な選社会につながりますか？」「将来世代は温暖化問題から解放択肢である。同時に，国内再生可能エネルギーの活用も重された社会で過ごせているでしょうか？」。ともに変化を要であることは言を俟たない。日本国内のトレンドが世界起こすために挑戦する仲間となり得るかどうか，よいリトのトレンドと逆行すると考える合理性はなく，タイムラグマス試験紙になるであろう。

はあるものの日本のトレンドも世界のトレンドに追随するであろう。

参考文献

1.5℃シナリオでは，様々な発電種の設備容量が想定されている。図 3 には，これまでの太陽光の発電容量と，1.5℃シナリオで想定されている発電容量を示した。この 10 年間の太陽光の導入は，1.5℃シナリオにおける想定よりも速いペースで進んできたことがわかる。CCUS が今後，大きな社会実装の壁を越えないといけないこととは対照的である。同様の分析をすれば，風力は実績と想定が同程度，原子力は今後 20 年間での大きな社会実装の壁を越える必要があることに気づくであろう。ぜひ読者の皆様も自身で141）Huppmann, D. et al.：Integr. Assess. Model. Consort. & Int. Inst. Appl. Syst. Anal.,
doi: 10.5281/zenodo.3363345（2019）
2）末吉竹二郎：学術の動向 , 24（7）, 66-70（2019）
3）GLOBAL INSTITUTE：https://www.globalccsinstitute.com/resources/co2re/4）https://www.netl.doe.gov/sites/default/ﬁles/netl-ﬁle/CCS-Database.xlsx5）https://ec.europa.eu/knowledge4policy/publication/sustainable-ﬁnance-teg-ﬁnal-reporteu-taxonomy_en6）Izui, Y. and M. Koyama：IEEJ Trans. Electr. Electron. Eng., 12, 453-462（2017）
7）LAZARD's Levelized Cost of Energy Analysis - Version 12.0, LAZARD, November
20188）Koyama, M.：Chapter 16. Toward Economically Rational Hydrogen Production from
Solar Energy: From Battery versus Hydrogen to Battery × Hydrogen, in
Nanostructured Materials for Next-Generation Energy Storage and Conversion:
Photovoltaic and Solar Energy, T. A. Atesin, S. Bashir, J. Liu Eds., pp. 457-470,
Springer（2019）
9）World energy outlook 2017, International Energy Agency, November 2017, https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2017
10）Renewable Capacity Statistics 2019, International Renewable Energy Agency, March2019（14）

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