VG-1

JPECにおける燃料利用技術事業の総括
２０２０年３月

辰巳 敬（製品評価技術基盤機構）
J-MAP船舶・自動車及び燃料研究委員会
Japan Marine and Auto
Petroleum Program内容

I. JPECにおける燃料利用技術事業の全体像
II. JCAP（1997～2006年度） の背景と成果
III.JATOPⅠ（2007～2011年度）の背景と成果
IV.JATOPⅡ～J-MAP（2012～2019年度）の背景と成果
V. 燃料利用技術事業の総括

VG-2

VG-3

I. JPECにおける燃料利用技術事業の全体像

JPECにおける燃料利用技術事業の全体像

VG-4

1997年4月 自動車業界と石油業界の共同研究（経済産業省の補助金事業）がスタート
JCAP：Japan Clean Air Program

JATOP：Japan AuTo Oil Program

J-MAP：Japan
Marine and Auto
Petroleum program

JCAPⅠ JCAPⅡ JATOPⅠ JATOPⅡ JATOPⅢ

J-MAP

期間

'97.4～'02.3(５年間)'18.4～ ‘20.3
(2年間)

目的

大気環境改善'02.4～'07.3(５年間)'07.4～'12.3(５年間)'12.4～ '15.3(３年間)'15.4～ '18.3(３年間)「CO2削減」、「燃料多様化」、「排出ガス低減」の同時実現

自動車・燃料研究（２３年）
主な研究

大気研究（２１年）

船舶・燃料研究（２年）

自動車・燃料研究

VG-5

社会的背景からの「自動車及び燃料」分野における技術課題の解決を目指す。

JPEC石油基盤技術研究所
Advanced Technology and ResearchInstitute(ATRI)

主要設備
シャシダイナモ設備

エンジンベンチ設備

大気研究

VG-6

将来における各種排出源が大気環境に与える影響を検討・分析し、今後の環境影響に関する正確な知見を得る。
発生源情報の整備シミュレーション検証

国内で排出される１次粒子及び２次粒子前駆物質

PM2.5
成分濃度観測値

検証
気象モデル

PM2.5
成分濃度推計値

19 0 km

エミッション

光化学反応

国外から流入する１次粒子及び２次粒子前駆物質(工場, 自動車 , 事業所 )26 0 km

5km

2 km

風(風による汚染気塊の拡散輸送 )5km

広域大気質モデル

OA
EC
SO42NO3NH4+Na+他

船舶・燃料研究

VG-7

現行C重油を使用している舶用エンジンへの低硫黄化に伴う性状変化の影響を把握する。
陸上試験：代表的な舶用エンジンタイプである中速4ストロークエンジン、低速2ストロークエンジンを用いて、低硫黄化に伴い大きな変化が想定される動粘度及び着火性に着目し、燃焼性への影響を把握する。

4ストエンジン

4ストエンジン

2ストエンジン

海上試験：様々なエンジンタイプ、大きさ、使用形態の内航船舶を用いて、現行C重油と低硫黄舶用油での燃焼性を比較し、実用上の問題の可能性を把握する。

499GT貨物船

14,000GT RoRo船

バンカリングの様子

VG-8II.

JCAP（1997～2006年度） の背景と成果

JCAPの背景

VG-9

NO2,SPM 平均濃度が下げ止まり傾向

様々な施策による大気汚染状
況の改善（SO2, CO）

大気汚染による健康被害が社会問題化

排気規制の大幅強化

NOxからPM、未規制物質へ

川崎公害訴訟
東京都環境確保条例
PM2.5過熱報道
大都知事(ペットボトル)
PM2.5環境基準
尼崎公害訴訟
気 西淀川公害訴訟
東京大気汚染訴訟
環境
自動車NOx法
NOx・PM法
排気規制(Dieselの例)

1980
エネル
ギ
消費

短期1990

省エネ法

長期

2000
京都議定書

第二次オイルショック

新短期 新長期 P新長期
ガソリン・軽油低硫黄化(≦10ppm)

2010
省エネ法改正エネルギー供給構造高度化法

湾岸危機(人口減少)
エネルギーセキュリティー

CO2削減

エネルギーベストミックス
燃費改善、次世代自動車普及

自動車業界と石油業界で協力して更なる大気改善を成し遂げよう・・・

1986
PEC設立

原発停止

石油消費の減少1997~JCAP

2007~JATOPⅠ・Ⅱ
2011
Ⅲ
JPECに移行

大気環境に係わる各種公害訴訟が1980年代から行われ、大気汚染による健康被害が社会問題化。
これを契機に1986年ＰＥＣが設立。自動車の排ガス規制の強化に伴い、1997年からＪＣＡＰを立ち上げ、悪化した大気環境の改善に自動車メーカーと石油メーカーが共同で対応。

JCAPの成果（１）VG-10

 ガソリン、軽油の低硫黄化(50⇒10ppm)によるエミッション及び燃費向上（ＣＯ２削減）効果を確認⇒ 総合資源エネルギー調査会石油製品品質小委員会に報告「軽油2007年、ガソリン2008年より10ｐｐｍ以下が適当」との答申に反映された⇒ 石油業界の自主対応により2005年1月よりガソリン、軽油のサルファーフリー化が実現
2001 2002

2003 2004 2005 2006 20072008 2009 2010

ガソリン
規 制

100ppmS

市 場

50ppmS軽 油
規 制

500ppmS

市 場

10ppmS

50ppmS

3年前倒し

500ppmS

10ppmS
50ppmS

50ppmS10ppmS

2年前倒し
10ppmS

JCAPの成果（２）

VG-11• バイオマス燃料利用として、ＥＴＢＥ８％混合利用について排気ならびに実用性能上の問題のないことを確認⇒ 総合資源エネルギー調査会
燃料政策小委員会ＥＴＢＥ利用ワーキングに報告した
京都議定書目標達成計画実現のため⇒ 石油連盟加盟各社は、2010年度において、ガソリン需要量の20％相当分に対して一定量のバイオエタノールをＥＴＢＥとして導入する計画（約36万ＫＬ／年＝原油換算約21万ＫＬ／年）のベースデータとして活用された⇒ 2007年4月より試験導入を開始した

JCAPの成果（３）VG-12・高精度な大気質シミュレーションモデルを開発した
・このモデルを活用し、ポスト新長期規制の大気改善効果を定量的に予測した⇒ 環境省・中環審・自動車排出ガス専門委員会のヒヤリングに報告
東アジア ～ 広域都市圏

広域都市圏 ～ 都市域

都市域～沿道スケール

モデル間で情報を共有

VG-13III.

JATOPⅠ（2007～2011年度）の背景と成果

輸送用燃料に関わる規制・目標等の動向
2005

2010

2015

2020

2030

政府の戦略・政策★新国家エネルギー戦略★

★

新長期排気規制★

大気・排気関連★

ポスト新長期排気規制

次期排気規制（重量車挑戦目標）

ガソリン/軽油S10ppm（自主）••PM2.5環境基準値設定(答申）
光化学スモック多発☆

☆

バイオマス50万kL（石油換算）導入

新・国家ｴﾈﾙｷﾞｰ戦略• 運輸部門の石油依存度 80%程度★

バイオETBE84万ｋL導入（バイオマス21万kL（石油換算）)

次世代自動車・燃料
イニシアチブ
2004年度
乗用車:13.6km/L
2002年度
トラック:6.32km/L
バス:5.62km/L

JCAP☆
新・国家ｴﾈﾙｷﾞｰ戦略•30%のエネルギー
消費効率改善★
新燃費基準
2015年度
乗用車:16.8km/L
トラック:7.09km/L
バス:6.30km/L

JATOPⅠ

VG-14☆

NO2局所汚染、PM2.5新環境基準に対する対応策必要
重量車ディーゼルの排気規制強化

燃料多様化関連バイオマス燃料の導入

CO2削減（燃費向上）関連•燃費規制の強化

25%GHG削減（1990年比）★計画 ☆目標

JATOPの背景・必要性

VG-15社会的背景からの「自動車および自動車燃料」の課題は３つ
背景課題
 地球温暖化防止⇒ 自動車の「CO2削減（燃費向上）」
 エネルギーセキュリティ⇒ 自動車燃料の「燃料多様化」
 大気環境改善⇒ 自動車の「排出ガス低減」

これらは３つはお互いに関連するため、１つの課題解決においても「３つの課題」を総合的に考慮して検討を進めることが必要。
「CO2削減（燃費向上）」
20

燃費

実績値

+23% 燃費基準

10燃費

2004年度

2015年度トラック平均燃費実績値「排出ガス低減」
3乗用車平均燃費0(km/L)「燃料多様化」
運輸部
門の石
油
依
存度

重量車排出ガス規制▲65%

NOx
排出00.05

運輸部門の石油依存度+12% 燃費基準

NOx▲43%(g/ｋWh)

PMPM
排出▲63%0.00

0

2002年度

2005年

2015年度「自動車のエネルギー消費効率の性能の向上に関する製造事業者等の判断の基準等の改正について」など(平成19年2月)

新・国家エネルギー戦略(平成18年5月)

2009年～

2016年「今後の自動車排出ガス低減対策のあり方について（第十次答申案)」 (平成22年4月)

JATOPⅠの成果
自動車・燃料研究・ディーゼル車用燃料への高濃度（5%超）バイオマス燃料混合時の車輌使用における技術 的課題を明確化
・ガソリンへのエタノール 10%混合（E10）時の車輌における技術的課
題を明確化

・将来を想定した低セタン価試験燃料使用時の、既販車における運転性能、排出ガスへの影響を把握⇒FAME混合軽油の規格化（品質確保法）⇒E10ガソリンの規格化（品質確保法、ＪＩＳ）

大気研究
・大気シミュレーションを高精度化、2020年の自排局近傍の大気質予測を自排専に報告

VG-16

VG-17

IV. JATOPⅡ～J-MAP（2012～2019年度）の背景と成果

輸送用燃料に関わる規制・目標等の動向（2010～）
2005

2010

2015

2020

2030

★新国家エネルギー戦略★エネルギー供給構造高度化法★

★

新長期排気規制★

大気・排気関連次期排気規制（重量車挑戦目標）

ガソリン/軽油S10ppm（自主）•IMO船舶燃料
硫黄分規制

PM2.5環境基準値設定(答申）★

☆

★

新・国家ｴﾈﾙｷﾞｰ戦略• 運輸部門の石油依存度
80%程度

バイオマス50万kL（石油換算）導入★

バイオETBE84万ｋL導入（バイオマス21万kL（石油換算）)

次世代自動車・燃料イニシアチブ
2004年度
乗用車:13.6km/L
2002年度
トラック:6.32km/L
バス:5.62km/L☆

★

新・国家ｴﾈﾙｷﾞｰ戦略•30%のエネルギー
消費効率改善

新燃費基準
2015年度
乗用車:16.8km/L
トラック:7.09km/L
バス:6.30km/L
1st phase

JATOPⅠ

燃料多様化関連非化石エネルギー源の利用を拡大
CO2削減（燃費向上）関連•燃費規制の強化☆
25%GHG削減（1990年比）
2nd phase

重油分解装置の装備率の向上

JCAP

船舶の排気規制強化（SOx・PM）☆

★

光化学スモック多発

政府の戦略・政策★

ポスト新長期排気規制

VG-18

JATOPⅡ&Ⅲ J-MAP

3rd phase

化石エネルギー原料の有効利用★計画 ☆目標

エネルギー供給構造高度化法の施行（2010年）

VG-19＜１次告示：2010年7月＞「重質油分解装置」の装備率（重質油分解装置能力/原油処理装置能力）向上を義務づけ＜２次告示：2014年6月＞「残油処理装置」の装備率（残油装置能力/原油処理装置能力）向上を義務づけ＜３次告示：2017年10月＞「減圧蒸留残渣油（VR）」の処理率向上を義務づけ
背景：国内燃料油需要の減少と需要構成の変化

A重油及びB・C重油の減少幅が大
資源エネルギー庁HPを参照
重質油の分解に伴う分解系ガソリン・軽油留分の有効利用の検討が重要

分解系留分の自動車用燃料利用の必要性

原油

常圧
蒸留装
置

VG-20

製品

減圧
蒸留装
置

減圧軽油

直留ガソリン

ガソリン

直留軽油

軽油

流動接触
分解装置

分解ガソリンA重油

分解軽油（LCO）

常圧残油

重油留分の需要減、重質油分解装置（流動接触分解装置等）の装備率の更なる向上により、分解系留分（ガソリン、軽油）が増加すると想定される。

石油の有効利用の手段として、分解系留分の自動車燃料としての利用拡大は避けられない。

IMO 舶用燃料硫黄分規制強化

VG-21• 大気汚染物質（SOx、PM等）は呼吸器疾患などの健康被害を起こすため、各国独自に陸上排出源・移動排出源の規制を実施。
• 船舶からの排出については、国際海事機関(International Maritime Organization ：IMO)で外航・内航を問わず、世界的に海洋汚染防止条約（MARPOL条約）で規制。
• 船舶の排ガス中のSOx及びPMは、燃料油に含まれる硫黄分の量に依存するため、硫黄分の濃度上限（％）を規制。一般海域と指定海域（ECA：Emission Control Area）
で段階的に規制強化• IMOの委員会（2016年10月)で、規制開始時期が審議。2020年1月規制開始で確定。

本規制により、重質残渣の配合先が制限され、燃料油需要構成の一層の軽質化が進むと考えられるため、分解系基材の活用自由度の拡大を図ることがますます重要になる。
経済産業省、国交省資料より

自動車・燃料研究の成果（１）VG-22

ディーゼル車研究
分解軽油の増量にともない芳香族分が4%程度増加しても、分解系基材配合量、セタン
価向上剤添加量および蒸留性状の軽質化度合を最適化することは燃料側の対策として有効であることを確認した。
・セタン価の維持について分解系基材の利用拡大に対し、JIS2号軽油のセタン価は50程度を下回らないことが必要である。 その方策として、セタン価向上剤を利用する場合、市場に多く残る尿素
SCRを装着していない既販車への NOx影響を考慮し、添加量は1000ppmを超えない範囲で極力少ないレベルとする必要がある。
・蒸留性状の軽質化について
分解系基材の増量（芳香族分増加4%程度）に対して、密度、蒸留T50の軽質化（密度0.005g/㎝3、T50 10℃程度）および蒸留T90の軽質化（8℃程度）のいずれも重大な懸念はなく、DPF負荷低減に効果が見られた。
密度、蒸留T50の軽質化（密度 0.005g/㎝3、T50 10℃程度）では市場燃料（芳香族上限レベル）までDPF負荷低減効果が見られた。
蒸留T90の軽質化（8℃程度）は、市場燃料（芳香族上限レベル）までDPF負荷低減効果が見られない場合もあった。蒸留T90軽質化の場合には、8℃より軽質化することが好ましい。

自動車・燃料研究の成果（２）VG-23

ガソリン車研究【PNに関する知見】
分解ガソリン増量にともない、重質アロマが増加した場合でも、トータルアロマを低減することでPN増加を抑制できる。
現行市場燃料に対してC12Aが1vol%増加した場合は、トータルアロマを10vol%低減することでPN排出量が現行市場燃料と同等以下になる。
また、現行市場燃料に対してC11Aが1vol%、C12Aが1vol%増加した場合は、PN低減対策としてトータルアロマを10vol%低減することでは不十分であり、今回得られた知見を用いた対策が必要である。
【デポジットに関する知見】
分解ガソリン増量にともない、重質オレフィンや重質アロマが増加した場合でも、直噴エンジンのTCVデポジットに関する懸念は無かった。また、ETBEの有無によってTCVデポジットに対する影響に違いは無かった。
燃料組成（現行市場燃料に対する⊿）
重質アロマ
オレフィン
トータルアロマ
C11A
C12A減少同等
同等(-5vol%)+1vol%同等増加（+10vol%）減少
同等+1vol%(-10vol%)+1vol%+1vol%排出ガス（現行市場燃料との比較）
PN
減少
同等以下
同等以下
増加する場合が複数見られた

大気研究の成果（１）
成果の活用

VG-24

自動車・燃料の大気環境への影響検討

効果的な大気環境改善策の検討
行政への貢献
学会発表

J SAE

感度解析

将来推計

評価検討
排出インベントリ
公開・提供
排出インベントリの改良

大気シミュレーションの改良

観測の改良

改良
データ & ツール
整備
SMOKE

CMAQ

排出インベントリの策定・更新 データ変換 環境濃度計算

観測値との比較検証

成分観測

排出インベントリの構築、大気シミュレーションの開発、大気観測等の一連の研究に基づき、国の政策に資する科学的知見を提言、国内の大気研究の推進に貢献

大気研究の成果（２）
1997

2002
JCAPⅠ

研究のKey Word・自動車排出量の推計
・広域モデル構築
・沿道モデル構築

2010年大気質予測

2012

2007
JCAPⅡ

・Real World Emission
・高精度(マルチスケールモデル)

・沿道・微小粒子(ナノ粒子)

2015年大気質予測

VG-25

JATOP

2015

JATOPⅡ・JATOPⅢ
・微小粒子(PM2.5)

・微小粒子(PM2.5)

排出インベントリ
広域大気ﾓﾃﾞﾙ更新
大気動態の解明
二次生成メカニズム解明

・沿道NO2
推計精度向上モデル活用

2020年大気質予測

2025年大気質予測
排出インベントリ提供

中環審専門委員会☆自動車排出ガス★微小粒子状物質等（2001.9）（2004.11&12）（2008.12）（2013.11） （2014.8）（2017.3）

・研究成果を中央環境審議会の専門委員会等に提供
・JATOP排出インベントリを環境省排出インベントリのベースとして提供

船舶・燃料研究の成果

VG-26

低硫黄化後の舶用燃料油の性状変化を想定して試験燃料を作製し，代表的な舶用エンジンタイプである中速4ストロークエンジン、2ストロークエンジンを用い燃焼試験を実施した。その結果，いずれのエンジンにおいても、低硫黄燃料油が従来のC重油と同様に使用できることが示唆された。
様々なエンジンタイプ、大きさ、使用形態の12隻の内航船舶を用いて燃焼性試験を行い、低硫黄燃料油の燃焼状態は従来のC重油とほぼ変わらず、問題なく使用できることを確認した。

VG-27

V. 燃料利用技術事業の総括

燃料利用技術事業の総括• JCAP～J-MAPでは、大気環境保全・改善、地球温暖化対策、エネルギーセキュリティ等の時代の要求・課題に対して、タイムリーに応えてきた。
• IEA等の見通しでは、2030年、2040年においても内燃機関搭載車が大半を占める。
• 船舶においても今後数十年は内燃機関搭載船が大半を占める。
• このため、今後も業界間で連携を行い、化石燃料の有効利用及びCO2排出量の削減に貢献していくことが今後も重要である。

VG-28