国際バイオマス展
中小型バイオマス発電 導入セミナー

世界での熱供給における脱炭素化への最新動向
特定非営利活動法人 環境エネルギー政策研究所
松原弘直
2022年3月16日

環境エネルギー政策研究所

特定非営利活動法人 環境エネルギー政策研究所
東京都新宿区四谷三栄町16-16
Tel 03-3355-2200 Fax 03-3355-2205
httpｓ://www.isep.or.jp/1

世界のエネルギー需要に占める再生可能エネルギー割合• エネルギー需要の約半分は熱(交通3割、電気2割)• しかし、熱利用部門では再生可能エネルギーの導入はほとんど進まなかった

熱交通

電力

非再エネ電気再エネ

再エネ
近代的バイオマス

非再エネ電気

再エネ

バイオ燃料

再エネ電気
再エネ電気 太陽熱・地熱
再エネ電気
出典: REN21「自然エネルギー世界白書2021」http://www.ren21.net/gsr 2
環境エネルギー政策研究所

世界の熱利用のエネルギー源とベネフィット
熱分野の最終エネルギー消費に対するエネルギー源の割合
伝統的バイオマス

再生可能エネルギー熱利用によるベネフィット

電力(非再エネ)

化石燃料大気汚染防止と健康エネルギー
安全保障

GHG削減

持続可能なバイオマス

再生可能エネルギー

出典: IRENA, IEA, REN21 “Renewable Energy Policies エネルギー
in a Time of Transition: Heating and Cooling”
アクセス
環境エネルギー政策研究所

エネルギー
貧困の解決

雇用と経済効果3熱分野の世界各国のエネルギー政策

規制

助成金

規制と助成金出典: IRENA, IEA, REN21 “Renewable Energy Policies
in a Time of Transition: Heating and Cooling”

環境エネルギー政策研究所

4

エネルギー転換への道筋
TRANSFORMATION PATHWAYS
1. 再生可能エネル
ギーを使った電化
2. 再生可能エネル
ギー・ガス
3. 持続可能なバイオマス利用
4. 太陽熱の直接利用
5. 地熱の直接利用

環境エネルギー政策研究所

出典: IRENA, IEA, REN21 “Renewable Energy Policies
in a Time of Transition: Heating and Cooling”

5IRENA(2020)：
Innovation Outlook: Thermal Energy Storage
熱エネルギー貯蔵(TES)は、エネルギーシステムにおける再生可能エネルギーの普及を促進する重要な手段となる可能性がある。

熱利用におけるTESの現状• 建築物: 91 GWh• 地域熱供給: 105 GWh• 産業: 2 GWh

冷房におけるTESの導入量は2030年までに倍増

電力分野での溶融塩の利用
・21 GWh(現在)・491-631GWh(2030)

出典: IRENA (2020), Innovation Outlook: Thermal Energy Storage
https://www.irena.org/publications/2020/Nov/Innovation-outlook-Thermal-energy-storage
環境エネルギー政策研究所

6欧州各国の再生可能エネルギー割合(最終エネルギー消費)と目標
2030年再エネ目標:
スウェーデン: 65%
デンマーク: 55%
ドイツ: 30%
EU全体: 40%

環境エネルギー政策研究所

出所:eurostatデータより作成

7欧州各の再生可能エネルギー導入目標の達成国
電力部門だけではなく、熱部門でも自然エネルギーの割合が高い
目標達成国

2030年目標 2020年目標 2020年実績

電力

熱交通

スウェーデン

65%

49%

60.1%

74.5%

66.4%

31.9%

フィンランド

51%

38%

43.8%

39.6%

57.6%

13.4%

ラトビア

50%

40%

42.1%

53.4%

57.1%

6.7%

オーストリア

50%

34%

36.5%

78.2%

35.0%

10.3%

ポルトガル

47%

31%

34.0%

58.0%

41.5%

9.7%

デンマーク

55%

30%

31.6%

65.3%

51.1%

9.6%

クロアチア

36%

20%

31.0%

53.8%

36.9%

6.6%

エストニア

42%

25%

30.2%

29.2%

57.9%

12.2%

リトアニア

45%

23%

26.8%

20.2%

50.4%

5.5%

EU27カ国

40%

20%

22.1%

37.5%

23.1%

10.2%

出典：Eurostatデータより作成
環境エネルギー政策研究所

8欧州各国の自然エネルギー熱利用の割合の推移

環境エネルギー政策研究所

出典：Eurostatデータより作成

9

欧州(EU27カ国)の自然エネルギー熱の普及率(2020年)

••
•
••••

固体バイオマス: 75.0%
ヒートポンプ: 12.7%
廃棄物: 3.8%
バイオガス: 3.9%
太陽熱: 2.4%
液体バイオマス燃料: 1.1%
地熱: 0.8%
環境エネルギー政策研究所

1. スウェーデン:66.4%
2. エストニア: 58.8%
3. フィンランド: 57.6%
4. ラトビア: 57.1%
5. デンマーク: 51.1%
6. リトアニア: 50.4%
7. ポルトガル: 41.5%
8. ブルガリア: 37.1%
9. キプロス: 37.1%
10. クロアチア: 36.9%
11. オーストリア: 35.0%
EU27か国: 23.1%

出典：EurObserv’ER

10

EU各国の木質バイオマス発電の年間発電量(2018年)

英国以外の国では、木質バイオマス発電の主力はCHP(熱電併給)
EU28カ国全体では56%がCHPによる発電
2018年データ

環境エネルギー政策研究所

出典：EurObserv’ERデータ等より作成

11

EUの国別の木質バイオマス燃料の生産量・需要量(2018年)
需要が生産量を上回るのは、イギリス、イタリア、デンマーク、ベルギー等

環境エネルギー政策研究所

出典：EurObserv’ERデータ等より作成

EU:固体バイオマスおよびバイオガスのエネルギー利用(2010年)(発電、熱利用)に関する持続可能性のレポート(課題および基準の推奨)■固体バイオマスの持続可能性に関する課題••••

生産時の持続可能性(土地の管理, 伐採と植林)
土地利用、土地利用の変更、森林会計
ライフサイクル温室効果ガス評価
エネルギー変換効率

EC(2010): Report “onsustainability requirements forthe use of solid and gaseous
biomass sources in electricity,heating and cooling ”■固体バイオマスの利用に関する持続可能性スキーム・基準をEU各国に推奨○推奨する基準：••••

温室効果ガス評価基準
温室効果ガス排出量の計算方法より高いエネルギー変換効率
LULUCF 会計およびREDDに関連する条件• EUのSFM(持続可能な森林管理)基準を策定(2014年)• イギリスとオランダなどバイオマスを推進する数カ国が持続可能性基準を策定• EUが2030年のRE導入目標(最終エネルギー需要の40%以上)を決定「欧州気候法」(2021年6月) 温室効果ガスの削減目標の55%への大幅引き上げ「グリーン・ディール構想」• EU指令(REDII)の改訂による吸収源としての土地利用・森林保全の政策強化など
13
環境エネルギー政策研究所

欧州(EU)の地域熱供給• 人口あたりで最も地域熱供給の普及率が高いアイスランド(90%以上)• デンマークは60%以上の普及率
地域熱供給の普及率(人口あたり)2015年
50% スウェーデン

13% ドイツ

アイスランド63% デンマーク

環境エネルギー政策研究所

出所：Euroheat&Power Country by Country 2017より作成

14

地域熱供給の導入率と自然エネルギー熱の割合
地域熱供給の導入率が高い国ほど自然エネルギー熱の割合が高い

環境エネルギー政策研究所

出所:Heat Roadmap Europe2050
https://heatroadmap.eu/
15

自然エネルギー100%を目指すデンマーク• 1990年代以降、環境を重視したエネルギー政策へ転換し、デカップリングに成功• 2035年までには発電と熱利用は自然エネルギー100%に移行し、2050年までに化石燃料を使わない社会を目指す(Energy Strategy 2050, 2011年)。

環境エネルギー政策研究所

出所： Energinet.dk

16

デンマーク：100%自然エネルギーシナリオ(CEESA)
電力・熱・運輸の各セクターの統合(セクターカップリング)が必要
運輸

バイオガス
木質
バイオマス
風力
太陽光
海洋

電力利用

地中熱

熱利用

太陽熱

環境エネルギー政策研究所

出所：CEESA(2017) http://www.ceesa.plan.aau.dk/

17

デンマークの地域熱供給の歴史•

バイオマス等の自然エネルギー
地中熱
ヒートポンプ•

自然エネルギー
廃棄物(バイオマス以外)

石炭

天然ガス
油

環境エネルギー政策研究所••

オイルショック後の1979年に熱供給法が制定され、費用対効果に基づいたゾーニング(土地利用計画)を促進している。
これまでにデンマーク全土の熱需要の約50%、家庭用需要の約63%を地域熱供給でカバーするまでになっている(熱導管の総延長3万km)。
デンマークの火力発電はCHP(熱電併給)のみであり、燃料としては、石炭が減少し、バイオマスの利用は増加しており、天然ガスは横ばい。
地域熱供給のうち、CHPが73％。残りは、電気のみのプラントか、太陽熱プラントであり、太陽熱プラントは増えている。

出典：デンマークエネルギー庁

18

デンマークの地域熱供給の事例
Dronninglund村
Løgstør町

Bronderslev町
オールボー

Nordby/Mårup
(サムソ島)
コペンハーゲン周辺地域

環境エネルギー政策研究所

19デンマークの事例(1):オールボー地域の地域熱供給システム

オールボー地域熱供給会社 (34000ユーザー、最大需要800MW)

5.石炭火力CHP(500MW)
DHの約50%を供給

3.セメント工場の排熱(DHの約20%を供給)

4.人工湖(冷熱供給源)1. 蓄熱槽(1.2万m3)とポンプ室
環境エネルギー政策研究所

8.大学病院(新規需要先)7.廃棄物CHP(60MW)
DHの約25%を供給
20

デンマークの事例(2): ORCによるCHPの最新事例
デンマーク北部Bronderslev町でのスマート地域熱供給
CSP:17MW

ORC:4MWe

排ガス温度
15℃
蓄熱槽
8000m3HP:
6MW

Biomass:20MW

25MW
15MWth環境エネルギー政策研究所

既存ガスCHP
15MWth

最大熱需要40MW(4600ユーザー)21

デンマークの事例(4)：地方都市の地域熱供給(ログスター町)
項目

情報

備考

わらボイラー

定格出力8MW

供給熱量比率62%

木質ペレットボイ
ラー
地域冷房プラント

定格出力8MW

供給熱量比率28

年間熱供給量75,000 MWh

最大出力34MW

蓄熱槽
供給戸数

1600㎥ × 2基 =3200 ㎥
約2500戸メーター数

断熱導管の総延長

約60km

平均熱損失24%

供給温度

75℃(冬季)、72℃(夏季)
40℃(冬季)、45℃(夏季)
Logstor 地域熱供給
会社
約4000人戻り温度運営会社
Løgstør町の人口

定格出力500kW

環境エネルギー政策研究所

22デンマークの事例(5)：都市部の地域熱供給
コペンハーゲン周辺地域• 17自治体• 25地域熱供給会社• 送熱会社：CTR• ユーザー数：50万人• 年間熱量：34PJ(9.6TWh)• デンマーク全体の熱需要の約20%• コペンハーゲンの熱需要の98%をカバー

環境エネルギー政策研究所

出典：CTR資料

23

デンマーク：太陽熱地域熱供給(SDH)システム
Dronninglund村(デンマーク北部)

Dronninglund地域熱供給(1989年～)
ユーザ数: 1350世帯(30万平米)
熱導管距離: 46km
年間供給熱量: 38,700MWh
年間販売熱量: 29,700MWh
熱販売価格: 71EUR/MWh
ガスCHP: 6MW
ガスボイラー: 8MW
バイオ燃料吸収式HP: 2.1MW
SDH運転開始: 2014年
太陽熱パネル: 37,573平米(26MW)
化石燃料削減率：40%(目標50%)
ピット式蓄熱槽(PTES): 60,000立米
蓄熱容量: 5400MWh(12℃ - 89℃)
最大熱供給容量: 27MW
助成: EUDP(Energy Technology Development
年間蓄熱量: 11855MWh(2016年)
and Demonstration Programme) SUNSTORE3
年間熱供給量：10716MWh(2016年)
project(2008年～2014年)
熱損失：1020MWh(2016年)
出所: PlanEnergi資料 投資額: 0.43EUR/kWh(232万EUR) 24
環境エネルギー政策研究所

第4世代地域熱供給(4DH)とは• 管理のしやすさコスト削減のため、熱供給システムの温度を下げており、低温熱源の利用や地中熱利用などが可能となっている(第4世代地域熱供給)。

出所：State of Green「デンマーク地域熱供給白書」
Henrik Lund, et. al “4th Generation District
Heating(4GDH) Integrating smart thermal grids into
future sustainable energy system” Energy 68(2014) 1-11
環境エネルギー政策研究所

25

第4世代地域熱供給の構成要素
太陽熱

熱導管

スマートエネルギーシステム
熱量計(スマートメーター)

地熱

季節間蓄熱
熱交換器

バイオマス(潜熱回収)
環境エネルギー政策研究所

エネルギー分析ツール

26

第7回スマートエネルギー・第4世代地域熱供給国際会議
2021年9月21日～22日(ハイブリッド開催)全体概要
•••
•
•
•

スマートエネルギーシステム
第4世代地域熱供給
蓄エネルギー
再生可能エネルギー
エネルギー効率化
電化

参加者：160名(リアル)+70名(オンライン)
参加国：22カ国
発表数：124https://smartenergysystems.eu/

環境エネルギー政策研究所

27

4DHからスマートエネルギーシステムへ

環境エネルギー政策研究所

欧州のエネルギーシステム統合戦略
EU strategy on energy system integration
2020年7月に欧州委員会より発表された“EU strategy on energy system integration“(EUエネルギーシステム統合戦略)はグリーン・エネルギ―転換のフレームワークで、全エネルギー分野を統合する「循環型」エネルギーシステムや消費側での「電化」や「クリーン燃料」(水素等)を含む(EU水素戦略も同時に公表)。

https://ec.europa.eu/energy/topics/energy-system-integration/eustrategy-energy-system-integration_en
環境エネルギー政策研究所

29

第5世代地域熱供給 5GDH(イギリス)
第4世代地域熱供給 4GDH
• 供給温度: 55～45℃• 戻り温度: 25～15℃• 給湯(DHW)の加温• 冷熱と温熱供給が別システム

第5世代地域熱供給 5GDH
• 供給温度: 45℃未満(20℃程度)• 戻り温度: 25～15℃• 低温熱源による分散型HP• 冷熱と温熱供給を一元化• 給湯(DHW)の加温は必要
出所: Plymouth Concepts Team資料
環境エネルギー政策研究所

30

欧州の熱分野の脱炭素化プロジェクト(2020年)

https://www.wedistrict.eu/
https://www.hotmaps-project.eu/

www.heatflex.dk

https://www.reuseheat.eu/
環境エネルギー政策研究所

www.tempo-dhc.eu/

https://www.upgrade-dh.eu/en/home/31

欧州の熱分野の脱炭素化プロジェクト(2021年)

https://www.res-dhc.com/en/

https://www.wedistrict.eu/

https://www.rewardheat.eu/en/

https://gigates.at/index.php/en/

https://thermaflex.greenenergylab.at/?lang=en
環境エネルギー政策研究所

http://www.cooldh.eu/
32

WEDISTRICTプロジェクト：
地域冷暖房(DHC)と再エネ・排熱利用
WEDISTRICT: reneWable Energy DISTRICT Heating & cooling solutions
https://www.wedistrict.eu/
4地域での実証プロジェクト

スウェーデン:ルレア
排熱利用で既存DH統合

ポーランド:
クズニア・ラチボルスカ
非再エネDHを改修
スペイン:
アルカラ・デ・ヘナレス
新規にDHC導入
ルーマニア:ブカレスト
非効率なDHを改修

環境エネルギー政策研究所

再生可能エネルギー
排熱利用
最先端の蓄熱技術
スマート技術
(効率化)
太陽熱

再エネ
冷熱供給

高効率
バイオマス
ボイラー

DC
排熱回収

太陽光
地中熱システム

溶融塩
蓄熱
デジタル化
33

PlanEnergi社とISEPとの協働
PlanEnergi社は、自然エネルギーの地域エネルギー計画で30年余の歴史を持つ非営利組織で、代表例としてはデンマーク・サムソ島の自然エネルギー100%化の計画から実現まで全てのプロセスを担ってきた
PlanEnergi社とISEPは、双方共に地域エネルギーを支援する志と目的・役割を持
つ非営利組織として、2015年7月に包括的な協力協定を締結することで、ISEPのもつ地域エネルギー事業の経験・知見・ネットワークと、PlanEnergi社の経験と技術を組み立てることで、日本への「第4世代地域熱供給」の導入を筆頭に、木質バイオマス・バイオガス・風力発電などデンマークで経験豊富な地域エネルギー事業計画手法を日本に応用してゆく計画・導入・実現化サービスを提供

ISEPと共同でPlan Community Energy社を設立(2019年)
環境エネルギー政策研究所

34第4世代地域熱供給フォーラム(4DHフォーラム)の取組み• 再生可能エネルギーの熱政策の実現や熱利用の普及のための調査・研究・意見交換・交流の場として、ISEPでは、デンマーク関係機関との協力のもとで、関連する研究者・行政・NGOなどで構成される「第4世代地域熱供給フォーラム」(略称：4DHフォーラム)を2018年10月に立ち上げた。
• パリ協定に基づく欧州の熱戦略やロードマップに基づく第4世代地域熱供給の知見・経験の共有を図るとともに、国内外での会議への参加や研究会・シンポジウムを開催し、国内での自然エネルギー熱利用普及のためのネットワーク形成を目指す。

4DHフォーラム

環境エネルギー政策研究所

https://www.isep.or.jp/4dh-forum/35開催案内：4DHフォーラム第4回オンラインセミナー(3/22)
4DHフォーラム第4回オンラインセミナー「スマートエネルギーシステムによる地域の脱炭素化」～再生可能エネルギー100%に向けた地域デザイン
日時：2022年3月22日(火)13:00～15:00
会場：オンライン(Zoomウェビナー)主催：特定非営利活動法人 環境エネルギー政策研究所(ISEP)
共催：一般社団法人全国ご当地エネルギー協会助成：独立行政法人環境再生保全機構地球環境基金
参加費：無料
詳細： https://www.isep.or.jp/event/13696
プログラム：
13:00 開会
講演1: 相川高信(自然エネルギー財団 上級研究員)
バイオマス熱利用の方向性：欧州の市場・政策の分析からの示唆
講演2: 加用現空(東京都市大学 准教授)
Positive Energy District(PED)の紹介
講演3: 中田俊彦(東北大学 教授)
地域脱炭素化のための計画手法
パネル討論
田中いずみ(デンマーク大使館 上席商務官)および講演者
15:00 閉会

環境エネルギー政策研究所

参考: 第4世代地域熱供給4DHガイドブック
目次：はじめに
1. 第4世代地域熱供給(4DH)とは
2. 第4世代地域熱供給の背景
3. 第4世代地域熱供給の設計コンセプト
4. エネルギー需給の脱炭素化とスマート化
5. 日本での第4世代地域熱供給の展開に向けて
6. 自然エネルギー100%への展開
7. 参考資料
ダウンロード：https://www.isep.or.jp/4dh-forum/4dh-guidebook環境エネルギー政策研究所

37参考: 地域熱供給白書(日本語翻訳版)
デンマークをはじめ、世界中で100年以上にわたって地域エネルギーを利用してきた経験をもとに、「地域熱供給白書」では、制度・規制の枠組み、計画、エネルギー源の効率と柔軟性、貯蔵、将来の展望など、地域エネルギーの利用を拡大する際に考慮すべき主要な学習項目が、世界中の関連する事例を交えて紹介しています。

http://communitypower.jp/5740
環境エネルギー政策研究所

38

参考:「デンマークの電力システムにおける柔軟性の発展とその役割」
デンマークエネルギー庁(2021)レポート日本語版• 変動性再生可能エネルギー(VRE)で電力の50％をまかなう：デンマークの電力セクターにおける柔軟性の役割• 柔軟性の鍵としての電力市場• 得られた知見：2000年から2020年までの柔軟性ソリューションを時系列で振り返る

https://www.isep.or.jp/archives/library/13612
環境エネルギー政策研究所

39

ご清聴ありがとうございました！

第4世代地域熱供給
4DHフォーラム

https://www.isep.or.jp/4dh-forum

環境エネルギー政策研究所

40