国際海運ゼロエミ化達成の方法
第6回海洋資源開発技術プラットフォーム会合
2022年4月25日
海洋研究開発機構

理事長

大和裕幸

1

国際海運ゼロエミ化の問題点• 現在の技術をベースにすることで船の設計は可能で、どのような船をいつ頃投入してゼロエミを達成するかが問題• 燃料インフラと規制を想定すれば技術的な対応は可能• ゼロエミまでの資金対策はESG投資などへの対応が必要• 造船、海運、荷主、燃料、金融などのステークホルダー全体の問題• ゼロエミ化のためには数値データに基づくステークホルダーの協調が必要• そのためのシステムが望まれる
2

国際海運ゼロエミッション化の道筋と未確定な使用環境条件
IMOの道筋2008年に比して・・・～2030年：40％以上の燃費性能の向上～2050年：国際海運からの排出総量50％以上の削減～2100年：なるべく早い時期に排出量ゼロを達成→2050年までにネットゼロ
不確定な技術とインフラの状況
1. 機関・燃料技術：LNG、アンモニア、水素、CCS、FC

いずれも技術的に未完成

2. インフラの整備：燃料転換に伴う燃料価格と港湾バンカーインフラの整備
3. 規制：炭素課金などの制度が未定

3

GHG排出量と船の遷移
GHG排出量

GHG排出量の遷移イメージ

2020

2030

2040

2050

4

国際海運に係わるステークホルダーと合意形成
技術・規制情報

国際海運ゼロエミ化はみん
なで解決する社会的問題

IMO

消費者

技術・規制情報サービスと対価

国・自治体
港湾整備費
技
術

荷主

船級協会

港湾管理者

開
発
融資

規
制

サービスと対価情

ステークホルダー間の合意形成の手法が必要

等サービスと対価
サービスと対価

報

燃料製造・販売

製品と対価運航者

出資者
融資課とサービスと対価金

返支済

払

船主

炭素税機構

サービスと対価保険会社

製品と対価合意形成のための予測資料が必要

造船所
製品と対価舶用品メーカ

機関メーカ

5

講演内容について• 一般財団法人 次世代環境船舶開発センターでは、2021年度に国際海運ゼロエミ化への「最適解」を求めるために「ソリューション評価システム研究会」を設置して検討した。
• 全世界モデルの検討：世界中のバルクキャリア10000隻余についてシミュレータを構築して、ゼロエミ化への道筋を検討した。
• 特定航路モデルの検討：日本西豪州間の鉄鉱石輸送船について課題を設定
しプロジェクト計画手法について検討した。
• プロジェクト計画を行うオープンイノベーションシステムを構築し、ESG手法への展望を得た。
• オープンイノベーション型ビジネスモデルの提案と試作システムについて示し、提案する。

6

全世界モデルの検討
出典
和中真之介1、稗方和夫２、大和裕幸３：国際海運ゼロエミッション達成のための環境・技術・経済のシミュレータによる評価、
第13回日本海洋政策学会学術講演会、2021年12月3日
１海上・港湾・航空技術研究所
３東京大学名誉教授

大和裕幸

海上技術安全研究所、２東京大学大学院新領域創成科学研究科、

7

シミュレータ：SDモデル
Vi = Vi-1 + Bi-1 - Si-1
Vi : i年の船腹量→

＝→

given

需要予測からバラスト航海比率で必要船腹量を求める。

Bi : i年の新造船腹量→

i年の船腹需要→各サイズへの分配は過去5年間の船腹量比率による。

Si : i年の解撤量→「CIIによる解撤」と「実績データによる解撤」、「船齢」で解撤される
8

シミュレータ：アーキテクチャ
造船所のアウトプット

シミュレータフリート全体での製品ラインナップ
運航

船腹量• 船団構成の時系列・推移•

重油（HFO）燃料船• GHG排出量 (ton)•LNG燃料船• 運航コスト(OPEX)•

アンモニア（NH3）燃料船

船社意思決定新造・解撤• 導入コスト(CAPEX)• 必要運賃(USD/ton-mile)

外部環境・シナリオ
輸送需要予測燃料価格予測規制動向(CII, 炭素課金)
ポセイドン原則

9例題：世界のバルクキャリア10279隻のゼロエミ化
LNG燃料船がない場合

重油燃料船→アンモニア燃料船

LNG燃料船がある場合

重油燃料船→LNG燃料船→アンモニア燃料船

船腹量、コスト、環境負荷等の比較を通じて最適な戦略を考える。
炭素課金の影響も検討する。

10例題：船腹量と船団構成の推移
3.0

3.0
NH32.52.5HFO

2.0船腹量1.51.0LNG
HFO

1.51.00.50.50.0

重油燃料船の使用期間が長い
アンモニア燃料船の導入時期が早まる→インフラ整備の時期が早くなる※グラフの縦軸は、初期の船腹量を1として表示

575420512048204520422039203620332030202720212420202018575420512048204520422039203620332030202720242021202020180.0

LNG燃料船がある場合

LNG燃料船がない場合
••

NH320

船腹量

2.0LNG••

2040年頃の建造需要が過多→国際海運の破綻？
→どのような投資をするか
2042年にゼロエミによる差別化は終わりコスト競争の時代になる
11例題：燃料コスト（排出総量）
赤: LNG燃料船あり
青: LNG燃料船なし
3.53LNG燃料船がない場合、ある場合に比べてコスト増→燃料価格に依存するので、バンカー価格などに注意→バンカー拠点整備が課題

燃料コスト

2.521.510.520120 8220 0220 2220 4220 6220 8320 0320 2320 4320 6320 8420 0420 2420 4420 6420 8520 0520 2520 4520 6580Year※グラフの縦軸は、初期の燃料コストを1として表示
12例題：コストの比較
LNG燃料船がない場合

LNG燃料船がある場合

3.03.0CAPEX

CAPEX
OPEX

2.5

合計コスト(USD)

2.01.51.01.51.0201820202022202420262028203020322034203620382040204220442046204820502052205420562058205820562054205220502048204620442042204020382036203420322030202820260.020240.020220.52020

OPEX

2.00.52018

合計コスト(USD)

2.5

OPEXは燃料費のみ
LNG燃料船を使用するとOPEXは節約できるが、リプレイス量が増えるため、2040年からCAPEXは増加※グラフの縦軸は、初期の合計コスト(CAPEX+OPEX)を1として表示

13例題：CO2排出量の比較
1.2

CO2排出量

1.0

LNGなし
LNGあり

0.8LNG燃料船がある場合には初期にはCO2 排出量が少なくなるが、その後逆転される。
LNG燃料船がないほうがゼロ・エミッションは早く達成される。

0.60.4CO2 排出量とコストとの関係で吟味が必要。

0.20.0
2018

2025

2032

2039

20462053

炭素課金がいつから始まるかの分析必要。

Year※グラフの縦軸は、初期のCO2排出量を1として表示
14例題：環境規制の影響
炭素課金がない場合と、2030年から炭素課金が導入された場合の比較
炭素課金がある場合
時期（年）炭素課金（USD/CO2-ton）

2018-2029

なし

2030-

25015

例題：環境規制の影響(LNG燃料船がない場合)
炭素課金がない場合

炭素課金がある場合

3.0LNG

LNG

HFO

1.00.5201820212024202720302033203620392042204520482051205420570.02.0HFO

1.51.00.50.0120 8220 0220 2220 4220 6220 8320 0320 2320 4320 6320 8420 0420 2420 4420 6420 8520 0520 2520 4520 658

1.5NH32.520

船腹量

2.0NH3船腹量2.53.0

CII評価による強制解撤の影響が大きく、重油(HFO)燃料船が解撤されるタイミングは変わらない
一方で、炭素課金によってアンモニア燃料と重油の価格差が縮まるため、アンモニア燃料船導入量が増加する

16例題：環境規制の影響(LNG燃料船がある場合)炭素課金がない場合

炭素課金がある場合
3.0LNG

2.0HFO

57542051204820452042203920362030332020200.0270.0200.5240.5201.0181.0211.520HFO1.5NH32.5LNG

20182021202420272030203320362039204220452048205120542057

船腹量2.0NH3船腹量2.5203.0

現在でもLNG燃料船が大量に建造され、2025年頃からアンモニア燃料機関が使われ、アンモニア燃料もどこでも得られる、と言う仮定での計算
炭素課金によってアンモニア燃料とLNG燃料の価格差のメリットが減少し、アンモニア燃料船導入のタイミングが早まり、結果としてアンモニア燃料船の導入量が増加する
CII評価による強制解撤の影響が大きいため、重油(HFO)、LNG燃料船が解撤されるタイミングは変わらない
17例題からわかること① LNG燃料船が導入されない場合には、2023年までは重油のみが使われるが、そこからアンモニアへの転換が始まる。LNG燃料船が導入される場合には、2019年からLNGへの切り替えがおこり、2030年頃からアンモニア燃料船に変わっていく。
② アンモニア供給インフラの整備はLNG燃料船がない場合はすぐに開始しなくてはならない。
③ コストはLNG燃料船を入れたほうが低い。
④ 二酸化炭素排出量は、LNG燃料船を使わない方がアンモニアへの転換が早く進むために少ない。
⑤ 炭素課金の導入はLNG燃料船がないときは効果はなく、あるときはアンモニアへの転換が早まり総排出量も削減され有効。
これらシミュレーション結果から、ステークホルダーに技術的、環境的、経済的評価のためのデータを示すことが出来る
18

結論と今後使用する船舶群の設計や投入時期などゼロエミまでの遷移を具体的に提案し、環境、経済、技術の様々なデータをステークホルダーに示し実行可能解を求める
本研究ではそのためのシミュレーターを構築し、例題を通して有効性を検討
シミュレータにより環境・技術・経済に関するデータを具体的に示し、評価が可能
環境や産業政策の設計にも利用できる
結果については多くの仮定があり、十分な吟味が必要
また、造船ばかりでなく、海運、金融、燃料などの各業界や政府などの観点からの検討が必要

19

特定航路モデル（プロジェクト評価）• 国際海運ゼロエミ化の基本的構造• 技術・燃料インフラ・規制の不確定• 合意によるソリューション決定• 合意によるソリューション策定• 方法論• ステークホルダー図とデザインスパイラル• システム• シミュレーターによる将来予想とそれに対するステークホルダー間のコミュニケーションをサポートするシステムを結合して構成

20

技術・インフラ・規制の進展の中で遷移する船舶• ゼロエミに至るまでどのような船をいつ投入すればよいか• 環境的にも経済的にも最適な船舶の設計

遷移する船舶像
GSC調査資料より
21

条件を想定→結果を合意する

終了
満足

評価・決定レイヤー（「コストと収支」と「環境影響」の間ですべてのステークホルダーが満足する実行可能解を決定する）
ソリューション計算レイヤー（想定レイヤーで決めた条件で船舶設計データを用いて計算する）
条件想定レイヤー（未確定な技術、燃料インフラ、規制について、ステークホルダー間で合意し、計算条件とする）

コストと収支

環境影響

シミュレータによる現在からゼロエミ達成までのソリューション計算

技術（舶用・燃料会社）

燃料インフラ
（燃料会社、商社）

規制（国・IMO）

アンモニア、水素、合成メタンなどの燃料と機関開発燃料サプライチェーン

規制の内容と時期

開始
22

ステークホルダー全員で合意する• 国際海運に関わるス
テークホルダーは多岐に亘る• 全てのステークホル
ダーの利害を考慮した設計が必要• 情報分析・予測をベースにコミュニケーショ
ンにより、各ステークホルダー間のコンセンサスを得る。これが実行解になる。
23

デザインスパイラル→ステークホルダー合意解の達成
デザインスパイラルの例
造船所が中心となって技術ソリューションを企画・開発していく場合のスパイラル
ステークホルダーごとにトリガーは異なる
荷主圧力、造船技術など、トリガーのためのトリガーもある

荷主要望

船主要望

国際動向

調査・設計・評価

トリガー

第1ループ：
造船

造船提案ソリューション
イニシャルソリューション
調査・設計・評価+船社判断

第2ループ：
造船・船社

造船・船社ソリューション
調査・設計・評価+船社判断＋荷主判断

国港湾設置者

調査・設計・評価+船社判断＋荷主判断+金融判断

造船・船社・荷主ソリューション
第4ループ：
造船・船社・荷主・金融

燃料製造供給社
IMO
船級協会

第3ループ：
造船・船社・荷主

造船・船社・荷主・金融ソリューション
最終ソリューション
24特定航路モデルー日本西豪州鉄鉱石運搬船ゼロエミ化プロジェクト• 世界の動向ではなく、特定の航路についてソリューションの評
価手法を用いてプロジェクトを設計する• 全世界モデルとは違う答え
2022年2月25特定航路モデル シナリオ全体概要
項目

内容

備考/確認内容

対象船20万DWT級ケープサイズBC（19万DWT～21万DWT）

まずはケープで検討

航路/貨物

西豪州-日本 / 鉄鉱石

まずは豪州-日本を対象

積地

Port Hedland

西豪州を仮設定揚地

日本

国内ミル（N製鉄）向けの輸送を想定。港湾ごとの航続距離、設備制限などの差は考慮しない

初期船団

建造年ごとの性能差を考慮して設定想定する輸送に従事するフリートに対し、船齢分布から個船ごとに燃費性能を推測

輸送需要

輸送需要：3,500万トン/年、需要の変化：将来に亘り増減なし

初期輸送量：2014-2020年の実績から仮設定

初期船団の隻数

23隻

AISから、平均運航船速/運航プロファイルを仮設定し、輸送需要から算出

アンモニア燃料技術普及時
期

2025年以降

舶用機器メーカー動向参照の上、仮設定

給油地/インフ
ラ整備時期

揚地/揚地近郊：極東
中間地点：シンガポール※積地でのバンカリングは考慮しない

各プロジェクト動向フォローの上で各地点でのインフラ整備時期を仮設定⇒外部環境条件として設定※ シンガポール：プロジェクトあり、日本：輸入アンモニアの舶用燃料転用
26

航路・運航パターン
HFO・LNG(2020年～)

HFO・LNG・NH3（2025～2035年） HFO・LNG(2020年～)/NH3(2035年～)

揚地

揚地/バンカリング

Laden：abt.
4,000SM

NH3バンカリング

Laden：abt.
4,000SM

Ballast：abt.
5,000SM

Ballast：abt.
4,000SM

積地

揚地/NH3バンカリング

Laden：abt.
4,000SM
Ballast：abt.
4,000SM

積地積地

27

初期船団の設定 – 建造年分布
54初期船団の燃費性能推定方針• EEDI適用船：規制を満足するよう馬力性能を推定、当該年の竣工実績を考慮• EEDI非適用船：当該年の竣工実績より馬力性能を推定

44隻数

322222221111000000
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2017 2018 2019 2020

建造年

28燃料油価格の設定（GSCによる調査）

燃料油価格 (USD/GJ)

30

Blue-アンモニア：日本

Blue-アンモニア：シンガポール

Blue-メタン

VLSFO

LNG

2520151050
2030

2040

2050
29シミュレーション結果をベースにしたプロジェクト計算結果

以下の計算結果は、研究会メンバーの和中研究所 海上技術安全研究所）による真之介（国立研究開発法人

海上・港湾・航空技術30

計算条件

計算結果は別途公表します1. 規制: CIIによる減速
2. 解撤: 船齢による解撤
3. 輸送需要: 一定
4. 燃料価格: GSC
5. 炭素課金: 100 (USD/CO2-ton), 250(USD/CO2-ton)

Carbon Tax (USD/Co2 ton)

Carbon Tax (USD/CO2 ton)
300
250
200
150
100
500
2020

2025

2030

2035
Year

2040

2045

2050

31

特定航路モデルのまとめ• 特定航路モデルは、航路の船団に関するシミュレーション評価が行える• 環境負荷とコストの関係、あるいは環境重視型、コスト重視型などのオプションを考えられる• これらオプションはステークホルダーの意向• 全世界モデルと違い燃料インフラについては限定的整備でよい

35

全世界モデルと特定航路モデル• 全世界モデルは世界のトレンド• 特定航路モデルはシミュレーションベースのプロジェクト設計• インフラ整備がポイントになる• 全世界モデルと全く違う答え• インフラを一か所だけ整備すればよい• 船主選好が船主意思決定モデルと異なっている• 必要な船が異なる• 全世界モデルでは見えない結果

36

ステークホルダーの合意達成のためのソリューション評価システムの試作• 多分野協調ののためのプロジェクトマネージメントソフトウェ
ア「Notion」をベースに試作、検討• 将来のクラウドでの運用を想定• ファシリテータを想定• 各ループでワークショップを行い、説明した後、期日までにコメントを集めて、ファシリテータが整理• ループに応じてステークホルダーが変わっていく37システムのアーキテクチャ
ステークホルダー
造船(第1ループ)

ステークホルダー船社(第2ループ)

ステークホルダー
荷主(第3ループ)ソリューション
シミュレーター

コミュニケーション
ソフトウェア

計算オペレータ

ファシリテータ

ステークホルダー金融38

動画はご覧いただけません

試作システムの紹介動画• ファイルが大きくて配布資料には入れていません。
• プレゼンの際にお見せします。

39

ESG時代のオープンイノベーションによる国際海運ゼロエミ化• コストと環境負荷のバランスの中で社会に受け入れられる解に融資がなされる。
• ESG基準などが用いられる。
• これに対応したソリューションを提示し、金融界から融資投資を受けることが最後のゴール→ソリューションの社会受容性

40

融資・投資の新しい考え方：SDG’sとESG• SDG’sは目標設定• ESG投資• 非財務情報ー環境・社会・企業統治• 環境• GHG排出削減量・コスト・工事環境負荷・廃棄物削減• 社会• ステークホルダー管理/連帯性/統御・製造者管理・安全性/実行可能性• 企業統治• 企業環境戦略・内部統制システム・長期サステナビリティ戦略・取締役会・42

SDG’s グリーン/ソーシャル/サステナビリティローンの仕組み

https://www.smbc.co.jp/hojin/financing/sdgs_loan/

43

日鮮海運様のスクラバー導入資金

https://www.smbc.co.jp/hojin/financing/sdgs_loan/resources/pdf/project_2019_01_pdf_01.pdf

44

ソリューション評価システム

ーデータに基づくESG戦略ソリューションの実現• シミュレーションデータで具体的なコストと環境負荷が計算できる• 長期的な展望・ビジョンが示せる• ステークホルダーの範囲やその役割・責任も明確• ソリューションの評価が融資可能性評価資料になる• 標準的なESGデータモデル構築になる

45

まとめ
• 未決定要素が多い国際海運ゼロエミ化についてはステークホルダー全員で検討し、ビジョンを共有する• 個々のプロジェクト評価は、SDG＋ESG指向で社会に発信し、資金を調達する• これまでと異なる手法で造船から金融まで含めたステークホルダー＝海事クラスターを駆動する• 様々な分野のステークホルダーが参加するオープンイノベーション型ビジネスモデルで国際海運ゼロエミ化を実現する。
• そのためのプラットフォームソフトウェアを試作した。

46

謝辞• 一般財団法人 次世代環境船舶開発センター様には研究会を設置され、多大のご支援をいただきました。
• 本研究会の委員として、一部の方はさらに幹事としてご参加くださった皆様には多くの貴重な知見をいただきました。
• 東京大学 稗方和夫教授にはシステムオブシステムズの基礎や進め方全般についてご指導いただきました。
• 海上技術安全研究所 和中真之介博士には、シミュレーション計算をすべてやっていただきました。
• 藤田尚毅氏ほか三菱総合研究所の皆様はプロジェクトの進行にご尽力をいただきました。
• 古賀ソフトウェアの藤田芳寛氏、斉藤卓弥氏にはソフト開発についてご尽力いただきました。
47