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特集Ⅱ

長期エネルギーシナリオ研究の動向と再生可能エネルギー利用への示唆

長期エネルギーシナリオの分析動向と再生可能エネルギーの位置づけ
Long-term scenarios on energy systems and the role of renewable energies
秋元圭吾 *
一方，エネルギー消費量も，CO2 原単位も，大幅

1．はじめにに低減しようとすればするほど，とりわけゼロに近パリ協定では，産業革命以前比で 2℃未満に十分付けようとすればするほど，費用が急激に増大する．

に低く抑え，また 1.5℃未満を追求するとされてい更には，畜産から発生するメタンなど CO2 以上にる．そして，日本政府も 2020 年 10 月に，1.5℃目

削減が難しい部門もある．それら残る排出量を負の標に相当するとされる「2050 年にカーボンニュー排出技術（NETs：Negative Emission Technologies）

トラル」の実現を目指すとした．気候変動に関するでキャンセルアウトするというのがカーボンニュー

政府間パネル（IPCC）1.5℃特別報告書（SR15）は，トラル実現の大きな方向性となる．

1.5℃上昇に抑えるには，2050 年頃に世界の CO2 排

図 2 は，同様にネットゼロの対策のイメージを日（1）．

本における一次エネルギー供給の視点で記載したも2050 年カーボンニュートラルはこれに沿ったもののである．一次エネルギーとしては，原則，再生可である．

能エネルギー，原子力，CO2 回収・貯留（CCS）付

出量を正味でほぼゼロにすることが必要とした

本稿では，カーボンニュートラル実現に向けた長きの化石燃料のみで構成することが必要となる．た期シナリオを紹介し，その実現に向けての再生可能

だし，再エネ，CCS については海外資源の活用を

エネルギーの役割，位置づけについて議論を行う．

考えることも重要で，その際，水素への転換が重要

2．カーボンニュートラルの方向性と各種技術の役割
2.1

カーボンニュートラルの方向性になると考えられる．再エネ由来はグリーン水素，
化石燃料＋ CCS 由来はブルー水素とも呼ばれている．また，利便性向上のため，水素をアンモニアや合成燃料に転換して，輸送，利用することも重要と

図 1 は，温室効果ガス排出で見たネットゼロエ

なり得る．ただ，CCS 無しの化石燃料利用も残る

ミッション（＝カーボンニュートラル）の対策のイ

可能性は高い．これを植林，
CCS 付バイオエネルギー

メージである．大きくは省エネルギーと CO2 原単（BECCS），CO2 鉱物化（コンクリートでの CO2 固位の低減があるが，まず，デジタル化による物質，

定など）等でキャンセルアウトすることも必要であエネルギーサービスの低減を含む，省エネは基本的る．しかし，排出量に対するポテンシャルが限られに重要である．CO2 原単位の低減については，電力る な ど す る た め， 大 気 中 CO2 直 接 回 収・ 貯 留

は 非 電 力 よ り も 低 減 し や す い 傾 向 に あ る の で，

（DACCS） の 活 用 も 重 要 と 考 え ら れ る． な お，

IPCC でも，電化を促進し同時に電源の脱炭素化を

BECCS，DACCS を含む CCS は貯留可能量により（2）．文献（1）では，制約を受けるため，CO2 貯留サイトの確保が重要で通常のモデル分析で示されるような，最終エネル

あるし，また，海外の CO2 貯留サイトの活用も視ギー需要よりもずっと小さなエネルギー消費を示す

野に入れることも重要性が高い．

進めることが重要としている（3）

もネットゼロの実現を目指すためには，再エネ，原注目された．デジタル化による物質，
エネルギーサー子力，CCS ともに活用を図っていくことが不可欠

ビスの低減や，消費者行動変化を大きく織り込んだ*（公財）地球環境産業技術研究機構 システム研究グループ

Low Energy Demand（LED）というシナリオ

シナリオとして位置付けられる．
Vol.47. No2－ 35 －

太陽エネルギー秋元圭吾：

である．ただ，脱炭素エネルギーとして主流となるれるべきではない．

のは，再生可能エネルギーであることは間違いない．

2.2

各種技術の役割

変動性再生可能エネルギー（VRE）と言われる，原子力発電は，国によって差異はあるが社会的な制
約は比較的大きく，また，CCS については大きな

太陽光発電，風力発電コストは大きく低下してきた役割が期待されるものの，今後，実証，商業化を進（図 3）（4）．ただし，国・地域によってコストに大きめながら，徐々に拡大を加速していく必要があり，な差異は残っている．カーボンニュートラルのため時間を要すると考えられる．再生可能エネルギーにには，VRE の導入拡大が不可欠である．ただし，ついても，後述するような課題はあるものの，相対設備費の低減は更に進むと考えられる一方，VRE

的には拡大の期待を大きく持てる．

は条件の良い地点での導入から進んでいると考えら

なお，排出削減費用の問題は重要である．排出削れるため，導入拡大とともに条件の悪い地点での利減費用の高い対策は持続的には困難であり，低廉な用も増えれば kWh 単価は上昇する部分も出てくる

費用の脱炭素化の実現がすぐにできるわけではなと見られる．

い．よって，低炭素化を図りながら，脱炭素化に向更に，導入拡大とともに，電力需給の同時同量をけた移行過程も重要である．更に言えば，気候変動達成するため，VRE の出力抑制時間が長くなり影響被害，技術発展動向に伴う緩和費用を総合的に

kWh 単価は上昇する．また，VRE の条件の良い地

考え，実効ある低炭素化を進めることの重要性を忘点は競合することも多く，系統混雑が生じやすく系

CO2排出量

ネットゼロエミッション時の電力

ネットゼロエミッション時の非電力

非CO2 GHGs

非電力

CO2原単位

電力

電力化率向上

省電力、
物質・サー
ビスに体化
された電力
の低減

エネルギー消費量

天然ガス転換、バイオエネルギー、水素、CCUS、
合成燃料利用等

電源の脱炭素化（再エネ、原子力、CCUS等）

省エネ、
物質・サービ
スに体化さ
れたエネル
ギーの低減

電化が技術的、経済的に困難な部分での化石燃料排出調整力火力、CCSの非回収排出分等

植林、BECCS、DACS
等のネガティブ排出技術（NETs）によるキャンセ
ルアウト

図1

温室効果ガス排出で見たネットゼロエミッションの対策のイメージ【国内の一次エネルギー供給】
省エネ、物質・サービスに体化されたエネルギーの低減（Society 5.0含む）【海外資源の利用】
原子力

原子力
国内再エネ

再エネ
脱炭素
エネルギー

再エネ拡大のための系統対策（含む蓄電池）
余剰再エネの
水素利用

海外再エネ（グリーン水素）の利用（水素、2制約が相対的に緩やかであれば、合成燃料のためのCO2は化石燃
合成燃料 (CCU)の輸入） (生産国のCO料由来、厳しくなるとBECCS、DAC由来となりやすい（後者は更にコスト上昇）)
海外CO2貯留層の利用（燃焼前CO2回収）（ブルー水素の輸入）
化石＋CCS

残余の
化石燃料

CCS付き化石燃料
CCS無し
化石燃料

国内CO2貯留

BECCS, DACCS

海外CO2貯留層の利用（燃焼後）植林, 鉱物化（ｺﾝｸﾘｰﾄCCU）【海外資源の利用】

負の排出削減技術（NETs）

図2
Journal of JSES

 本の一次エネルギー供給量で見たネットゼロエミッションの対策
日のイメージ－ 36 －

2021 年

長期エネルギーシナリオの分析動向と再生可能エネルギーの位置づけ

図3

世界の再生可能エネルギーのコスト動向（4）

統増強が必要となり，その費用等も加わってくるこ

面積を植林とバイオマスプランテーションに新たにとにもなる．更には，蓄電池や水素によって，余剰転換が必要とするシナリオ分析結果を示している．

電力の貯蔵を行うことも必要になってくる．水素をそのような中，DACCS への期待も大きくなって更にアンモニアに転換したり，CO2 を付加して合成きている．ただし，大気の 400 ppm 程度の低濃度

メタンや合成石油等に転換して，利便性を高め，様々の CO2 を回収する必要があるため，必要エネルギーな用途に利用できるようにすることも考えられる．

は現状水準で 5.5 ～ 7.2 GJ/tCO2，将来については保

この際，利用される CO2 は，グロスゼロエミッショ

守的な見通しでは 2050 年時点で 4.7 GJ/tCO2 程度（7）ンの場合には，大気中から回収された CO2 もしくと想定している．大規模排出源から CO2 回収するはバイオエネルギーから回収された CO2 とする必場合，化学吸収法で現状 2.5 GJ/tCO2 程度，2030 年

要があるが，NETs でキャンセルアウトするネットのターゲットは 1.5 GJ/tCO2 とされている（8） こと

ゼロエミッションの場合は，化石燃料燃焼から排出と比較して多くのエネルギーを要する．しかしながされた CO2 の利用も可能ということになる．

ら，CCS 無しの化石燃料利用を一部可能にしながいずれにしても，再エネの拡大のためには，再エらネットゼロエミッションもしくは負排出を達成でネ単独のコスト低減だけではなく，上記記載のよう

き，また大量のバイオエネルギー利用による生物多なシステム全体としての技術開発，コスト低減が様性への悪影響のリスクも回避し得る．

セットとなって初めて，大規模な展開と，ネットゼ
ロエミッションの実現につながり得ることとなる．
NETs について触れておくと，コンクリートによる CO2 固定技術のような鉱物化の促進は，相対的

3．世界のカーボンニュートラルに向けたエネ
ルギーシナリオ分析
3.1

モデルの概要には低コストで実現可能と見られているが，CO2 固

著者が所属している RITE で開発してきている世界

定ポテンシャルの大きさは相対的に小さいと見られエネルギー・温暖化対策評価モデル DNE21 ＋（9,10）を（5）

る．大きなポテンシャルとしては，BECCS とDACCS となる．一般的には植物の能力を利用する

用いて，世界のカーボンニュートラルに向けた対策について分析を行ったシナリオ例を紹介する．

ため BECCS の方が安価なコストで実現可能と見ら

DNE21 ＋は世界全体を 54 地域に分析し（国土面

れるが，大規模に実施しようとすれば条件等が悪く積が大きい国は更に 1 国内も分割し，その分割を含なり，コストが上昇すると見られる．そして大幅なめると 77 地域），2100 年までの期間を評価できる

排出削減シナリオでは，大規模なバイオマスプラン

モデルである．これによって，国・地域による，化テーションが必要となり，生物多様性への影響の懸

石燃料，再生可能エネルギー，CO2 貯留のポテンシャ

念もある．文献（6）による複数のモデルの比較評

ル・コストの差異や，エネルギー需要の違いなどの価では，2℃および 1.5℃シナリオでは，2050 年で地域差を評価しやすくしている．また，エネルギー

80 ～ 280 EJ/yr，2100 年で 150 ～ 430 EJ/yr 程度と供給側技術のみならず，産業，運輸，民生部門，そ（1）

でも 1.5℃シナリ

れぞれにおけるエネルギー需要側技術を含め，500

オの多くで，2100 年に 1200 ～ 1700 Mha 程度もの程度の具体的な技術をモデルで考慮している．CO2

推計されている．IPCC の報告

Vol.47. No2－ 37 －

太陽エネルギー秋元圭吾：

排出等の制約の下で，2100 年までの期間の総コス～ 40$/MWh が 14％程度のコスト分布を想定した．

トを最小化するようなエネルギーシステムを導出す②の完全自動運転車実現シナリオでは，完全自動運

る，動学的線形計画モデルとなっている．これまで

転車が 2030 年以降実現すると想定し，それによっにも，気候変動に関する政府間パネル（IPCC）にて，ライドシェアリング，カーシェアリングが進展も多くのシナリオ分析結果を提供してきている．

すると想定した．詳細は，文献（11）を参照された

太陽光，風力発電の再エネについては，世界の地

い．③の DAC 想定シナリオについては，文献（8）

理情報システム（GIS）による日射量データ，
風況デーを参考に想定した．DNE21 ＋におけるモデル想定

タと土地利用データ等から，地点毎の潜在的な発電の詳細は文献（12）を参照されたい．

電力量を推計し，77 地域毎のポテンシャルと費用

表1

曲線を DNE21 ＋の前提条件としている．電力需要は年負荷曲線を用いて 4 時間帯に分割している．

モデル分析のシナリオ想定

シナリ
オ名

世界排出シナリオ

REF_1

ベースライン（特段の CO2 排
出制約なし）
２ ℃ 未 満（>50%）：IEA ETP2017 の[2DS]相当

VRE の間欠性を考慮するため，瞬時ピーク時間帯
では，太陽光発電は設備容量の 25％，風力発電は 5％が発電電力量として期待可能と想定している（ピー2DS_1

ク需要での発電電力量の下位 5 日平均を参考に想定

2DS_2

している）
．また，VRE の比率が高まると出力抑制

2DS_3

によって kWh 単価が上昇したり，蓄電池を含む系統対策費用が上昇することを考慮し，VRE 比率に

B2DS_1
B2DS_2

応じた VRE 統合費用曲線を別途想定しモデル化し

B2DS_3ている．
CCS についても，GIS により，世界の CO2 貯留

B1.5D_1
B1.5D_2

ポテンシャルを推計し，77 地域毎のポテンシャル

B1.5D_3と費用曲線を DNE21 ＋の前提条件としている．

２ ℃ 未 満（>66%）：IEA ETP2017 の[B2DS]相当
2100 年 1.5℃未満（>66%）：気温のｵｰﾊﾞｰｼｭｰﾄ有

B1.5D_4

再エネコ
スト
(太陽光発
電コスト)
標準

シェアモビ
リティ進展
（完全自動
運転車実現）
想定せず

大気 CO2 直
接回収技
術

想定せず

標準

想定せず

低コスト
（中東・北
ｱﾌﾘｶ中心
に）
標準

シェアモビ
リティ進展

低コスト
（中東・北
ｱﾌﾘｶ中心
に）
標準

シェアモビ
リティ進展

低コスト
（中東・北
ｱﾌﾘｶ中心
に）

想定せず

想定せず

想定せず

想定せず

想定せず

シェアモビ
リティ進展

利用可

原子力発電については，各国の政策動向を踏まえ，原子力発電の利用をしないとしている国は利用しな

排出シナリオについては，特段の排出抑制を考慮いとした制約を想定している．また，日本についてしないベースライン（REF）の他に，50％確率で 2℃

は，第 5 次エネルギー基本計画では抑制の方向が示

未満が期待できるシナリオ（IEA ETP2017（13） のされているため，現状のエネルギー需給見通しの2DS 相当）と，66％確率で 2℃未満が期待できるシ

2030 年に 20 ～ 22％の内の下限の 20％を導入の上ナリオ（同 B2DS 相当）を想定した．更に，2100

限値として想定している．

年時点に 66％確率で 1.5℃未満が期待できるシナリ

3.2

オ（B1.5D）についても想定した．すべての排出削モデル前提条件の概要

2050 年に向けた将来の技術見通しはとても不確

減シナリオについては，2030 年までは各国は国別

実である．様々な技術の可能性がある一方で，多く貢献（NDCs：Nationally Determined Contributions）の技術は，コストの低減のペースや水準について見に相当する排出削減を達成し，その後は限界削減費

通すことは困難である．よって，ここでは，①エネ

用均等化の下，世界全体で最も費用効率的に排出削

ルギー供給側として太陽光発電のコスト低減，②エ減を行うシナリオを想定した．世界の CO2 排出量

ネルギー需要側として完全自動運転車の実現とそれの経路は図 4 のとおりである．B2DS，B1.5D はそに誘発されるシェアモビリティ進展の不確実性，③

れぞれ 2060 年，2050 年頃に CO2 排出量がネットゼ

NETs として DAC の（経済合理的な水準での）実

ロになりその後ネガティブとなり，温室効果ガス排現可能性の不確実性の 3 種類について考慮し，表 1

出ではそれぞれ 2100 年，2065 年頃にネットゼロとで示すような複数のシナリオを想定した．①の太陽なり，その後ネガティブとなるシナリオである．

光発電コストについては，標準シナリオでは 2050

3.3

モデル分析結果

年に 60$/MWh 以下が太陽光発電の世界全体のポテ

表 2 に世界の 2050 年における排出削減費用を示

ンシャルの 6％程度，60 ～ 80$/MWh が 24％程度

す．2℃目標でも，＞ 50％確率（2DS）か，＞ 66％のコスト想定である一方，コスト低減シナリオでは，確率（B2DS）かで世界の削減費用に大きな差が見

30$/MWh 以下が全ポテンシャルの 15％程度，30られる．また，中東等を中心とした再エネコスト低Journal of JSES

－ 38 －

2021 年

長期エネルギーシナリオの分析動向と再生可能エネルギーの位置づけ

80

CO2排出量

CO2排出量 [GtCO2/yr]

60

2050年頃CO2正味ゼロ

40

2060年頃CO2正味ゼロ

20

2100頃CO2正味ゼロ

0

実績
ベースライン
2DS相当(2050年GHG▲40%)
B2DS相当(2050年GHG▲70%)
2100年1.5℃未満(>66%)

-20

-40
2000

2010

2020

2030

図4
表2

2DS_
1
(標準)
CO2 限
界削減
費

183

(billion

2060

世界の 2050 年の排出削減費用推計
2℃，>66%

1.5℃ in 2100，>66%(2DS)(B2DS)(B1.5D)

2DS_2(PV ｺｽ
ﾄ低)
169

2DS_3
(+ｶｰｼ
ｪｱ)
152

1585

ネガテ
ィブ費

B2DS
_3
(+ ｶ ｰ

B1.5
OS_2
(PV ｺ

B1.5
OS_3
(+ ｶ ｰ

B1.5
OS_4
(+DA

ｽﾄ低)

ｼｪｱ)

ｽﾄ低)

ｼｪｱ)

C)

524

430

実 行
可 能

実 行
可 能

151

解 無
し

解 無
し

ネガテ
ィブ

実 行
可 能

実 行
可 能

ネ ガ
ティブ

費用

解 無
し

解 無
し

費用

5650

用

US$/yr)

2070

2080

2090

2100

用をかなり抑制できる可能性が示されている．

B2DS
_2
(PV ｺ

($/tCO2)
2097

2050

2℃，>50%

用

CO2 削
減費用

2040

想定した世界の CO2 排出量のシナリオ

図 5 に世界の発電電力量を示す．世界の発電電力
量の伸びは大きいことがわかる．2050 年時点で見ると，省電力により 2DS シナリオではベースライン（REF）比で電力需要の低下が見られるが，より厳しい排出削減となる B2DS では電力需要は大きくなる．2100 年時点では 2℃，1.5℃シナリオはいず
れも，ベースライン（REF）よりも電力需要は大きい．ただし，DAC を想定しなければ解が得られなかった 1.5℃シナリオでは，DAC により負排出を実位ケースの場合（ケース 2，3）
，世界の対策費用低現することで，水素等の大量の生産の必要性が低下

減に大きな効果が見られる．シェアモビリティ実現するため，総発電電力量が低位になる傾向が見られケース（ケース 3）では，限界削減費用が大きく低ている．

下し，シェアモビリティ非実現ケース比では負の削

2℃シナリオでは，2030 年に向けてはガスの拡大，減費用と推計される．これは，完全自動運転車実現

2050 年以降は，再エネ，原子力の拡大，CCS 利用

により，カーシェアリングが進展することで，自動が 費 用 効 率 的 と な る 傾 向 が 見 ら れ る．2DS で は車保有台数が減少し，自動車に要するコスト低減が，2100 年頃，B2DS では 2060 年頃の CO2 排出ゼロに

温暖化対策コストを上回ると推計されたことによ

対応して，BECCS の利用の増大が見られる．PVる．なお，1.5℃シナリオについては，DAC を想定

コスト低位シナリオ（シナリオ 2 ～ 4）では，水素しない場合，実行可能解が得られなかった．DAC

製造用も含め，2100 年の太陽光発電のシェアは大を想定した場合は，DACCS のコストが CO2 限界費

きく増大する結果が見られる．B2DS の再エネ比率

用を決める傾向が見られ，本稿での DAC のコスト

は，2050 年で 60％程度，2100 年で 70％程度となっ想定では 2050 年時点で 150 $/tCO2 程度と，限界費ている．シェアモビリティシナリオ（シナリオ 3 ～

2050年

2030年

180000

REF 2DS REF

1600002DS

2100年
B2DS B1.5DREF

B2DS B1.5D

2DS

発電電力量 [TWh/yr]

風力(系統接続なし)
水素混焼

140000

水素へ

水素専焼
太陽熱

120000

太陽光
風力100000

余剰分は蓄電池、
水素へ

水力・地熱

80000

バイオマス混焼 CCSあり

60000

バイオマス混焼 CCSなし

バイオマス専焼 CCSあり
バイオマス専焼 CCSなし

40000

原子力
ガス火力 CCSあり

20000

ガスCGS

2030

2050

図5

2100

B2DS_3

B1.5D_4

B2DS_2

2DS_2

2DS_3

2DS_1

REF_1

B2DS_3

B1.5D_4

2DS_3

B2DS_2

2DS_2

2DS_1

2DS_1

REF_1

2015

REF_1

ガス火力 CCSなし

0Vol.47. No2

太陽光(系統接続なし)

石油火力 CCSあり
石油火力 CCSなし
石炭火力 CCSあり
石炭火力 CCSなし

世界の発電電力量－ 39 －

太陽エネルギー秋元圭吾：

2050年

2030年

30000

REF 2DS REF

2DS

2100年

B2DS B1.5D REF

B2DS B1.5D

2DS

太陽熱

一次エネルギー供給量 [Mtoe/yr]

25000

太陽光
風力
水力・地熱

20000

バイオマス CCSあり
バイオマス CCSなし

15000

原子力
ガス CCSあり
ガス CCSなし

10000

石油 CCSあり
石油 CCSなし

5000

石炭 CCSあり

2030

2050

図6

B1.5D_4

B2DS_2

B2DS_3

2DS_3

2DS_1

2DS_2

REF_1

B2DS_3

B1.5D_4

2DS_3

B2DS_2

2DS_1

2DS_2

2DS_1

REF_1
2015

REF_1

石炭 CCSなし
02100

世界の一次エネルギー供給量4）では，特に 2050 年前後においては BECCS の役

全体として技術開発・展開が重要になってくる．図

割が低下する傾向が見られる．

7 には技術別の世界の水素需給バランスを示す．水図 6 に 世 界 の 一 次 エ ネ ル ギ ー 供 給 量 を 示 す．

素製造は，
PV コストが標準ケースの場合（ケース 1）

B2DS では 2060 年にほぼ正味ゼロ排出だが，2050

は，石炭（褐炭含む）からのガス化やガス改質（（い年においても，CCS 無しの化石燃料利用は一定量

ずれも＋ CCS）が経済合理的な傾向が見られる．

残る．BECCS で化石燃料燃焼からの排出をキャン

一方，
PV コスト低位ケースの場合（ケース 2，3）は，

セルアウトした方が経済合理的となるためである．

PV ＋水電解が経済合理的な傾向が見られる．

B1.5D では，DACCS を想定した場合のみ解が得ら

水素利用先は多様であり，2℃，1.5℃シナリオでれたため，DACCS による負排出が経済合理的となは，合成燃料としての水素利用も経済合理的となる

り，CCS 無しの化石燃料利用は相当量に上る．世

傾 向 が 見 ら れ る．DAC 有 の 1.5℃ シ ナ リ オ では，界の一次エネルギー供給量ベースでは，B2DS_3 シ

DAC によって CO2 限界削減費用が低減することで，ナリオの再エネ比率は，2050 年で 38％程度，2100

水素の経済性が少し低下する傾向が見られる．
図 8 に 2050 年の世界の部門別排出量を示す．潜

年で 53％程度となっている．
先に言及したように，ネットゼロエミッションの在的に（REF シナリオ）は発電部門での排出量のためには，再エネの拡大が必須であり，一方，間欠伸びが大きく，2015 年比で 2050 年に 2 倍以上と見性の高い再エネの利用拡大のためには，蓄電池や水込まれる．2DS で，シェアリングを想定しないシナ

素さらには合成燃料などの技術を含めて，システム

リ オ（ シ ナ リ オ 1, 2） で は， 発 電 部 門 は 大 量 の

5000

2DS

2050年

B2DS

2DS

B1.5D

2100年

B2DS

B1.5D 供給

4000

供給
水電気分解(電力系統)
水電気分解(風力発電、系統接続なし)
水電気分解(太陽光発電、系統接続なし)

3000

バイオマスガス化
ガス改質

水素供給、利用量 [Mtoe/yr]

2000

石炭ガス化
石油化学(正味出力)1000

石油精製(正味出力)

需要

0

発電
鉄鋼

-1000

セメント
その他産業

-2000

乗用車
バス

-3000

トラック
国際海運

-4000

2050

B1.5D_4

B2DS_3

B2DS_2

2DS_3

2DS_2

2DS_1

2100

図7
Journal of JSES

B1.5D_4

B2DS_3

B2DS_2

2DS_3

2DS_2

-5000

2DS_1

需要

航空
民生
合成メタン(メタネーション)
合成石油(ガソリン、ジェット燃料、軽油)
メタノール合成(化学品CCU)
DAC

技術別の世界の水素需給バランス－ 40 －

2021 年

長期エネルギーシナリオの分析動向と再生可能エネルギーの位置づけ

70

REF

2DS

B1.5D

B2DS

DACS

60

プロセス起源CO2
土地利用起源CO250

その他エネ転部門
発電部門

40

CO2排出量 [GtCO2/yr]

民生部門
30

国際航空部門国際海運部門20

その他国内運輸部門
国内航空部門10

道路交通部門その他産業部門

0

化学部門
石油化学部門-10

紙パルプ部門
セメント部門

-20

-30

鉄鋼部門

REF_1

2DS_1

2DS_2

図8

2DS_3

B2DS_2

B2DS_3

B1.5D_4

2050 年の世界の部門別排出量

20000

BECCS 利用によって負排出だが，シェアリングを門で排出削減が進むため，かわりに発電部門の正味排出はほぼゼロになっている．一方，B2DS では，発電部門において，更に大きな規模での BECCS 利用によって，シェアリングを想定したシナリオで一次エネルギー供給量（Mtoe/yr）

想定したシナリオ（シナリオ 3）では，道路交通部

石炭

18000

14000

天然ガス

12000

原子力

10000

水力

8000

在来型バイオマス
太陽光

2000

し た 1.5℃ シ ナ リ オ（B1.5D_4） で は， 相 当 量 のくの部門で一定の排出が許容されている．2DS 程度

モダンバイオエネルギー

6000
4000

あっても，正味負排出となっている．DAC を想定
DACCS により，経済合理性から発電部門を含む多

石油

16000

0

風力

2019

2040

2070
SDS

図9

2070
STEPS

その他再エネIEA シナリオにおける世界一次エネルギー供給量（14）の排出が許容され，それを DACCS でキャンセルア
大きく拡大するシナリオとなっている．ただしそれウトする方が経済合理的な結果となっている．

でも，一次エネルギーベースでは，化石燃料は相当量残っている．総一次エネルギー供給量に占める再4．その他既往分析におけるエネルギーシナリ
オ分析

エネ比率は 65％程度となっている．なお，総発電
電力量に占める再エネ比率は 2070 年に 85％程度となっている．一次エネルギー，発電電力量ともに，本章では，2℃や 1.5℃目標などに相当するシナリ

IEA シナリオは，前節で紹介した RITE の分析よりオの分析について，前章で紹介した RITE のシナリ

も少し再エネ比率は高い傾向が見られる．ただし，

オ分析以外について，紹介する．

RITE の分析同様，ネットゼロエミッション時で4.1

あっても，再エネ 100％とまではいかず，原子力，世界の分析

図 9 に国際エネルギー機関（IEA）による世界一

CCS，そして NETs も組み合わせて実現するシナリ

次エネルギー供給量のシナリオ分析を示す（14）．

オを示している．

STEPS は，NDCs を含む現状政策の延長線上での

4.2

日本の分析

見通しである．SDS はおおよそ 2℃，>66％に相当

最後に，日本の分析については，複数のモデルでするシナリオである．SDS の場合，2070 年はほぼ比較評価した文献（15）について紹介する．図 10 は，

正味ゼロ排出となるシナリオであり，一次エネル

各種シナリオにおける日本の発電電力量に占める脱ギーとしても，太陽光発電を中心に，再エネが相当

炭素電源の比率である．世界のカーボンバジェット

Vol.47. No2－ 41 －

太陽エネルギー秋元圭吾：

図 10 複数モデルによる日本の発電電力量推計（原子力，再エネ，CCS の総発電電力量に対する比率）（15）
注）NPi：現状政策，NDC：パリ協定国別貢献 NDC を考慮，1600 および 1000 の数字は世界のカーボンバジェット想定の上限値で，1600 は 2℃，＞ 50％確率相当で世界で 1600 GtCO2 が累積の排出上限，1000 は 2℃，＞ 66％確率相当で世界で1000 GtCO2 が排出上限の場合

1000 GtCO2（2℃，＞ 66％確率）を想定したシナリ

参考文献

オで，日本の 2050 年排出量は 7 ～ 8 割程度の削減
1 ）IPCC, Special Report on Global Warming of 1.5が見込まれている．

℃.（2018）https://www.ipcc.ch/srocc/

まず，厳しい排出削減に伴い，脱炭素化電源である原子力，再エネ，CCS の比率の上昇がいずれも2 ）A. Grubler et al., A Low Energy Demand見られる．ただし，モデルによって，どの電源を，Scenario for Meeting the 1.5℃ Target andより経済効率的と評価しているかは若干差異があSustainable Development Goals without

る．2050 年 7 ～ 8 割程度の排出削減シナリオにおNegative Emission Technologies. Nature

いては，総発電電力量に占める再エネ比率は 20 ～Energy, 3（6）（2018）3 ）IPCC WG3, The fifth Assessment Report-

40％程度と報告されている．

Climate Change 2014: Mitigation of Climate

本分析はネットゼロエミッションを評価したもの

Change（2014）

ではないが，大幅な排出削減のために，再エネの拡大は必須であるものの，一定程度の水準で全体最適4 ）IRENA, Renewable Power Generation Costs in2019（2019）を図ることの重要性も示されている．

5 ）P. Smith et al., Biophysical and economic limits

5．まとめ

to negative CO2 emissions, Nature Climate

脱炭素化の流れが強まっており，再生可能エネル

Change, 6, 42-50（2015）

ギーが主要な役割を果たすことになる．脱炭素化の6 ）N. Bauer et al., Global energy sector emission

方向性にある中で，電力化率の向上と再エネの主力

reductions and bioenergy use: overview of the

化は，頑健な対応策と言える．しかし，すべての最bioenergy demand phase of the EMF-33 model

終エネルギーを電気にすることも非現実的であり，

comparison, Climatic Change,163（3）（2018）

同様に，エネルギー供給をすべて再エネにすること

7 ）M. Fasihi, O. Efimova, C. Breyer, Techno-

も非現実的である．再エネ拡大は必須であるが，そeconomic assessment of CO2 direct air capture

れでも，原子力や CCS といった他の脱炭素エネル

plants, Journal of Cleaner Production, 224, 957980（2019）

ギーの活用，デジタル化による社会変化を伴った省
エネ，そして，DACCS のような負の排出技術も，8 ）経済産業省，カーボンリサイクル技術ロード

経済合理的に大幅な排出削減を実現するためには重マ ッ プ，（2019）https://www.meti.go.jp/pre

要と考えられる．各種技術について開発を進めながss/2019/06/20190607002/20190607002-1.pdf

ら，コストを見極め，展開の規模を図っていく必要

9 ）K. Akimoto, et al.; Estimates of GHG emission
reduction potential by country, sector, and cost,がある．

Energy Policy, 38（7）, 3384-3393（2010）
Journal of JSES

－ 42 －

2021 年

長期エネルギーシナリオの分析動向と再生可能エネルギーの位置づけ

10）K. Akimoto, F. Sano, T. Tomoda, GHG emission15）K. Oshiro, et al, Mid-century emission pathways

pathways until 2300 for the 1.5 ℃ temperature

in Japan associated with the global 2 ℃ goal：

rise target and the mitigation costs achieving

national and global models' assessments based

the pathways, Mitigation and Adaptation

on carbon budgets, Climatic Change, 2019

Strategies for Global Change, 23（6）（2018）
11）秋元圭吾 他，デジタル化の進展によるエネル

著者略歴

ギー需要の変化に関するエネルギー・温暖化対策の総合的な分析，第 37 回エネルギーシステ

秋元圭吾（アキモト ケイゴ）

ム・経済・環境コンファレンス（2021）

1999 年 3 月横浜国立大学大学院工学12）佐野史典 他，世界エネルギーモデルによる大研究科博士課程（後期）修了．同年 4

第 37 回エネルギー
気 CO2 直接回収技術の評価，

月（財）地球環境産業技術研究機構入システム・経済・環境コンファレンス（2021）

所．2011 年 12 月より現職．IPCC 第 313）IEA, Energy Technology Perspectives 2017

作業部会第 6 次評価報告書代表執筆者．総合資源エ（2017）

ネルギー調査会他，審議会委員を多数務める．エネ14）IEA, Energy Technology Perspectives 2020
（2020）

Vol.47. No2

ルギーシステム・気候変動緩和策のシステム分析が専門．博士（工学）．

－ 43 －

太陽エネルギー