原子力国民会議だより
第 52 号

令和三年 5 月 24 日発行

2050 年のカーボンニュートラルで産業構造の大変革が必至!
原子力と再エネで達成するための試算
原子力国民会議だより[主張]第 51 号 2020 年 3 月 19 日
1. 日本の CO2 排出を削減するには産業構造の大変革が必要
1.1 CO2 排出の大幅削減の点に必要な条件
日本は 1990 年頃から省エネ先進国として様々な省エネ技術の開発を行い、CO2 削減に努力してきた。しかし第１図に示すように日本の CO2 排出量は 1990 年からの 30 年間、毎年 12 億トン前後で推移しており、ほとんど減らすことが出来なかった。一方、菅総理大臣は 2030 年までに 46％削減（2013 年比）、つまり約 6 億トン削減すると宣言した。過去 25 年間で±0.5 億トン程度しか変化してなかったものを 2030 年までの 9 年間で半分近くまで削減するためには大胆な化石燃料消費の低下を図る必要がある。
更に日本政府は 2050 年までにカーボンニュートラル（CN）を達成することを宣言している。しかし CO2 排出を 100％達成することは現実には不可能である。ここでは目標設定として第 1 表に示すように 2050 年までに、CO2 排出ゼロエネルギーにより 80％削減、つまり現在よりも約 10 億トン削減することとし、残り 20％のうち、化石燃料燃焼での CO2 捕獲技術により 10％削減、森林での吸収、海面吸収により 10％削減とし、全体で CN が達成できると仮定する。
この仮定の下で、CO2 排出 80％削減を実現するには抜本的なエネルギー政策の変革が必要であり、一次エネルギー消費の多くの分野で化石燃料の使用を極端に下げる必要がある。
尚、石炭、石油、LNG のエネルギー当たりの CO2 排出量が異なるが、以下の評価では、第 0 近似として石炭、石油、LNG の化石燃料の CO2 排出量割合は同じとする。
1.2 2050 年の 80％減のために大胆なエネルギー転換が必要
現在の一次エネルギーへの供給割合は石油が約 40％、石炭とLNG が 25％前後、水力発電を含めた再生可能エネと原子力で約 10％前後であり、90％近くが化石燃料である。地球温暖化の原因物質となっている CO2 排出を削減するためにはこの化石燃料の消費を大幅に減らす必要がある。第 2 表に化石燃料消費の部門別 CO2 排出割合を示すが、発電、産業、運輸の 3 部門だけで全体の 85％を占め、CO2 排出を大幅に削減するためにはこれら 3 部門でのエネルギー転換が必要である。

2050 年には、先ず、化石燃料は化学素材産業や製造業の一部、自衛隊車両、航空機等の燃料だけに限定する。これら以外のエネルギー源は化石燃料から再生可能エネルギーや原子力、電気や水素燃料に転換する。一次エネルギ
ーの部門別消費の中で、技術的に CO2 の削減がし易く、かつ CO2 排出量の 39％を占める発電部門では化石燃料の消費を限りなくゼロに近づけ、電気や水素に転換する。また産業部門と運輸部門も大幅に削減する。
この方針に沿って、第 2 表の 2050 年の欄に示すように、発電部門での化石燃料ゼロ（基本的に原子力と再生可能エネに限定）、産業部門が 28％から 7％に（大部分を水素と電気に転換し、一部のみ化石燃料使用）、運輸部門が 17%から 7％（多くを電気と水素に転換し、航空機や軍用車両のみ、石油を使用）、その他業務部門や家庭部門でゼロ（水素や電気に転換）にすると全体として80％削減が達成できる。この結果、1990 年から 2050 年に亘る
CO2 排出量の推移を第 2 図に示す。本図では、2050 年の CO2 の総排出量は非電力部門だけで 2.6 億トン、電力部門ではゼロである。
2. 2050 年の CO2 排出 80％削減の状況で想定されるエネルギーミックス
2.1

発電部門での 2050 年のエネルギーミックスの展望2018 年時点で日本の総発電量（1 兆 512 億 kWh）のうち、第 3 表に示すように化石燃料が全体の 80％近くを占め、残りが再生可能エネルギーや原子力である。これを 2050 年にはすべてをゼロエミッション電源とするが、化石燃料を代替できるゼロエミッション電源は再生可能エネルギーと原子力だけである。
ここで仮定として、2050 年でのエネルギーミックスは、水力（8％）を含めた再生可能エネルギーが 50％、原子力が 50％とする。（第 3 図参照）
日本総研・報告書によると 2050 年の電力消費量は、省エネの進展や人口減少により、2016 年比で 23.5％減の7,268 億 kWh と評価されている（参考文献（1））。
ここでは、第 4 図に示すように 2050 年の電力消費量を 7,300 億 kWh と仮定して、水力を含めた再生可能エネルギーで 3,650 億 kWh、原子力でも同じ 3,650 億 kWh を受け持つ。
第 3 表に示すように 2018 年時点での日本の発電量は1 兆 512 億 kWh で、そのうち、変動再エネは 9％（946 億 kWh）、水力は 8％(841 億 kWh)で、両方を合わせた 17％が再生可能エネルギーである。この再生可能エネルギーの内、水力資源はほとんど増やすことは出来ないので水力発電は 841 億 kWh 一定とする。変動再エネである太陽光や風力発電を増加させると、変動再エネは、2018 年時点よりも（3650 億 kWh -841 億 kWh（水力）-946 億 kWh（現在の変動再エネ））/946 億 kWh＝1.97となり、現有設備の約 2 倍分相当の変動再エネ設備を増設する必要がある。2018 年時点での変動再エネの設備容量は約 6，500 万 kW なので、2050 年には 3 倍の 19,500 万 kW の変動再エネ設備が必要となる。
水力以外の再生可能エネの発電設備を現在の 3 倍にするには、バイオマス発電や地熱発電を大幅に増やすことは資源量から見て困難であり、ほとんどを太陽光と風力発電の変動再エネで賄うことが求められる。
一方、原子力でも再生可能エネと同量の 3,650 億kWh を受け持つ。100 万 kW 原発の発電量は、百万 kW*24 時間*365 日*0.8＝70 億 kWh （原発の稼働率を 0.8 と仮定）

必要な原発の基数は 3676 億/70 億＝53
つまり、百万 kW 級原発が 53 基必要となる。
2.2 非電力部門での 2050 年のエネルギーミックス
第 1 図の CO2 排出グラフで示したように 2050 年までに CO2 排出を全体で 9.7 億トン削減するが、このうち非発電部門の現在の排出量は 6.5 億トンであるが、これを 3.9 億トン（60％）削減して 2.6 億トンにする必要がある。
以下の計算では、第 0 近似として石油、石炭、ＬＮＧのエネルギー効率やＣＯ2 排出率は同じと仮定して評価する。
尚、非電力部分でのエネルギー需要も電力部門と同様の理由で 2050 年には 2018 年の 30％減として評価する。また非電力部門の一次エネルギー需要は産業部門、運輸部門、業務部門、家庭部門等であったが、2050年には原材料としての需要及び航空機などを除いて、エネルギーとしての使用は水素、電力などに変換して供給すると仮定する。
一次エネルギー需要の電力部門と非電力部門の比率は 46：54（2018 年時点）（原子力文化財団；原子力・エネルギー図面集より引用）なので、2018 年時点での電力部
門のエネルギー量；10,512 億 kWh を基準にして、2050 年の非電力部分のエネルギー量を電力換算で示すと、
10,512 億 kWh*(54/46)＊0.7（2050 年の 30％需要減）＝8,638 億 kWh 相当となる。この結果、2050 年での一次エネルギーの総量は、電力量換算で、7,300（電力部門）+8,638（非電力部門）＝15,996 億 kWh～1 兆 6,000 億 kWh 相当となる。（第 4 図参照）
上記、2050 年の非電力部門でのエネルギー：8,638 億 kWh 相
当のうち、4,936 億 kWh 相当は石炭、石油、LNG として使用するが、残りの 3,702 億 kWh 相当分は化石燃料からゼロエミッションエネルギー、つまり電力と水素に変換することで非電力部門の CO2 排出を 3.9 億トン削減する。
一次エネの非電力部門で化石燃料から電力+水素に転換するエ
ネルギーは 3,702 億 kWh 相当であり、これを電力と水素に1/2 づつ変換すると仮定;
電力=1,851 億 kWh,水素が=1,851 億 kWh 相当となる。
次に水素製造には電力が必要となるが、現在の電力から水素への変換効率は高くとも 20％程度であるが、2050 年までには 50％まで改善できると仮定すると、1,851 億 kWh 相当の水素を製造するためには、1,851 億 kWh/0.5=3,702 億 kWhの電力が必要となる。この結果、非電力部門におけるゼロエミッション電力は1,851 億 kWh(電力への直接転換分)+3,702 億 kWh（水素製造に必要な電力）＝5,553 億 kWhとなる。(第 5 図参照)
この非電力部門でゼロ排出部分のエネルギーを再生可能エネルギーと原子力で半分づつ受け持つとすると、再生可能エネルギー＝2,777 億 kWh、原子力=2,777 億 kWhの電力量が新たに必要となる。

3.電力部門と非電力部門の 2050 エネルギーミックスのまとめ
以上をまとめると、2050 年での変動再エネ、水力、原子力の割合は第 5 表、また新増設が必要な原子力と変動再エネ設備容量を第 6 表に示す。
日本の原発の中で、現有設備を全て再稼働したと仮定すると、原発の設備容量は 3716 万ｋW（既存の原発：33 基と建設中の原発：3 基をすべて稼働状態になった場合（廃炉決定した 23 基は除いて））である。稼働率
を 80％と仮定すると、既設原発の年間発電量は3716＊10E4＊24H＊365D：0.8＝2604 億
kWh
必要な原発発電量は 6427 億 kWh なので6427 億-2604 億＝3,823 億 kWh が不足する。
これを補うためには、既存原発のレプレース以外に、3823/70＝54.6
つまり、55 基の新規原発の建設が必要となり、
既存原発のレプレースと併せると原発：88 基体制となる。
もしこの計画が実施できない場合には、日本は世界のカーボンニュートラル路線から脱落し、高額な国境炭素税や炭素排出権取得のためのコストが莫大となり、日本の経済活動は立ち行かなくなる恐れがある。このためには2050 年に向けて、原子力と再生可能エネルギー施設の建設を早急に開始しなければならない。
参考文献：（１）2050 年の電力消費量；日本総研・Research Focus,No.2018-003, 2018 年 5 月 14 日（2）経産省・2050 年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略 令和２年 12 月；
20201225012-1.pdf (meti.go.jp)