2021年12月3日 日本海洋政策学会

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
海上・港湾・航空技術研究所

海上技術安全研究所 和中真之介

東京⼤学⼤学院新領域創成科学研究科 稗方和夫
東京⼤学名誉教授 ⼤和裕幸

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

1

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

2

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

ステークホルダー間の合意形成の手法が必要

港湾管理者

荷主

船級協会

開発
融
資

規等

サービスと対価制

サービスと対価

情サービスと対価

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

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

重油（HFO）燃料船•LNG燃料船•

アンモニア（NH3）燃料船

運航

船腹量

• 船団構成の時系列・推移• GHG排出量 (ton)• 運航コスト(OPEX)

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

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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。

6例題︓船腹量と船団構成の推移
3.03.0NH32.5

NH32.5

LNG
HFO

1.51.0

HFO

1.51.00.50.50.0

重油燃料船の使用期間が⻑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

57542051204820452042203920362033203020272024202120202018575420512048204520422039203620332030202720242021202020180.0

 LNG燃料船がない場合
••LNG

2.0
船腹量

船腹量2.0 LNG燃料船がある場合••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
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例題︓燃料コスト（排出総量）
赤: LNG燃料船あり
⻘: LNG燃料船なし
3.53

燃料コスト

2.5 LNG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

21.510.520120 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
8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

20582056205420522050204820462044204220402038203620340.020320.020300.520180.520281.020261.01.520241.52.02020

合計コスト(USD)

2.0

OPEX

2.52022OPEX201820202022202420262028203020322034203620382040204220442046204820502052205420562058

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

9例題︓CO2排出量の⽐較

1.2

CO2排出量

1.0

LNGなし
LNGあり

0.8

 LNG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。

0.60.4

 CO2排出量とコストとの関係で吟味が必要。

0.20.02018202520322039

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
10

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-

250

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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
3.03.0NH32.5

NH32.5

LNG
HFO

2.0
船腹量

1.51.0

HFO

1.5
1.00.50.50.0120 8220 02220220 4220 6220 8
320 0
320 2320 4320 6320 8420 0420 24420420 6420 8520 0520 2520 4520 658575420512048204520422039203620332030202720242021202020180.020

船腹量

2.0LNG

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

12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
3.03.0NH3LNG

LNG

2.0575420512048204520422039203620332030202720201820575420512048204520422039202020202020202020360.0330.0300.5270.5241.0211.0241.5211.5

HFO

20船腹量

HFO

18船腹量2.0NH32.5202.5 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
13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
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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
 今後は、多くの仮定から成り⽴っている結果について⼗分な吟味が必要
 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
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