革新的環境技術シンポジウム2021年12月1日2050年カーボンニュートラルに向けた道筋ーエネルギー供給と道路交通部門のシステム的な対策のあり方ー (公財)地球環境産業技術研究機構(RITE)システム研究グループグループリーダー秋元主吾カーボンニュートラルに向けた対策の全体概要と電気自動1 .車をめぐる動向2．道路交通部門の対策概要と車種別のLCA評価事例3． 2050年カーボンニュートラルに向けたシナリオ分析ーエネルギー供給と道路交通部門のシステム的な対策のあり方ー 4.まとめ1.カーボンニュートラルに向けた対策の全体概要と電気自動車をめぐる動向
GtCO2e 1.5℃目標のみならず、2℃目標とも大きな排出ギャップが存在2030年に向けた排出削減要請の高まり意欲的な公式目標(2℃、1.5℃)との政策とのギャップをどう考えるか2030年頃までの排出削減が難しい一2°C、1.5°Cは実現すべきとなっていっ合、負排出技術への寄与が高まる。
● 令和元年度の総合資源工ネルギー調査会自動車燃費基準WGにおいて“Well to Wheel”の考え方を踏まえ、EV、PHVを対象とした2030年度基準を策定した。 ● 今後は、電気自動車及びプラグインハイブリッド自動車を新たに燃費基準の対象とし、その普及を見込むなど、極めて野心的な燃費向上を製造事業者等に求めることとした。 ■ 2030年度燃費基準
■次世代自動車の普及目標
く参考＞ 2019年新車乗用車販売台数：430万台
※次世代自動車戦略2010「2010年4月次世代自動車研究会」における普及目標
Policy paper COP26 declaration on accelerating the transition to 100% zero emission cars and Vans Published 10 November 2021 ■自動車の主要市場では2035年、世界全体では2040年までにガソリン車やハイブリッド車など内燃機関を使った新車の販売を停止し、排出ガスを出さないEVや燃料電池車に移行■  20か国以上が宣言に同意:イギリス、カナダ、スウェーデン、チリ、カンボジアなど自動車メーカー: GM、フォード、ボルボ、メルセデスベンツ、ジャガーランドローバーなど
✓ IEA NZEでは、2050年の負排出によるオフセットは、1 GtCO2/yr程度ー方、IPCCで収集された統合評価モデル(IAMs)によるシナリオ分析では、負排出が小さいのは、P1シナリオ（LED: Low Energy Demandシナリオ）のみ。他の大多数のシナリオは、BECCS等で大きな負排出が見込まれている。更に、IPCC SR15 (2018)以降、BECCS以外にDACCSの貢献を大きく評価するシナリ才分析が増えてきている。
IPCC 1.5℃特別報告書(SR15)
● Fossil fuel and industry     ● AFOLU      ● BECCS
運輸部門の最終エネルギー消費量■ Hydrogen- based fuels ■ Bioenergy ■ Electricity ■ Fossil fuels ✓ IEA NZEでは、急速なBEV, PHEV, FCVへの転換が見込まれている。乗用車およびトラックにおけるBEV, PHEVと13
出典）総合資源エネルギー調査会基本政策分科会, 2020 ✓　電化は重要だが、すべてが電化で対応できるわけではないし、必ずしも費用対効果が高いわけでもない。 >水素、合成液体燃料、合成メタン、パイオマス等の活用も重要。また、負の排出技術でのオフセット手段も存在し、全体システムでの費用対効果の高い対策を、時間軸も意識しながら、対応をとっていくべき。道路交通部門の対策概要と2i車種別のLCA評価事例
>合成液体燃料の可能性、DACCS等のNETsでの排出オフセットのオプションも存在12
Figure 2.11: Global warming potential: 2016-2030 results compared for the large car sector (tCO e ) End of life battery End of life Source: (ECF, 2017)出典:欧州委員会、Determining the environmental impacts of conventional and alternatively fueled vehicles through LCA (2020)生産過程のGHG排出までを考慮すると、2030年くらいまでは、少なくとも、プラグインハイブリッド車.電気自動車との間で、GHG排出量に大きな差異はないと見られる。 13
Comparative life-cycle greenhouse gas emissions over ten year lifetime of an average mid- size car by powertrain, 2018 ■ Vehicle cycle - components and fluids ● Vehicle cycle - assembly, disposal and recycling ■ Vehicle cycle - batteries (65 kg CO 2 -eq/kWh) ■Well-to-tank fuel cycle ● Tank-to-wheel fuel cycle �Additional emissions with 100 kg CO 2 -eq/kWh battery manufacturing IEA 2020. All rights reserved. Notes: The powertrains considered are globally representative: mid-size versions of an ICE car, a hybrid car, a plug- in hybrid electric car with 60% of its lifetime mileage driven on electricity and 40% on gasoline, a BEV with a 40 kWh or a 80 kWh battery, and a fuel cell electric vehicle with a hydrogen supply primarily sourced from steam methane reforming of natural gas. The CO 2 intensity of the electricity used to power the electric powertrains is based on the global average in 2018. For more details, see figure 4.2 in the main report. Sources: IEA analysis based on ANL (2018); Kelly et al. (2019); IEA (2019a); IEA (2019b).出典: IEA, Global EV Outlook 2020 IEAの評価でも、少なくとも2018年時点では、LCA評価での車種毎のGHG排出量は、差異が大き
15 Figure 1. Life-cycle emissions (over 150,000 km) of electric and conventional vehicles in Europe in 2015.出典: ICCT, Effects of battery manufacturing on electric vehicle life-cycle greenhouse gas emissions (2018)電気自動車のLCAでのCO2排出量は大きな差異がお
・水素(更には元をたどれば再エネ)の利便性向上のため、合成石油が(合成メタンも)検討されている(既存インフラ、機器が利用可能）。 ゛合成に利用の回収CO2は、化石燃料もしくはパイオマス燃焼排出、もしくはDACからのオプションあり（全体システムとして経済効果の高いオプション選択がなされるべき）。合成石油生成におけるバランス（2050年） [DNE21+における標準のシナリオ想定]
> 2030年頃の商用化・規格認定を目指し、実証等の取組みを推進
16出典) ENEOS
DACは、大気中からCO2を回収する。400 ppm程度の濃■度の低いCO2を回収するため、化石燃料燃焼時排ガス等からの回収と比べ、より大きなエネルギーが必要。 ■　ただし、VREが余剰、安価となった場合などにおいて大きな役割も期待できるかもしれない。 ■ ー方、DACCS（貯留まで）をすれば、負排出となる。
ICEFロードマップ2018 DACによる、DACのエネルギー消費量推計M. Fasihi et al., (2019)による2020年のDACのエネルギー消費法設備費の推計
必要エネルギー（横軸）、土地面積
BEV ( ×電気のCO2原単位ゼロ)だけが解ではない。 ✓トランジションを含めて、費用効果の高い対応が重要18 3. 2050年カーボンニュートラルに向けたシナリオ分析ーエネルギー供給と道路交通部門のシステム的な対策のあり方ー
↑　各種エネルギー･CO2削減技術のシステム的なコスト評価が可能なモデル◆線形計画モデル(エネルギーシステム総コスト最小化。決定変数：約1千万個、制約条件：約1千万本） ↓ モデル評価対象期間: 2000～2100年(代表時点:2005, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 70, 2100年) ◆世界地域分割: 54地域分割(米国、中国等は1国内を更に分割。計77地域分割) ◆地域間輸送:石炭、原油・各種石油製品、天然ガス・合成メタン、電力、エタノール、水素、CO2(ただしCO2は国外への移動は不可を標準ケースとしている) ↑エネルギー供給(発電部門等)、CO2回収・利用・貯留技術(CCUS)を、ポトムアップ的に(個別技術を積み上げて)モデル化↓　エネルギー需要部門のうち、鉄鋼、セメント、紙パ、化学、アルミ、運輸、民生の一部について、ボトムアップ的にモデル化。その他産業や民生においてCGSの明示的考慮♦国際海運、国際航空についても、ボトムアップ的にモデル化◆ 500程度の技術を具体的にモデル化、設備寿命も考慮↑　それ以外はトップダウン的モデル化（長期価格弾性値を用いて省エネ効果を推定） . .地域別、部門別に技術の詳細な評価が可能。また、それらが整合的に評価可能非CO2 GHGについては、別途、米EPAの技術・コストポテンシャル推計を基にしてRITEで開発したモデルを利用•中期目標検討委員会およびタスクフォースにおける分析•評価•国内排出量取引制度の検討における分析•評価、環境エネルギー技術革新計画における分析•評価•第6次エネルギー基本計画のため総合資源エネルギー調査会に分析結果を提示はじめ、気候変動政策の主要な政府検討において活用されてきた。またIPCCシナリオ分析にも貢献
+ DNE21+モデルは世界モデルであるため、国内の電力系統や再エネの国内での地域偏在性を考慮した分析は難しい。そこで系統対策費用については、別途、東京大学藤井・小宮山研究室および日本エネルギー経済研究所による最適電源構成モデルによる、変動性再生可能エネルギーが大量に導入された場合の電力システム費用の上昇分(統合費用)を推計結果を活用+全国のAMeDASデータ等をもとに変動性再生可能エネルギーの出力の時間変動をモデル化し、線形計画法によって電力部門の最適な設備構成(発電設備及び著電システム)及び年間の運用を推計↑今回は日本全体を5地域(北海道、東北、東京、九州、その他)に区分し、1時間刻みのモデル化により計算を実施。発電コストや資源制約などの前提条件はDNE21+の想定に合せて設定モデル計算で考慮されているもの・・・出力抑制、電力貯蔵システム（揚水発電、リチウムイオン電池、水素貯蔵）、発電設備の利用率低下、地域間連系線、貯蔵や送電に伴う電力ロスモデル計算で考慮されていないもの・・・地内送電線、配電網、回転慣性の低下の影響、EVによる系統電力貯蔵、再生可能エネルギー出力の予測誤差、量天・無風の稀頻度リスクなど太陽光発電の出力例東大-IEEJ電源構成モデルの分析結果から近似した系統統合費用=DNE21+で想定した系統統合費用の想定（各導入シェア実現時の限界費用） VRE比率が高まると、限界統合費用は比較的急速に上昇傾向有。これは、既にVREが大量に導入されている状況で更に導入を進める場合、曇天・無風状態が数日以上継続するリスクに対応するため、利用頻度の低い蓄電システムや送電線を保持することが必要となることによネッ例えば、再エネ比率50%程度（太陽光約400TWh、風力約100TWh）のケースにおいては、蓄電池導入量は最適化計算の結果、870GWh、再エネ100%程度(VRE56%)のケースでは3980GWh程度となる。（足下導入量約10GWh程度） 21
**乗用車のみならず、トラック、バスについてもEV, FCVコスト低減を想定
*世界一律で想定
■ DACCS I土地利用起源CO2 ■その他エネ転部門■発電部門■民生部門、国際航空部門:国際海運部門■その他国内運輸部門国内航空部門■道路交通部門■その他産業部門■化学部門■石油化学部門■紙パルプ部門■セメント部門■鉄鋼部門
2015 >いずれのシナリオであっても、2050年CN達成のためには、相当量の負の排出技術（植林、BECCS DACCS等）の活用は費用対効果の高い対策と評価される。 EVコスト低減加速シナリオでは、道路交通部門からのCO2排出量は低下し、その分、DACCSの利用量が低下する傾向が見られ、
・太陽光(系統接続なし) ×風力(系統接続なし) 8NH3混焼8NH3専焼■水蒸混焼■水蒸車情■太陽熱■太陽光■周力■原子力■水力・地域■バイオマス混焼CO2回収あり■バイオマス専焼CO2回収あり■バイオマス混焼CO2回収なし界費用最小先進国CNト低減加K EそTト低減加減DR利用制約K界費用最小先進国CNト低減加K EもH 2040スト低減加DR利用制約界費用最小先進国CIト低減加K Eもト低減加2 DR利用制約K -100 ■石油火力CO2回収なし■石炭火力CO2回収なし■CO2排出原単位■石炭火力CO2回収あり2015 > 2050年CNに至るトランジションとしての電力CO2原単位の推移は、EV等、電化の促進との総合において重要。ここでは示していないが、国によって差異も大きい。再エネコスト低減加速シナリオでは、再エネ比率が増大するものの、電力のCO2原単位には大きな差点よび原子力と再エネ間での代替が主であ■バイオマス専焼CO2回収なし¶ガス火力CO2回収あり■ガスCGS ■ガス火力CO2回収なし■石油火力CO2回収ありE 2050 2030
ー方、他のシナリオでは、1.5℃目標達成の費用対効果の高い対策として、HEVおよびPHEVの拡大が主で、BEVの比率は小さい。
国によって、自動車の走行距離や、発電構成等の違い、オフセット可能なCDRの利用量などが異なること海外(土地なって経済合理的な対策(最終エネルギ
注）2030年の新NDCは考慮していない。ただし、2021年5月13日に基本政策分科会提示した際に想定した排出経路よりも、2030年は若干深堀、2040年は緩やかな排出経路を想定した（付録参照）。これにより、基本政策分科会提示したシナリオ分析の結果と、費用推計に差異が生じている。
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> 2030年もしくは2040年までの内燃機関乗用車の新車販売禁止規制(BEV, FCVのみ可)は、たしかに2050年における乗用車部門のCO2排出量の抑制には寄与し得る。 (ただし、CO2排出が残っているシナリオについても、当該排出は、DACCS等の負の排出によって、全体として排出はオフセットされている） >ただし、2040年頃までについては、乗用車のストックの問題や、電力のCO2原単位の問題から、効果が必ずしも大きいわけではない。 【参考】内燃機関乗用車規制の影響
エネルギーシステムコスト([1]各先進国CNシナリオ比増分) [Trillion US$/yr]
注）括弧内は、GDP比%
新車販売規制
(各先進国CNシナリオ)注）各年の費用を5%/yrで割引、2020年価格で表示>内燃機関乗用車の新車販売禁止規制(BEV, FCVのみ可)は、排出削減費用の極めて大きな上昇をもたらし、費用効率性を大きく阻害する（その費用があれば、別の対策を行うことで、より大きな排出削減効果を待られる)。内燃機関のみの乗用車新車販売禁止(HEV, PHEV, BEV, FCVのみ可)程度の比較的緩やかな措置であれば、経済合理的な最適解からの排出削減費用の上昇は相対的には緩やか。 > ( 3) ♦カーボンニュートラルに向けて、道路交通部門の対策も重要。評価においては、 LCAやWell to Wheelでの分析が重要道路交通部門についても電動化は重要な対策オプション。しかし、純電気自動◆車(BEV)だけがカーポンニュートラル達成の対策手段ではない。ハイブリッド車やプラグインハイブリッド車などの内燃機関があったとしても、合成液体燃料などによってカーボンニュートラル化の手段はある。また、DACCS等の負の排出削減技術(NETs)によって排出のオフセットをした方が費用対効果が高い可能性もある。累積排出量と気温上昇は線形の関係があることから、カーボンニュートラルに向けたトランジションを含めて、実効ある排出削減を志向すべき。限られたリソースの中、費用対効果の高い対策を志向すべきで、道路交通部門のBEV、FCV化は、エネルギー供給の低炭素化、脱炭素化と平仄を合わせるべき。 ◆ ♦ BEVに技術を特化した政策誘導は、全体の費用対効果の高い対策を妨げる恐れもあり、慎重な対応が必要。幅広いオプションの中から民間企業が競うべき。 ♦今回提示のシナリオは、1.5℃目標の実現を前提としたもの。現実とは大きな排出ギャップが存在しており、仮に国際的に排出削減対策が十分に進まず、2℃目標程度の排出削減に留まってしまう場合には、BEVのみといった規制は、費用効率的な排出削減からの乖離を更に大きくしてしまいかねない。付録
ーその他西欧—EU —その他アジアーインドーその他中南米一口シア一意州・ニュージーランド一中東・北アフリカ—その他旧ロシア・東欧一ブラシル
標準の技術想定シナリオ
EVコスト低減加速シナリオ: EVおよびFCVのコスト低減加速(ハﾟｯﾃﾘｰｺｽﾄ: 2030年: 1万円/kWh、2050年: 5千円/kWh相当)
標準の技術想定シナリオ
EVコスト低減加速シナリオ: EVおよびFCVのコスト低減加速(ハﾟｯﾃﾘｰｺｽﾄ: 2030年: 1万円/kWh、2050年: 5千円/kWh相当)
カーポンバジェット: 2020～2100年までの間、400 GtCO2 (=1.5℃、>66％相当)を想定■ ■ 2050年以降、世界全体での正味CO2排出量はゼロ以下と想定。主要先進国は、2050年以降、正味GHG排出量はゼロ以下と想定。 ■ 2030年については、各国排出量について、旧NDCを排出量の上限として想定（カーボンバジェットの制約など、他の制約等が厳しい場合は、上限値よりも下がった排出量として算定される） ■ 2021年5月13日に基本政策分科会提示した際に想定した排出経路よりも、2030年は深堀、2040年は緩やかな排出経路。2℃、>66%経路から、1.5℃経路へと排出深堀へとシフトするような経路として想定。
2015 2050 >世界の限界削減費用均等化の「世界費用最小ケース」では、日本の2050年の正味GHG排出量は2013年比▲66%に留まる(海外に、国内▲66%を超える排出削減に対応する排出削減費用以下の、植林BECCS、DACCS等のオプションが十分存在すると推計されるため）。 >その他のケースでは、いずれもDACCSの活用が見られる。 (CO2以外のGHG、プロセス起源CO2排出)のオフセットも必要） ■ DACS : CO2以外のGHGへプロセス起源CO2 I土地利用起源CO2 ■その他エネ転部門■発電部門■民生部門■その他国内運輸部門■国内航空部門■道路交通部門■その他産業部門■化学部門■紙パルプ部門■セメント部門■鉄領部門•「世界費用最小ケース」は海外ｸﾚｼﾞｯﾄでオフセット・それ以外のケースではNETsでオフセット