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ドイツから何を学ぶか～望ましい電源構成に向けて～

東京大学生産技術研究所

エネルギー工学連携研究センター副センター長

特任教授金子祥三

2015年3月10日

総合資源エネルギー調査会⻑期エネルギー需給⾒通し⼩委員会（第４回会合）

資料５


目次

1. 日本の立ち位置2. 欧州（ドイツ）の現状と課題3. これからの日本の進むべき道

［補足説明資料］

1.天然ガスと石炭2.EUとポーランド3.地球温暖化対策


1．日本の立ち位置

① 異常に低いエネルギー自給率

② 貿易収支のうち最大の輸入は燃料である

③ 製品の輸出によって得た収入で燃料を購入し、国が成立っている

④ この燃料をいかに確保し、安定して、しかも安く購入出来るかが、日本経済存立の鍵

⑤ エネルギー問題は日本国内の閉じた論理だけでは解決できない→国際的視野が重要‐‐‐‐広く世界を見て、世界に学び、世界への打ち手が

必要


0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

1960 1970 1980 1990 2000 2005 2010年

日本のエネルギー構成と自給率の推移石油石炭天然ガス原子力水力地熱・新エネルギー等

エネルギー自給率エネルギー自給率(原子力含む)

日本のエネルギー自給率の変遷

出典：資源エネルギー庁HP 【第211‐4‐1】日本のエネルギー国内供給構成及び自給率の推移.xls58% 6%（13%) 4%（20%) 4%（4%)


日本の石炭供給量の推移

発電用輸入開始

JCOAL資料より


日本のエネルギーの海外依存度（2007年度）

※SHIPPING NOW 2009‐2010より引用

日本の自給率は僅か4%‐‐‐先進国で最低！


日本の貿易収支（2011年）

全輸入額 = 68.11 兆円全輸出額 = 65.55 兆円

加工した工業製品を輸出して22兆円の燃料を輸入している

悲しいかな日本国内で付加価値を高め輸出する工業製品がなければ燃料を買えない！


+15m

日本の化石燃料自給率はわずか4%

ほとんどすべての燃料を海外から輸入

この燃料購入費に匹敵する輸出が無ければ貿易収支はバランスしない

輸出競争力のある国内製造業がなければ成り立たない

エネルギー問題は世界を見ていないと正しい理解もできないし解決策も見いだせない！

安く燃料を買うためにはオプションが必要

天然ガス・石炭・石油の最適組み合わせが必要

少なくとも単一燃料にすべてを賭けるのは危険

日本のエネルギーを考える出発点


2. 欧州（ドイツ）の現状と課題

① 欧州は日本に条件が近く、かつ温暖化対策など日本に先行しており、参考になる。

② 中でもドイツは理念先行型で試行錯誤の状態にあり、日本の将来を暗示している。

③ ドイツは2014年に再生可能エネルギーの発電電力量比が25%に達し、致命的な問題が発生している

④ しかしポーランドを初めとする中央諸国はドイツと国情が大きく異なり、立ち位置の違いが出て来ている。

⑤ 日本は地球温暖化問題など世界と協調して進める必要があるが、その中でEUとの関係は重要であり、特に鍵を握るのはポーランドである


EUの目標値


ドイツの再生可能エネルギーの増加

2000 2005 2010 2015 2020

発電電力量（%）

40

30

20

10

35

19.9%2011

7.6

3.2

6.6

1.8

0

再生可能エネルギー（含む水力）

風力

太陽光

16%2008

2020年目標値

EU目標：2020年までに再生可能エネルギーを 20%（一次エネルギーベース）35%（発電電力量ベース）

23.4%, 2013

>25%, 2014


ドイツの再生可能エネルギー

バイオマス:7%

水力: 3%

太陽光 5%

風力 8%

小水力:1%

原子力

:15%天然ガス:10%

石炭 :20%

褐炭 :26%

再生可能エネルギ-:

24%

再生可能エネルギー比率＝ 24%変動対応（吸収）火力＝石炭＝20%ベースロード電源＝原子力 15% ＋褐炭 26% ＝ 41%

Werte gerundetErhebung: BDEW, Stand Januar 2013

その他:5%


欧州各国の発電の割合

発電電力量割合 (2011年, %) 炭素強度Carbon Intensity(g‐CO2/kwh)水力

その他の再生可能エネルギー

原子力火力

ポーランド 2.0 6.1 0.0 91.9 912英国 1.7 7.7 18.1 72.4 450ドイツ 3.9 18.5 17.7 59.8 464イタリア 16.2 12.7 0.0 71.1 405フランス 9.4 3.6 77.5 9.5 50（うちEDF） 7.0 0.8 89.5 2.7 25

（注）EDF : Electricité de FranceSource : Presentation by Dr. Francois Giger @VGB Congress 2014, Hamburg

2011年のドイツの再生可能エネルギー比率＝22.4%


再生可能エネルギーは必ず火力のバックアップが要る！

再生可能エネルギーによる発電

100%

電力需要

0%

Hour

問題点： ①再生可能エネルギーの出力は自然まかせ②従って電力需要と全く無関係に発電③ このギャップを現実に埋めるのはバックアップ火力!

このギャップを埋めるのは結局火力発電！

晴天曇天太陽光発電


ドイツの再生可能エネルギー負荷変動の例(2008年）（2012年）

最大変動幅：2400万kW(2012年1月）

2400万kW

0

4.000

8.000

12.000

16.000

20.000

24.000

Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez

2008

Win

d Po

wer

[MW

]

2008

最大変動幅：1400万kW(2008年3月）

1400万kW


電力需要

太陽光・風力

8時間での変動幅：電力需要：4500～7500万kW(幅：3000万kW）太陽光・風力出力変動：2500万kW

2013.9.26 VGB Congress発表資料より

電力需要の50%以上を再生エネルギーが発生

2012年1月のデータ

1月1日 1月8日 1月15日 1月22日

変動電力の系統への影響


原子力

褐炭

石炭

風力

太陽光

2013.9.26 VGB CongressにおけるSTEAG社発表資料より

再生エネルギーによる負荷変動は石炭火力が担っている

風力・太陽光の優先利用は石炭火力の犠牲の上に成り立っている！

2012年春の代表例

月曜日火曜日水曜日木曜日金曜日土曜日日曜日


再生可能エネルギーと火力・原子力の関係

原子力

褐炭火力

石炭火力

天然ガス火力

軽・重油火力

発電電力量

Merit Order電力価格

€/MWh

再生可能エネルギー導入前

再生可能エネルギー大幅増加後

1991年電力買取法 2000年 EEG 再生エネルギー

に優先権を与えるための法律

発電単価の安いものから優先運転

燃料費の高い天然ガス火力は運転困難

原子力は優先運転

再生可能エネルギー最優先運転

P1

P2

電力市場価格

P1 → P2


石炭火力・天然ガス火力の運転時間が大幅に低下!

年間運転時間(hr)

2013.9.26 VGB Congress発表資料より

石炭

天然ガス焚きコンバインド

1500時間

石炭火力

天然ガスコンバインド

特に問題は最新鋭の高効率天然ガスコンバインドサイクルが運転出来ないこと！


最新鋭の天然ガス焚きコンバインド・プラント

年間500時間の運転でついに運転停止

Mothballing!(満水保管停止）


+15m

MothballingMothball : 防虫剤（しょうのう・ナフタリン）

Mothballing：ちょうど着物・衣類を長期保管するときに、箪笥の中に防虫剤（モスボール）を入れて保管するように、発電機器が腐食や錆びることを防ぐため、水・窒素などを封入して長期に保管すること。この場合運転員は不要となる。但し一度、長期保管に入ると、運転再開には数ケ月かかる。


最新鋭の高効率プラントが運転できない!

2012年に運転開始した最新鋭の天然ガスプラントも年間500時間以下しか運転できずついに満水保管停止に！ 2013.9.26 VGB CongressにおけるRWE社発表資料より

営業運転開始日

年間運転時間


RWE社Lingen天然ガスコンバインドの運転状況

Dr. Then, 2014 VGB Congress, Hamburgより引用

（2011年営業運転開始）

2011年 2013年

2011年6月 2011年7月 2013年6月 2013年7月


ドイツ電力業界の惨状

１）既設（石炭・天然ガス）発電所が運転できず売電収入が減り大赤字

従来：売電単価P1×販売量V1→現在：売電単価P2×販売量V2

2) 人員削減などの縮減対策

3) 新設火力は採算が合わないので建設できず→ 採算が合うのは風力発電のみ

→ 大手電力もこぞって風力を建設

4) 火力の新設が無いので、製造メーカーも疲弊

（2014年ついにドイツのボイラメーカが無くなった）

5) 電力、製造メーカーとも外国にしか市場が無い！


ドイツ電力会社の落日---- 石炭火力が建設出来ず、

風力発電ばかり建設している！


ドイツの電力会社

4大電力


主要電力会社純利益推移

‐4

‐3

‐2

‐1

0

1

2

3

2009 2010 2011 2012 2013

単位：10

億ユーロ(140

0億円）

年

RWE E.ON Vattenfall EnBW Steag


ドイツ電力会社の苦境！

電力会社の7重苦！ E・ON社の生の声を伝えるために2014年9月VGB大会での同社の発表資料をそのまま引用しました


ドイツ電力会社の苦境！

従来の火力発電所からは収入は得られない！

E・ON社の生の声を伝えるために同社の発表資料をそのまま引用しました


E.ONついに会社分割！

(電気新聞 2014年12月3日)

会社の来歴：2000年に2社が合併して成立

VEBA（1929年創業、デュッセルドルフ） VIAG（1923年創業、ミュンヘン）

売上額：1225億ユーロ（約18兆円）

2011年 25億ユーロ（3700億円）の特別損失 2014年 45億ユーロ（6800億円）の特別損失

2013年末累積債務：320億ユーロ（4兆8000億円）

原子力・火力・水力部門分離(2016年）

（注）再生可能エネルギー11.4%（水力を除くと1.1%→他電力の1/20）


ドイツの家庭用電力料金は日本の2倍！

45

30

15

¥/kWh

Dr. Then, 2014 VGB Congress, Hamburgより引用

44円/kWh


ドイツの電力料金の変遷

Changing Electricity Prices, 2000‐2014

家庭用小売り価格

卸売り電力価格

Source: European Power Plant Suppliers Association 2015

+25%

‐30%


｛印：中断または実施できず｝ドイツ電力の問題点

電力の質の低下電力料金上昇地球温暖化問題

原子力の減少

・1980年以前建設の8基停止・2022年までに残りの9基も停止

再生エネルギーの増加

・洋上風力の建設・陸上風力の建設・太陽光の増加

既設火力の老朽化

・負荷変動対策の実施・老朽部材・部品の更新・従来機の稼働率低下

化石燃料消費増加

バックアップ火力の建設

負荷変動対策 EEZ（FIT）

送電線の建設

同期機の運転減少


ドイツメルケル首相の演説要旨（2011年6月9日）

［山本正晴氏訳より］

ドイツは2022年までにすべての原子力を停止。ただし供給不安を無くすために2020年までに少なくとも1000万KWの火力発電所を建設（出来れば2000万KWが望ましい）。あれもいや、これもいやという甘えは許されない。再生可能エネルギーを2020年までに35%に増加しかしその負担増加額は3.5cent/KWh以下であること（ドイツにおけるエネルギー多消費産業に従事する100万人の雇用を守るため）また変動電力の増加に伴う不安定化防止のために800kmの送電網建設（現状100km未満）2020年までに電力消費を10%削減


ドイツの意思決定の経緯

2011.3.11 東日本大震災福島第一被災

2011.3.27ドイツ・バーデン・ヴュルテンベルク州選挙与党敗北。「緑の党」が首相に。

朝日新聞より

メルケル首相決断

・1980年以前に稼働した8基を即時停止

安全なエネルギー供給に関する倫理委員会

原子炉安全委員会（RSK)

原発は廃止すべし

ドイツの原発は日本と異なり安全

2011.3.14

メルケル首相演説

・原発を2022年までにゼロに・少なくとも1000万KWの火力発電所を建設・再生可能ｴﾈﾙｷﾞｰを35%に増加（負担増加額は3.5cent/KWh以下）・ 800kmの送電網建設・電力消費を10%削減

2011.6.9

2011.6.30連邦議会・下院通過2011.7.8参議院通過

2011.11ドイツ3大電力

ドイツ政府を提訴1兆5千億円の損害賠償9基の原発を運転継続

する根拠となっている


送電線建設の遅れ

2011年6月メルケル首相も念を押した送電線の建設が遅々として進まず！

NIMBY： Not in my Backyard!

BANANA : Build Absolutely Nothing Anywhere Near AnybodyNOTE : Not Over There Either!

総論賛成・各論反対総論反対・各論反対

必要な送電線


Power to Gas

北部の余剰電力を天然ガスに変えて南に送る

ドイツの南北のエネルギー輸送能力は電力よりガスの方が大きい！

2014 VGB Congress, Hamburg発表資料より


ヨーロッパは日本と異なり網目状の電力網


日本の電力網

串刺し状


質の良い電気‐‐‐日本の貴重な財産

日本全国至る所で偏差0.2Hzの超高品質の電気が自由に好きなだけ使える→日本の産業競争力の源泉

部品産業・中小企業・個人も等しくこの恩恵を受けられる→ 日本は至福の国である！

発展途上国における工場運営の苦労→必要な良質の電気が得られない！→工場建設は自家発電設備の建設から

停電や不安定電源の苦労をした人でないとこの有難味はわからない


+15m

日本のものつくりを支える基幹技術

高品質のネジは高品質の電気がないと作れない


3. これからの日本の進むべき道

① ドイツは原子力の部分停止、再生可能エネルギーの増加など、日本に先行して進んでいるので、その実情を正しく分析し、今後の日本の教訓にすべきである。

② 日本は技術もとにした製品を輸出し、このお金で燃料を輸入し国が成り立っている。従って国内製造業の維持、競争力のある製品の開発と輸出が重要である。

③ 最高の効率を実現できる新技術の開発と実用化こそ国際競争力の源泉であり、継続して将来も国の存立を支える基盤である

④ この新技術の実用化による産業振興と地球温暖化への貢献を、JCMによる国際協力により同時実現すべきである


電源構成の要考慮点

負荷曲線

0 6 12 18 24

B1=L₁+α揚水発電のためにはベースロード＞最低負荷

が必要

ベースロードB1最低負荷Ｌ1

[hour]

α‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐

再生可能エネルギー

バックアップ火力

変動電力対応のためには再生可能エネルギーと同等のバックアップ火力が必要

1. 全体の供給力と予備率2. 変動対応能力‐‐‐バックアップ電力

（電気の質の維持）3. ベースロードの考え方

（安価な電力を安定して供給）


地球温暖化対策

原子力が止まっている、本当に有効な削減案が出せるのか？ますます厳しくなる日本への圧力をどう切り抜けるか？国内の製造業の維持と国際競争力の堅持が最重要切り札となるのがJCM（二国間クレジットシステム）である

出典：経産省HP 二国間クレジット制度の最新動向（日本語版）.pdf

JCM


二国間クレジット制度（JCM）

これを2～3倍に

JCM:二国間クレジット制度Joint Crediting Mechanism

ACE : 攻めの地球温暖化外交戦略 Actions for Cool Earth

JCM署名国（現在12か国）①インドネシア②ベトナム③モンゴル④バングラデシュ⑤ラオス⑥エチオピア⑦ケニア⑧モルディブ⑨コスタリカ⑩パラウ⑪カンボジア⑫メキシコ

具体策：1. 3年間で署名国を倍増2. JCM特別金融スキームJSFの創設

（JBIC・NEXIと連携）

3. 関係機関協議会を活用したプロジェクト

形成の促進（外務省・環境省・経済産業省・金融機関）

4. 途上国支援に1兆6000億円

（2013年から3年間）

欠点だらけであった京都議定書・CDMの反省に基づき大きく改善！


JCMを日本の新技術確立の起爆材に！

JCM活用による画期的な新技術支援策

国内に新技術の第1号機を建設

海外に新技術の第2号機～第n号機を建設＋

これをセットで支援し、国内産業の発展と国際協力の同時達成を！

支援策の成否は“低金利融資”が実現出来るかどうかである


ポーランドの削減日本の削減分

△20% △20%Share

JCMによる技術的・経済的支援!!

CO2 削減量

△40%

ポーランドに IGCC を建設!!

高効率褐炭乾燥システム

IGCC

Poland Japan

真に有効なJCMの活用例（案）

540MW

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日本とポーランドとの交流に期待

2015年2月26日 Komorowskiポーランド大統領来日日本の高効率石炭技術に期待


今必要なのは知恵と行動力だ!

まだまだ打ち手はある！

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