水素社会を拓くエネルギー・キャリア(3)

日本のエネルギー・環境制約と水素エネルギー(その2)


国際環境経済研究所主席研究員


 前回、日本が2050年に向けてエネルギー・環境制約を克服していくためには、原子力発電に引き続き一定程度依存したとしても、再生可能エネルギーを一次エネルギー供給の数十%を占めるほど大量に、かつ、安価に導入することが必要であることを述べた。

 そのためには、日本は、海外に賦存する再生可能エネルギーの利用拡大を図らなければならない。日本国内に賦存する再生可能エネルギーは、残念ながら量的にも質的にも限られているためだ。

 地球上に賦存する再生可能エネルギーの中では、太陽エネルギーの賦存量が圧倒的に大きく、それに次いで風力エネルギーの賦存量が大きい注1)。これらが1年間にもたらすエネルギー量は、ともに世界の年間エネルギー消費量を上回る。しかし、太陽エネルギーと風力エネルギーの賦存状況は、【図1】【図2】に示されているとおりで、中緯度に位置し、湿潤で温和な気候地帯にある日本は、質、量ともにこれらの資源に恵まれていない。

 こうした太陽、風力エネルギー資源の質と量の差は、それらから得られる電力の発電コストに跳ね返る。2011年のIEA(国際エネルギー機関)の調査によると、日本の太陽光発電の発電コストは世界の約2倍(日本 0.376$/kWh:世界 0.187$/kWh)注2)、風力(陸上風力)の発電コストは約3倍(日本 0.124$/kWh:世界 0.04$/kWh)注3)となっている。発電コストの絶対値は技術進歩による機器の効率向上や価格の低下により下がる可能性があるが、資源量の質や量に起因する日本の太陽、風力エネルギーのコスト面での劣位は如何ともしがたい。

 最近、FIT(再生可能エネルギー固定価格買取制度)の導入によって、日本国内でも太陽光発電、風力発電の設備機器の導入が大幅に増大していると言われる。しかし、前回書いたように、「2030年までに太陽光発電の設備容量が2005年比の40倍、風力発電のそれが同10倍に増加したとしても、2030年において一次エネルギー供給に占める再生可能エネルギーの割合は4%増加する程度」である。そして、この程度の太陽、風力エネルギーの利用拡大を図ろうとするだけでも、設備利用効率の低さや必要な出力変動対策のために発電コストが上がっている。

 国内に賦存する再生可能エネルギー資源の活用を、経済性の許す限り図ることは重要であるが、ここで忘れてならないことは、量に関して正しいスケール感をもつことである。私たちが導入することが必要なのは、一次エネルギー供給の数十%を占めるほど大量の再生可能エネルギーである。そのような規模のエネルギーコストは、当然のことながら日本の競争力に大きく影響するので、国際的な価格と遜色のない水準であることが必要だ。こうした条件を満たす再生可能エネルギー資源は、残念ながら日本の国内にはほとんど存在しない。

 このため、日本は海外の資源に恵まれた地域から大量の再生可能エネルギーの導入を図ることが必要となる。ところで海外の資源の活用が必要と言うと、日本のエネルギー・セキュリティが気になりそうだ。しかし、太陽、風力エネルギー資源は、ほぼ無尽蔵に賦存すること、【図1】【図2】を見ればわかるように米州や豪州大陸などの政情の安定した国々を含む広大な地域に資源が賦存することなどを考えれば、再生可能エネルギー資源を海外に依存しても、天然ガスの輸入依存度97%、石油の中東諸国への依存度85%を超える水準にある現状(2011年)に比べれば、日本のエネルギー・セキュリティは、むしろ向上するといえるだろう。

 海外から再生可能エネルギーを大量に導入する必要があるという認識に立てば、次に取り組むべき課題は明らかだ。そのエネルギーを日本に安価に、かつ、安全に輸送する方策を確立することである。太陽エネルギーも風力エネルギーも、そのままの形ではエネルギー源として利用することはできないので、太陽エネルギーは電気や熱に、風力エネルギーは電気に変えて利用することが一般的だが、電気や熱エネルギーを大量に、かつ、遠距離運ぶのは難しい。電気エネルギーは送電線を建設することによって、物理的には輸送が可能となるが、送電線の建設コストや送電ロスなどの技術的、経済的問課題がある。加えて社会的な困難もある。例えば、サハラ砂漠の太陽熱、風力エネルギーを電力に変え、直流高圧送電線網を建設して地中海を越えてヨーロッパに送電するというDESERTEC構想注4)が提案されているが、送電線の建設コスト、送電ロスの問題に加えて、発電、送電施設に対するテロ攻撃に対する懸念などからその具体化は進んでいない。送電線の建設に対する地域住民の反対もある。また、利用時に不可避的に発生する大量の余剰のエネルギーを電気エネルギーや熱エネルギーの形で貯めておくことは難しい。

注1)
地球上に賦存する再生可能エネルギーは、【参考図】に示すように太陽エネルギーの量が圧倒的に大きい。このほか、風力エネルギーが、世界の年間エネルギー消費量を上回る規模で賦存している。

地球上の一次エネルギーの賦存量

【参考図】地球上の一次エネルギーの賦存量


出典: A Fundamental Look at Energy Reserves for The Planet (Richard Perez & Mark Perez).
図中、再生可能エネルギーの賦存量は太陽エネルギーを始めとする中央の列で示されている。これらは年間に発生するフローのエネルギー量である。右列は、化石燃料、ウラン資源などで、これらは地球に賦存しているストック量で表されている。なお、図中にも示したように左側の小さな球は、世界の年間エネルギー消費量を示す。

注2)
NEDO再生可能エネルギー技術白書(第2版)(2013.12)、表2-4
注3)
同上、表3-4
注4)
DESERTEC Foundationと欧州の企業連合が推進している構想。

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