【平成25年度】IPCC AR5から考える 20～40年後のエネルギー ～ 今後のエネルギー動向を企業はどう捉えるべきか ～
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【平成25年度 環境人材育成コンソーシアム(EcoLeaD）事業】 日付：平成25年3月24日 イベント：平成25年度EcoLeaD総会・セミナー タイトル：IPCC AR5から考える 20～40年後のエネルギー ～ 今後のエネルギー動向を企業はどう捉えるべきか ～ 発表者：安井 至（独立行政法人製品評価技術基盤機構理事長、東京大学名誉教授、国際連合大学名誉副学長、EcoLeaD代表幹事） 詳細：http://www.eco-lead.jp/active/member/kigyo4/
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- 2. IPCC AR5 WG3情報 2朝日新聞 http://www.asahi.com/articles/photo/AS20140317003338.html こんなことが可能だと 思いますか？？？
- 4. ２０~４０年後（2035～2055）のエネルギー 現時点から未来の方向性を決定し、その上で解決策を求 めるのは難しい なぜならば福島第一原発事故以来、国民的合意ができ ていないから どのようなシナリオを書いても、なんらかのリスクが残留 してしまうので、リスクの選択と受忍が必須になる むしろ、遠い未来である２１００年のエネルギー像を描い た上で、バックキャストを行って、その中間地点である２０ ~４０年をイメージする方法が唯一可能ではないか その上で、リスクを選択し決断する それには認知バイアスの解消、リスクコミュニケーション、 満足度という新基準、など、技術以外の変革が鍵 技術革新は不可欠だが、変革の前提条件である 4
- 5. 自然と科学 確率の世界とどう向き合うか 朝日新聞 東京本社科学医療部長 上田俊英 ザ・コラム ２０１３年１２月８日 前略 科学はさまざまな自然現象のなかから法則性を見いだし、 自然を理解する学問である。しかし、法則は厳密でも、科学 が導き出す回答は、たいていは確率的だ。 なにしろ物質の根源である素粒子の世界が「不確定性原 理」にとらわれている。 ドイツの物理学者ハイゼンベルグは１９２７年、ミクロの世 界では物の位置と運動の様子を同時に、正確に知ることは できないという「原理」を発表した。理由は、人間の知恵と技 が未熟だからではない。ミクロの世界では、物はもともとぼ やけて存在しているからだ。 5 東大・理学部物理出身 未来を読んでリスクを選択する≒科学を信頼できるか
- 6. 中略 いくつもの自然現象が複雑にからみあった生命科学や地球 科学、巨大工学のような世界では、科学が導き出す回答は、 なおさら確率的になる。そして、明確な答えを求める社会との 間に、しばしば溝ができる。 中略 既存の原子炉が損傷する深刻な事故の発生頻度について、 国際原子力機関が掲げる目標は「原発１基あたり、１万年に１ 回」。 さて、この確率をどう読もう。「１万年に１回」どころか「永遠に ゼロ」がいいに決まっているが、それは「絶対に有効な治療法 」を求めるに等しい。「１万年に１回」ならいいのか、それでも嫌 なのか。決めるのは、やはり私たち、人、である。 6 注：１万年に１回は燃料棒の損傷であって、放射線放出ではない。 どうやって判断すべきか示されていない
- 8. 「現時点での不確実性」の理解 それは巨大なシステムに付随する 「ラプラスの悪魔」が存在した時代があった：1812年 生命体 ヒト＝細胞の数６０兆個 ＋腸内細菌１００兆個 ヒトの総重量＝ ６０ｋｇ×７０億＝4.2×1011kg 地球システム 重量＝約5.972×1024 kg １６ｇの酸素は、6×1023個の原子 １ｋｇの酸素は、3.5×1025個の原子 1050個の原子からできている集合体のすごさ 太陽活動の不確実性 マクロには活動大へ 8 新悪魔：「セルカウンター（細胞の数を一瞬で数 える能力をもつ）が１６０兆個と答えた」
- 9. ２１００年の状況は？ 9
- 10. 地球の破綻の姿 2050～2100 気候変動・異常気象はかなり危機的状況 影響は、当面、淡水関係が深刻 その後、海面上昇は深刻だが、かなり先 ゼロメートル地帯の高潮対策は重要 生物多様性喪失も深刻 ただし、その被害がどのような影響をもたらす か不明 ＝最悪シナリオはどんなものか 気候変動も状況を悪化させるだろう 慎重に対応しておいた方が良さそう 10
- 11. 資源枯渇 古典的金属が危機的 金属は回収・リサイクルを自然エネで徹底的に 化石燃料は枯渇より、使いすぎ＝温室効果 ガスの放出が問題 人口問題は多面的 アフリカ、イスラム、etc. 食糧問題 全地球レベルなら 穀物が不足するとは思いにくい 人口問題が片付けば、食糧問題も片付く 国際紛争 地域レベルの農業の崩壊？ 気候変動による居住不能地は増える 気候変動難民が発生する 11
- 12. 12 World Population Prospects, the 2010 Revision Figure 1: Estimated and projected world population according to different variants, 1950-2100 (billions) 国連による世界人口の推計 ２１００年まで 低位予測 高位予測 中位予測 ＝「２０５２」の予測 「２０５０年の世界」の予測 「地球の破綻」の予測は赤線 これ
- 13. ２１００年頃、共通の個人感覚は？ だんだんと悪くなっているような気がする 気候変動が起きて、異常気象がますます大変に 海面上昇によって農地が消失し、環境難民が出 始めている 自然破壊が起きて、食糧の供給不足が心配 渇水状態になって、日常生活が変わりつつある 豊かさが感じられない社会になりつつある 13 もし、今と同じ生活でも、それが１０年後、２０年後にも実現 できていると思えば、幸福の条件の一つを満たすのに、、、 定常状態を求めている人が増えている
- 14. 定常状態 理論的な表現 巨視的な量が変化しないこと 物質量は入力量＝出力量 エネルギーは入力量＝出力量 地球は物質ではほぼ閉鎖系である 物質の入力は流星の飛来 物質の出力は大気から水素とヘリウムが若干抜けている エネルギーは温室効果によって大気圏より内側に貯 まっている量が増大しつつある ＝温暖化の物理的表現 定常状態を損なっている 質が変化するのは生物が存在していると当然！ 生物多様性を定常状態に保つのは難しい 長期的な外界（≒太陽）からの影響は避けられない14
- 15. Herman DalyのSteady State Economics 1971 “再生可能な資源”の持続可能な利用の速度は, その供給源の 再生速度を超えてはならない＝木材・紙や薪・炭、漁獲量、水な どの場合 “再生不可能な資源”の持続可能な利用の速度は, 持続可能な ペースで利用する再生可能な資源へ転換する速度を越えては ならない＝化石燃料・プラの場合 金属、鉱物資源などについては、適用不能だが、リユース・水平リサイク ルが必要条件であることは明確 ただし、エネルギー源を再生不可能な資源に依存している限り、余りにも 多大なエネルギーを使用することは非持続可能である しかし、再生可能なエネルギーのみに依存すれば、リユース・水平リサイ クルが条件を満足する “汚染物質”の持続可能な排出速度は, 環境がそうした汚染物 質を循環し, 吸収し, 無害化できる速度を越えてはならない＝公 害型汚染物質、廃棄物、温室効果ガス、オゾン層破壊物質、 15 利用技術が全く駄目 ２１００年には、リストに使用済み核燃料が入っている
- 16. 過去のイノベーションを延長すれば 第５番目は究極のイノベ－ション 人類史的な観点からのエネルギー 第１＝「火を使い始めたこと」 ５０万年前 第２＝「化石燃料を使い始めたこと」 １８００年 第３＝「電気を使い始めたこと」 １８８０年 第４＝「化石燃料以外のエネルギー」 ＝原発を使い始めたこと １９４３年 ＝太陽電池、風力の本格実用化 未完成 第５＝「定常状態を実現していること」 ２１００年 16 過去を解析し未来を担保する
- 17. 目標の分かりやすい表現： 『ほぼ自然エネルギーだけの２１００年』 これだけで持続可能問題の９０％以上解決する すなわち、ほぼ定常状態が実現できる ただし、 急ぎすぎると別の問題が起きる なぜなら、 ★技術は依然として未熟 ★既存の価値観が抜けない「認知バイアス」 ★巨大利権を守る防衛本能 ★地球の実態を認識する自然理解力の不足 ★気候シミュレーションを信じることができるか 17
- 19. 19 IPCC AR5 WGⅠ
- 20. 20 Allowance of IPCC AR5 WGⅠ Integrated Assessment Model Best Available Scenario？
- 21. Lenton and Schellnhuber (2007) 1990年水準からの全球気温上昇（℃） 北極の夏季海氷北極の夏季海氷 グリーンランド氷床グリーンランド氷床 北方林北方林 西南極氷床西南極氷床 アマゾン熱帯雨林アマゾン熱帯雨林 サハラ／サヘル及び西アフリカモンスーンサハラ／サヘル及び西アフリカモンスーン ENSOの強さENSOの強さ 大西洋子午面循環大西洋子午面循環 ＩＰＣＣ－ＡＲ４での2100年 までの気温上昇予測幅（℃） 地球システムの大規模かつ非連続的な 変化の可能性(tipping elements) 21 江守正多氏提供 一旦、スイッチが入ったら、かなり温度を下げないと元に戻らない
- 22. 化石燃料起源の二酸化炭素 ２０５０～２１００年 ２．５℃以下の温度変化の実現によって、 Tipping Elementsの遅延を目指す それには、 ２０５０年 １０GtC/year 人口約９０億人 一人当たりの排出量 １．１ ｔC/year/capita ２１００年 ４GtC/year以下 人口約９０億人 一人当たりの排出量 ０．２５ ｔC/year/capita 22 cf.日本では今 ２．７ ｔC/year/capita
- 23. 認知バイアスの重要性 23
- 24. 思考停止をしている日本を完全停止させたい？ エコノミスト誌が報じた温暖化の「停滞」 竹内 純子国際環境経済研究所主席研究員 http://www.gepr.org/ja/contents/20130415-02/ 「東京大地震研究所が、地中に埋まっていたコンク リート構造物を地震の際にできた石と誤認していた として、これを「活断層を確認した」としていた見解を 撤回するという出来事があったが、事程左様に科学 とは万能ではないのである」。 単なる思い込みによるミスと気候変動予測の不確 実性を同じレベルで議論して良いのだろうか。 典型的「環境経済背反型認知バイアス」ではないか 24 ２０００年以降、地球の平均気温が余り上昇していないのは事実
- 29. ２０１０年の夏 モスクワの猛暑＝6月26日に３２．４℃ ２０１２年のNY ハリケーン・サンディ 偏西風の蛇行 ブロッキング高気圧という現象 29 Hurricane Sandy 高気圧 被害総額６兆円 地下鉄１週間後にも２割不通、停電復活に１ヶ月 実は今冬の北米の厳寒も ブロッキング高気圧が犯人 とうことは、気候変動が すでに現れているということか
- 32. 32
- 33. 電力の認知バイアスを解消する 電力は安定でなければならない ⇒ 電力は総量さえ足りていればよい ⇒ 不安定でも使う技術はいくらでもできる 電力価格はできるだけ不変であるべき ⇒ 自然エネルギーがときに大量に余るが、それ は不安定なまま無料で供給すればよい ：不安定電力供給網を構築 電力が万一不足すれば供給者側の責任 ⇒ 不足した場合には需要側が別途対応する 33 これらは、比較的簡単に実現可能。しかし、社会制度の変更が必須
- 34. リスクを正しく理解する 34
- 35. まずは、 既存エネルギーのリスクを解析 原子力発電 安全性、最終処分、ウラン資源 火力発電 温室効果ガス、貿易赤字 石炭 大気汚染 CCSの強制 天然ガス CCSがやはり強制 水力発電 開発の可能性なし 通常水力発電 現状維持が精々だができるか 揚水発電 何がベースロード？ 35
- 36. Carbon Capture and Storage 36
- 37. 原子力発電のリスク １．福島第一の事故のように、放射性物質を まき散らす可能性 原因は様々 １’．隣国からの放射性物質の侵入 ２．使用済み核燃料の処理・最終処分 もしも再処理をしなければ１０万年 Ｃｆ．現人類の歴史は２０万年 ３．増殖炉のシナリオがなければ、ウランは 資源的に不十分 ⇒ 燃料の枯渇による高 騰がありそう 37
- 38. 原発の事故リスクを下げる 福島第一原発の事故前の状況を比較対象とすれば 、今後、事故の発生リスクは、最低でも１／１０００に する → 「１００万年に１回の放射線大量放出」 その主たる手法は、確率的リスク評価 Probabilistic Risk Assessment＝PRA 事故発生の確率を過去の事故事例などから求め、 被害の大きさと組合せ、リスクを算出する方法 Level3 PRA：炉心溶融が起き、放射性物質の放出 が起き、その影響が住民に及びことまで解析するレ ベル Level3 PRAの結果をどうやって住民に伝達するコ ミュニケーションが大きな問題 38
- 39. 最終処分は最大の問題 プルトニウムなどの長寿命核種のため放 射線強度が高い 消滅処理技術も無いわけではない⇒専用 炉も必要かもしれない フィンランドのオンカロ（最終処分場）があ るオルキルオト島は、雇用対策？ しかし、１０万年はホモ・サピエンスの歴史 の半分の時間で、余りにも長い 定常状態にするには、別の処理法か 39
- 40. とことん ウランとプルトニウムを燃やし尽くす 方法１：処理専用の原子炉を作る。 本来は、高速増殖炉が本命だった しかし、もんじゅの失敗で、信頼性ゼロ 増殖を狙わず処理専用＝減衰炉を目指す 方法２：最初から長期間燃焼を可能にする 東芝の４Ｓ炉 ビル・ゲイツが経営するテラパワー 40
- 43. １０万年＝プレートが１０ｋｍ移動する時間 プレートの移動速度は、 ～１０ｃｍ／年（太平洋プレートの場合） 海溝から一定の距離には火山はない プレートが１００ｋｍもぐりこむと、脱水して融点が下がり、 溶融してマグマになる そこまで行くのに１００万年かかるので、放射線が外部に漏 れる可能性はない 当然、現時点では海洋投棄禁止条約（ロンドン条約） に反する行為（海底に穴を掘ればどうなのか？） 43 小型原発ならそのまま処理できる？？
- 44. 火力発電 二酸化炭素をそのまま放出すれば、化石燃料を使う 限り気候変動を引き起こす 二酸化炭素は、炭素分離貯蔵（ＣＣＳ）で処理するこ とも可能だが、問題もある＝場所がない、コスト CCS設備を付けた装置によって褐炭から水素を製造 し輸入することが現実的か？ しかし、エネルギー輸入による貿易赤字の影響によ って、破綻国家になるか？ ２０１３年１０兆円赤字 それなら、やはり自然エネルギーで置き換える？ 44
- 45. 天然ガス発電なら良いのか 45 エネルギー源 単位 発熱量kcal kg-CO2 g-CO2/kcal 一般炭（輸入炭） kg 6,354 2.39 0.376 液化天然ガス （LNG) kg 13,019 2.77 0.213 ガソリン L 8,266 2.38 0.288 1.77倍 1.35倍 ◆石炭の変わりに天然ガスで発電しても効率が同じ ならば、４４％削減にしかならない。 ◆自動車の燃料として、ガソリンの代わりに天然ガス という選択肢もなさそう。レンジエクステンダー用なら可？？
- 46. 炭素分離貯留 ＣＣＳのリスク コストの問題 ２０～３０％の燃料代アップに相当 これを製鉄業に強いれば、途上国へ移転 これを石炭火力に強いれば、電力料金、特に、 産業用電力料金の上昇によって、国内産業が 打撃を受ける 処理場所の問題 日本海の海底の地下ぐらいか 日本海溝などに処分すれば、なんらかの環境破 壊の原因になる可能性がある 46
- 47. 水力発電 大型水力は、すでに適地がなく、増設は不可能 揚水発電は、電力貯蔵用に不可欠だが、揚水に 必要なエネルギーは、福島事故前には原子力で あった 石炭火力による電力を揚水用に用いる以外に方 法がないのが現状 将来、風力発電の揺らぐエネルギーを貯蔵する ために揚水発電は使えるのか 中小水力による電力はどうしても高価 しかし、地域のエネルギー源にすれば、メンテナ ンスの雇用も確保可能か 47
- 48. 自然エネルギーのリスク 不安定な自然エネルギーの過剰導入 太陽光発電 風力発電 今後の開発の見通しが暗い 海洋エネルギー 社会制度 地熱 過剰規制？ 不安定性への認識 安定な電力が必須＝『認知バイアス』 適地が遠い 北海道、東北、九州 直流送電網建設のコスト 48
- 49. 再生可能エネルギー 必要な対応の準備不足リスク 長距離直流送電技術 九電力体制では不必要だった 電力を不安定なまま使う技術 ダイナミックプライシング 地熱などを実用化する配慮不足 所有者不明の森林バイオマス 漁業権と海洋エネルギー開発の整合性 地中熱の自治体（下水道）の認識 天然ガスの分散型利用を無視 49
- 50. 地球のエネルギーバランス
- 52. 再生可能エネルギーのリスク対応 不安定さへの対応 高価 電池の大量導入 －－ ５ｋWｈで５０万？ 大電力用キャパシタ（未完成） 不安定なまま使う方法の開発 ダイナミックプライシング（まだまだ限定的） 不安定電力供給網（概念も未完） 直流送電用の交直変換用ダイアモンド半導素子 （未完成） 52
- 53. 安定型の再生可能エネルギー 地熱＝本命だが、社会制度の問題が大きい 電気事業法の改正で、３００ｋW以下の場合、専任のボイラ ー・タービン技術者を置かなくてもよくなった。 バイオマス 森林バイオマスがやはり本命 N２Oの発生は気候変動に影響 大気汚染対策が必須 特殊バイオマス⇒液体燃料、環境破壊？ 藻類：もしニーズがあるとすればジェット燃料、すなわち、炭 化水素系液体 エタノールはサトウキビ以外はCO2量多し 自動車用はもっと簡単なものでよい 53
- 54. 不安定な電力に対応する 価格は？ 供給の平滑化 全国直流送電網の建設 直流・交流変換素子の大容量高効率化 需要の平滑化 ダイナミックプライシングが鍵 特に、『余ったら無料』が有効 家庭用蓄電池、もしくは、電気自動車が普及する 大容量キャパシタによる平滑化 不安定電力の地域供給網 54
- 55. その他のエネルギー関連技術 水素エネルギー？ 水素はエネルギー源ではない。単なるエネル ギー運搬役＝エネルギー・キャリアである。 したがって、元々のエネルギーをどこから得る か、によって話が全く違う。 『水素社会』という言葉、したがって、言い過ぎ である。 商品を評価せず、「インターネットショッピング」の 時代であると表現するに等しい。 エネルギー・キャリアとしての水素には、いくつ もの欠陥がある。 55
- 56. エネルギー・キャリアー 自然エネルギーの余剰分を電力線以外の方法で運 搬する：エネルギーは電力を化学エネルギーに変 換されるが、もっとも簡単なものが水素 低質の化石燃料を、現地で脱炭素しCCS処理＋可 燃性のガスとして運搬：この方式だとエネルギーは 一旦、水素の形となる 方式は２種類 水素をそのまま運搬する 水素を液体状化合物にする 冷却で容易に液化する化合物にする 常温で液体の化合物化する 56
- 57. 液体水素 沸点は-252.6℃ ボイル・オフ分を常に排 出する必要がある 液体水素は非常に軽い液体で、その密度 は70.8kg/立方メートル（20Kの時）と水（ 1000kg/立法メートル）の約１４分の１ ｃｆ．ガソリンの燃焼熱 ガソリン ４７ kJ/g → ３５０００ｋJ/L 水素 １４１ kJ/g → １１．７ｋJ/L ガソリンの体積の３０００倍 液体水素 １４１kJ/g → ９９８０ｋJ/L ガソリンの体積の３．５倍 57
- 58. 自動車用の燃料としての水素 体積あたりの発熱量比較 ガソリン ４７ kJ/g → ３５０００ｋJ/L 水素 １４１ kJ/g → １１．７ｋJ/L ガソリンの体積の３０００倍以上 同じ体積の燃料タンクなら３０００気圧 これは技術的に無理なので７００気圧 金属は、水素脆性を起こすので使えない カーボンファイバー強化のプラスチック 円筒状なのでガソリンの５倍以上のスペースが必要 ｃｆ．液体のタンクは、自由な形状になる。 58
- 59. エネルギー・キャリア 水素以外 有機ハイドライド トルエンを水素化して得られる Ｃ6Ｈ5ＣＨ3 ＋ ３Ｈ2 Ｃ6Ｈ11ＣＨ3 水素の体積は １／５００になる ｃｆ. 発熱量で比較：ガソリンなら１／３０００ アンモニア Ｎ2 と Ｈ2 から合成 Ｎ2 ＋ ３Ｈ2 ⇒ ２ＮＨ3 １０気圧程度で液化する アンモニアは直接燃焼でき、ＣＯ２を出さない 59 http://www.jst.go.jp/osirase/pdf/besshi.pdf →← まだ６倍
- 60. 省エネルギーの可能性 60
- 61. CO2排出の要素分解式 61 Satisfaction ｘ x x = Satisfaction Service Service E.Consump. CO2 Emission E.Consumption CO2 Emission 低炭素エネルギー源 LowｰC E. Resources 省エネ Energy Saving 満足サービス Service Satisfaction Decomposition Formula
- 62. 満足度を導入しても ２０３５年で 環境税が大増額でなければ ２００５年の一人あたりエネルギー使用量“ｰα” ← 日本産業構造を維持すれば となると人口減少が１３％程度なので エネルギー総量としても２０％減少程度 CO2の削減は、再生可能エネルギー・原発次第 ２０５０年で 環境税がやや大幅に 一人あたりのエネルギー使用量が０．８倍ぐらい 人口は３０％程度減少するので、０．７倍 国全体としてのエネルギー消費量で４５％削減 CO2削減は、CCS導入量次第だが、６５％削減？62
- 63. 63 0 20 40 60 80 100 120 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100 2120 2140 2160 2180 ％ 自然エネルギー原子力 CO2排出量 あと１０％下げる ことができるか？ ２２世紀までの 日本人一人あたりのエネルギー量・ CO2排出量 ２０５０年でCO2半減。しかし、人口が７０％ぐらいなので、 国としては６５％程度削減されているのではないか。 これが「ほぼ自然エネルギーだけの２１００年」の現実だろう。