カテゴリ:☆電力への提言( 3 )


2011年 04月 15日

原子力発電の代替エネルギーは何か

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■原子力発電の代替エネルギーは何か
~「空想エネルギー論」を蔓延させないための本質的コスト論~石井 彰 さん
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 2011年3月11日の東日本大震災と、その後の福島第一原子力発電所の大事故は、直接
的な主要被災地でない首都圏での大規模停電、大電力不足を発生させた。量的不足という
意味では、1970年代の2回の石油危機時を上回るエネルギー危機である。

 直接の被災地である東北の復旧、復興も今後の長期的大事業だが、首都圏の電力不足解
消も短期的な復旧は不可能で、しかも中長期的に、これまでのエネルギー体制や論議を根
底から覆すことになるだろう。

 今回から3回にわたって、エネルギー源構成が今後どう変わっていきそうか、それによ
って国際情勢がどう変化しそうなのか、エネルギー関連業界がどう変化し、どのようなビ
ジネスチャンスが生まれそうなのか述べたい。今回は、エネルギー源構成が、中長期的に
どう変わりそうなのか述べる。


エネルギー源構成の変化

 まず端的に言って、日本での原子力発電所の新規建設は無理であろうし、大事故を起こ
した福島第一原子力発電所の1~4号機の再開は不可能であり、また福島原発の残った原子
炉や、2007年の中越地震被害から完全復旧していない柏崎刈羽原子力発電所の未稼働分の
再稼働も、少なくとも中期的には困難だろう。

 世界的にも現在、建設中、計画中の約100基、合計出力90~100百万キロワットの原発
のかなりの割合、例えば3割程度は、大幅遅延、ないし中止になる可能性が十分あるだろ
う。さらに、日本やドイツを中心とする欧州の老朽化した原発の運転延長や建て替えも困
難となろう。この合計数千万キロワット分の発電量、ないしエネルギー量は、別のエネル
ギー源で賄わなければならない。では、どのエネルギー源が代替するのか?

 結論を先に言おう。新規原子力発電所の代替は、省エネと天然ガスが大宗を占め、風力
発電を中心に再生可能エネルギーも増加するが、補完的役割にとどまり、救世主にはなり
得ないだろう。現時点で、一部メディアでは、CO2対策で原子力に期待できなくなった以
上、いよいよ太陽光発電や風力発電などのグリーンエネルギー体制に変換すべきとの主張
も散見される。

 しかし、そういう主張は、コストや使い勝手を軽視した単なる願望を述べたもの、敢え
て言えば素人的な見解に過ぎないだろう。かつて1980年代まで日本の政治において、一定
割合の人に根強い支持のあった「非武装中立論」が、意外なことに、いざ冷戦終結した後
に急速に退潮したように、3月11日以前には、声高にこれら再生可能エネルギーの導入を
叫んでいた人たちが、今回の大原発事故に直面した後、むしろ心なしか主張に元気がない
ように感じられる。なぜ、そのような結論が導かれるのか、以下に、これまでメディアで
意外に取り上げられることがなかった、エネルギー問題の本質について簡単に述べること
にする。


家庭でのエネルギー消費量は全体の1割程度

 まず、そもそもエネルギー問題は、なぜ重要なのか? この基本中の基本を述べた本や
論説は意外に少ない。「安くて大量で安定した」エネルギー供給がないと、現代文明は1日
として維持することはできず、人類史上未曾有の大悲劇に見舞われ、人口が激減すること
は100%確実である。

 なぜならば、現代人の生活の基盤である、家・建築物、衣服、食糧、食器、紙、家具、
上下水道、化学・薬品類、道路・鉄道・船舶などの「最も基本的なモノ」の生産には、膨
大なエネルギー投入が必須だからである。世界全体、あるいは日本全体でも、このモノの
生産に全エネルギー消費の約半分があてられている。

 重量物でもあるこれらの基礎物資の輸送・配送も考慮すると、全エネルギー消費の3分
の2にもなる。「安くて大量で安定した」エネルギー源が不足すると、先進国で夜が暗い、
テレビや電話・冷蔵庫などの家電製品が使えない、冷暖房が出来ない、車や電車に乗れな
い、というような瑣末なレヴェルの問題ではないのだ。

 だから、日本でも、世界でも、家庭での直接的なエネルギー消費というのは、全エネル
ギー消費の1割程度しかない。日本のエネルギー消費の一部でしかない電力消費だけ見て
も、家庭で直接使用する分は3割以下だ。しばしば、太陽光発電所などの宣伝に、家庭用
電力需要の何千件、何万件分に相当するという表現が使われるが、比較の対象がこの意味
で適切ではないし、原理的に稼働率がカタログ性能の1割程度しかなく出力が不安定なこ
とにも、コストが非常に高いことにも触れていない。
産業革命以前よりも高い死亡率水準になる

 安くて大量で安定的なエネルギーが供給されないと、中長期的に暖衣飽食の生活と公衆
衛生インフラが崩壊する。この結果、死亡率が劇的に上がって、18世紀の産業革命以前の
中世より、ずっと高い死亡率水準にならざるを得ない。

 なぜ、産業革命以前より死亡率がずっと高くなるかというと、当時に比べて世界の人口
と人口密度は約8倍に激増しており、世界人口の51%、先進国では78%が都市に居住して
いるからである。都市では人間生活に必然的に伴う排泄物・廃棄物の自然浄化は全く期待
できず、食糧は全く自給できない。だからこそ、産業革命直前に比べて、世界のエネルギ
ー消費量は約30倍に、一人当たりでも約4倍に上昇しており、しかも先進国では数十倍に
激増している。

 というよりも、本当は因果関係が逆で、18世紀に石炭という非常に安くて効率のよい化
石エネルギー源が歴史上初めて本格導入されたから産業革命が生じ、その結果、公衆衛生
インフラの確立と暖衣飽食が可能になり、結果、死亡率が劇的に低下して人口爆発が生じ、
世界的に都市化が加速度的に進んだのである。ここのところの根本を理解していない、「空
想社会主義」ならぬ、「空想エネルギー論」が世の中に蔓延しているのは、決して良いこと
ではない(「エネルギーの爆食がもたらした2度目の人口増」参照)。


エネルギー源の利用価値を判定する9つの基準

 カナダの著名なエネルギー専門家、ピーター・テルツァキアンは、価格・コスト以外の、
使用者にとってのエネルギー源の利用価値を判定する9基準を挙げている。(1)汎用性(ど
んな用途でも利用可能)、(2)量的柔軟性(微細出力でも巨大出力でも自在に)、(3)貯蔵
性と運搬性、(4)ユビキタス性(時期と場所を選ばない)、(5)エネルギー密度(面積・体
積、ないし重要当たりエネルギー量)、(6)出力密度(時間当たりエネルギー量)、(7)出
力安定性、(8)環境負荷、(9)エネルギー供給安全保障(政治的リスク)である。

 この9基準と、価格・コストとの比較で、用途とシェアが決まってくる。特に、(7)の
出力安定性は、太陽光発電などの再生可能エネルギーを考える際に、非常に大きな問題に
なる。東電管内の人は、原発事故後の計画停電で身にしみて理解しているだろうが、電気
は貯蔵ができないので、必要な時に確実に供給できない電源は、仮にカタログ上は同じ発
電能力を持っていても、価値は非常に低く、場合によって無価値となる。

 石油は、最後の2つの基準以外では、他の全ての基準で最高点である。石炭は、(1)~
(4)に問題があり、(8)についてはエネルギー量当たりのCO2排出量が一番多く最低点
である。

 天然ガスは(1)と(3)に若干難があるが、(5)~(7)は最高点で、(8)については、
化石燃料の中でCO2排出量が一番少なく、特に発電では効率が良いので、石炭の3分の
1程度しか排出しない、全体としてバランスのとれたエネルギー源だ。

 原子力は(1)~(4)に問題があり、また(8)については、CO2はほとんど排出しない
が、放射能汚染という大リスクがある。(5)~(7)は最高点である。太陽光発電、風力発
電は、(8)、(9)は最高点だが、それ以外は最低点が付く。


エネルギーの産出/投入比率で考える「コスト」

 さて、一番肝心の価格・コストである。ここで、コストと価格は全く異なる事に注意し
なければならない。例えば現在、原油の価格は中東動乱や世界的な大金融緩和によって原
油先物市場に投機資金が流れ込んだ事もあり、1バレル100ドルを超えているが、世界の平
均生産コストは1バレル20ドル未満である。産油国の平均利益率(レント)は、何と8割
以上もある! 今だけかもしれないが、こんなに儲かる商売は他に余りないだろう。

 これは、需要家にとっては高い価格だが、世界全体でみると、“ぼろ儲け”した産油国が、
消費国から大量の消費財を購入した結果、世界経済が回っている側面もあることを意味し
ている。だから、世界大、即ち人類的観点で考える際には、エネルギー源の市場価格では
なく、コストで考える必要がある。

 それでは、各エネルギー源のコストを決定する最大の要因は何か? テルツァキアンは、
エネルギー源の価値を決定する全ての要因の中で、最も本質的で重要なのは、そのエネル
ギー源を獲得するのに必要なエネルギー量と、そのエネルギー源が持っているエネルギー
量の比率、即ちエネルギーの産出/投入比率、専門用語ではEnergy Return On Energy
Invested(EROEI)としており、これがコストを決定する最大の要因である。

 このエネルギーの産出/投入比率が高いほど、エネルギー源としての本源的価値が高く、
低コストとなり、現代文明を支えられるエネルギー源となるが、その比率が低ければ、い
くら大量に存在して環境負荷が低くても、現代文明を支える主要エネルギーには原理的に
なり得ない。この点が決定的に重要だが、世間的によく認識されているとは言えない。各
エネルギー源について産出/投入比率を見てみると、おおよそ以下のようになる。

石油・天然ガス :100倍(中東湾岸等)~20倍(米国)
石炭 :30倍前後
原子力 :20倍前後
風力発電 :10倍~20倍
太陽光発電 :5倍~10倍

 この産出/投入比率の推定値は、大まかな推定しかできず、また推定する人によってか
なり偏りが見られるが、確実に言えることは、化石燃料、特に石油・天然ガスの数値が圧
倒的に高く、次に石炭、原子力と続き、再生可能エネルギーは石油・天然ガスの5分の
1~10分の1程度しかないということである。再生可能エネルギーの中では、太陽光発電よ
りも風力発電の方が約2倍の倍率がある。石油・天然ガスの数値が群を抜いて高いのは、
地表から油層・ガス層まで坑井を掘削すれば、高圧で自噴して来るからである。

 この相対比率は、次のページに示す、米国エネルギー省エネルギー情報局(DOE/EIA)
が昨年公表した、米国での新規発電所(2016年運用開始)の電源別コスト比較にほぼ対応
している。
 この表では、一番発電コストが低いのが、上から6段目の最新型コンバインド・サイク
ル方式(Advanced Combined Cycle)の天然ガス発電で、百万ワット・アワー当たり$79.3
である(右端の数字)。

 なぜ、ここで米国エネルギー情報統計局の数字を引用したかというと、第一に、同局は
エネルギー省傘下ではあるが、エネルギー問題は政治的なバイアスがかかりやすいので、
日本銀行などと同様に、あえて政治的独立が制度的に保障されている専門機関であって信
頼性、中立性が高いこと、第二に、米国では過去数年で「シェールガス革命」という天然
ガス生産技術の大革命が世界に先行して生じて、天然ガス埋蔵量の飛躍的増大と価格低下
が生じているため、今後の世界の動向を読むための先行事例として最適だからである(ち
なみに、日本が輸入する液化天然ガス=LNGは、現状で大半が石油価格準拠の価格フォー
ミュラである長期購入契約となっており、いまだこのシェールガス革命による価格水準の
低下が顕著ではないが、いずれ中長期的には日本を含む世界に波及して来ると考えられる)。

 石油は、既に日本をはじめとして、世界的に発電にはほとんど使用されなくなっている
ので、この表には石油火力は載っていない。

 この表を見る時の注意点は、太陽光発電(Solar PV: 下から5段目)のコストは、天然ガ
ス発電の約5倍となっているが、稼働率(左から2段:Capacity Factor)が21.7%となっ
ている。これはネヴァダ州などの砂漠での設置を前提としているためであり、雨天曇天が
多い日本では、稼働率が12%程度と半分になるので、右端の総コストはさらに大幅に高く
なることである。


太陽光発電の実質的なコストはさらに高い

 再生可能エネルギー、特に太陽光発電の問題は、エネルギー産出/投入比率が非常に低
く、コストが非常に高いことの問題以外にも、出力の不安定性という大問題がある。夜は
全く発電できず、朝夕も出力が低いだけでなく、昼間でも天候次第で出力が大きく左右さ
れ、安定電源にはなりえない。

 従って、同じ発電量でも使用価値が低く、安定化して同じ使用価値にするために、蓄電
池などに電気を貯蔵してから使用すれば、さらに産出/投入比率が大きく低下して、コス
トは大きく上昇する。だから、実質的なコストは5倍より遥かに高い。

 風力発電は、太陽光発電より稼働率が高くかなりマシだが、不安定性は解消されない。
従って、コストが比較的低い安定電源である原子力の主要代替電源には原理的になり得ず、
CO2削減の観点のみから実質補助金付きで補完的に一定量が導入されるだろう。

 次回は、省エネルギーの余地は非常に大きいこと、天然ガスの資源量は、最近のシェー
ルガスなど非在来型天然ガスの生産技術革命によって、少なくとも今世紀中は心配無いこ
と、不安定な再生可能エネルギーのバックアップ電源としては、機動性の高い天然ガス発
電が最も適していること、石炭発電所の排出CO2を分離して地中処理するCarbon Capture
& Storage(CCS)は、最近の研究でコストのみならず地質的リスク観点からも大きな期待
はできないことが判明しつつあること、などを含めて、国際関係への波及を考える。

(次回に続く)
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by the-road-of-japan | 2011-04-15 07:25 | ☆電力への提言
2011年 04月 06日

弊害踏まえ中止へ 大停電回避には家庭節電も

2011.4.6 18:44産経ニュースより

 経済産業省が計画停電の原則打ち切りを検討しているのは、計画停電が工場操業や交通、病院などの社会インフラに与える弊害が大きいからだ。ただし、夏場の電力需給逼迫(ひっぱく)が予想されるなか、計画停電なしでは、需要が供給を上回り、不測の大規模停電を引き起こしかねない。今後は生産活動などへの悪影響と大規模停電を最小限にとどめるため、家庭を含めた国民総動員の節電実現がカギとなる。

 3月14日から実施されている計画停電では、事前に停電実施が予告されているものの、日によって時間帯が変わるなど、企業は操業計画を立てにくいという欠点がある。また、病院や信号といった人命に関わる施設や設備も除外されないことも問題だ。

 しかし経産省は夏場の電力需要を1日あたり最大6千万キロワットと見込んでおり、電力を強制的に遮断する計画停電なしでは、最大需要の25%にあたる1500万キロワットの電力が不足するとみる。1カ所で電力需要が供給を上回れば、その周辺が停電するだけでなく、連鎖的に停電が起こる危険性がある。どの地域が停電になるかは予測不能で、計画停電よりも社会的な影響が大きくなる。

 経産省は夏場の電力不足を解消するため、大口需要者である企業には電気事業法27条に基づく「電気の使用制限」を発動し、最大使用量を強制的に制限する。

 ただ、電力需要の内訳は産業3割、オフィス業務3割、家庭や小口需要者が4割とされ、企業が節電するだけではカット率が大きくなってしまう。このため今後は家庭がどれだけ節電できるかが、企業活動への影響を左右することになる。

 家庭の節電については、ピーク時の冷房使用を控えるよう節電キャンペーンを呼びかけるなど「国民意識に訴えるしかない」(経済官僚)というのが現状。職場で夏休みの長期化や分散化など、働き方や生活スタイルの見直しが焦点となりそうだ。
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by the-road-of-japan | 2011-04-06 18:44 | ☆電力への提言
2011年 03月 23日

環境エネルギー政策研究所(ISEP)「無計画停電」から「戦略的エネルギーシフト」へ

2011 年3 月11 日に発生した東北関東大地震とそれに続く巨大津波によって東日本は深刻な需給ギャップが生まれたため、「計画停電」が始まったが、十分に計画されず、混乱を極めている。
そこで、環境エネルギー政策研究所(ISEP)では、関東圏の供給力や過去の需要量を含めた検証を行い、公共政策として行うべき、短期・中長期的な施策をここに提言する。
http://www.isep.or.jp/fukunp110311.html 
の中の下記をご覧下さい。
■3/23(水)ISEPプレスリリース(PDF)
「3.11後のエネルギー戦略ペーパー」No.1
「無計画停電」から「戦略的エネルギーシフト」へ
環境エネルギー政策研究所 所長 飯田哲也、主席研究員 松原弘直
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by the-road-of-japan | 2011-03-23 08:33 | ☆電力への提言