46%温室効果ガス削減目標(2030年)を実現する 「2030年エネルギーミックス」提案 ~2050年100%自然エネルギーで賄う社会に向けて~


菅首相は、2030年に向けた温室効果ガスの削減目標について、2013年度に比べて46%削減することを目指すと表明し「さらに50%の高みに向けて挑戦を続けていく」と、2021年4月22日発表した。これは、すでに昨年10月に公表した「2050年までの脱炭素社会」を実現するためには、日本にとって2030年目標として必達の削減率である。

これまで石炭重視の姿勢や自然エネルギー導入に出遅れ、温暖化対策に足踏みしていた日本としては、今までの削減努力の延長線上では決して達成できる目標ではない。今後、企業は経営そのものを脱炭素社会に照準を合わせていく必要がある。また政府や自治体には、この目標を現実にするための具体的な政策が求められる。

WWFジャパンは2011年から6回にわたって2050年に自然エネルギー100%を実現するエネルギーシナリオを提言してきた。このたび、新型コロナ後も見据えて、日本の産業構造の変革と強化にも踏み込み、改めて2050年ゼロを実現する日本のエネルギーシナリオを、その実現に必要となる費用算定と併せて発表する。特に2050年ゼロに至る途上として重要な2030年46%削減を実現できる2030年のエネミックスのあり方を提言したい。

WWF提言:2030年46%削減を実現するためのエネミックスの5ポイント 

下記の5つのポイントを実践することによって、2030年にエネルギー起源CO2排出量49%削減、温室効果ガス45%(2013年比)の実現が可能となる。さらに2040年に70%削減(GHG68%)、2050年ゼロ(GHGゼロ)となる。

① 省エネルギーの最大限の推進
・最終エネルギー需要は21.5%減(2015年比)可能。政府見通し(2013年比で10%減)の2倍
② 石炭火力とガス火力(LNG)について
・最もCO2排出量の多い石炭火力は、2030年までに全廃止すること 
・石炭火力の穴埋めとしては、既設ガス火力の稼働率が現状35~50%と余裕があるため、その稼働率を60~70%程度にあげることで賄える(火力発電所を新設する必要はない)
③ 自然エネルギーについて
自然エネルギー(主に太陽光・風力を増加)の電力に対する比率は約50%に引き上げること
④ 自然エネ50%導入されても現状の電力系統インフラの範囲内で可能
・10電力地域において、想定した自然エネルギーと既設のガス火力・石油火力で、過不足がないか、全国 842 地点の AMEDAS2000 標準気象データを用いて1 時間ごとの太陽光と風力の発電量のダイナミックシミュレーションを行った結果、現状のインフラ(地域間連系線など)の範囲内で可能 (沖縄のみバイオマス発電等の増強が必要)
・ただし2030年以降自然エネ50%を超えて増大させていくためには電力系統システムへの投資は継続実施していく必要がある
⑤ 原発は現状を直視し、フェーズアウトさせていくこと
・稼働中及び再稼働が見込まれている原発のみを想定に入れ、稼働30年で廃止していくと、2030年には約2%、2040年までに全廃となる。

2030年までに必要となる費用について

2020年から2030年までの10年間の設備投資は、省エネルギーに18兆円、自然エネルギーに41兆円、電力関連の設備投資は3.3兆円、合計で62兆円である。運転費用は省エネルギーが-21兆円、自然エネルギーが-16兆円、合計で-37兆円。
すなわち、省エネルギーの導入が有効と示された。短期間であるので、自然エネルギーへの投資はまだ回収されないが、それでも省エネと合わせて2035年頃から正味ではマイナス(便益)となる。
年間の総投資額は、2050年までの30年間の平均GDPに対し、1.1%程度。その他費用を入れると、GDP比でおよそ1~2%になるものと想定される。

WWFシナリオにおける電力価格

自然エネルギーが増大すると、燃料費用がいらなくなっていくので、WWFシナリオでは、電力価格は一貫して減少していく。2030年には約11.8円/kWh(2020年11.6円/kWhの想定)、2050年には7.9円/kWhとなる。
2020年の電源構成のままとしたBAUの電力価格がほぼ横ばい(2050年11.9円/kWh)であるのに対し、自然エネが増大するWWFシナリオでは将来にわたって電力価格が低減していくことが明示された。自然エネルギーを中心とする社会には将来的な価格優位性もあることが一目瞭然である。

実現のために必要な考え方

日本が2030年46%削減、2050年ゼロを実現するためには、今後10年の行動が最も重要となる。2020年12月に発表された政府のグリーン成長戦略では、14の重要分野が示されているが、長期的な技術的イノベーションに重きが置かれている。しかし、コロナ禍からのグリーン・リカバリーを実現し今後9年で46%削減するために最も重要なことは、現状の技術とインフラでできることをまず最大限に進めることである。たとえば実用化が不確かなCCUSやアンモニア燃料等を将来開発することを頼みに石炭火力を長期にわたって温存するよりも、「高効率」と謳いながらガス火力の2倍CO2を排出する石炭火力を速やかに廃止する方が有効である。何より高排出な設備を今から新増設することによって2050年まで高排出インフラを固定化するロックインを避けることが必須である。
さらには、エネ効率の改善、自然エネルギーの50%導入等を促進する政策を速やかに導入するべきである。炭素排出量に応じたカーボンプライシングの導入はその最たるものである。クリーンな産業への雇用シフトの支援も欠かせない。また、既存も含めた住宅・建築物の省エネ性能の強化も急務である。
これらの着実な実践と並行し、脱炭素化が今の技術では難しい燃料や産業用の高熱需要に対して、水素などの技術開発を、2030年以降に向かって今から推進していく事も重要である。その際には、最もエネルギー効率的に実現するため、なるべく電化を進めて、自然エネ電力を電力のまま使い、水素は、電力以外で脱炭素化が難しい用途(たとえば船舶や航空機の燃料や水素還元製鉄等)に振り向けることである。自然エネルギーが増大すると電力価格が下がることが明らかとなっている中、それが最も費用効率的にもなる。

WWF提言「2030年46%削減を実現するためのエネミックス」詳細

(1) 省エネルギー量21.5% (2015年比)が可能

省エネルギーは最もコスト効率的な経済&温暖化対策である。本シナリオでは、新型コロナが加速させた産業構造の変化と経済的に可能な省エネルギーが進展していると想定した。人口減少のため産業の活動が2050年にかけて80%に縮小し、途上国と競合する原材料の輸出はなくなる。代わりにIoT・AI(人工知能)情報機器、自動運転車、ロボットなどの輸出が150%に増大し、機械・情報産業は150%に成長する。これによって人口減にもかかわらず、日本の経済成長率は維持され、GDPは増大する。その結果、2050年には最終エネルギー需要が2015年比で約58%減少する。
その途上である2030年には、最終エネルギー需要は2015年比で21.5%減少する。これは政府長期見通しの10%減(2013年比正味)よりも多く省エネが可能であることを示す。

(2) 石炭火力は2030年までに全廃止

日本の石炭火力偏重は国際的に強い非難の対象となってきたが、2020年夏に石炭火力の輸出原則廃止、非効率石炭火力の廃止が決まった。一方で高効率の石炭火力は使い続ける意思が示されている。しかし今回のエネミックスの見直しでは、高効率でもCO2排出量の多い石炭火力については、廃止計画を明示することが2050年ゼロ達成のためには不可避である。
本シナリオのダイナミックシミュレーション結果では、現状の石炭火力を日本の10電力地域全域で2030年までに廃止しても、電力供給に問題がないことが分かった。石炭火力全廃の穴埋めとしては、現状稼働率が35~50%以下である既設のガス火力の稼働率を、60~70%程度にあげることで賄える。新たにガス火力を新設する必要はない。そのガス火力も段階的に廃止し、2050年には電力のみならずすべて自然エネルギー供給が可能となる。

(3) 自然エネルギーの電力に対する比率は、ダイナミックシミュレーションの結果、47.7%可能

2018年の日本の電力に占める自然エネルギーの割合は18%、日本の産業界からも2030年50%への引き上げ提案が出されるなど、再エネの真の主流化が問われている。本シナリオでは、風力と太陽光を中心に、2030年に電力に占める自然エネルギーの割合は、47.7%が可能と分かった。
これは、10電力地域に存在する実際のガスと石油火力の設備容量を元に、石炭火力を使用せずに、想定した自然エネルギーと既設のガスと石油火力で、過不足がないか、全国 842 地点の AMEDAS2000 標準気象データを用いて1 時間ごとの太陽光と風力の発電量のダイナミックシミュレーションを通年で行った結果、導き出されたものである。沖縄を除く9地域において、現状の地域間連系線などのインフラを増強することなく、自然エネルギー47.7%が可能であることが示された(沖縄はバイオマス発電等の増強を想定)。すなわち2030年自然エネルギー約50%を目標とすることは、現状の電力システムのインフラ内で可能ということが示された。

(4) 電化の推進(2030年に向けて)、燃料・熱需要のための余剰電力を使ったグリーン水素の活用(2050年に向けて技術開発)

脱炭素社会を進めるには、電力よりも脱炭素化が難しい燃料用途と産業用の高熱用途の化石燃料需要を、可能な限り電力に置き換えていくことが有効である。電力は自然エネ等で脱炭素化が容易であるからである。そのためには電気自動車の普及や鉄鋼の電炉化推進などが必要である。
その上で現状化石燃料を利用している運輸部門や産業用の高熱用途を、水素で代替していく。その水素を化石燃料から作るのでなく、自然エネ由来の余剰電力を使い水の電気分解によって作るグリーン水素にすること化石燃料脱却への道筋となる。
太陽光と風力発電など変動電源による発電量と電力需要を合わせるために、電力需要を超える発電が必要となる。したがって余剰電力の発生は必然となる。本シナリオでは、2030年段階で余剰電力が電力需要の約1割、2050年に向けては電力需要の約8割発生する。その余剰電力でグリーン水素を作り、脱炭素化が難しい燃料と熱需要に使うことで、エネルギー全体を脱炭素化していくことが可能となる。
グリーン水素は現状すでに普及段階にある技術であり、電力料金さえ低くなれば採算性があう。すなわち余剰電力を使って作るグリーン水素は理に適うエネルギーで、脱炭素社会の切り札となる。

(5) 鉄鋼業からのCO2削減について(2030年に向けては電炉化推進、2050年に向けて技術開発)

脱炭素社会のためには、鉄鋼や化学産業から排出されるCO2をどうするかが大きな課題となる。中でも日本のCO2排出量の15%を占める鉄鋼業からの排出削減は、2011年から発表してきたWWFシナリオにおいても、最後まで将来の技術革新にゆだねざるを得ない部分が5%ほど残ってきた。それが2020年発表の本シナリオでは、電化と水素活用で2050年脱炭素化への道筋が視野に入ってきた。
まず産業構造の変化で、鉄鋼産業の活動度が国内では53%に低下する(鉄鉱石生産地や需要地へのシフト)。高炉(鉄鉱石を石炭で還元して製鉄)から電炉(スクラップ鉄を電気で溶かして製鉄)へと移行し、電炉由来の製鉄の割合を現状の3割弱から欧米並みの7割へと上げていく。これにより製鉄プロセスからのCO2排出量は4分の1となる。先進国である日本は都市鉱山であり、市中には約15億トンの鉄が蓄積されているため、2050年頃まではスクラップ鉄の供給不足の問題はないとされている。
そして高炉に代替する製鉄技術として、CO2を排出しない生産技術である電気分解方式と水素製鉄を検討した。すでに小規模だが天然ガスによる直接還元製鉄が行われており、水素製鉄はこの技術の延長線上にある。2020年発表の本シナリオでは以前のシナリオよりも鉄鋼生産由来の排出量の脱炭素化もより現実味を持って示すことができた。

(6) CCUSについて(2050年に向けて技術開発)

近年化石燃料を使いながらも、排出された炭素を回収し、地中深くに貯蔵するCCS(炭素回収貯留)や、回収した炭素を水素と反応させてプラスチックや産業用材料などをつくってリサイクル利用を行う(CCUS)の議論が盛んになっている。しかし風力や太陽光などの自然エネルギーの価格が急速に低下する中、輸入される化石燃料のコストを負担しながら、まだ商業化されておらず高額なCCUSを実施することは、経済的に成り立たない。ましてや今後30年で脱炭素化を目指すには、必要とされるCO2の回収量的にも、商業化を待ってから始めるには遅く、現実的な選択肢ではない。
一方で、2050年ゼロを達成したのちには、気温上昇を1.5度に抑えるためには、過去に排出されて大気中に蓄積したCO2を除去する技術がいずれ必要となってくる。そのための技術としてDAC(ダイレクト・エア・キャプチャー)の開発が世界で進められている。本シナリオではその検討も行い、2050年以後には回収した炭素の使い道としてCCUSも検討した。いずれもそのために投入するエネルギーは余剰電力でなければ意味がなく、いま出来る他の対策を差し置いて取り組む対象にはなりえない。

(7) エネルギー起源CO2排出量2030年49%削減、2040年70%、2050年ゼロ

このエネミックスの実現で、エネルギー起源CO2排出量は2030年に2013年比49%削減、2040年に70%削減、2050年ゼロが可能となる。温室効果ガスの排出量でみた場合には、2030年45%削減、2040年68%削減、2050年ゼロとなる。
2030年49%の削減が可能となった背景には、2030年に石炭火力を全廃したことと、鉄鋼業の石炭使用を除いて、セメント業など産業における高熱用途には、石炭からガスとバイオマスへとシフトさせたことがあげられる。これらは、2050年ゼロを目指すには不可避なシフトである。
さらに2030年代後半からは、余剰電力を使って作るグリーン水素が軌道に乗り、FCV用や産業用の高熱利用が徐々に可能となってきて、ガスからの脱却も進んでいく。その途上である2040年には、CO2排出量は70%の削減が可能となり、さらに2050年に向かってはグリーン水素による船舶や航空機などの運輸部門も脱炭素化が可能となってきて、2050年ゼロを達成する。

(8) 2030年までに必要となる費用は、年間GDP比1~2%以内

2020年から2050年までの30年間に、BAUシナリオとの差として必要な設備投資は、省エネルギーに82兆円、自然エネルギーに163兆円、電力関連に9兆円、合計で254兆円であり、運転費用は省エネルギー-137兆円、自然エネルギーが-139兆円、合計で-276兆円である。
正味費用は 省エネルギーが-55兆円、自然エネルギーが+25兆円、電力関連(バッテリー、送電線、水素生産、EV充電ステーション)に+9兆円であり合計-22兆円となった。すなわち、WWFシナリオにおいて必要とされる設備投資は、産業部門の省エネの普及によって削減されるエネルギー費用によって、正味では大きな利益をもたらす。そのとき自然エネルギーへの投資は、30年間で概ね回収される。

WWFシナリオを実現するために必要な追加的な設備投資は、30年間平均のGDP(2020年の657兆円から2050年818兆円に1.24倍に増大するものと想定)に対して約1.1%に相当する。WWFシナリオでは主要技術を扱っているが、すべての費用を分析したものではないため、実際には全費用はGDP比でおよそ1~2%程度になるものと推定される。それでも、化石燃料の輸入が減っていくために、正味では2035年頃にマイナス(便益)に転じる。すなわち日本全体としては早い段階で得になることが示された。
最後にこの2030年提言の元となっている「2050年に100%自然エネルギーで賄う社会」を描いたWWFジャパン「脱炭素社会に向けた2050年ゼロシナリオ」の概要を説明する。

WWF「脱炭素社会に向けた2050年ゼロシナリオ」の概要

使うエネルギーを減らす

  • 人口減とコロナ禍で加速した産業構造の転換で、重厚長大型からサービス産業型へ変化
  • 産業構造の変化と、現在想定できる省エネ技術・対策の普及により、一次エネルギー換算でエネルギー需要は2050年までに約3割まで減少する(2015年比)
  • 化石燃料による発電では投入したエネルギーの6割が損失になるが、自然エネルギーに変わっていくことで、最終エネルギー需要に占める損失は非常に小さくなる

自然エネルギーに替えていく

  • 化石燃料(石炭は2030年全廃)と原発は段階的廃止
  • 全国 842 地点の AMEDAS2000 標準気象データを用いて1 時間ごとの太陽光と風力の発電量のダイナミックシミュレーションを実施して24時間365日電力需要を賄えることを確認
  • 可能な限りの燃料や熱のエネルギー需要を電化(電気自動車等)
  • 電力以外の燃料・熱需要は、グリーン水素(余剰電力を使った水の電気分解で作成)も活用して賄う
  • 鉄鋼産業における高炉は電炉への置き換えとグリーン水素活用

費用は年間GDP比で1~2%範囲内

  • 省エネルギーへの設備投資(82兆円)は、削減されるエネルギー費用が大きく、正味では大きな利益(-55兆円)をもたらす。
  • 自然エネルギーへの設備投資(163兆円)は、30年間で概ね回収(-139兆円)される

まとめ

WWFの本シナリオが示すことは、2030年までに石炭火力全廃止、自然エネルギー47.7%、省エネルギー21.5%(最終エネルギー需要)を実現することによって、CO2排出量49%、GHG排出量45%削減が、技術的には現状のインフラの延長線上で可能なことである。
そのためには、この先10年の対策が非常に重要であり、2030年までにはまず現状(既存技術)でできることを最大限に実施し、将来にわたってCO2を高排出するロックイン設備を排除することがカギとなる。将来的には、2050年に向かって脱炭素化が難しい分野における技術開発(イノベーション)は大切ではあるが、それらは現状必要な短・中期(~2030年)での取り組みとは時間軸が異なる。
政府から2030年46%削減、そして50%の高みを目指すことが明言された今、2050年ゼロの持続可能なエネルギー社会に向かって具体策を選び取り、実施していくときである。既得権益を延命することに腐心することなく、セクターを超えて、脱炭素社会に照準を合わせた産業構造へと転換していかねばならない。
その時代の中にあって、日本企業が世界の脱炭素化をリードする企業活動を展開することを心から願い、その議論の一助としてWWFジャパンは本報告書を送り出す。

・WWFジャパン『脱炭素社会に向けた2050年ゼロシナリオ』コスト算定編
・WWFジャパン『脱炭素社会に向けた2050年ゼロシナリオ』


お問い合せ先
WWFジャパン(公益財団法人 世界自然保護基金ジャパン) 気候・エネルギーグループ
Tel: 03-3769-3509 / Fax: 03-3769-1717 / Email: climatechange@wwf.or.jp

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