転換分野ロードマップ（資料２－４）

転換

転 -3

転換分野の技術スペックの考え方

② 技術スペック設定の基本的な考え方■ 需要分野が必要とするエネルギー量を各ケースにて不足無く供給していく。

ＣＯ２原単位　 270 g-CO2/ ｋＷｈ（ 2/3 倍）

120 g-CO2/ ｋＷｈ（ 1/3 倍）

0 kg-CO2/ ｋＷｈ370 g-CO2/kWh（ 1 倍）

２１００２０５０２０３０２０００転換需要端での全エネルギー需要

（最大ケース）　 １．５倍 ２．１倍１倍

CCS 併用化石燃料使用時 110 g-CO2/kWh （ 1/3 倍）

電化・水素化率 ２倍 ４倍→約 8 兆 kWh１倍ケース A ： 化石資源＋二酸化炭素回収・隔離（ CCS ）利

用ｹｰｽ

ケースＢ： 原子力利用ｹｰｽ電化・水素化率 ３倍 ４倍→約 8 兆 kWh１倍

ケースＣ：電化・水素化率 ２倍 ３倍１倍

省エネ＋再生可能ｴﾈﾙｷﾞｰ利用ｹｰｽ

需要分野の省エネ０．３倍→約２兆kWh

※ 各ケースの発電量は、需要端での全エネルギー需要 × 電化水素化率（ケース C では，需要分野の省エネを掛け合わせる）　　例） 2100 年のケース A ： 2000 年の発電量約１兆 kWh× ２．１倍 × ４倍＝約８兆 kWh

① ケース、分野共通の条件■ 資源制約の条件　：想定した石油ピーク（２０５０年）、天然ガスピーク（２１００年）までに、他のエネルギ

ー源と互換可能な状態とする■ 環境制約の条件　：ＣＯ２排出量／ＧＤＰを２０５０年に１／３、２１００年に１／１０以下とする

転 -4

転換分野の技術スペック実現のための技術群の考え方　エネルギー需要を効率的かつＣＯ２排出原単位改善を図りつつ満たすため、以下の３つの技術群の備えが必要。① 化石資源利用の効率的利用

石油ピークに備えて天然ガスへの燃料転換、さらには資源量が比較的豊富な石炭への燃料転換を行う。しかしながら、石炭等の資源も有限であるため、発電（転換）効率向上など化石資源利用の高効率化が重要である。このためには、ガス化発電（燃料製造）技術、燃料電池と複合した高効率発電技術が必要である。また、ＣＯ２排出を伴うため、ＣＯ２回収・隔離（ CCS ）技術が必須となる。

② 原子力利用技術核燃料資源の有効利用が必要である。そのためには、現状の軽水炉の効率向上ともに、核燃料サイクルの確立

が必須となる。③ 再生可能エネルギー利用技術

太陽、地熱、風力、バイオマスなどの再生可能エネルギーによる発電（転換）効率向上が重要である。太陽や風力などの設備利用率は低く、大きな設備容量を必要とするため、設置を容易にする技術も必要である。また、自然エネルギーは気象条件等に左右されるため、需要とのマッチングを図るには、大規模な蓄エネルギー技術や系統制御（エネルギーマネジメント）などのネットワークシステムが必須である。

■ ケースＡ （石炭等の化石資源とＣＯ２回収・隔離の最大利用ケース）需要側での省エネおよび機器効率向上がないという想定の下、エネルギー需要は 2100 年で約２倍、石油および天然ガスのピークに備えるために電化・水素化率が約４倍になるため、 2000 年の総発電量の約８倍の供給が必要となる。

■ ケースＢ（原子力の最大利用ケース）ケースＡと同様に約８倍の電力あるいは水素の供給が必要となる。

■ ケースＣ（再生可能エネルギーの最大利用と究極の省エネルギー実施ケース）需要側での省エネ（需要側での創エネ含む）および機器効率向上のため、需要側が必要とするエネルギー量は、省エネ等がない場合に比べて約０．３倍に。電化・水素化率は、相対的に電気・水素以外の割合が大きくなるために約３倍。したがって、 2000 年の総発電量の約２倍の供給が必要となる。③ ２１００年、２０５０年の条件を満たす個別条件から、逆算によって２０３０年の個別条件を設定。

（例）ケースＢ：原子力最大利用ケースではウラン資源の制約から、ウラン利用率の向上が重要である。 2100年では約 80 ％、 2050 年では約 30 ％が必要であり、 2030 年では現状の 1 ％以下から 5 ％程度にまで向上させることが必要となる。

④ 各時点の個別条件を満たすために求められる技術スペック、時期等をロードマップとして整理。

転 -5非化石エネルギーの導入

再生可能エネルギー

蓄エネ設置容易化効率向上

地熱

太陽 道路・ダムなどあらゆる場所に設置できる技術

原子力の活用

効率向上

負荷追従運転

核燃料サイクル

化石使用量の削減化石資源利用の効率向上

燃料転換（石油）

（石炭）

天然ガス

石炭（ｸﾘｰﾝ･ｺｰﾙ･ﾃｸﾉﾛｼﾞｰ＋二酸化炭素回収・隔離（ CCS ））

→

→

バイオマス 木質・バイオマス（廃棄物系・未利用系 )

燃料作物生産→

風力 陸上 海洋→

ＣＯ２原単位　 270 g-CO2/ ｋＷｈ（ 2/3 倍）

120 g-CO2/ ｋＷｈ（ 1/3 倍）

0 kg-CO2/ ｋＷｈ

０　 t-ＣＯ２／ｋWh

370 g-CO2/kWh（ 1 倍）

２１００２０５０２０３０２０００転換需要端での全エネルギー需要

（最大ケース）　 １．５倍 ２．１倍１倍

CCS 併用化石燃料使用時 110 g-CO2/kWh （ 1/3 倍）

電化・水素化率 ２倍 ４倍１倍

転 -6

２１００２０５０２０３０

ガス化発電・燃料製造技術発電 ( 転換 ) 効率 41% 46% 55% 65%

・石炭ガス化燃料電池複合発電（ＩＧＦＣ）

・化学再生形 IGＦ C・ IGCC 1500℃級GT

CO ２回収・隔離技術

・石炭ガス化複合発電（ IGCC ）

・ IGCC 1700℃級GT

50%

高圧ガスからの分離・回収技術電力・燃料併産技術

化石資源利用＋ CO2 回収・隔離技術

ｴﾈﾙｷﾞｰ貯蔵・輸送技術

軽水炉の効率向上 日本型次世代型軽水炉

マイナアクチニド核変換 長半減期 FP 核変換

第４世代軽水炉（超臨界圧炉）

高度化 （ガス冷却 FBR ）発電効率 34% 36% 43% 45%

44% 48% 発電効率 42%

原子力利用技術

原子力水素・高温水蒸気電解

再生可能ｴﾈﾙｷﾞｰ利用技術

２０００概要

石炭ガス化水素製造技術

ネットワーク技術分散電源連携技術 電力貯蔵を含めた短期最適運用技術

ﾊﾟｲﾌﾟﾗｲﾝによる水素の輸送

電力・燃料貯蔵( 水素・合成燃料等）

リチウム電池　　新型二次電池、 SMES 、フライホイール

大容量ｴﾈﾙｷﾞｰ貯蔵

瞬時負荷平準化 日間負荷平準化（１日～数日間）

季節間調整

電解水素・水素貯蔵技術

※ 原子力最大利用の場合（核燃料資源制約による）

※ 化石資源最大利用の場合

浅部地熱系（蒸気発電、バイナリー発電） 深部地熱系 高温岩体発電　　　　地熱発電

　　　　太陽光発電小規模独立分散発電→広域連携

ＭＷ級大規模発電

薄膜型結晶型 超高効率新型30% 40% 22% 発電効率 13%

太陽光・熱利用の水素製造

　　　　風力発電（陸上）大型化、低コスト化

沿岸近海着定式 洋上近海 洋上遠海浮体式（洋上）

　　　　バイオマス利用直接燃料 ガス化・ガス化改質 ﾊﾞｲｵﾏｽｶﾞｽ化燃料・水素製造

大規模ﾊﾞｲｵﾏｽ発酵水素製造

高速増殖炉 FBR （核燃料ｻｲｸﾙ）

メタン発酵、エタノール発酵

燃料作物生産

色素増感型等

転 -7

２１００２０５０２０３０２０００

化石資源利用＋ CO2 回収・隔離技術■ 資源埋蔵量が比較的多い石炭、非在来型化石資源等の化石資源によってエネルギー供給を賄うために必要な技術■ 発電効率等の向上および化石資源の利用に伴って発生する CO2 を回収・隔離する技術が必要■ 需要側での機器効率向上などによる省エネがないという想定の下では、エネルギー需要は 2050 年で 1.5 倍、 2100 年で 2.1 倍、電化・水素化率が 2 倍、 4 倍に

なるため、 2000 年の総発電量約 1 兆 kWh （ 3,800PJ ）は、 2050 年には約 3 兆 kWh （ 11,000PJ ）、 2100 年には約 8 兆 kWh （ 29,000PJ ）のエネルギー供給が必要となる。

40 ％約 3 兆 kWh

電気・水素化率 20 ％ 必要総発電量 約 1 兆

kWh

80 ％約 8 兆 kWh

石炭ガス化水素製造技術

CO2 回収・隔離技術高圧ガスからの分離・回収技術

隔離量 　　　　　　　　　 15億ｔ -CO2/ 年 （転換分野での CO2 回収量 　　 >95 ％）

低コスト化隔離影響評価・安全性評価技術

40億ｔ -CO2/ 年 　（ >95 ％）

石炭等化石資源量の確保 資源探査・開発技術、前処理（選炭・脱灰・改質・高品位化等）技術、輸送技術

全発電量を化石燃料で賄うのに必要な化石燃料の量

3億toe(13,000PJ)

5億toe(19,000PJ)

13億 toe(54,000PJ)

発電・燃料製造効率の向上発電 ( 転換 ) 効率 41 ％ 46 ％ 55 ％ 65 ％

・石炭ガス化燃料電池複合発電（ IGFC ）

・化学再生形 IGＦ C・ IGCC 1500℃級GT・石炭ガス化複合発電

（ IGCC ）

・ IGCC 1700℃級GT

50 ％

※ 化石資源最大利用の場合

電力・燃料併産技術（コプロダクション）

化石燃料廃棄物処理・有効利用技術

2.5億toe(10,000PJ) 現状石炭火力 0.4億toe(1,700PJ) 化石全体 1.3億 toe(5,500PJ)

石炭等化石資源量の確保■ 2100 年で約 8 兆 kWh （ 29,000PJ ）のエネルギー供給を賄うためには石炭等化石資源量の確保が必要となる。■ 現在の石炭火力による発電量は約 2千億 kWh(600PJ) であり、設備容量は約 35百万 kW である。 2000 年の年間の発電用石炭輸入量は、約 0.6億トン (0.4億

toe 、 1,700PJ) である。供給するエネルギー量を全て化石燃料で補うとすると、発電（転換）効率向上を考慮しても、 2050 年には 7億トン（ 4.5億toe 、 19,000PJ ）、 2100 年では約 20億トン (13億 toe 、 54,000PJ) の石炭調達が必要となり、資源探査・開発技術、選炭・脱灰等の前処理技術、大量輸送技術の開発が必要である。

■ 蒸気タービン等に利用する水の確保も重要となってくる。発電・燃料製造効率の向上■ 化石資源の有効利用として、発電・燃料製造のさらなる高効率化が重要。■ 石炭ガス化複合発電（ IGCC ）に始まり、最終的には燃料電池と複合した IGFC 、およびエクセルギーも有効利用する化学再生形 IGFC により高効率化を図る。■ 脱灰・改質などの前処理技術、排ガス処理・石炭灰の有効利用など、クリーン・コール・テクノロジーの周辺技術の開発も必要。CO2 回収・隔離■ 化石資源の利用には CO2 排出を伴うため、 CO2 の回収・隔離技術が必須である。化石資源を最大限利用するケースでは、 40億トン -CO2 ／年の貯留場所の確保

が必要となる。

(3,800PJ) (11,000PJ)

(29,000PJ)

転 -8

技術以外の要因● 他の化石に比べ埋蔵量が多い石炭の重要性が認識されているが、①経済の伸展、電力需要の今後の増大が不透明であり、さらに②電力自由化の拡大、③地球温暖化に伴う CO2 環境制約の今後の負担が不透明な状況にあることから、効率が高い大型火力、新たな発電システムの導入、 CO2 排出量の多い石炭火力導入は進みにくい状況。

● 地中隔離可能量：日本及び近海における CO2 地中貯留可能量は約 35～ 900億トン（エン振協調べ）とされる。 2030 年以降に CO2 回収隔離が行われるとすれば、 2075 年程度にて貯留可能量を超える。隔離量確保の観点からも、海洋隔離の隔離影響評価・安全性評価、国際間取り決めが必要である。

● 総合効率向上（エネルギー有効利用）として大規模熱供給・有効利用技術／社会システムづくりも併せることが重要である。

超々臨界圧火力発電800/800℃600/610℃ 700/720℃

発電効率 42 ％ 46 ％ 49 ％

G/Tコンバインドサイクル発電

1700℃級LNG 等ガス燃料、クリーン油用

1500℃級石炭直接利用

発電効率 51 ％ 55 ％

既存発電方式高耐熱・耐食性材料技術

（主蒸気 / 再熱蒸気温度）

転 -9

２１００２０５０２０３０２０００

原子力利用技術■ 運転時に CO2 の排出を伴わない原子力によってエネルギー供給を行うのに必要な技術。■ ウラン資源の制約により、効率向上と核燃料サイクル技術の確立が重要。■ 需要側での省エネおよび機器効率向上がないという想定の下では、エネルギー需要は 2050 年で 1.5 倍、 2100 年で 2.1 倍、電化・水素化率が 2050 年で 3 倍（産業部門等需要部門での電化・水素化をすすめる必要があるため）、 2100 年で 4 倍になるため、 2000 年の総発電量約 1 兆 kWh （ 3,800PJ ）は、 2050 年には約4 兆 kWh （ 14,000PJ ）、 2100 年には約 8 兆 kWh （ 29,000PJ ）のエネルギー供給が必要となる。

60 ％30 ％

約 4 兆 kWh

電気・水素化率 20 ％ウラン利用効率 <1 ％ 必要総発電量 約 1 兆 kWh

80 ％80 ％

約 8 兆 kWh 5 ％

出力増強＞ 20 ％、長寿命化＞ 60 年、超高燃焼度＞ 100 GWd/t(6PJ/t) 、運転サイクル＞24ヶ月日本型次世代軽水炉

第４世代軽水炉（超臨界圧炉）

原子炉の効率向上36 ％発電効率 34 ％ 43% 45%

小型炉実証原子力水素（熱化学法、軽水炉－水電解、高温水蒸気電気分解など）

高温ガス炉（第４世代炉）（トリウム Th 利用も視野に）

（現状原子力発電量 0.32 兆 kWh ）

効率向上■ ウラン資源の制約により、新型炉の開発などによる発電効率の向上が必要。核燃料サイクルの確立■ ワンスルー型の核燃料利用ではウラン資源の制約があるため、核燃料サイクル技術の確立が必須である。また、原子力を最大利用する場合の 2100 年における発電

量 8 兆 kWh （ 29,000PJ ）を実現するためには、高速増殖炉（ FBR ）の早期立ち上げ（ 2030 年頃）とプルトニウム倍増時間の短縮（現状の 35 年→ 20 年）が必要となる。

電力･水素貯蔵技術と連携した負荷追従、コジェネ、コプロ

(3,800PJ) (14,000PJ)

(29,000PJ)

マイナアクチニド・長半減期 FP 核

変換

マイナアクチニド核変換 長半減期 FP 核変換 高度化 （ガス冷却 FBR ）

44% 48% 発電効率 42% ※ 原子力最大利用の場合（核燃料資源制約による）

高速増殖炉 FBR （核燃料ｻｲｸﾙ）

核燃料サイクル技術

転 -10

技術以外の要因● 原子力発電を大幅に伸ばすためには、設備量増大、発電効率向上も重要であるが、以下のような概念を確立し、社会的に理解され受容されることが必須の要件である。

　　・資源利用率向上　　・循環型社会（プルトニウムの増殖）　　・廃棄物低減

● 2050 年さらに 2100 年における電力供給力の確保のためには、立地問題が制約となる可能性が高く、社会受容性を高める施策が必要である。● 廃棄物管理の問題は、発電量増大の制約となる可能性が有り、管理技術早期確立が、社会受容性からも必要である。　　　　　　　　　　　　　　　　● 核不拡散技術の確立は、社会受容性から必要であり、核燃料の国際管理技術の確立が必要である。● 高速増殖炉（ FBR ）のような新たな技術開発には、第４世代原子炉（ Gen.IV ）のような国際協力が不可欠である。● 原子力を有効に利用するためには、水素、熱、淡水化 などの利用領域拡大と発展途上国で利用できる中小型炉開発のような利用地域拡大が必要である。･･･● 総合効率向上（エネルギー有効利用）として大規模熱供給・有効利用技術／社会システムづくりも併せることが重要である。

放射性廃棄物管理（地中埋設）技術

転 -11

２１００２０５０２０３０２０００

再生可能エネルギー利用技術■ 需要分野で究極的な省エネ・高効率利用、自立化によるエネルギー需要の低減をすすめ、運用時に CO2 を発生しない太陽・風力・地熱やカーボンニュートラルな

バイオマスエネルギー等再生可能エネルギーを最大限利用するために必要な技術。■ 需要分野での省エネ等により 2100 年での転換分野の供給必要量は約 2 兆 kWh （ 7,200PJ ）となる。■ 現在の再生可能エネルギーによるエネルギー供給量は 900億 kWh （ 320PJ ）程度と見られ、 2100 年には約 20 倍の導入が必要となるため、供給量の確保のため

には転換効率の向上が必要である。■ 太陽・風力などは時間帯、気象条件等により出力が変動し、需要と供給のマッチングが困難なことから、エネルギー貯蔵技術やネットワークによるマネージメント

および供給調整が可能なバイオマス利用との調和が重要である。

太陽■ 大きな設置面積を必要とするため、転換効率向上が重要である。■ 結晶シリコン、薄膜シリコン、化合物半導体、色素増感型など複数の方式の開発が当面続き、発電効率、生産性、耐久性等の観点から選択されていく。ただし、発

電効率が 30 ％を超えるためには、超高効率な新構造・新材料太陽電池が必要である。■ 民生分野での導入もあわせ、多様な用途・設置場所・利用形態に対応するために、モジュールの多様化（軽量、フレキシブル、両面受光、インバータ内蔵など）、多機能化（遮音性、断熱性、防眩性等の機能付加）、建材・部材との一体化等の技術開発も必要である。

■ 大規模水素製造には、太陽光による電力からの水電解、光触媒、あるいは太陽熱を利用した熱化学法等が考えられ、製造効率、コスト等などにより技術が選択される。

設置面積：８０ km四方で２兆kWh日本国土の約２％になる。

　　　　太陽光発電発電

水素製造

技術以外の要因● 化石燃料との価格差を埋める導入補助事業などの普及施策

太陽熱（熱化学） 製造熱効率 30 ％

太陽炉の高効率化、小型化

太陽光（光触媒）製造効率　

0.01 ％0.1％

太陽光（電気分解） 製造効率 28 ％

太陽光利用　 38 ％製造効率　 10 ％ 製造効率　 20 ％

太陽熱利用　＞ 50 ％

小規模独立分散発電→広域連携ＭＷ級大規模発電

薄膜型結晶型 超高効率新型30% 40% 22% 発電効率 13%

色素増感型等

40 ％50 ％

約 1.5 兆 kWh

電気・水素化率 20 ％需要分野の省エネ・創エネ化率 0 ％

必要総発電量 約 1 兆 kWh

60 ％70 ％

約 2 兆 kWh

（現状再生可能エネルギー発電量 900億 kWh(320PJ) ）

(3,800PJ) (5,400PJ) (7,200PJ)

転 -12

２１００２０５０２０３０２０００

地熱■ 資源量確保のため、地中の高温水蒸気や熱水を利用する浅部地熱系から深部地熱系へ、さらには地中の高温状態にある岩の熱伝導を利用する高温岩体発電へと進む。■ 地下深部（高温岩体では 5,000 ｍ級）の資源量の把握、地熱貯留層の正確な評価など地熱探査技術が必要である。

技術以外の要因● 台風・風の乱れ・雷などの厳しい日本の自然環境に適合し、また狭く険しい日本の国土にも建設しやすい日本に適合した大型風車の開発・導入● 欧州とは異なる日本の環境に適合した風車の標準規格制定、認証が必要● 風況による出力変動を電力系統運用と調和させるための費用の社会負担方法の明確化

大型化、低コスト化風力発電 （陸上）

沿岸近海着定式 洋上近海 洋上遠海浮体式（洋上）

賦存量 (NEDO報告書より )陸上： 3,524万 kW (341億 kWh/ 年、 120PJ/ 年 )　 NEDO ｼﾅﾘｵ 2 3D×10D 設置洋上： 25,290万 kW (4,027億 kWh/ 年、 1,500PJ/ 年 )　海岸線から 3km 以内 3D×10D 設置

賦存量 ( 資源量の評価リスク有り )熱水対流型資源量 2,459 万 KWe (=1,700 億 kWh 、 610PJ)高温岩体資源量 110,000 万 kWe (=7,720 億 kWh 、2,800PJ)

浅部地熱系（ <2,000m ）（蒸気発電、バイナリー発電）

深部地熱系（ >2,000m)高温岩体発電

地熱発電

風力■ 現状（ 2003 年度）の風力発電の導入量は約 70万 kW で、大型化、低コスト化により陸上での導入が進む。■ 陸上のみでは十分な電力供給ができないため、洋上風力発電が必要となる。

技術以外の要因● 現状では、発電規模が小さく掘削費用も高いため、発電コストが高く開発リスクが大きい。● 開発可能地域が自然公園法等の制約を受ける地域に多い。また、温泉等への影響の懸念がある。

・地下深部の資源量、地熱貯留層高精度評価技術・事業性、坑井採掘技術・熱水共存物質による抗井のスケール、腐食対策技術

転 -13

集中バイオマス利用直接燃料利用 ガス化・ガス化改質

大規模ﾊﾞｲｵﾏｽ発酵水素製造

2100 年供給可能量　（「バイオエネルギー」山地著より国内木材バイオマス　 640PJ/ 年国内食料残さバイオマス 177PJ/ 年世界木材バイオマス　 58.8Ｅ J/ 年

・電力・熱・気体燃料・液体燃料・固形燃料

【木質系】・直接燃料利用　（火力混焼等）・ガス化＋燃焼（エンジン）・ペレット等固体燃料【高含水系】・可溶化 + メタン発酵＋ボイラ /GE・エタノール発酵・消化汚泥処理・堆肥化・燃料化・水熱処理による炭化、燃料化

バイオマスガス化燃料合成　　　（水素・合成燃料等）

バイオマス醗酵（水素製造）

新規醗酵菌の探索

水素収率　現状の 100倍

発生速度　現状の 100倍

1000倍

1000倍

ガス化改質

・電力・熱・気体燃料・液体燃料・固形燃料

75～ 80 ％

バイオマス■ 木質系バイオマス等で現在実用化されている直接燃焼による電力・熱の製造から、ガス化、さらにはガス化改質による電力、気体・液体燃料の製造に移行する。■ 高含水系バイオマス利用では、メタン発酵が技術的には実用化され、コジェネ等に利用されている。■ 産業分野でも利用するため、資源量確保のためのバイオマス利用の高効率化および収集・運搬技術が課題となる。■ 将来的には直接水素製造が考えられるが、製造効率の向上が必要である。

実験室レベルの基礎研究段階

（発生速度 0.2×10-3Nm3/L ･ h ）

メタン発酵、エタノール発酵

冷ガス効率（木質）　 65～ 75 ％

２１００２０５０２０３０２０００

ﾊﾞｲｵﾏｽｶﾞｽ化燃料・水素製造

技術以外の要因● バイオマス資源（間伐材、林地残材など未利用バイオマス）を効率的に、かつ低コストに収集運搬する社会システムと、地産地消の循環型社会システム構築が重要● 東南アジアなどとの国際協調（技術協力、ＣＤＭメカニズム利用等）によるバイオマスエネルギーの確保が必要● 廃棄物の規制緩和、税制上の施策などバイオマス利用促進のための施策も重要● バイオマス資源は、長期的には食料・飼料利用、マテリアル利用、エネルギー利用等の需給相関が時間軸と共に変遷すると考えられ、独自の戦略が必要

高効率化

燃料作物生産

転 -14

２１００２０５０２０３０２０００

電力・燃料貯蔵技術■ 電力あるいは水素等の燃料を大規模に、かつ高効率に貯蔵する技術が必要。■ 新型二次電池、キャパシタ、 SMES 、フライホイールなどの電力貯蔵技術が、当面、負荷平準化等に用いられ、昼夜間の平準化などに適用が広がる。エネルギー貯蔵の期間、量が増大するにつれて水素などの化学エネルギーによる貯蔵技術が重要となってくる。

リチウム電池 新型二次電池、高性能キャパシタ、ＳMEＳ、フライホイール電力貯蔵技術

日間負荷平準化（１日～数日間）配電変電所レベルの最適運用

0.1 GWh/ ｻｲﾄ(0.36TJ/ ｻｲﾄ )

季節間調整超高圧系を含む最適運用

0.1 ～１ GWh/ ｻｲﾄ(0.36～3.6TJ/ ｻｲﾄ )

瞬時負荷平準化

圧縮水素、液化水素、炭素系 / 有機系 / 合金系 / 無機系貯蔵水素貯蔵技術

大容量エネルギー貯蔵

備蓄

エネルギー貯蔵・輸送■ 化石資源利用、原子力利用の両ケースにおいては、需要地まで大量のエネルギー供給を行うために重要となってくる。■ 再生可能エネルギー利用のケースでは、太陽・風力など、時間変動・季節変動が大きい自然エネルギー利用では需要と供給のマッチングに必須な技術である。■ エネルギー貯蔵・輸送は、民生分野での創エネおよびエネルギーネットワーク、運輸分野でのエネルギー供給設備などにも重要な技術である。

転 -15

２１００２０５０２０３０２０００

技術以外の要因● ケーブル、架空のいずれの場合でも、環境／用地問題によりルート確保が極めて難しく、今後の長距離大容量送電の整備はかなり困難であり、長距離大容

量送電の整備の必要量を最小限にする需給バランスおよび電源の立地地点選定が重要。● 系統に対して自然エネルギーや分散電源等の影響が無視できないレベルになり設置・管理者が非常に多くなる場合に備え、故障などに対する保護責任の

明確化など、系統連系ルールの整備・拡充を進める必要がある。● 電源・流通設備を一体的に制御して、電圧、周波数、故障復旧などの電気の品質を適正な範囲に維持する電力系統の発電設備系統連系サービスに対するコ

スト評価、社会の負担方法の明確化が必要。

電力・燃料輸送技術■ 化石資源利用あるいは原子力利用ケースにおいては大容量のエネルギーを輸送するために必要な技術。■ 再生可能エネルギー利用ケースでは、供給と需要の地域的あるいは時間的なバランスをとるために必要な技術。

電力輸送技術送配電ロス 5.6 ％ 5 ％ 4 ％ 3 ％

大容量電源送電技術(交流送電／直流送電 )

高温超電導送電技術新方式大容量送電技術

（多相送電、直流超高圧送電等）UHVAC 常温超電導送電技術

電力輸送ネットワーク技術分散電源連携技術 電力貯蔵を含めた短期最適運用技術

水素輸送技術（バッチ輸送） 大規模パイプラインによる水素の輸送地域ネットワークの出現

ローカルパイプラインによる水素の輸送

超電導限流器・変圧器

転 -16

転 -17

補足説明

１．二酸化炭素回収・隔離（ CCS ）必要量と可能量についてエンジニアリング振興協会の調査結果を下表に示す。 CO2 の地中への隔離可能量は、カテゴリー１、

２で 35億ｔ、カテゴリー３、４まで加えると約 915億ｔである。2030 年から CO2 回収・隔離を開始し、 2050 年、 2100 年は、それぞれの CO2 原単位目標値（そ

れぞれ、 1/3 および 1/10 ）を達成するのに必要な量の CO2 を回収・隔離し、各々のその間は、年率一定で回収・隔離量が増加していくとした場合の年間隔離量およびその累積量を下図に示す。2030 年は 5億ｔ -CO2/ 年、 2050 年は 15億ｔ -CO2/ 年、 2100 年は 40億ｔ -CO2/ 年とすると、累積隔離量は、 2085 年頃にカテゴリー１～４までを含めた 915億ｔを超える。

0

10

20

30

40

50

2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100( )西暦 年

CO

2年間

隔離

量（億

トン／

年）

0

500

1000

1500

2000

2500

CO

2累積

隔離

量（億

トン）

CO2日本及び近海における 地中隔離可能量

CO2累積 隔離量（右軸）

CO2年間 隔離量（左軸）

分類 定 義 貯留可能量1カテゴリー 大規模な既発見の油・ガス田にある油・ガス層及び帯水層 約 ２０億ﾄﾝ2カテゴリー 過去に国による基礎試錐が行われ、背斜構造が確認されている帯水層 約 １５億ﾄﾝ

小 計 確認されているトラップ構造内への貯留可能量 約 ３５億ﾄﾝ3カテゴリー 陸域で確認されている堆積盆地内の背斜構造を伴わない帯水層 約１６０億ﾄﾝ4カテゴリー 海域の堆積盆地内の背斜構造を伴わない帯水層 約７２０億ﾄﾝ

小 計 通常の帯水層への貯留可能量 約８８０億ﾄﾝ 合 計 2日本及び近海におけるＣＯ 地中貯留可能量 約９１５億ﾄﾝ

CO2地中貯留可能量（カテゴリー別）（株）ｴﾝｼ ﾆ゙ｱﾘﾝｸ 振゙興協会調査

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２．ウラン資源量について

資源量利用可能年数

（ 2002 年の発電量、発電効率において）LWR （軽水炉）

ワンスルーFBR （高速増殖炉）

核燃料サイクル

既知在来資源 4,589万 t-U 85 年 2,550 年

総既知在来資源 14,383万 t-U 270 年 8,500 年

ウラン鉱石の埋蔵量は有限であり、炉の形式の違いによる発電効率の違いや核燃料サイクル有無により原子力の利用可能年数が変化する。ウラン資源制約克服のためには核燃料サイクル技術の確立が重要である。

Uranium 2003 ： Resources, Production and Demand, OECD/NEA, 2004.

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2000年の総合エネルギー統計とエネルギー・経済統計要覧等から整理すると次のとおりである。水力を含む再生可能エネルギー発電量は約 900億 kWhである。

３．２０００年の再生可能エネルギー発電量について

水力発電 872億 kWh （ 785PJ ）

総合エネルギー統計

太陽光発電 3.5億 kWh （ 3.1PJ ）

ｴﾈﾙｷﾞｰ･経済統計要覧民生が主

地熱発電 3.3億 kWh （ 30PJ ）

総合エネルギー統計

風力発電 1.1億 kWh （ 0.98PJ ）

総合エネルギー統計

バイオマス発電 1.0億kWh （ 0.91PJ ）

エネ総工研報告書産業廃棄物（製紙・パルプを除くバイオマス原料）、 H15年度

廃棄物発電 21億 kWh （ 19PJ ）

総合エネルギー統計黒液除く

合計 900億kWh （ 840PJ ）

※ （　）内の数値は、化石資源との比較のため、平均火力発電効率にて一次エネルギー換算値

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４．太陽光発電(1) 分類例及び特徴

太陽光発電は、右記のように多数の種類がある。結晶シリコン、アモルファスシリコン、化合物半導体、有機半導体、色素増感型など複数の方式の開発が当面続き、発電効率、生産性、耐久性等の観点から選択されていく。ただし、発電効率が 30 ％を超えるためには、超高効率な新構造・新材料太陽電池が必要である。

出典）日本エネルギー経済研究所資料より

(2) 太陽光発電のポテンシャル　下記資料によれば、 9,680億 kWh に対して効率１５％の太陽光発電での発電ポテンシャルは、 2,080億kWh である。ケース C の必要発電量２兆 kWh は、日本の国土の２％に匹敵する８０ km四方の面積に効率４０％の太陽光発電を設置した場合の発電量に相当する。発電効率が高く、建築物の壁をはじめ、あらゆるところに設置が容易な太陽光発電設備の開発が望まれる。

利用可能面積 平均日射量 発電可能量km（ 2） kWh/ m（ 2/ 年） TWh/（ 年）

北アメリカ 7,490 2,250 2,528北アメリカ 4,123西ヨーロッパ 3,325 1,350 673西ヨーロッパ 2,700日本 865 1,600 208日本 968オセアニア 77,700 2,000 23,310オセアニア 207計画経済アジア 81,200 1,650 20,097 計 経済アジア 1,081その他アジア 13,600 2,100 4,284 ***その他アジア 1,206中東・北アフリカ 303,200 2,700 122,796 中東・北アフリカ 379サハラ以南アフリカ 255,350 2,475 94,709サハラ以南アフリカ 348ラテンアメリカ 42,600 1,650 10,544ラテンアメリカ 626旧ソ連・東欧 30,000 1,600** 7,200旧ソ連・東欧 1,028

世界合計 815,330 ‐ 286,438 世界計 12,664* 15%（注）太陽電池の光電変換効率として を想定

**旧ソ連領中央アジアの砂漠を想定 ***アジア計より、中国・ベトナム・日本を引いたもの

1995 ,（出所）山地・藤井（ ）「グローバルエネルギー戦略」： IEA,"Energy Balances of OECD Countries", "Energy Balancesof Non-OECD Countries"

地域・国＜参考＞

2000 TWh/年電力需要（ 年）

世界における太陽光発電のポテンシャル推定

実用レベル 研究レベル

単結晶シリコン 大きな結晶から薄板を切り出して使用する。変換効率は高いが、製造コストも高い。 18%～ 25%～

多結晶シリコンセルが一つの結晶ではなく、複数の結晶粒に分かれているもの。単結晶より変換効率は低いが、安価に製造できる。

16%～ 20%～

製造方法が比較的容易であり、大面積化に適している。薄膜として利用されている。 12% 18%～

高効率で放射線耐性が優れているため、宇宙用太陽電池として実用化されている。多接合セルの場合、さらに高効率化が実現している。(GaAs InP )、 等

22% 37%～

多結晶薄膜型のセルは製造コストが低いため、第２世代太陽電池として実用化が始まっている。(CdTe/ CdS Cu、 2S/ CdS )等

- 17%～

光吸収係数が大きいため、薄膜型に適している。小規模であるが、実証試験も行われている。(CuInSe2、CuIn1-XGaxSe2、CuInS2 )等

14%～ 19%～

軽量で低コストではあるが、変換効率は低い。 - 5%～増感剤（色素）の光励起状態の電子移動反応を利用したものであり、光触媒作用のある酸化チタ

(TiOン 2)と色素を組み合わせて積層した構造となっている。

- 11%～

（出所）各種資料をもとに作成

シリコン系

化合物半導体

その他

結晶シリコン

カルコバイライト系半導体(CIS CIGS )系、 系

有機半導体

色素増感型（湿式）

Ⅱ -Ⅵ族化合物半導体

Ⅲ -Ⅴ 族化合物半導体

アモルファス（非晶質）シリコン

< >参考 変換効率特徴分類

太陽電池の分類例および特徴

kW（単位：万 ）物理的限界潜在量 2010年度目標値住宅用 6,750公共施設用 550計 7,300 482

2000 12 2001 6（出所）経済産業省 総合エネルギー調査会 新エネルギー部会資料（ 年 月、 年 月）

我が国における太陽光発電設備の潜在普及規模

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５．地熱発電わが国は世界有数の火山国であり、豊富な地熱資

源に恵まれている。　ある試算では、全世界の約 1割に相当する地熱エネルギーが日本列島に賦存するとされている。

　　当面可能な地熱開発量は、右記に示す通り 527万

kW とされる。気象条件等に左右され出力の変動がある風力や太陽光発電に対して、ベースロードとしての利用が可能なエネルギーである。

kW（単位；万 ）資源密度・確度等からみて開発可能 527

4km開発範囲 2以下 247自然公園規制地域外 133

2km以内に幹線道路が存在 953km温泉地域から 以上離隔 395km温泉地域から 以上離隔 17

21 1996（出所）資源エネルギー庁「 世紀に向けた発電技術懇談会中間報告」、 年

我が国で当面開発可能な地熱発電開発可能量

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６．風力発電風 力 資 源算出 の基本に な っ て い る NEDO の 全国風況マ ッ プ （ 1994 年 ） に よ る と 、 シナリオ ２

「 10D×3D」（風速 5m 以上のすべての陸上の土地、利用面積 3,599km ２、国土面積の 1.0 ％）で 3,500万kW である。設備利用率 25 ％程度とすると年間 770億 kWh となる。陸上のみでは十分な電力供給ができないため、洋上風力発電が必要となる。海岸線から 3km 以内に設置する

と想定すると、 25,290万 kW (4,000億 kWh/ 年 ) となる。ただし、洋上の風況マップは今後の整備課題である。

2010年目標値A 50%（）の250 kW万 300 kW万

風速 5m 風速 5m可能面積 3,600km2 可能面積 939km2

設置台数 7万基 設置台数 8,300基110 kW万

風速 6m可能面積 394km2

設置台数 3,700基

2000 1（出所）経済産業省 総合資源エネルギー調査会新エネルギー部会資料（ 年 月）

220 kW万

物理的限界潜在量

我が国における風力発電設備の潜在的普及規模

3,500 kW万A)（

500 kW万

実際的潜在量

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７．日本及び世界のバイオマス賦存量 / 利用可能量 / 供給可能量の推定値

(PJ / )日本のバイオマス賦存量、利用可能量 年1990年 2050年 2100年

木質系 木質系製紙系 ①究極供給可能量 1,011 1,017 959農業残さ ②実際的供給可能量 678 678 640畜糞・汚泥食廃 食料系合計 ①究極供給可能量 536 525 495原油換算 ②実際的供給可能量 195 188 177

(EJ / =10世界のバイオマス賦存量 年 3PJ ) (EJ / )世界の 供給可能量 年ﾊ ｲ゙ｵ ｴﾈ ﾙ ｷ ﾞー1990年 2050年 2100年

木質系 農業系 畜産系 小計 木質系ｱｼ ｱ゙ 5.9 27 15 49 38 87 ①究極供給可能量 32.0 58.3 97.3ｵｾｱﾆｱ 0.4 1.0 1.1 2.6 14 14 ②実際的供給可能量 17.2 33.0 58.8ﾖｰﾛｯﾊﾟ 5.0 8.0 3.8 17 24 41北米 7.7 9.5 3.1 20 21 41 食料系南米 1.9 5.2 5.4 13 18 30 ①究極供給可能量 51.5 22.5 188.2ｱﾌﾘｶ 2.0 3.3 5.6 11 27 38 ②実際的供給可能量 17.2 4.7 72.6総計 23 55 34 112 142 288

※ METI MRI:2002 12資料（日エネ学会、 年 月）より ※ ( 2000 12「ﾊ ｲ゙ｵﾏｽｴﾈ ﾙｷ ﾞー 」山地編、山本、藤野共著： 年 月）

1,261 3,278 kL万

ﾌ ﾗ゚ﾝﾃｰｼｮﾝ系 総計廃棄物系

賦存量471523141247285

1,667 4,334 kL万

(PJ / )日本の 供給可能量 年ﾊ ｲ゙ｵ ｴﾈ ﾙ ｷ ﾞー利用可能量

39525484

247285