.JournaloflAP2M T.Utaki et al 表 バ イ オ マ ス の 年 間 発 生 量 と 利 活 用 の 状 況 [ ] 璽 3 蓐 鳧 灘 竺 瀑 鑓 ぎ, 畠 謬 家 畜 排 泄 物 約 8,900 万 トン た い 肥 利 用 食 品 廃 棄 物 下 水 汚 泥 ( 濃

Journal

　_of　the　lnternational　

Association

　of

　

Pr

〔）

jcct

＆ Program 　Management

　 　　

Vbl

．

2

，

　No

．

1

，

　

pp

．

97

−

107

，

2007

研

究 論

文

バ

_{イ オ}

_ガ

ス

_{原 料}

に

よ

る

水

素製

造 プ

ロ

セ

ス

の

経

済

性 評

価

Feasibility

　study　of　

the

　

production

　

process

　of　

hydregen

　

from

　

biomass

卯

瀧

高

久 Takahisa

　

UTAKI

＊

浅

田

孝 幸 Takayuki

　

ASADA

　

本 研

究

で は

、

バ イ オマ ス か ら水

素

を 製 造 する全 プロ セス の コ ス ト

評価

を行い

、

その

結

果よ り経 済 性 評 価 を

行

っ た

。

近年

、

環境

・

エ _{ネル ギ}

ー

_{問 題の観 点か ら}

、

_{化 石燃}

_料

_{に かわる}エ _ネルギ

ー

資 源と し てバイ オマ スに期 待が

寄

せ ら れ ている

。

し か しな がら

、

日本に おいて は

食

品

廃棄 物等

の バイ オマ スが あ ま り

利

活 用され てい な い

。

本研究で は

、

こ の

_食

品 廃

棄

物 をエ _ネル ギ

ー

と し て利 用で き る ようにバ イ オガス_化 し

、

さ らに燃 料 電 池に よ り高効率に利用 で き る水 素に変 換 する ま での全 プロ セス につ いて コ ス ト評 価を行っ た

。

その結果 を も と に

、

バ _{イ オ}マ ス か ら水 素 を 製 造 する事 業の経 済 性 を4 つ の 指 標で評 価 を 行い

、

その実 現可能 性 を 明 らか に し た

。

キ

ー

ワ

ー

ド：

食

品

廃 棄物

、

バイ オガス

、

メ タン発 酵

、

水 素

、

水 蒸 気 改 質

、

経 済 性 評 価

　

We

　

have

　evaluated 　the　

feasibility

　of　the　_{production　process}　of　

hydrogen

　

frorn

　

biomass

．

　

In

　

these

　

days，

　

Biomass

energy 　

has

　

been

　expected 　as　an　alternative 　to　

fossil

　

fue

】s　

from

　thc　aspcct 　of　cnvironlncn ヒandenergy 　

issues

，

Intended

　

biomass

　

is

し

he

】¢

ftovcr

　

fbod，

　

because

　many 　

leftover

　

foods

　aren ’_t

　effectually 　

being

　

leveraged

　as　energy

resource 　

in

　Japan

．

　

lhe

　coilccted 　lef［over 　foods　are 　_gasi丘ed

，

　and 　converted 　to　hydrogen 　by　the　steam 　ref〔｝rming

．

Feasibili【

y

　of　the　

pr

〔｝duction　

process

　of　hydrogen 　from　biomass 　has　

been

　evaluated　fmm 　the　result　of　cost

estlmadons

．

Keywords

：

lefLover

　

food

，

　

bio

−

gas

，

　methan 　

fermentation

，

　

hydrogen

，

　steam 　refonming

，

　economic 　evaluation

1

　 は じめ に

　

近 年

、

地 球 温 暖

化

な どの

_{環 境 問 題}

や

化

石

燃 料

の

_{枯 渇}

な どの エ

_ネ

ル ギ

ー

問 題

の

_{観 点}

か ら

、

化

石

燃 料

に か わ り

、

新

エ

ネ

ル

ギ

ー

の

利

用 促

進

が 図 ら れて い る

。

その

中

で

、

目

本

に お い てエ

ネ

ル ギ

ー

会社

に

新

エ

_ネ

ル ギ

…

の

使 用

を

義

務 付

け ら れ てい く

傾

向 が あ る。

2003

年 に

施

行 さ れ た

RPS

法 で は

、

電 気 事 業

者

に 対 し

、2010

年 度

に 電 気

供 給

量の約

L3．5

“_／ o （全 国で

122

億

kWh

） を   風 力

、

  太 陽 光

、

  地 熱

、

  水 力

、

  バイ オマ ス の

5

種 類の新エ ネル

ギ

ー

由 来

の竃

気

と す る こ と を

義 務 付

け てい る。 こ れ らの

新

エ

ネ

ル ギ

ー

の

中

で も

経 済

性 に

優

れ たバ イ オマ ス の

利

用 は 今 後 増 加 して く る もの と 思 わ れ る

。

　

表

1

にバ イ オマ スの

年 間

発 生 量 と

利 活

用の

状 況

を 示

す

。

こ の

表

に 示 さ

れ

る よ

う

に

、

発

生 量の

多

い

家 蓄 排 泄 物

や

一

F

水 汚 泥

は

、

現 在 も堆 肥

な ど に

利 用

さ

れ

てい

_る

。一

_方

、

_{食 品 廃 棄 物 は 多 く}

が

焼 却 や 埋

め 立て

処 分 され

て

お

り

、

この未 利 用の エ

ネ

ル ギ

ー

を 利 用 す る

意 義

は 大 きい

。

した がっ て

、

本 研 究で は

食

晶 廃

棄

物のみ を

対 象

とし て 率_{大 阪 大 学 大 学 院 経 済 学 研 究 科}

97

．

Journal

　

oflAP2M

T

．

Utaki　et　aL 表

1

バ _イオマ ス の年 間 発 生 量 と利 活 用の状 況

［

1

］

“

・

璽

。

 3

『

・

_蓐

一

鳧

_灘

家 畜排 泄物

約

8

，

900万 トン た い肥

利

用 竺 瀑鑓ぎ ，

畠

謬 90

％

食

品

廃棄 物

約

2200万 トン 肥

銅 料利 用　

20

％

、

残 り80

％

が焼

却

・

埋 立処 理 　 　 下 水 汚泥

（

濃縮

汚 泥ベ

ー

ス

_）

約7500万 トン 建 設 資 材

・

たい肥 利用 　 約64％ 埋 立 　約

36

％

製

材工場 等 残 材 約500万 トン エ ネル ギ

ー・

たい肥 利 用 　 約90％ 林 地 残

材

約

370

万 トン ほとん ど未

利

用 建 設 発 生 木

材

約

460

万 トン

製

紙

原料

、 ボ

ー

ド原

料

、

家 畜

敷

料等

へ の利 用 　 約60％

農 作

物

非食

用

部

（

稲 わ ら、 もみ 殻 等 ） 約1β00万 トン たい肥

、

飼 料

、

家 畜

敷料 等

へ

の利用 約30％ 50

40

冨

30

磐

謂

20

戴

　

1

 

0

　

0

● 文

献

デ

ー

一

タ _塾 ●

本

研

究

の 設

定 式

 

愚 魑 1 魯　樽 ●

　 　

自 1 驚 1 自 ●

　 　

懸　 　 1010 ● ● ． 　 嚇 1 嚇

50

　 　 　 　

100

　

ゴミ

処

理

能

力

［

ttday

］

150

図

1

バ_{イ オ ガ}ス化 施 設の ゴ ミ処 理 能 力 と 建 設コ ス トの相 関 い る

。

食

品

廃 棄

物

をエ

ネ

ル

ギ

ー

と し て

利

用

す

る

際

、

生 物 化 学 的 変 換

で

あ

る メ

タ

ン発

酵

が

用

い

られ

、

バ

_イ

オ ガス 化

さ

れ る

。

さ ら に

、

本 研

究

で はこのバイ オ ガス

を 水 蒸 気 改 質

に よ り

水 素

に変

換 す

る こ と と

す

る

。

今

後

、

燃

料 電 池 が

車

両 用

、

家

庭

用

、

業 務 用 等

に

お

い て

普 及

し てい

く

こ

と

が 予

想 され

て

お

り

、

こ の

燃 料 電 池

に よ り

発 電 す

るこ と で

、

高

効 率

にエ

_ネ

_ル

_ギ

ー

_を

_利

_{用 す}

_るこ と がで

き

る。

　

本 研

究

で は

、

食

晶

廃

棄 物

か ら メ タン発

酵

に よ りバ

_{イ オ ガ}

ス

化

し

、

さ ら

に

水 蒸 気 改 質

に よ り

水 素

に

変 換 す

る

ま

で の

全

プ ロ セ ス に おい て コ ス ト

評

価

を 行 う

。 その

結

果 を

も と に

、

以 下の

4

つ の

指 標 を 用

い て

経 済 性 評 価

を 行い

、

その

実

現 可

能 性

につ い て

考 察 す

る

。

4

つ の

指 標

は

、

D

回

収 期 間 （

Pay

　

Out

　

Time

：

POT

）

、2

）

投 資 利

益 率 （

Return

　

On

　

lnvestment

_：

ROI

_）

、

3

_）

正

味 現 在 価 値 （

Net

　

Present

　

Value

_：

NPV

_）

、4

_）

_内

_部

_{収 益 率 （}

lnternai

　

Rate

　on

Return

：

IRR

）

、

で

あ

る

。

卯 瀧 高 久 他 国 際 プロ _{グ ラ}ム

・

プロ ジェ ク ト学 会 誌 表

2

　

バ_イオ ガス _化

_施

_設の_仕

_様

1

位 ケ

ー

ス1 ケ

ー

ス2 ケ

ー

ス3 ケ

ー

ス4 ケ

ー

ス 5 生 ご み 処 理 量 廿day 6 夏

2

36

60

120

バ _{イ オ ガ}ス製 造量 Nm3 侮 38 75 225375750 年 間バ _イオ ガス_製造 量

_Nm3

／年

300

，

000600

，

0001

，

800

ρ

003

，

000

，

0006

，

000

，

000 年 間 稼 働時間 翫

8

，

0008

，

0008

，

0008

ρ

008

．

000

電 力 原 単位 k  m3

−

BG0530

．

530

．

530530

．

53 下 水 処 理 叙 m30

，

010

．

010

．

0置 0

．

010

．

01 施設建設費 億 円 3

．

5 6

．

0 14521

．

938

．

1

作 業員 人

3

3 4 5 6 水 素 製 造 量 Nm3 ／h 50 1003005001

，

000 年 間水 素 製造 量

Nm3

！年

400

，

000800

，

0002

，

400

，

0004

．

000

，

0008

，

000

，

000

2

　

食 品廃 棄物

の バ

イ オ

ガ

ス

化

プ

ロ

セ

ス

の

コ

ス

ト評 価

　 食 贔 廃 棄 物

の バ

イ オ ガ

ス

化 に 伴 う

コ ス

トを評 価 す る

。

図

1

にバ

_イ

オ ガス

化 施 設

の

規 模

と

設 備 建 設 費

の

関係 を

示

す

。

　

バ _{イ オ ガ}ス

化 施 設

の

建 設 費

につ い ては

、

図

1

に

示 す

『

NEDO

の バ

イ

オマ スエ

ネ

ル ギ

ー

導

入 ガ イ ド

ブ

ック ［

2

】

』

に

記 載 され

て い

た

コ ス

_トデ

ー

_タ

_に

_{合 う式 を 以 下}

の よ

う

に

設 定

し た

。

本 研 究

で

は

、

ス

_ケ

ー

ル フ ァク タ

ー

は

0．

8

と 設

定

した

。

CBG ＝O．

827838

　x

_（

SBG

_）

o

・

8

_（

D

　

今

回

検

討 す る ケ

ー

ス は

、

表

2

に 示

す

5

ケ

ー

ス を

想 定

し た

。

ま

ず

、

最

も 規

摸

の小

さ

い ケ

ー

ス

1

で は

、

ご み 処 理 量

6

　

tiday

を

想

定 し た

。

この

_{規 模}

は 小

規 模

の

_{燃 料}

電

池

用の 水

素

必

要

量で あ る

。

ま た

12〜60

　

tiday

の

_{規 模}

の ケ

ー

スは

、

水 素

ステ

ー

シ ョ ンに

求

め ら れ る 水

素

必 要 量で あ る

。

最

も

規 模

の

大

きい ケ

ー

ス は

、

大

規

模

の分

散 型

電 源 用 燃

料

電 池の た めの水

素

必 要 量 を

想 定

してい る。

　

現

地

調

査 や

文

献

調

査 等

か

ら

、

バ_イ

_{オ ガ}

ス発

生 量

は ご み

処 理 量

lt

あ た

り

1501

＞m3

、

消 費 電 力

は

ご

み

処

理

量

1

t

あ た り

80kWh

と

想 定

し た

。

ま

た

、

水 素 製 造 量

は ご み

処

理

量

h

あ た り

200Nm3

と

想 定

し た。

　

次 に

、

コ _{ス ト試}

_算

_{を 行 う 上}で の

各 検

討

条 件

を 表

3

に 示

す

。

変

動

費

は

、

各

ユ

ー

_{ティ リ ティ単 価 を 設 備の} ユ

ー

ティ リテ ィ原

単 位

に か

け

て

や

るこ

と

で

計 算 さ

れ る

。

固

定 費

は

、

減 価 償 却 費 や

固

定 資 産 税 等

は

各 項

目の

割 合

の

合

計

を 年

経 費 率

とし て設

定

し

、

年 経 費 率

を 設 備コ _{ス トに}か けた

値

が年 間

経 費

と な る

。

この

年

間 経

費

に 人 件

費

を

加

え

た もの

が

固

定 費

と

な

る

。

　

表

4

に

各

ケ

ー

ス の バ イ オ

ガ

ス

製 造

コ _{ス トの}

_評

_価

_{結 果}

_{を 示}

_す

。 バ イ オ

ガ

スは 天

然 ガ

ス の

代

替

と し て

利

用

さ

れ る こ

と

か

ら

、

バ _{イ オ ガ}ス

製 造

コ _ス

_トを

_天

_{然 ガ}

_ス コ _ス

_トと

_比

_{較 す}

_{る た め に}

、

バ _イ

_オ

ガス

と

天

然 ガ

ス の

熱 量

比 か

ら換

算

したバ

_イ

オ ガス

製 造

コ _ス

_{トも示 す}

。

　 天 然

ガス

換 算

に よ るバ

_イ

オ ガス

製 造

コ _ス

_ト

_は

、

_{最 も大 規 模 な ケ}

ー

_{ス に おい} て

も

天

然

ガス

と

比

較

し て

非 常

に

高 価

で

あ

るこ と

が わ

か る

。

しか し

な

が ら

、

実 際

に は

生

ご み

を

バ _{イ オ ガ}ス化

す

るこ と で

多

くの収 入 が

得

る こ と がで

き

る

。

現

状

、

生

ご み を

lt

処

理

す

るの に

約

10

，

000

〜

30

_，

000

円の 処 理

費

用が得 ら れ

、

多

くの

施

設の 収 入の

9090

以

上 を

占

めてい る

。

ま た

、

メ タン

_{発 酵 後}

の

残 渣

よ り

製 造

した

堆

肥

も販 売 可能

で

あ

る

。

さ ら

に

、

バ_{イ オ ガ}ス

化

事 業 に は

、

自

治

体 等に よっ て

補

助 金 を

得

る こ と がで き

、

事

例

の

多

くは

補 助

金によっ て建 設

費

の

1

／

2

〜

113

が

賄

わ れ てい る

。

し た がっ て

、

以 下 に こ れ らの低

減 策

がバイ オ ガス

製

造＝ ス トに 与 え る

影 響

にっい て

分 析 す

るこ

Vel

．

2

_，

　

No

．

1

_（

September，

2007

_）

99

Journa

’（

ゾ

〃

LP2M

zUtaki

　etal

．

表

3

　

コ ス ト評

価

の た めの _設

_定条件

項目 設定値 （1）変 動 費 電 力 円〆kWh

20

工水 円壮o圦

80

下 水処 理 円！ton 200 （2）固定 費 耐 用 年 数 年 数 且0 減 価 償 却 費 ％

9

．

0

固定資 産 税 ％ 1

．

4 保 険 料 ％ 0

，

6 定期点検補修費 ％ 3

．

0 事 業 報 酬 ％ 2

．

5

一

_般管理費

_、

_{他 ％ 監}

_．

₀ 年 経 費率　合 計 ％ 17

．

5 人 件費 百 万 円〆人

・

年

780

表4



各 ケ

ー

ス の バイ オ ガス製 造コ ス トの評 価

結

果 項目

’

立 ケ

ー

ス 1 ケ

ー

ス2 ケ

ー

ス3 ケ

ー

ス4 ケ

ー

ス5   仕様 生 ごみ処 理 量 t！da 6 12 36 60 120   固定 費 年間経 費 円 ／Nm3

−

BG202

．

42175

．

00140

．

97127

，

7511L13 人件 費 円 ／Nm廴_BG70

，

₀₀₃₅

．

_00i5

．

₅₆₁₁

．

₆₇₇

．

₀₀ 作 業 員 人 3 3 4 5 6 固定費合 計 円 ／Nm3唱

G272

，

42210

．

0015653

正39

．

42H8

．

B

  変動 費 電 カコ ス ト 円 ／Nm3

−

BG1 α

6710

．

67io

．

6710

，

6710

．

67

下 水 処 理 円 ／Nm3

−

BG1

．

331

．

33 且

、

331

．

33L33 変 動 費 合 計 ／Nm3

−

BG12

．

0012

、

00 玉2

．

0012

．

00i2

．

00 バイ オ ガス_製造コ ス ト _円バ m3

−

BG284

．

42222

．

00168

．

53151

，

42130

．

13

バ _{イ オ}ガス製 造コ ス ト （天 然 ガス換 算 ） 円 ／Nm3

−

NG546

．

96426

．

92324

．

09291

．

19250

，

24 と と した

。

3

　

バ イ

オ

ガ

ス

製 造

コ

ス

トの

低

減

策

の

分析

　

図

2

に ご み 処 理

単 価

のバ _イオガス

製 造

コ ス トに及 ぼ

す 影 響 を

示

す

。

　

こ の

図

よ りこの ご み

処

理

収

入 がバ _イ

_オ

ガス

製 造

コ ス トの

低 減

に

大 き な 影 響 を与

え るこ

と

が わ かっ た

。

本 研 究

で は

、

ご み

処

理

単 価

は

、

ご み

処

理

量

lt

あ

た り

12000

　

M

と

_{設 定}

した

。

　 図

3

に

堆

肥

単 価

の バ

イ オ ガ

ス

製 造 原 価

に

及 ぼ す 影 響 を 示 す

。

この

図

より

、

堆 肥 を 売 却 す

るこ と は

、

バイ オ ガ ス

_製

造コ ス トの

低 減

に わ

ず

か で

あ

る が

影 響 す

ること

が

わか る

。

本 研 究

で は

、

堆

肥

売 却 単 価

は

2000

円

／t

と設 定

し た

。

　 図

4

に

補 助 率

の バ イ オ ガス

_{製 造}

コ ス

_ト

に

_及

ぼ

_{す 影 響 を}

示

_す

_。

_今

回

_、

_{補 助}

金 は 建 設 コ ス トか らの割 引 率 とし て

補 助 率

を

設

定 し

、

その

割 引 分

が

補

助

金になる と想 定 した

。

この図 よ り

、

補

助 率の

割 合

に よ り

、

バ _{イ オ}

_ガ

ス

製 造

コ ス トの

_低

減

に 大 き く

影 響 す

ること が わ かっ た_。

本

研

究

で は

、

補 助 率

を

33

％

と 設

定

した

。

　

以 上の分 析 結 果か ら

、

低

減 策

の 影 響 を

踏

ま えたバ _イオガス

製 造

コ _{ス トを}

_{再 度 評 価 す}

る

。

100

Xiol

．

2，

　

No ．1

（

September，

2007

）

卯 瀧 高 久 他 国

際

プロ グラム

・

プロ ジェ ク ト学 会 誌 α

o

　

oo

　

α

o

　

 

　

oD

　

oo

　

oo

　

αo

　

oo

35

　

3025

　

20

　

1510

　

5

　

　

喝 　 　 冒 Z

_、

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凵

壌 賜

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K

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一

「

1『

…

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一

1．

11

．

T1

『

．

…

…

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…

…

’

…

『

…

…

『

一

“

1『

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『

1一

『

而

1．

1．

1一．

『

r一

』

』

一

……

……

……

』

……

…’

一

’

』

……

』

…』

…

誉 00 　 　 　 ごみ無 理 単 価 ［円 ！ 

1

図

2

　

ご み 処 理 単 価の バイ オ ガス製 造コ ス トに及

ぼ

す 影 響

【

OZ

、

門

巳

Z

丶

E

一

導

誉

劇

藤

K

染

恕

ヤ

く

326

．

0324

．

0322

．

0320

．

0318

．

0316

．

0314

．

0312

，

00

5001000

　　　　

1500

　　　　

2000

　　　

2500

　　　

3000

堆 肥 単 楢

【

円

！

 

1

図

3

　 堆 肥 売 却 単 価の バイ オ ガス製 造コ ス トに 及 ぼす 影 響

4

　

バ

イ オ ガ

ス

_製

造

コ

ス

トの

再

評 価

　

表

5

にバ _イ

_オ

ガス

製 造

コ ス トの再

評 価 後

の

結 果

を 示

す

。

こ の

結

果 よ り

、

上 記 低

減 策

の 影

響

で

、

大 き くコ ス ト

低 減

さ れた こ と が わか る

、

最

も 小 規

模

の ケ

ー

ス で

50

％の バ_{イ オ ガ}ス

製

_造

コ ス トの

_{低 減}

に な り

、

最 も

大

規 模

の

ケ

ー

ス で は

、90

％

以

上

の コ _{ス ト}

_{低 減}

_につ

_{な が}

っ た

。

　

ま た

、

バ_イオガス をエ

_ネ

ル ギ

ー

資

源 と し て

_利

用 す ること は

_、

天

然

ガス の

_{消 費}

量 を

_{削 減}

で

き

ること か ら

_、

二

酸

化

炭 素

を

削 減 す

るこ とに

繋

が る

、

最

も 大 き な 規

模

のケ

ー

ス に おい ては

、

年 間

7000t

程 度の削 減 に

繋

がる

。

Vol．2，

　

No ．1

（

September，2007

_）

101

Jouruat

（oflAP2M

_T

_．

_Utaki

　et　al

．

  　 　 ” 　 　 乃 　 　 ゆ 　 　 の 　 　 ゆ 　 　 の 　 　 ρ

50

　

00

　

50

　

00

　 　

50

　

00

　

50

　

0

り 　 　

　

_ヨ

づ 　 　 　 　 　 　 　 　

　

ユ 　 　

　

エ

　

_【

OZ

，

n 巨

Z

丶

匡

颯

轡

嘱

駢

K

煢

恥

ヤ

笑

0

10

2  　 　 　 　

30

　 　

補 助 率

［

瑚

40

50

60

図

4

　

補 助 率のバイ オ ガス 製 造コ ス トに 及ぼ す 影 響 表

5

　

各ケ

ー

ス _{の バ}イ オ ガス製 造コ ス トの再 評 価 後の結 果

−

目

1

立 ケ

ー

ス 1 ケ

ー

ス2 ケ

ー

ス3 ケ

ー

ス4 ケ

ー

ス

5

  仕様 生 ごみ処理量 t／

day

6

12

36

60

120

バイ オ ガス製造 量 Nm3 〆h

38

75

225375750

年 間バイ オ ガス製 造 量 Nm3 ／年

300

，

GOO600

，

000

！

，

800

ρ

003

，

000

，

0006 _，000pOO 設備

コ

ス ト 億 円

3

．

476

，

00M502L9038

．

10

補 助 金 億 円

M51

．

984

．

797

，

2312

．

57 電 力 原

単

位

k

  孤30

．

530530530

．

530

．

53

下水処 理 梱 m3o

．

OI0

．

010

．

Ol0

，

01o

，

01

生ゴ_{ミ処 理} 　 　 3 ガNm

0

．

01O

．

010

，

010

．

010

、

0弖 堆 肥 売 却 　 　 3 廿Nm 0

．

00o

．

oo0

．

000

．

000

．

00

 

固定 費 年 間 経費 円 ／Nm3弔G135

．

62 置17

．

2594

．

45855974

、

45

人 件 費 円 ／Nm3

−

BG70

．

0035

，

001556lL677

．

00 作 業 員 人

3

3

4

5 6 固定費 合 計 円 ／

Nm3

−

BG205

．

62

貍

5225110

．

Ol97

．

2681

．

45

  変動 費

電 カコ ス ト _円／Nm3

−

BG10

．

67

裏

0

．

6710

．

6710

，

6710

．

67 下水 処理 円 ／Nm3

−

BG1

．

331

．

331

，

331

．

33L33 生ゴミ処 理収 入 円 ／Nm3

−

BG

一

80

，

00

一

8

 

，

00

一

80

．

00

一

80

．

OO

一

80

，

00

堆 肥 売却収 入 円 ／Nm3

−

BG

一

3

．

33

一

333

一

3

，

33

一

3

．

33

一

333 変 動 費 合 計 円／Nm3

−

BG

一

71

，

33

一

7133

一

7L33

一

71

．

33

一

71

．

33

バイ オ ガス _製造コ ス ト _円／Nm3

−

BG134

．

2980

，

923 ＆6725

．

9310 」2 バ イ オ ガス製造コ ス ト （天 然 ガス 換 算 ） 円 ／Nm3

−

NG25824 互

55

．

6174

，

3749

，

861946

102

Vok．

？

．

　

．

t

　

No ．1

（

Septernber

，

2007

_）

卯瀧

高久 他 国 際プロ グラム

・

プロ ジェ ク ト学 会 誌

6

5

4

_・

　 　 　

3

　 　 　 　

2

【

E

盤

亠

K

“

麟

娜

1

0

一

噂

一

本 研 究　 　 　X　 カ リフ ォル ニ ア大 学 　 1　 　 冊

一

Nぜ 「　　− ISI，C 　 ◆　 　

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【　 　　 　

一

一

伽 羆 Ψ 　 轟NR _旺1

、

直 　 　 1 ■ o

　　

画 区 1 　 　 　 x 轟

0

200

　

400

　 　 　

600

水

素製 造 能力 ［

Nm3

／

h

］

800

1000

図

5

文献調査か ら

得

ら れ たコ ス トデ

ー

タ と本 研 究で 設定し た式 との関 係

5

　 水 素供 給

コ

ス

ト

の

評

価

　

バ _イオガス

製 造

コ ス ト

を も

とに

、

水 素 供 給

コ ス トの

評 価 を行

っ た

。

_天

然

ガス

改 質 水 素 製 造 装 置

の コ ス トは

、

バ _{イ オ ガ}ス

製 造 装 置 と 同 様 に

、

文 献 等

の

調 査

か ら

以 下

の よ

う

に

設 定

した

水 素 製 造 能 力

SSMR

と

装 置

コ ス

ト

（フ_SMR の

相 関

式か ら

計 算

さ

れ

る

。

（フ_．n

−

_SMR

＝

0

．

3258

　x



_（

Son

＿

_SMR

_∂

e

・

65

_（

2

）

　 本

研

究

で は

、

スケ

ー

ル フ ァク タ

ー

は

0

．

65

と 設 定した

。

　 図

5

に 文

献 調

査 か ら

得

ら れ たコ _ス トデ

ー

タ と

_{本 研 究}

_で

_設

定 し た 式 と_の

_{関 係}

を 示

_す

。

バ イ オ ガス

_{改 質 水 素 製 造}

装 置

の設

備

コ ス トは

、

天 然 ガス 改

質

水 素

製

造

装 置

と 同

等

の ものが

想

定 さ れ る が

、

バ イ オ ガス は二酸

化 炭 素

の割 合 な ど が 天 然 ガス よ り

高

いた め

、

装 置

に

負

担 が か か る

。

そのた め

、

事 前

に

精

製

器

を

設

け

、

二 酸

化

炭

素

を

除

去

す

る か

、

製 造 プ

ロ セ ス の

_{改 良}

な ど が 必

要

と な る

。

し た がっ て

、

本 研 究

で は 企

業

へ の ヒア

リ

ン グ

_（

2006

年

8

月

か ら

9

月に か けて

3

週

間

実

施

し た イン タ

ー

ン シッ

プ

調 査

（

匿

名

企

業

）

_）

に よ り

、

そ れ らの コ ス ト を

踏

ま え

、

バ イ オ ガス

_{改 質}

水

素 製 造 装 置

コ ス トを 天

然

ガス

_{改 質}

水

素 製 造 装 置

コ ス トの

L2

倍

と

想

定 し た

。

　

各 ケ

ー

ス の バ イ オ ガス

改 質

水

素

製

造

装

置

の

仕 様

を

表

6

に 示

す

．

　

ユ

ー

テ ィ リ テ ィ

_{原 単位}

は

、

天

然

ガス

_{改 質}

水 素

製

造 装 置

と 同

等

と した

。

ま たコ ス ト

評 価

の た めの

設 定 条 件

はバ イ オ ガス化 設 備 と 同 等 と し

、

水 素

供 給

コ ス トを 評

価

した

。

表

7

、

図

6

にバイ オ ガス

_{原 料}

か ら

製

造 し た 水

素

の

供

給

コ ス トの 評

価 結 果

を 示

す

。 バ イ オ ガスか ら

製

造 し た 水

素

の 供

給

コ ス トは

、

製

造 規 模

に よっ て 大

き く

コ ス ト が

低 減

し て い くことがわか る

。

化 石

資

源

改 質 水 素

の供 給コ _{ス ト}がお よ そ

40

〜

60

円

1Nm3 −

H2

であ ることか ら

、

小

規 模

の

ケ

ー

ス で は

、

化

石

資 源 改 質 水 素 と

比

較

し て

供 給

コ _ス

_ト

_は

_{非 常}

_に

_高

いが

、

規 模 が 大 き く な

る につ れ て

、

そ の

差

は

縮

ま りほ ぼ

同 等

と なるu

他

の

再

生

可 能

エ

ネ

ル ギ

ー

か らの

水 素 製 造

と比

較

し て

、

経 済 性

におい て

非 常

に

Vbl，

2

，

　

No

．

1

_（

September，

2007

_）

103

Joumar

　oflAP2M

_TUtaki

　etaJ

．

表

6

　

バイ オ ガス _{改 質 水 素 製 造 装 置の仕 様} 項目

単

位 ケ

ー

ス1 ケ

ー

ス2 _ケ

ー

ス

3

_ケ

ー

ス4 ケ

ー

ス

5

水

素 製

造能 力

Nm3

劭

50

100

300

500

₁₀₀₀

年 間

製

造 量 Nm3 ／年

400

ρ

00800

，

0002400

，

0004

．

000

，

0008

，

000

．

000

レ年

36

72

216

360

719

年 間稼 働

時

間

h

800080008000

8000

8000

設備コ ス ト 億 円 0

_．

490

_．

₇₈

_L60

₂

_．

₂₂

3

．

48 電 力

原 単位

kWh

小

lm30

，

200

，

16

0

」

5

0

．

15

0．

14

メ タンガス原 単 位 Nm3

．

NG 〆

Nm30

．

420

．

40

0．

38

0

．

38

0

．

36

上 水 伽 m3

0

。

010

．

Ol

0

．

01

0

．

01

0

．

OI

工

水

ガNm3

0

．

020

．

02

0

．

02

0

．

02

0

．

02

表

7

バ_イオ ガスから製

造

し た水

素

の

_供給

コ ス _トの評 価 結 果 項 目

9

立 ケ

ー

ス1 ケ

ー

ス2 ケ

ー

ス

3

ケ

ー

ス 4 ケ

ー

ス5

 

仕 様 生 ご み 処理量 Vday

6

12

36

60

120

水 素 製 造 能 力

Nm3 斗嚢2〆

h50

1003005001000

  固 定 費

年

間

経費

円 ／Nm3

−

_H

_、

2L5317

．

0611

．

649

．

7i7

．

61

人 件

費

円 ／

Nm

廴H_，

23

．

97lL994

．

002

．

40L20

固 定 費 合 計 円 ／

Nm3

−

H45

．

5029

．

0515

．

6312

」

18

．

81

 

変 動

費

電 力

コスト

_{円 ／}

Nm3

−

H24

。

003

．

203203

．

002

、

80

バ _{イオ ガ}スコスト 円 ／Nm3

−

H、

108

．

4662

．

2428

．

2618

．

957

．

01

上 水 円 ／Nm3

−

_H

_、

2

．

 

02

．

002

．

002

．

002

．

00

工 水 円 ／

Nm3

一

日、 靈

．

60L601

．

601

．

60L60

変 動 費合 計

円 ／

Nm3

−

H116

．

0669

．

0435

．

0625

，

5513

．

41

水 素 供 給コ ス ト _{円 ／}

Nm

−

H216L5698

．

0950

．

6937

．

6622

．

22

優

れ てい る た め

、

有

望 な 水

素 源

と な

る

。

6



バ

_イ

_オ

マ ス

か

ら

の

水 素製 造事

業

の

事 業 性評 価

　

バ _{イ オ}マ スか らの水

素

製

造 事

業

の

事 業 性 評 価 を 行

う

。

事 業

年 数 は

15

年 と す る

。

他の設 定

条 件

は上

述

した

条

件 と

同

等

と

す

る

。

　

ま ず

、

図

7

に 示

す

よ

う

に

、

水 素

販 売

価 格

が 水

素 製 造 事 業

の 正

味 現 在 価 値

に

与 え

る 影 響 を 分 析 す る

。

　

こ の

分 析 結

果 よ り

、36t

／

day

規

模

以 上で な

け れ

ば

、

正

味 現 在 価 値 を

正 に

す

ること は 困

難

で あ るこ と が わ か る

。

ま た

、

現 状

の

車

両 用 燃

料

で あ る ガ ソ リン

価 格

と

競 合 す

る に は

、

水 素

販

売 価 格

は

40

〜80

円

fNm3 −H2

であ

る

必

要

が

あ

る

。

さ ら

に

、

生 ご み 処 理 量の増 加 に

伴

い

、

正 味

現 在 価 値

が

大 き く増

加

す

るこ と が

わ

か る

。

こ の影 響 を

考

察

す

るため

、

図

8

に

生

ご み 処 理 量の 正

味

現

在

価

値

へ の 影

響

を 示

す

。

　

図

よ り

、

生 ご

み

処

理 量

の

増 加

に

伴

い

、

大 き

く 正

味

現

在

価

値

の

値

が

推 移

して い くこ と が わ か る

。

した がっ て

、

生 ご み か ら 水 索 を

製

造

す

る

際

に は

、

で

き

る限 り

大 規 模

の 処 理 施 設 を

建

設 す るこ と が 望 ま しい

。

　

次

に

、

各 事

業

性 評

価 指 標

を 求 め

、

詳 細

に

事 業 性 評 価 を行

っ てい

く

こ

と とす

る

。

水 素

販

売 価 格

にっ い ては

、

現

在

の

水 素 価 格

は

5080

円ノ

Nm3

程

度

で あ るこ と か ら

、

80

円！

Nm3

とす る

。

バ イ オマ _スか

ら

の

水 素

を 利 用 す る

104

_Vol．2，



_{No ，1}

_（

_{September，2007}

_）

卯

瀧 高

久 他 国 際プロ _{グ ラ}ム

・

プロジェ ク ト学 会 誌 冖

∩

目

ζ

圧 凵 ム

K

叮

藻

繕

滌

180．

00160

．

00140

．

00120

．

00100

．

00

80．

0060

．

0040

．

0020

．

00

　

0，

00

一

．

IIII

［

［

一

50

皿一

一

1

三 ：

．．

喜

離嚢

一

1

_］

覇

、 100　 　 　 　

300

　 　 　

500

水 棄

製

造 能 力 ［

Nm3th ］

「

　

一

　

一

　

一

「

黔

　

1000

図

6

　 各 水 素 製 造 能 力に おけるバイ オガス か ら製 造し た水 素の供 給コ ス ト 　 　

5000

屋

4000

睡

3000

一

迴 2000

担

IOOO

誉

・ 　

−

1000

「

　

→

−

6

ヴ

day



L

−

　

＋

36

ゼ

day



　

−

●

一

一120tiday

「

二

40

60

　　　　　　

80

　　　　　　

100

　　　　　　

120

　 水 素 販 売 価 格 ［

円

ノ

Nm3

］

140

図

7

　 水 素 販 売 価 格が水 素 製 造 事 業の正味 現 在 価 値 に 与 え る 影 響

場 合

、

温

室 効 果 ガ

ス

削 減 量 が 約

2200t〜3700t

の

排 出権 が 得 ら

れ る。 そのた め

、

割 高

に 設

定

し た

，

，

　

ここ で

、

6t

／

day

規 模

の ご み 処 理 量で は上

述

した よ う に

事 業

と し て

成

り 立 た ない

。

事 業

性 評 価 指 標の計

算

結 果 か ら

、

36

ソ

day

以

上

の処 理 設

備 を 建

設 で

き

れ

ば

、

こ の

事 業

が

成

り立っ と

考 え

られ る_。 ま た

120

　t’

day

規 模

で は

、

か

な

り

高

い

利 益 を得

られ る と

思

わ れ る

。

Vl

）

1．2，

　

No ．1

（

September，2007

）

105

Journal

　ofM 　P2M

TUtaki

　_et　aL ［

Ek

阻

］

5000

4000

3000

2000

1000

0

一

₁₀₀₀

　

　

− 一

6

12

　 　 　

36

　 　 　

60

生

ゴ

_ミ

_{処 理 量}

_［

tiday］

120

図

8

　

生ご み処理量の 正味 現 在

価 値

へ

の

_{影 響}

表8 各 生ご み処理量に お け る事 業 性評価 指標の計 算 結果

単 位 12t／day36t／day60t 〆day120t ／day

POTROJ 罐 ン

1

π

R

　 年 　 ％ 百万円 　 ％

4892

．

05

−

1680

．

08

10

．

79

．

33143696

8

．

012

．

495659

．

55

5

．

717

．

601

，

95013

．

44

7

　 ま

とめ

　

バ イ オマ ス か らの水

素

製

造 プロ セ ス に おい て

、

コ ス ト

評 価 を行

い

、

そ

の

結 果 を も

とに

経 済 性 評 価

を

行

っ た

．

本

研

究

に よ り

得

られ た 知

見

を 以 下 に 述べ _る

。

●

ご

_{み 処 理}

、

堆

_{肥 売}

却

、

補

_助

金

_{に よ る 収 入 に よ}っ て

、

食

品

廃

棄 物

の バイ オ ガス

化

コ ス トは 大

き く低 減 す

る

　

こ と が で き る。 ○ バ _{イ オ}マ ス原

料

に よ る

水 素

供

給

コ ス トは

、

ご み 処 理 量の 規

模

に応 じて大 き く低 下し

、

最

大

規 模

の ごみ処

　

理 量 を

想 定

し た ケ

ー

ス で は

、22．

22

円

fNm3

に な る と

計

算

さ

れ

た

。

●

事

業

性

_評

価

の

_{結 果}

、36

　

tiday

以 上

の 処 理

設

備

を

建

設で き れ ば

、

バ イ オマ ス

_{原 料}

に よる水

素 製 造 事 業 を成

　

り

立

た せ る こ と が 可

能

で あ る。

　

な お

、

本 稿

での

考 察

で は

、

既

存

研

究

につ い て十 分

な

サ

ー

ベ _{イ ま}で に は 至っ てい ない

。

これにつ い ては

、

研 究 対

象

とし て

、

バイ オ マ ス か ら

水 素

ガ ス へ の

議

論 に

絞

っ ての

考 察

で あっ たこと に も 関

係

し てい る

。

今

後 は

、

水

素

燃 料

のサ プ ラ イ チ ェ

ー

ン全

体

の な かで

検 討 す

るこ と

も

必

要

で あ る

。

ま た

、

経 済性 計 算 以 外

に

、

様

々

_{な 要 因}

が

_水

素 サ

プ ラ イ チェ

ー

ンに

経 済 的 妥 当 性

に は

関 連 す

るこ と は

事 実

で

あ る

。

安

全

性

、

環 境 関 係

の

規 制

、

排 出 権 取 引 な

どの影

響

、

他

の

代 替

エ

ネ

ル ＊t

・

一

一

_と の

関

係

、

さ らには

、

技

術

イノベ

ー

_シ ョ ンに

関 す

る 予 見の

程

度

な ど

。

その

意

味

で はこの研

究

はこれ ま で に 明 らか に なっ た

資

料 でし か も

、

バ イ オマ ス エ

_ネ

_{ル ギ}

…

_{に 限}

_定

_{し た 考}

_察

_{で あ る}

。

正

06

Vol．2，

　

No ．1

_（

September，

2007

_）

卯

瀧 高 久 他 国 際プロ グラム

・

プロ ジェ ク ト学 会 誌

参

考

文 献

［

1

】農 林 水 産 省

．

主 なバイ オマ ス の

発

生 量 と

利 用 状 況

の

変 化

．

http

；〃 www

．

maff

．

qo

．

_ゴ

p

／

biomass

／

pdf

／

　 　

riyou

＿

_ゴ

_yokyou

．

_pdf

．

［

2

ユ新

エ

_ネ

ル ギ

ー ・

産

業 技 術 総 合 開発 機 構

．

バ イオマ スエ

_ネ

ル ギ

ー

導 入

ガ イ ドブッ ク

．

新

エ

_ネ

ル ギ

ー ・

産 業 技 術

　 　総 合 開 発 機 構

，

2005．

［

3

】新

ヱ

_ネ

ル ｝

’

一 ・

産 業 技 術 総 合 開発 機 構

．

WE

−

NET

平 成

15

年 度 成 果 報 告 書

．

新

エ

_ネ

ル

ギ

ー ・

産 業 技 術 総 合 開

　 　発 機 構

，

2005

．

［

4

］伊 坪 徳 宏

，

本 下 晶 晴

，

稲 葉 敦

．

環 境

の

_{外 部 費 用 を活 用}

し た

国

・

企

業

・

製 品

に

お け る環 境 効 率 指 標

の

開 発

．

環 境

　　

情

報 科 学 論

文

集

，

No

．

18

，

　

pp

．

　

373

−

376

，

　

2004

．

［

5

］

C ．

E ．

G ．

　

Padro

　_and 　

V．

　

Putsche．



Surv

のア｛ofthe 　

Economic

　ofHydno8en 　

Technologies

．

　

National

　

Renewable

　

Energy

　　

Laboratory

，1999，

［

6

亅

et　aL　

A

黒

Raissi

．

　

System

　analysis 　ofhydrogen 　

production

　and 　utilization 　at　

ksc．

　

FSEC

　

Final

　

Report

　

for

　

TASK

　 　

IV−A ，2003．

［

7

】

NATIONAL

　

RESEARCH

　

COUNCIL

　and　

NATIONAL

　

ACADEMY

　

OF

　

ENGINEERING

．

　

THE

　

HYDROGEN

　　ECONOMY

：

Oppertunities

，



Costs，



Barriers

，

and 

R

_＆

D



Needs．



THE

　

NA

_［［

IIONAL

　

ACADEMIES



PRESS

， 　 　

2004．

［

8

］

J．

X ．

　

Weinert．

　

A

　near

−

term

　economic 　analysis 　of　

hydrogen

　

fueling

　stations

．

　

Institute

　ofTransportation 　

Studies

，

　　

こノniversity 　of　

Califomia

，

2005

．

［

9

】

M ．

Rohrlich

，

　

M ．

Misry ，

　

P

．

Martens

，

　

S．

Buntenbach

，

　

M

．

Ruhrberg

，

　

M

．

dienhart

，

　

S．

Bhem

，

　

R ，

Quinkeryz

，

　

Z ．

Alkan，

　　

and　

K

．

Kugeler

．

　

A

　method 　tocaluculate 　the　cumulative 　energy 　

demand

_（

CED

_）

of　

hgnite

　extraction

．

　

Intema

−

　　

tionat　

Joumal

　ofLife （

rycle

　

Assessment，

　

V

（）

1．5，No ．

6，

2000．

査

読 　

2007

年

6

月

30

目

受理　

2007

年

8

月

31

目