日本のエネルギーの
ベストミックスについて
東 京 大 学 大 学 院 工 学 系 研 究科
原 子 力 国 際 専攻 教 授
１．エネルギー選択の評価指標
・供給安定性
エネルギー安全保障、供給障害に対するレジリエンス
・経済効率性
エネルギーコスト、経済全般への影響
・環境適合性
CO
2
等の温室効果ガスやその他の有害物質の排出量
経済
効率性
供給
安定性
環境
適合性
３Ｅのトリレンマ
2
２．エネルギー選択の課題
２．１ 発電原価
２．２ CO2排出原単位
２．３ 発電電力量構成
２．４ 燃料備蓄など
２．５ 再生可能エネルギーの課題
２．６ 原子力発電について
２．７ 資源埋蔵量など
２．１ 発電原価
http://www.npu.go.jp/policy/policy09/archive02_hokoku.html
事故損害額
１０兆円で
約１円/kWh
増加
民主党政権下の国家戦略室による「コスト等検証委員会」
4
LNG火力発電の燃料費１０円/kWhに上昇
（燃料単価１５$/MMBTU、１２０円/$、発電効率６０％)
２．２ CO
2
排出原単位
0
200
400
600
800
1000
風力発電
太陽光発電
地熱発電
水力発電
原子力発電
LNG複合発電
石油火力発電
石炭火力発電
CO2排出量（g-CO2/kWh）
発電燃料（直接）
その他（間接）
２．３ 発電電力量構成
Source: http://www.fepc.or.jp/about_us/pr/sonota/__icsFiles/afieldfile/2013/05/17/kouseihi_2012.pdf
電気事業連合会Webサイト
0
200
400
600
800
1000
1200
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
発電電力量
[T
Wh
/y
ear
]
年度
その他再生可能
水力
石油
天然ガス
石炭
原子力
化石燃料依存度８８．３％！
6
300TWh分の燃料費
LNG火力発電：３兆円
原子力発電：0.5兆円
２．４ 燃料備蓄など
石油備蓄
約半年分の備蓄（国家備蓄１０９日分、民間備蓄８２日分）
備蓄費用 約1,000円/キロリットル/年
緊急時対応の国家備蓄放出の経験はなし
天然ガス貯蔵
LNG国内貯蔵設備の容量は年間消費量の10分の1程度（約1ヶ月分）
貯蔵量はその約半分で２週間程度
←これで十分なのか？
単位エネルギー当たりのLNG貯蔵コストは石油の約10倍？
マイナス162℃で貯蔵
ボイルオフガスの発生（１ヶ月に5％程度？）
石炭貯蔵
石炭火力発電で平均的には１～２ヶ月分程度
２．５ 再生可能エネルギーの課題
日本の森林バイオマスのポテンシャル
日本における一次エネルギー供給量の5％に相当（25Mtoe程度）
年間1億m
3
の木材生産が可能と仮定
日本の森林の蓄積量40億m
3
を40年周期で利用
林産物生産量は2000万m
3
弱
日本の廃棄物
産業廃棄物 4億トン／年
鉄屑，石灰石，鉱滓等の不燃物が大部分
2,000万トン程度が廃材等の平均発熱量4,000kcal/kgの可燃物
一般廃棄物 5,000万トン／年
ほとんど可燃物 発熱量2,000kcal/kg
両廃棄物で日本の一次エネルギー供給量の約3％に相当
8
２．５ 再生可能エネルギーの課題
地熱資源：1,000,000 Gtoe？ （Gtoe：石油換算10億トン）
発電資源：500～1,000 Gtoe（高温が必要）
既開発地熱：0.01 Gtoe/年 程度
年間発熱量（地殻熱流0.07W/m
2
地球全体で約30Gtoe/年）
大規模な火山噴火のエネルギーは
石油換算で0.01Gtoeのオーダー （日本の1週間分のエネルギー程度）
溶岩等の熱エネルギーも含めると0.1Gtoeのオーダー
日本国内には発電資源として
現在は約0.5GW、可能性として20GW程度
２．５ 再生可能エネルギーの課題
太陽光発電
国土の２％程度に設置すれば量的には日本の全電力量を賄えるが．．．
1m
2
当たり年間100~150kWhの発電となり、40円/kWhとすると4,000~6,000円/年の売り上げ
稲作なら米500ｇが得られて、300円程度
大規模導入すると余剰電力（出力抑制）の割合が増える。
10
R.Komiyama,
Energy Policy 66 (2014), pp. 73-89
年間電力需要を１とした
太陽電池によ
る
年間発電量
最大電力需要を１とした太陽電池設備容量
利用された太陽電池出力
抑制された太陽電池出力
エネルギー基本計画(2014年4月）
原発依存度については、省エネ・再エネの導入や火力発電所の効率化などにより、
可能な限り低減させる。
世界的には増加傾向
２０１０年から２０３５年に５０％増（中国、インドが顕著）
日本メーカー等に対する世界の期待は大きい
２．６ 原子力発電について
アフリカ
中東
南米
その他アジア
その他東欧・ユーラシア
インド
ロシア
アジア・オセアニアの先進国
欧州の先進国
中国
北米
日本
（44.3GW）
ギガワットGW=十億ワット＝百万キロワット
２．６ 原子力発電について
放射性廃棄物の最終処分
トイレのないマンションか？
将来世代への「つけ」
大気中CO
2
などの温室効果ガスの影響（1000年程度）
化石燃料という貯金の取り崩し（化石燃料の新たな生成には１億年）
２つの神話
「安全神話」
「危険神話」
低線量・低線量率被曝の健康影響に関する生物学等の最先端科学による評価
放射線以外のDNA二重鎖切断の要因
細胞内の代謝による活性酸素は200mSv/day相当の影響を及ぼしているとの報告も（自然放射線の１０万倍程度）
Maurice Tubiana et al., “The Linear No-Threshold Relationship Is Inconsistent with Radiation Biologic and Experimental
Data”, Radiology: Volume 251: Number 1—April 2009 （原文では200mGy/day）
２．７ 資源埋蔵量など
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
資源量（
石油換算
10
億ト
ン
）
推定埋蔵量
確認埋蔵量
15,540Gtoe
Source：Nebojša Nakićenović et al. , Global Energy Perspective p.52
軽水炉から増殖炉に変えると60倍
３．エネルギーシステムの評価
３．１ 再生可能エネルギー大量導入時の最適電源構成
３．２ 将来の電源構成に関するシミュレーション
３．３ 長期的な世界のエネルギー需給
14
３．１ 再生可能エネルギー大量導入時の最適電
源構成
概要
全国を140
地点程度の地理的解像度と
年間10分間隔
の時間的解像度を以て、
電力需給モデルを線形計画問題として定式化し、太陽光発電と風力発電を
大量導入した場合の電源構成や送電網のあり方を解析する。
西日本（九州、四国、中国、関西、北陸、中部）
東日本（関東、東北、北海道）
南早来 西当別 道北1 道北2 道北3 北新得 西双葉 函館/大野G
G
東通 上北 秋田 岩手 宮城G
女川G
三 陸 海 岸 新庄 西仙台 仙台 宮城中央G
相馬共同 新潟G
南相馬 福島第一G
G
福島第二 広野 南いわき 新いわき 風力接続線1 広 野 火 力 線 富 岡 線 川 内 線 相 馬 双 葉 幹 線 常 磐 幹 線 仙 台 幹 線 青 葉 幹 線 北 上 幹 線 十 和 田 幹 線 む つ 幹 線 相 福 幹 線 朝 日 幹 線 山 形 幹 線 陸 羽 幹 線 松 島 幹 線 牡 鹿 幹 線 奥 羽 幹 線 岩手幹線 北青幹線/北奥幹線 大潟幹線 道 南 幹 線 道 央 西 幹 線 道 央 北 幹 線 道 央 東 幹 線 北 本 連 系 線 風力接続線5 襟裳岬 風 力 接 続 線 4 狩 勝 幹 線 飯 豊 幹 線 五 頭 幹 線 鳴 瀬 幹 線 秋盛幹線G
津軽半島G
G
道 央 南 幹 線G
西野G
風力接続線2 風力接続線3 柏崎刈羽 新新潟幹線鉄塔 新榛名/西群馬G
G
G
東群馬G
G
G
G
G
G
G
新茂木 新栃木/新今市 新新田 新所沢 新古河/新筑波G
那珂 ひたちなかG
G
新野田 新京葉 新豊洲 新佐原 岩槻 品川火力G
G
G
新富士 東山梨 横須賀 新秦野 新多摩 横浜火力 新秩父 新信濃 今市 下郷G
塩原 房総 新木更津 袖ヶ浦 富津 房 総 線 新袖ヶ浦線 新袖ヶ浦線 福 島 幹 線 福島幹線 新 古 河 線 新 佐 原 線 福 島 東 幹 線 新 茂 木 線 新 秩 父 線 新 栃 木 線 新岡部線 新新田線 新 多 摩 線 新 新 潟 幹 線 新 榛 名 線 下郷線156鉄塔 下 郷 線 今 市 線 新 秦 野 線 新 い わ き 線 新 京 葉 線 新 京 葉 線 印旛線 西 群 馬 幹 線 西 群 馬 幹 線 塩 原 線 南 新 潟 幹 線 新 坂 戸 線 東群馬幹線 南いわき幹線 新 赤 城 線 那 珂 線 阿 武 隈 線 新 豊 洲 線 東 京 西 線 品 川 火 力 系 品 川 火 力 系 東 京 南 線 君津線 北 千 葉 線 千葉 北 千 葉 線 富津火力線 接 続 線 下 郷 線 佐久間FC 新信濃FC 柏崎刈羽(原) 奥清津(揚) 奥清津第二(揚) 新高瀬川(揚) 水殿(揚) 安曇(揚) 玉原(揚) 葛野川(揚) 神流川(揚) 横浜(火) 川崎(火) 南横浜(火) 磯子(火) 横須賀(火) 今市(揚) 塩原(揚) 下郷(揚) 沼原(揚) 千葉(火) 鹿島(火) 鹿島共同(火)G
五井(火) 姉崎(火) 富津(火) 袖ヶ浦(火) 君津共同(火) 品川(火) 大井(火) 東扇島(火) 勿来(火) 常陸那珂(火) 東海第二(原) 広野(火) 福島第二(原) 福島第一(原) 新地(火) 新潟(火) 東新潟(火) 仙台(火) 新仙台(火) 酒田共同(火) 女川(原) 秋田(火) 能代(火) 東通(原) 八戸(火) 知内(火) 泊(原) 伊達(火) 苫小牧(火) 音別(火) 苫東厚真(火) 苫小牧共同(火) 砂川(火) 奈井江(火)G
双 葉 線G
原町(火)G
東清水FCG
G
G
G
G
G
G
G
G
G
G
G
G
G
G
G
G
G
G
G
G
G
G
南九州 小丸川 高野 中央 大分 豊前 西九州 北九州 新山口 東山口 新西広島 新広島 新岡山 東岡山 広島 新倉敷 讃岐 川内 阿南 大阪湾 能勢 山崎 西播 日野 西島根 三隅 北松江 新鳥取 智頭 東近江 南京都 関 黒部 領南 京北 猪名川 北摂 奥多々良木 舞鶴 大飯 美浜 新福井 越前 北庄 加賀 城端 富山 南福光 新能登 志賀 岐阜 三重 東大和 西部 岐北 川越 北部 長野 愛知 上越 信濃 豊根 東部 知多 碧南 渥美 静岡 東栄 浜岡G
宇部G
徳山 中国西幹線 新山口幹線 関 門 連 系 線 北 九 州 幹 線 新 山 口 連 絡 線 山 口 宇 部 線 新 西 広 島 連 絡 線 東 山 口 連 絡 線 東山口幹線 新 広 島 連 絡 線 新西広島幹線 新広島幹線 西 島 根 幹 線 四 国 中 央 東 幹 線 阿 波 幹 線 阿南紀北直流幹線 南福光連系所 本 四 連 系 線 播磨西線 三岐幹線 北 大 和 線 日野幹線 越 前 嶺 南 線 小 丸 川 幹 線 越前線 播 磨 線 宝 塚 線 姫 路 線 西 京 都 線 西 部 名 古 屋 線 姫路第一(火) 姫路第二(火) 多奈川第二(火) 相生(火) 赤穂(火) 南港(火) 堺港(火) 海南(火) 御坊(火) 新小野田(火) 下関(火)G
山 崎 智 頭 線 新岡山幹線 西播岡山線 中国東幹線 三隅(火) 島根(原) 俣野川(揚) 新信濃FC 喜撰山(揚) 奥吉野(揚) 池原(揚) 大飯(原) 山城東線 播磨中央線 能勢線 南近江線 三重東近江線 加賀福光線 三重連絡線西部幹線 西部幹線 東部幹線 東栄幹線 東 名 古 屋 東 部 線 知 多 火 力 線 額 田 東 部 線 額 田 幸 田 線 新 三 河 幹 線 三 河 線 新港幹線 新富山幹線 中央幹線 丹波線 東播線 若狭幹線 若狭幹線 北庄線 能越幹線 能越幹線 福井(火) 敦賀(火) 七尾大田(火) 志賀(原) 他水力(水)G
富山(火) 富山新港(火) 愛岐幹線 豊根幹線 南 信 濃 幹 線 豊 根 連 絡 線 北 部 中 濃 線 長 野 幹 線 静 岡 連 絡 線 浜 岡 幹 線 岐 阜 連 絡 線 中国中幹線 島 根 原 子 力 幹 線 北 松 江 幹 線 第 二 大 飯 幹 線 奥 多 々 良 木 本 線 丹 波 幹 線 舞鶴(火) 宮津(火) 高浜(原) 奥多々良木(揚) 美浜(原) 敦賀(原) 西条(火) 伊方(原) 大森川(揚) 本川(揚) 穴内川(揚) 阿南(火) 橘湾(火) 坂出(火) 蔭平(揚) 上 越 火 力 線 信 濃 幹 線 駿 東 幹 線 佐久間FC 東清水FCG
G
小丸川(揚) 川内(火) 川内(原) 苓北(火) 大平(揚) 玄海(原) 松浦(火) 唐津(火) 相浦(火) 松島(火) 天山(揚) 新小倉(火) 苅田(火) 下松(火) 柳井(火) 岩国(火) 新大分(火) 大崎(火) 南原(揚) 水島(火) 新成羽川(揚) 四日市(火) 川越(火) 新名古屋(火) 西名古屋(火) 尾鷲三田(火) 知多(火) 武豊(火) 知多第二(火) 碧南(火) 渥美(火) 浜岡(原)G
豊前(火)G
竹原(火) 上越(火) 黒部等(水)G
大河内(揚)G
奥美濃(揚) 長野(揚)G
高根第一(揚) 馬瀬川 第一(揚)G
奥矢作第一(揚) 奥矢作第二(揚) 新 岡 山 連 絡 線 東 岡 山 連 絡 線 静 岡 幹 線G
三 隅 火 力 線 日野新鳥取間 新鳥取智頭間 美 浜 線 御 母 衣 北 幹 線 御 母 衣 南 幹 線 加 賀 幹 線３．１ 再生可能エネルギー大量導入時の最適電
源構成
エネルギー・環境会議で想定された再エネ導入量を基準とする4シナリオ
16
設備容量（万kW）
シナリオ①
（エネ環20％）
シナリオ②
（エネ環25%）
シナリオ③
（エネ環30%）
シナリオ④
（エネ環35%）
太陽光
3,609
5,340
6,328
6,856
戸建住宅
2,408
4,000
4,000
4,528
メガソーラー
1,201
1,340
2,328
2,328
風力
1,218
1,760
3,490
4,755
陸上風力
1,168
1,473
2,904
3,952
洋上風力
50
287
586
803
水力（除く揚水）
2,319
2,378
2,378
2,578
一般水力
1,130
1,178
1,178
1,178
中小水力
1,178
1,200
1,200
1,400
地熱
122
240
312
388
バイオマス等
420
552
552
600
海洋エネ
-
50
100
150
合計
7,676
10,320
13,160
15,327
2020年
2030年
2030年
2030年
2012年AMeDASデータ
を用いて出力推計
（＝外生的に発電量を与える）
常に80%利用可能と想定
常に67%利用可能と想定
常に41%利用可能と想定
年平均で53%利用可能と想定
その他諸前提等
電力需要：2012年のデータを使用
原子力設備容量：40年廃炉ルール、新設無しルール
火力設備容量：現状値。ガス複合発電のみ各発電所で20GWまで（既設含）増設可
揚水容量：現状値
蓄電池：全て新設（各地点10GW、80GWhまで）
-6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 P o w e r S y s te m O p e ra ti o n [G W ] Loss Inter Change Suppressed PV Suppressed Wind Battery2(out) Battery1(out) Pumped(ont) Battery2(in) Battery1(in) Pumped(in) PV Wind Oil LNG GCC LNG ST Coal Nuclear Marine Biomass Geothermal Hydro Load -10 -5 0 5 10 15 20 P o w e r S y s te m O p e ra ti o n [G W ] Loss Inter Change Suppressed PV Suppressed Wind Battery2(out) Battery1(out) Pumped(ont) Battery2(in) Battery1(in) Pumped(in) PV Wind Oil LNG GCC LNG ST Coal Nuclear Marine Biomass Geothermal Hydro Load -2 0 2 4 6 8 P o w e r S y s te m O p e ra ti o n [G W ] Loss Inter Change Suppressed PV Suppressed Wind Battery2(out) Battery1(out) Pumped(ont) Battery2(in) Battery1(in) Pumped(in) PV Wind Oil LNG GCC LNG ST Coal Nuclear Marine Biomass Geothermal
試算結果(シナリオ
３)
西日本 5月
(九州、中国、四国)
九州
中国
四国
利用されない余剰電力
18
-10 -5 0 5 10 15 20 25 P o w e r S y s te m O p e ra ti o n [G W ] Loss Inter Change Suppressed PV Suppressed Wind Battery2(out) Battery1(out) Pumped(ont) Battery2(in) Battery1(in) Pumped(in) PV Wind Oil LNG GCC LNG ST Coal Nuclear Marine Biomass Geothermal Hydro Load -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 P o w e r S y s te m O p e ra ti o n [G W ] Loss Inter Change Suppressed PV Suppressed Wind Battery2(out) Battery1(out) Pumped(ont) Battery2(in) Battery1(in) Pumped(in) PV Wind Oil LNG GCC LNG ST Coal Nuclear Marine Biomass Geothermal Hydro Load -10 -5 0 5 10 15 20 25 P o w e r S y s te m O p e ra ti o n [G W ] Loss Inter Change Suppressed PV Suppressed Wind Battery2(out) Battery1(out) Pumped(ont) Battery2(in) Battery1(in) Pumped(in) PV Wind Oil LNG GCC LNG ST Coal Nuclear Marine Biomass Geothermal Hydro Load関西
北陸
中部
試算結果(シナリオ
３)
西日本 5月
(関西、北陸、中部)
関東
東北
北海道
-10 -5 0 5 10 15 20 25 P o w e r S y s te m O p e ra ti o n [G W ] Loss Inter Change Suppressed PV Suppressed Wind Battery2(out) Battery1(out) Pumped(ont) Battery2(in) Battery1(in) Pumped(in) PV Wind Oil LNG GCC LNG ST Coal Nuclear Marine Biomass Geothermal Hydro Load -20 -10 0 10 20 30 40 50 P o w e r S y s te m O p e ra ti o n [G W ] Loss Inter Change Suppressed PV Suppressed Wind Battery2(out) Battery1(out) Pumped(ont) Battery2(in) Battery1(in) Pumped(in) PV Wind Oil LNG GCC LNG ST Coal Nuclear Marine Biomass Geothermal Hydro Load -2 0 2 4 6 8 10 12 P o w e r S y s te m O p e ra ti o n [G W ] Loss Inter Change Suppressed PV Suppressed Wind Battery2(out) Battery1(out) Pumped(ont) Battery2(in) Battery1(in) Pumped(in) PV Wind Oil LNG GCC LNG ST Coal Nuclear Marine Biomass Geothermal３)
東日本 5月
(関東、東北、北海
道)
利用されない余剰電力
３．２ 将来の電源構成に関するシミュレーション
電源容量に関する想定
20
0
10
20
30
40
50
60
70
80
2010
2020
2030
2040
2050
GW
"Reference"
"Decommission
after 40 years"
"Decommission
after 50 years"
"Decommission
after 60 years"
"Status quo"
種類
最大容量 [GW]
一般水力発電
23
揚水発電
28
地熱発電
1.2
都市ごみ発電
2.5
バイオマス発電
0.4
風力発電
70
太陽光発電
650
原子力発電の設備容量シナリオ
IEEJ Transactions on Power and Energy 132(9), 780-792, 2012-09-01
The Institute of Electrical Engineers of Japan
３．２ 将来の電源構成に関するシミュレーション
その他の想定シナリオ
IEEJ Transactions on Power and Energy 132(9), 780-792, 2012-09-01
The Institute of Electrical Engineers of Japan
Type
2010
2030
2050
石炭価格 [JPY/kg]
9.8
11.0
11.0
重油価格 [JPY/liter]
45.8
68.9
68.9
天然ガス価格 [JPY/kg]
50.1
60.4
60.4
太陽光発電 [JPY/W]
600
400
300
Parameters
2030
2050
CO
2
排出削減率
（2010年比）
- 60%
- 80%
電気自動車 [million]
5
20
Parameters
2010 - 2030
2030 - 2050
GDP 成長率
1.4%/year
0.7%/year
３．２ 将来の電源構成に関するシミュレーション
計算結果の例
22
IEEJ Transactions on Power and Energy 132(9), 780-792, 2012-09-01
The Institute of Electrical Engineers of Japan
-40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 Pow e r G e n e ration [GW] Suppressed Wind Suppressed PV Battery(in) Pumped(in) Battery(out) Pumped(out) Wind PV Oil LNG LNG GCC Coal Nuclear Geothermal Hydro Demand -100 -50 0 50 100 150 200 250 300 Pow e r G e n e ration [GW] Suppressed Wind Suppressed PV Battery(in) Pumped(in) Battery(out) Pumped(out) Wind PV Oil LNG LNG GCC Coal Nuclear Geothermal Hydro Demand
