『カーボンニュートラルと 再生可能エネルギー』

『カーボンニュートラルと

再生可能エネルギー』

村松 淳司

東北大学 副理事／多元物質科学研究所 教授

（NPO法人「スパっと鳴子温泉自然エネルギー」理事）

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東北大学出張講義

2021年10月22日 角田高等学校

温室効果ガスと

地球温暖化

地球温暖化とは何？

どういうことが起こるのか？

何が原因なのか？

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温室効果ガスは我々にとって必要なんだ．

でも，多すぎるのはダメ．

「過ぎたるは猶お及ばざるがごとし」

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地球温暖化とは、石油や 石炭など、化石燃料の消 費の急増やフロン類の生 産や使用によって、二酸 化炭素などの温室効果ガ スが大気中で増えたため に、大気の保温力が上が り、地球の平均気温を押 し上げている現象です。

二酸化炭素、フロン類な

どの温室効果ガスは、太

陽光を反射して地表面か

ら放射された赤外線を吸

収するため、地球表面温

度を高める効果を持って

います。

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まとめ：温室効果と地球温暖化

 温室効果ガスは地球の暖かさを守って くれる絶対に必要なもの

 温室効果ガスの代表例が二酸化炭素

 人間の活動によって二酸化炭素など温 室効果ガスが増えてきた

 温室効果が強くなり、地球の気温が上 がってきた（地球温暖化）

 気温があがって気候変動が起きてきた

 今、対策しないと大変なことになる

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カーボンニュートラル

って何？

前・菅首相の所信表明演説の

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カーボンニュートラルのための取り組み

 企業や団体がカーボンニュートラルを目指す 際、一般的に以下のようなことが実施される

◦ CO2 排出量の削減

◦ 再生可能エネルギーへの切り替え（化石燃料を 使わない）

◦ 廃棄物の削減

◦ 輸送削減のため、より局所的な生産をサポート する

◦ 輸送の電化

◦ 森林再生などのプロジェクトへの資金提供によ るカーボンオフセット

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エネルギーって？

では、なぜ、温室効果ガスが増えたのだろう？

人間の活動の、何が、温室効果ガスを増加させたのか？

それが、エネルギーだ

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エネルギーって、何だろう？

人間にとって、必要なの？

我々の生活に、必要不可欠なもの

一次エネルギーから

二次エネルギーに変換

11 一次エネルギーは、そのまま使えない。

電気やガソリンなど、二次エネルギーに変換する必要がある。

それぞれ、詳細を見ていこう！

石油 天然ガス

石炭 など

ガソリン 電気

ガス

など

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まとめ：エネルギー

 エネルギーには、一次エネルギーと二 次エネルギーがある

 一次エネルギー：石油、石炭、天然ガ ス、ウランのほか、太陽や水も

 一次エネルギーそのものは使えない

 一次エネルギーを人間が使える二次エ ネルギーに変換する必要がある

 発電所は一次エネルギーを二次エネル ギーの電気に変えるところ

 製油所ではガソリンや軽油を製造

日本の

エネルギー消費構造の変化

東日本大震災前後での比較

震災で、どんな変化が起きたのだろう？

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福島第一原子力発電が津波で被災！

原子力発電所が全部止まった

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東日本大震災．福島第一原子力発電所で何が起きたのか．

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日本の一次エネルギー消費量

19 原子力の代わりに、2011年を境に

石油，天然ガス，石炭が増加！

再生可能エネルギーも徐々に増え ているが、とっても少ない

日本の一次エネルギー供給量

20 1965年から現在までの、日本の一次エ

ネルギー供給量の変化。

石油を減らしたが、震災でダメになった。

原子力の代わりに、2011年を境に石油，

天然ガス，石炭が再び増加！

天然ガスの伸びが激しい！

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日本の一次エネルギー供給量

石油（一次エネルギー）利用先

22 震災前の石油の使われ方 輸送、加熱・電気、原料と あるが、意外に電気力は 少ない！

石油の電力利用を少なく してきたからだ。

23 一次エネルギーの中での、石油依存度。そして、化石エネルギー依存度。

化石エネルギーとは、石油・石炭・天然ガスのトータルを指す。

依存度が90％を、超えている。

まとめ：石油 , 石炭 , 天然ガス

 震災以前、日本は石油依存度を減らし、

脱石油を目指してきた

 ところが震災で原子力が使えなくなり、

再び石油、石炭、天然ガス（化石エネ ルギー）を使うようになった

 化石エネルギーの依存度は約 90 ％に なっている

 ただし、石油は電気利用が主ではない

 輸送用や家庭用に多く使われている

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日本の

最適な電源構成とは

震災前後での比較

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このまま石油への依存、化石エネルギーに、

大きな依存をしていて大丈夫だろうか。

エネルギーの中で、発電所、つまり二次エネ ルギーの電気を生産するための、最適な電源 構成とは，どういうものだろうか。

よく、考えてみよう！

26 火力発電

天然ガス＝LNG 石炭 石油

火力発電への依存度が異常に高い

火力発電の燃料は天然ガスが主だ 震災後の

電源構成

「エネルギー基本計画の見直しに向けて」資源エネルギー庁2020年 27

「エネルギー基本計画の見直しに向けて」資源エネルギー庁2020年 28

「エネルギー基本計画の見直しに向けて」資源エネルギー庁2020年 29

発電のための媒体：従来電力

 水力発電

◦ 水：川の水が直接タービンをまわす

 火力発電

◦ 水蒸気：水を沸騰させてタービンを回す



CO

 原子力発電

◦ 水蒸気：水を沸騰させてタービンを回す



東日本大震災で 壊滅的被害

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発電のための媒体：新エネルギー

（再生可能エネルギーによる発電）

 風力発電

◦ 風：空気の動きで羽根をまわす

 地熱発電

◦ 水蒸気：水を沸騰させてタービンを回す



 廃棄物・バイオマス発電

◦ 水蒸気：水を沸騰させてタービンを回す



CO

 太陽光発電

◦ 光による反応 → 直流電源



再生可能エネルギー ＝ 新エネルギー ＋ 水力 ＋ 地熱など

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電源構成の変遷～石油ショック、湾岸戦争、東日本大震災を経て～

1973年の石油ショック前は，大きく石油に依存していた。

その後，脱石油が進んで，湾岸戦争時には原子力が30％近くまで伸びた。

震災直前には石油の依存度が激減し，石炭や天然ガスLNGが増えた。

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電源構成の推移 2010 年～ 2014 年

発電における一次エネルギー，すなわち，電源の構成の変化。

震災を境に，大きく変わっている。

化石エネルギー（石油・石炭・天然ガス）依存度が大きくなった。

実はそれが今でもずっと続いている。

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日本の 2016 年度の電源構成



2016

14.8%



4.8%

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出典：資源エネルギー庁「電⼒調査統計」等よりISEP作成

※⾃家発電の⾃家消費を含む

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日本にとって望ましい電源構成とは

安全性を確認の上、

原 子 力 を 20 ％ ま で 増やす。

再 生 可 能 エ ネ ル ギーをできるだけ多 く 増 や し 、 そ の 分 、 石油・石炭・天然ガ スを減らす。

その減少分は、専ら 再 生 可 能 エ ネ ル ギー次第なのだ。

まとめ：電源構成

 震災前は、過度の石油依存、化石エネル ギー依存を避けるために、原子力依存を 強めていた。

 しかし、東日本大震災による福島第一原 子力発電所が被災したため、日本の全原 子力発電所が安全性が確認されるまで、

ストップとなった。

 火力発電所への過度の依存によって二酸 化炭素（温室効果ガス）が増えてきた。

 2030 年の電源構成は、できるだけ再生可

能エネルギーを主体にするものとする。

地球温暖化

と

再生可能エネルギー

二酸化炭素が地球を滅ぼす・・・

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2030年の電源構成では、原子力を20％まで増やしても、

火力発電所は56％と、過半数を占める。

火力発電所からは、多くの炭酸ガスが生成する。

それを減少させるには、専ら、再生可能エネルギー次第 といえる。

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火力発電所中、石炭が最も二酸化炭素を出す。

天然ガス（LNG）でも、高効率のもので、ようやく排出量が小さくなる。

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ライフサイクルCO²排出量 ＝ 発電所が建設されてから廃棄されるまで、

また燃料が採掘されてから輸送・加工というプロセスをたどり、最後に廃棄 物として処理されるまでの、トータルの二酸化炭素排出量

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京都議定書の

基準年と比較すると、温室効果ガス排出量は、2011年を境に逆に増えた。

温室効果ガスとは、

二酸化炭素などを指す

製造業エネルギー消費推移

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これは電源構成ではなく、全一次エネルギーのエネルギー源別消費量の推移。

1965年から石油ショック（1973年）まで全エネルギー消費量は、2.4倍に増えた。

その後は石油の消費が少なくなり、全体でも

0.96倍

これが製造業における、省エネルギーの成果なのだ！

家庭のエネルギー用途別推移

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製造業ではなく、家庭の全一次エネルギーの用途別消費量の推移。

これは、1世帯における推移だ。

1965年から石油ショック（1973年）まで全エネルギー消費量は、1.7倍に増えた。

その後、製造業と違って、さらに1.3倍も増えた。

動力・照明他が伸びている。ということは、何だろう？

自家用車は、ここには入っていない。

家庭のエネルギー源推移

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家庭の全一次エネルギーのエネルギー源別消費量の推移。

製造業と、どこが違うか、よく見てみよう！

1973年から2010年にかけて大きく増えたのは電気だ。

動力・照明他のエネルギー源は電気だ。

洗濯機や冷蔵庫などの大型化、オール電化などが、電気消費量を押し上げたのだ。

電気が二次エネルギーの主体となり、かつ、火力発電所が主だと、二酸化炭素の 排出量が、さらに、多くなる！ これは、まずいぞ！

まとめ：電気のある暮らし

 灯油やガスに依存した生活から、電気 のある生活に、変わってきた。

 電気が二次エネルギーの主体であると

すれば、火力発電所を少なくしないと、

二酸化炭素の排出量が、ますます、多 くなるぞ！

 電気が主体の生活だからこそ、地球温 暖化を避けるために、考えないといけ ない！

 だから、できるだけ再生可能エネル ギーを主体にするものとする。

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再生可能エネルギー

電気の電源構成のうち、未来に期待でき、

二酸化炭素排出量を激減させる！

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再生可能エネルギーとは、何だろうか。

それは、未来の電気の暮らしを支えてくれる のだろうか。

現状と課題を見てみよう。

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再生可能エネルギー： 水力発電

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再生可能エネルギー： バイオマス発電

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再生可能エネルギー： 太陽光発電

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太陽光発電： メガソーラーのデメリット

メガソーラーの問題点・デメリット

 高圧連系の契約に関するコストが必要

 災害による被害

 固定買取価格制度（FIT）の見直し

 電力会社との高圧連係の兼ね合い

 環境破壊・自然破壊

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再生可能エネルギー： 風力発電

風力発電の問題点・デメリット

 コスト面と利用率の問題

◦ 分散型のため各地に設備を作る必要があり，

風力発電機や変電所など設備一式を準備し 設置すると相当のコストがかかる

 系統連系対策

◦ 風の強弱などで出力が左右されること

 騒音問題

◦ 騒音はブレードの風切り音と増速機の歯車 からの機械音が問題

 強風・落雷問題

 環境破壊・自然破壊

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地熱発電

ライフタイム二酸化炭素排出量が最も 少ない地熱発電建設を促進しよう！

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地熱発電のメリット，デメリットは何？

現状はどうか，見てみよう。

世界の地熱資源と発電

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地熱資源量は世界第３位なのに，

地熱発電は進んでいない！

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世界の地熱発電

環太平洋火山帯に沿って多くの発電所がある 59

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更新のため 運転停止中 １

２

３

４

第５位

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地熱発電の問題点・デメリット

 発電効率が20％と比較的低い

◦ 発電効率が80％程度の水力発電や発電効 率が20～40％ある風力発電に比べて劣る

 調査精度が低く開発リスクは高い

◦ 地熱資源は地下深くにあり高精度な調査が 困難

 建設コストが高く費用対効果に課題

◦ 費用や時間の面で多大な負担が発生する

 発電に適した場所は国立公園や温泉地が

多い

地熱発電のメリット

 二酸化炭素をほとんど排出しない

◦ ライフサイクルCO 2 は1kWhあたり13ｇ

 エネルギー源が枯渇する心配がない

 発電量が天候・季節に左右されない

 日本は豊富な地熱資源を有している

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トータルで見ると

地熱発電はコストがかからない

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再生可能エネルギー： 地熱発電

フラッシュ方式（直接法）

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地下から200℃以上の高温の熱水をくみ上げられる場合に適した方法です。

地下の熱水の貯留層から、鋼管杭で蒸気を取り出し、タービンを回すことで発電する方式です。

発電に使われた後の蒸気は、冷却塔で冷やすことにより水になります。この水を地下に戻すため の井戸を還元井といい、最初に高温の熱水を取り出すための井戸を生産井と言います。

バイナリー方式（間接法）

バイナリ方式は既にある温泉熱（水）や温泉井戸等を活用した方式。水よりも沸点の低い有機67

媒体等を熱水で温めて作り出した蒸気によってタービンを回し、発電する方式です。

鬼首地熱発電所 現在更新中

名称 鬼首（おにこうべ）地熱発電所

所在地 宮城県玉造郡鳴子町鬼首字荒雄2-5 認可出力 12,500kW

運転開始 1975/3/19

発電方式 シングルフラッシュ 68

フラッシュ方式

宮城県大崎市鳴子温泉鬼首字荒雄岳2-5

鬼首地熱発電所 設備更新

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フラッシュ方式

山葵沢地熱発電所（ 2019/5 稼働）

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フラッシュ方式

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フラッシュ方式

山葵沢地熱発電所（ 2019/5 稼働）

発電出力 46,199kW となった．

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東北に豊富な『温泉』を含む、

地熱エネルギーが期待される

再生可能エネルギーの中でも

持続可能な社会とは、地球環境や自然環境が適切に保全され、

将来の世代が必要とするものを損なうことなく、現在の世代の 要求を満たすような開発が行われている社会

最後のまとめ： 『持続可能な社会』のために・・

持続可能ではない社会とは、地球温暖化が進むなど、環境が 破壊され、将来、人類が住めなくなるようにする社会のこと。

再生可能ではないエネルギー：

石炭は燃えて水と二酸化炭素になるが、水と二酸化炭素からは 石炭はできないことから、石炭は再生可能ではないエネルギー

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地熱エネルギーこそ、東北、いや日本の未来を担う、

究極の『再生可能エネルギー』なのだ！