天然ガスとエネルギーの未来
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Transcript 天然ガスとエネルギーの未来
Japan
Gas
Association
都市ガス業界の2013年以降のCO2削減への取組み
平成22年10月13日(※)
平成23年 3月
(一部修正)
(社)日本ガス協会
(※)経済産業省産業構造審議会環境部会地球環境小委員会政策手法ワーキンググループへ提出
Japan
Gas
Association
1
内容
1. 都市ガス事業の概要
2. 都市ガス製造・供給工程におけるCO2削減
3. 都市ガス消費段階におけるCO2削減
4. まとめ
2
1.都市ガス事業の概要
都市部を中心に日本全体の約半数のお客さまに211事業者が都市ガスを供給
用途別都市ガス販売量の推移
億m3(45MJ)
400
エネルギー環境政策の進展に伴ない
ガス需要構造は家庭用中心から
産業用中心へと変化
300
(1970年) 家庭用:非家庭用=64:36
(2010年) 家庭用:非家庭用=28:72
産業用
200
業務用
100
家庭用
0
1970
1980
1990
2000
2010
ガス販売量内訳
お客さま件数:29百万件
ガス販売量 :約338億m3
(41.8605MJ/m3換算)
私営都市ガス事業者
公営都市ガス事業者
事業者数 :211者
供給エリア :国土の約5%
(都市部を中心)
その他
27%
338億
m3
大手4社
73%
2009年度実績
3
2.都市ガス製造・供給工程におけるCO2削減
(1)都市ガスの製造・供給工程で大幅にCO2削減
天然ガスへの原料転換、製造プロセスの省エネ化等によりCO2削減
都市ガス製造・供給工程
都市ガス消費段階
都市ガス製造工場
家庭用
LNGの例
低圧
導管
業務用
原料
高圧
導管
LNG船
ローディングアー
ム
LNG貯槽
LNG気化器
輸送用
中圧
導管
産業用
CO2削減に関する取組
1. 石炭・石油系からLNGへの原料転換(製造プロセスの変更)
→製造工程での熱、電力使用量削減
2. 製造工場での冷熱利用設備、省エネ機器の積極導入
→冷熱発電設備、コージェネの導入など
4
2.都市ガス製造・供給工程におけるCO2削減
(2) 原料転換による製造プロセス変更でCO2を削減
天然ガスへの原料転換は1969年のLNG輸入開始から約40年の歳月と熱量調整費用に延べ1兆円
以上の資金を投入。LNG気化プロセスへの変更により都市ガス製造効率は99.5%まで向上
都市ガス製造効率の向上
都市ガス原料の変遷
1872年
石炭を原料としたガスで供給開始
石炭原料:70%
・コークス炉等の燃料、石炭粉砕器等の電力
100年
1969年
石炭・石油から
LNGへの原料転換を開始
石油系原料:85~98%
・改質炉等の燃料、ポンプ等の電力
40年
2009年度に208事業者が転換完了
高カロリーガス比率:99.9%
高カロリーガス*比率の推移(販売量比率)
*天然ガスへの原料転換等で高発熱量にした都市ガス
100%
・LNGポンプ/気化用海水ポンプ等の電力
都市ガス製造効率の推移
製造効率
100.0(%)
99.5
80%
60%
99.7 99.9
89.6 98.5
20%
99.0
99.5%
98.5
98.0
97.5
97.0
08
07
20
06
20
05
20
04
20
03
20
02
20
01
20
00
20
99
20
98
19
19
1997 2005 2008 2009
97
96.5
6.2
1972
多くの都市ガス
製造工場は製造
効率の高いLN
G気化プロセス
に
19
40%
0%
天然ガス原料:99%以
上
5
2.都市ガス製造・供給工程におけるCO2削減
(3)製造プロセス変更後の更なるCO2削減の取組み
LNG気化プロセスはシンプルなプロセスで、実施できる対策は限られているが、
更なる原単位改善は限界に近づいている
ボイラー
BOG(ボイルオフガス)圧縮機
蒸気
排熱
LPG
気化器
BOG
海水
コージェネの導入
コージェネ
レーション設備
燃料
LPG
海水ポンプ
LNG
気化器
LNGタンク
LNGの冷熱利用
①冷熱発電の導入
②媒体高純度化による発電出力向上
③冷凍倉庫での冷熱利用
等
製造プロセスは海外とほとんど変わらないが、
日本は冷熱を有効利用していることが特徴
NG
購入電力
発電
構内各機器へ
熱量調整
都市ガス
付臭
設備の高効率化
①LNG気化器・海水ポンプの高効率化
②特高受配電設備の更新による電力損失低減
③LNG保冷循環ポンプに回転数制御を導入
需要等にあわせた運転の最適化
BOG圧縮機の吐出圧低減による電力削減等
6
2.都市ガス製造・供給工程におけるCO2削減
(4)都市ガス製造・供給工程のCO2削減実績
CO2排出原単位・CO2排出量を大幅に削減
2009年度実績(1990年度比)
排出原単位:▲90% 排出量:▲78%
2008~2012
(5ケ年平均目標)
注 :CO2排出量・CO2原単位の数値はマージナル補正方式(コージェネレーション)の数値。
7
2.都市ガス製造・供給工程におけるCO2削減
(5)2020年におけるCO2削減目標
・自主行動計画の取組み
主要対策:原料の天然ガス転換(LNG気化プロセスへの変更)等の省エネ対策
→ CO2排出原単位、CO2排出量の大幅削減を実現
・2020年の目標
CO2原単位目標: 9.0g-CO2/m3
・原単位増加要因:供給エリアの拡大による工場送出圧力の昇圧等
・主要対策:各種高効率機器の採用、需要変動にきめ細かく対応した運転の最適化等で目標達成
を目指す
年度
CO2排出原単位 (g-CO2/m
CO2排出量 (万t-CO2)
活動指標:ガス製造量 (億m
1990
実績
2005
実績
2008
実績
2009
実績
5ヵ年平均
目標*1
2020
目標
83.6
13.7
9.0
8.4
9.0
9.0
132.8
45.5
32.2
29.6
34.9
43*3
159
333
357
352
388 *2
480*3
*1 自主行動計画(2008-2012)5ケ年平均目標
*2 (2008-2012)5ケ年平均製造量
*3 2020年のCO2排出量や活動量は見通しであり、コミットするものではない。
注 :CO2排出量・CO2排出原単位の数値はマージナル補正方式(コージェネレーション)の数値。
8
2.都市ガス製造・供給工程におけるCO2削減
(6)マージナル補正方式(コージェネレーション)によるCO2排出量〔kg-CO2〕
購入電力使用量
〔kWh〕
× 全電源平均排出係数
〔kg-CO /kWh〕
2
従来方式によるCO2排出量
-
コージェネ発電量
〔kWh〕
×
火力電源排出係数
〔kg-CO2/kWh〕
-
全電源平均排出係数
〔kg-CO2/kWh〕
補正するCO2削減量
マージナル補正方式とは、購入電力の削減効果をマージナル電源と想定される火力電源の排出
係数で評価し、従来の全電源平均排出係数による算定では評価しきれないCO2削減量を、全電
源平均排出係数で算定した全体のCO2排出量から差し引く方式。
なお、マージナル評価するCO2削減量は、主要なCO2削減策のうち、購入電力削減量が個別に計測可能な対策を対象としたもの
である。都市ガス製造・供給工程のバウンダリーにおいて、主要な対策はコージェネレーションの導入であるため、対策が明確にな
るよう名称に( )書きを付けた。
9
2.都市ガス製造・供給工程におけるCO2削減
(7)目標設定の主体と目標達成担保の仕組み
1.目標設定主体
2009年度ガス販売量内訳
目標設定主体:業界単位で設定
その他
27%
・大手4社のガス販売量の割合は業界全体の73%を占める
・CO2削減対策の効果と検証コストを考え、今後検討
338億
m3
大手4社※
73%
※大手4社:東京、大阪、東邦、西部
2.目標達成担保の仕組み
目標超過時の対応:クレジット購入を検討
10
3.都市ガス消費段階におけるCO2削減
(1)都市ガスの消費段階(お客さま先)でのCO2削減への貢献
製造・供給工程と比較して、消費段階(お客さま先)の排出規模は2ケタ大きく、
お客さま先でのCO2削減が重要
都市ガス消費段階
都市ガス製造・供給工程
低
圧
導
管
都市ガス製造工場
LNG船
ローディン
グアーム
LNG貯槽
LNG気化
器
高
圧
導
管
業務用
家庭用
中
圧
導
管
輸送用
輸送用
~50万t-CO2
レベル
製造・供給段階
1
産業用
~1億t-CO2レベル
CO2排出量規模
消費段階(お客様先)
200
11
3.都市ガス消費段階におけるCO2削減
(2) ガス販売の推移と「エネルギー基本計画」での位置づけ
■都市ガス販売の推移およびCO2削減実績
400
「エネルギー基本計画の見直し」
億m3(45MJ)
(平成22年6月)
エネルギー環境政策の進展に伴ない
ガス需要構造は家庭用中心から
産業用中心へと変化
300
(1970年) 家庭用:非家庭用=64:36
(2010年) 家庭用:非家庭用=28:72
産業用
200
「産業部門の燃料転換、コジェネ
レーション利用、燃料電池の技術開
発の促進と内外への普及拡大など
「天然ガスシフト」の推進」
(産業部門)
業務用
100
・燃料転換(ガス比率)
年倍増
家庭用
・コージェネ(設置容量) 2020年5割増(800万
kW)
0
1970
1980
1990
2000
2010
2030年倍増
0
(万t-CO2)
■産業用における熱需要の燃料転換
-200
・コージェネによるCO2削減量
-400
(1991~2007)
-600
燃料転換6 1 0 万t
‐
CO2
コージェネ8 6 0 万t
‐
CO2
-800
2008~12年の京都議定書目
標達成に必要な削減量7,500 - 1 ,0 0 0
万トンの2割に相当
- 1 ,2 0 0
- 1 ,4 0 0
※「エネルギー経済統計要覧09
」
- 1 ,6 0 0
をもとに計算
合計1 ,4 7 0 万t
‐
CO2
2020年5割増・2030
(1,100万kW)
「天然ガスシフトの推進」に
よる
消費段階での低炭素化の
取り組みに貢献
12
3.都市ガス消費段階におけるCO2削減
(3) 熱需要の省エネ・低炭素化 ― 産業用分野の高度利用
産業用熱需要の天然ガスへの転換と高効率ガス機器の導入でCO2を半減
1.天然ガスによる低炭素化の取り組み(イメージ)
さらなる低炭素化を目指す
低炭素化に向けた取組み
天然ガスへの転換
高性能機器の導入
A重油
+
従来バーナ
天然ガス化
100
75
さらなる
技術開発
バーナー
高効率化
45
①高性能熱交換システム
②高効率酸素燃焼システム
③CO2分離・回収 (CCS)
:CO2排出量
2.エネルギー利用の高効率化
高効率ガスシステムによる産業部門の熱需要の省エネ・省CO2
化
リジェネレーティブ
・バーナー
ガラスタンク釜バーナー
蒸気ボイラ
13
3.都市ガス消費段階におけるCO2削減
(4) コージェネレーション・燃料電池による熱・電気の省エネ
業務用・産業用から家庭用まで幅広い用途の需要に対して、コージェネ・燃料電池の普及を図り、
熱と電気を同時に省エネ化することで、さらなる低炭素化を実現
■ 熱と電気の需要バランスに適したコージェネを設置
1.コージェネの本質的な価値
・ 需要家で1次エネルギーの80%を活用する
省エネ
システム(発電40%+発電時の廃熱利用
40%)
LNGタンク
都市ガス
産業用向けコージェネ
ミラーサイクル
ガスエンジン
ガスエンジン
ガスタービン
燃料電池等
潜熱回収型給湯器
業務用・店舗向けコージェネ
電気 40
一次エネルギー
(天然ガス)
100
廃熱利用40
ジェネライト
利用困難な廃熱 20
家庭用コージェネ
家庭用から業務・産業用への展開
2.コージェネの新たな価値
・ 再生可能エネルギーとコージェネレー
ションの
組合せにより、さらなる低炭素化を実
現
■固体高分子形燃料電池 ■固体酸化物形燃料電池
(SOFC)<開発中>
■家庭用ガスエンジンコージェネ(PEFC)
<平成21年販売>
14
3.都市ガス消費段階におけるCO2削減
(5)省CO2対策を促進する上での課題(電力削減対策の適正評価)①
再生可能エネルギー、コジェネなどの電源導入によるCO2削減効果は、
火力電源の減少効果で評価すべき。
[ 億kWh]
07年度月別電源別発電実績量
[億kW h]
1 ,2 0 0
1 ,2 0 0
1 ,0 0 0
1 ,0 0 0
800
800
需要の多寡により発電量が増減
600
火力
400
200
0
再生可能エネ・コジェネなど導
入後
再生可能エネルギー・コジェネなどの電源を導入
電源導入に応じ、火力稼動が減少
600
火力
400
ランニングコストが低く、
通年で最大限に稼動
定期点検等を除き、
通年で最大限に稼動
水力
原子力
4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 1 0 月1 1 月1 2 月 1 月 2 月 3 月
出所:資源エネルギー庁「電力調査統計月
報」
最大限稼動のまま
水力
200
最大限稼動のまま
原子力
0
4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月1 0 月1 1 月1 2 月 1 月 2 月 3 月
15
3.都市ガス消費段階におけるCO2削減
(5)省CO2対策を促進する上での課題(電力削減対策の適正評価)②
発電電力量見通し(2030年)
1 6 ,0 0 0
長期的に見ても、電力需要が減ったときに削減されるのは火力
電源
1 4 ,0 0 0
発電電力量(億kW h)
1 2 ,0 0 0
1 0 ,0 0 0
8 ,0 0 0
6 ,0 0 0
4 ,0 0 0
2 ,0 0 0
LN G
石油
石炭
再生可能
揚水
水力
原子力
省エネ促進
4 ,4 2 5
2 ,8 2 4
561
558
3 ,5 9 8
2 ,5 4 3
345
781
345
781
1 ,4 6 3
389
1 ,4 8 1
345
781
原子力,水力は需要に関わらず一定
4 ,3 7 4
4 ,3 7 4
4 ,3 7 4
現状固定ケース
努力継続ケース
最大導入ケース
0
出所:総合資源エネルギー調査会需給部会「長期エネルギー需給見通し」(08年5
月)
16
3.都市ガス消費段階におけるCO2削減
(6) 次世代エネルギーシステムの構築 - 「スマートエネルギーネッ
トワーク」
熱の面的利用から、再生可能・未利用エネルギーを取り込みエネルギーを総合的に
有効利用するシステムを構築し、地域エネルギー供給をおこなう
①熱の融通
(これまで) 熱の面的利用
+
②再生可能エネ
ルギーの利用
③電気の融通
④全体エネルギー
運用制御
(今後) スマートエネルギーネットワーク
電気の融通
全体エネルギーの
最適運用制御
エネルギーセンター
エネルギーセンター
電力ネットワーク
熱の融通
熱の融通
省エネ率 14.6%、CO2削減率
19.2%
(エネルギー面的利用導入モデル事業6ヶ所の計画
再生可能・未利用
エネルギー利用
省エネ率 16.4%、CO2削減率 30.2%
(分散型エネルギー複合最適化実証事業の計画値)
値)
特徴
(1) 未利用エネルギーの導入促進(ごみ処理・河川・工場廃熱の利用等)
(2) コージェネレーションによる再生可能エネルギーの変動抑制
(3) 複数建物間での熱・電気の融通、建物単位・街区単位での需給最適化制御
17
3.都市ガス消費段階におけるCO2削減
(7)輸送部門での天然ガスによる低炭素化
輸送部門のCO2排出の3分の1を占める貨物輸送での天然ガストラック、
乗用車部門での燃料電池自動車によるCO2削減
■ 輸送部門のCO2排出状況
(2008年度)
1.天然ガスト
ラック
自家用
貨物車
17.5%
1.貨物を中心に 「天然ガス自動
車」
貨物分野での低炭素化、黒煙ゼロ化に向けた天然ガスト
ラックの普及(都市内輸送に加え、都市間輸送に展開)
営業用
貨物車
17.3%
自家用
2億3,537万 乗用車
48.9%
トンCO2
2.燃料電池
自動車
航空
4.4%
鉄道
3.4%
2.走行距離の長い乗用車・バスに 「燃料電池自
動車」
CO2を排出しない水素を燃料とした燃料電池の普及
船舶
5.0%
タク
シー
1.7%
バス
1.8%
と
水素インフラ整備
燃料電池自動車
水素ステー
ション
18
4.まとめ
まとめ
1.都市ガス製造・供給段階の取組み
・製造効率向上は限界に近いが、各種省エネ対策を進め、CO2原単位目標9.0g-CO2/m3を
目指す
・目標設定主体は業界単位、目標達成担保の仕組みはクレジット購入を検討
2.都市ガス消費段階の取組み(今後の課
題)
<産業用熱需要の燃料転換と高度利用>
・
高度利用のためのエンジニアリング体制の整備
・
低炭素化に向けた設備投資インセンティブの拡充(エネルギー調査・診断、燃焼試験)
<コージェネレーションを中核とした次世代エネルギーネットワークの構築>
・ コージェネレーションの社会的評価
(省エネ・省CO2効果/再生可能エネルギーとの組み合わせ/系統電力との関係評価)
・
築
次世代エネルギー社会システム「スマートエネルギーネットワーク」での再生可能エネルギーとの組合せの構
<天然ガス供給インフラの整備>
<革新的技術開発>
・
燃料電池(PEFCの高効率化,SOFCの開発,SOFCとガスタービンコンバインドシステムの開発)
・
水素を利用した低炭素社会実現のための技術開発(水素ステーション、水素配管)
19
参考資料
20
参考資料
(1)都市ガス製造・供給工程におけるLNGの冷熱利用例
天然ガス
循環窒素
精高
留圧
塔
空気分離
液化アルゴン
液化酸素
LNGの冷熱を利用し、
液化酸素、液化窒素を
製造する
液化窒素
精低
留圧
塔
原料空気
熱交換器
LNG
熱交換器
冷媒
液化炭酸
天然ガス
蒸留器
LNG
LNGの冷熱を利用し、
液化炭酸を製造する
原料炭酸ガス
液化炭酸
タービン
天然ガス
海水
冷熱発電
加
温
器
気
化
器
発電機
中間熱媒体
凝縮器
LNG
天然ガス
気化器
21
参考資料
(2) 産業用需要集積エリアの分布とガスパイプライン整備状況
現状では、全国の産業用需要エリアに天然ガスを供給できるインフラが未整備
■ 日本の製造業エネルギー消費量推定
印は工業団地
・産業用需要エネルギー
種別シェア
~10万Gcal
10~20万
20~50万
50~100万
100~200万
200~500万
500万Gcal~
天然ガス
石油系
石炭系
北海道・東北
北海道・東北
1
中国
中国
0
%
6%
182PJ
関東
394PJ
関東
2
6
%
718PJ
日本エネルギー経済研究所調べ
中部
中部
近畿
近畿
九州・沖縄
九州・沖
縄8%
2
四国
四国
3
4%
246PJ
129PJ
357PJ
3
%
264PJ
7
%
出所:「平成20年度エネルギー消費統
計調査」統計表および「平
成20年石油等消費動態統
計年報」より推計
22
参考資料
(3) これまで日本で培ってきたガス事業ノウハウを活かした国際展開
ガス産業のバリューチェーン全般にわたり、海外への事業展開
(1) 上流進出
①天然ガス生産・液化事業……豪州(ゴーゴン・プルート・ダー
ウィン)、
ト) 等
北海(出光スノーレ)、オマーン(カルハッ
②LNG船……外航船14隻保有
③上流開発技術……GTL(天然ガス液体燃料化) 等
(2) ガス関連エンジニアリング
北海 出光スノーレ
米 テナスカ、フリーポート、
ニューメキシコ 他
オマーン カルハット
海外のLNG基地・パイプライン・環境エンジニアリング
等
(3) 都市ガス事業の海外展開
①都市ガス事業……マレーシア
②LNG受入基地……米(フリーポート)、スペイン(サグント)
③パイプライン……豪州(EII社)、ブラジル(マーリャ)
インド
インド デリームンバイ
マレーシア
(4) エネルギーマネジメントサービス
メキシコ バヒオ
スペイン アモレビエータ、
①ガス機器販売…GHP、吸収式、ガス給湯器、エコウィル、燃
料
電池等を機器メーカーが海外展開(メー
カーの
サグント
豪州 ゴーゴン、プルート、
ブラジル マーリャ
ダーウィン、ハレット4、EII社
⇒ 成長戦略への貢献と国内都市ガス事業と
の
シナジーを踏まえ取り組む
ストダウン)
生産台数を増やすことによってコ
②スマートグリッド実証事業(米・ニューメキシコ)……再生可能電源
の変動をコージェネで吸収
として参画
(5) 発電事業への参入
③スマートコミュニティ……インド(デリームンバイ)
①天然ガス火力……スペイン(アモレビエータ)、
米(OGパワーアメリカ・テナスカ)、メキシコ(バヒオ)
等
②風力発電……豪(ハレット4)
23
参考資料
(4) 低炭素社会に向けた技術戦略
Ⅰ.低炭素社会実現に向けた貢献
1.天然ガスの普及拡大と高度利
用
定置用燃料電池
定置用燃料電池
・PEFCの高効率化
・家庭用・業務用SOFCの開発
家庭におけるエネルギーの高度利用
・エコジョーズ、エコウィルのさらなる高効率
化
生活価値の向上
・高齢化社会対応機器開発
4.水素エネルギー社会の構
業務用・工業用におけるエネルギーの高度利用 築
水素ステーションの整備
・高効率バーナーの開発
・都市ガス改質型水素製造装
・最適燃焼システム(酸素燃焼)など
置の開発
の開発
・実証による最適モデルの設
ガス空調
コージェネ
計
・ガス冷房(GH
・コージェネの高効率
ローカル水素ネットワーク
化・コストダウン
P・
吸収式)
の高効率化
・水素配管敷設・運用技術開
天然ガス自動車の開発
発
・次世代天然ガス自動車
・純水素燃料電池
2.再生可能エネルギー・未利用エネルギーの導入
再生可能エネルギーとの融合
・ZEBでのガス空調による太陽光・熱の高度
利用
・コージェネと再生可能エネルギー電源
・ZEHでのW発電・太陽熱利用ガス温水システム
未利用エネルギーの利活用
・バイオガスの利用
・都市廃熱の利活用システム
Ⅱ.天然ガス供給基盤の強
化1.安定的かつ低廉な原料調
達
メタンハイドレートの開発・利用に向けた取組み
石炭SNG
非在来型ガス等の調査
3.スマートエネルギーネットワーク
の構築
熱電最適エネルギーマネジメントシステム
・最適制御システムの開発
・スマートエネルギーネットワーク対応型
コージェネ
の開発(応答性・部分負荷効率向上)
エネルギーマネジメントシステム
・HEMS・BEMS・CEMS
・スマートメーター
2.効率的な供給インフラの
整備
パイプライン敷設のコストダウン
(ルート等)
効率的な維持管理技術
5.新規用途・新規市場開
拓
・船舶・農業等
3.高水準の保安の維持・
向上
次世代に向けた保安技術の向
上
24