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1
我が国の再生可能エネルギー導入ポテンシャル(導入編)
環境省地球温暖化対策課調査
2
推計対象とした再エネ
太陽光陸上風力洋上風力
中小水力 地熱
太陽熱 地中熱
導入ポテンシャルの定義
3
賦存量
全自然エネルギー
導入ポテンシャル
シナリオ別導入可能量
現在の技術水準で利用困難なもの
法令、土地用途などによる制約があるもの
事業採算性がよくないもの
本資料(導入編)では、おもに「導入ポテンシャル」の推計方法について概説します。より詳細な説明については、「報告書」「とりまとめ資料」「概要資料」をご参照ください。
(例)
・風速5.5m/s未満の風力エネルギー
など
(例)
・国立国定公園
など
設置可能面積、平均風速、河川流量等から理論的に算出することができるエネルギー資源量
エネルギーの採取・利用に関する種々の制約要因による設置の可否を考慮したエネルギー資源量
<賦存量の内数>
<導入ポテンシャルの内数>
商業施設、宿泊施設戸建住宅、共同住宅、オフィスビル
4
太陽光発電の導入ポテンシャル公共系等太陽光住宅用等太陽光
導入ポテンシャル(設備容量:kW)=設置可能面積(m2)×単位面積当たりの設備容量(kW/m2)
推計方法
(年間発電量:kWh)=設備容量(kW)×地域別発電量係数(kWh/kW/年)
推計結果
住宅地図データより500mメッシュ単位で建築物の
用途カテゴリー別に面積を集計
用途カテゴリー毎に設定した設置係数に上記面積を乗じて、メッシュ毎の設置可能面積
を算出
500m
500m
戸建住宅
宿泊施設
商業施設
…
延床面積や建築面積に対する、太陽光発電設備を設置できる面積の割合
(m2/m2)
用途 設置係数
商業施設 0.15
・・・ 0.10
公共系施設をカテゴリーで分類し、各サンプル図面を用いて太陽光発電設備を設置できる面積を算出
太陽光発電設備を設置できる面積=○○m2
施設カテゴリー毎に設置係数を算出
延床面積、延長、人口等に対する、太陽光発電設備を設置できる面積の割合(m2/m2,m,人・・・)
都道府県別に施設カテゴリー毎の統計情報を収集
設置係数に、統計情報から得られた数値を乗じて、都道府県毎の設置可能面積を算出
例:△△県の小学校の延床面積の合計、処理人口
戸建住宅:0.1kW/m2
戸建住宅以外:0.0833kW/m2
市区町村毎の日射量×365日×総合設計係数÷標準日射強度
再エネ種導入ポテンシャル (参考)2019年度発電実績※
設備容量 発電量 発電量
太陽光発電 274,595万kW 32,216億kWh/年 736億kWh/年
※電力調査統計2019年度発電実績(電気事業者以外の発電電力量を含む)経済産業省資源エネルギー庁
庁舎、文化施設、学校等、医療施設、上水施設、下水処理施設、道の駅発電所、工場、倉庫、工業団地最終処分場、河川、港湾施設、空港、鉄道、道路、公園、ダム、海岸、観光施設田、農用地、耕作放棄地
5
風力発電の導入ポテンシャル洋上風力発電陸上風力発電
導入ポテンシャル(設備容量:kW)=設置可能面積(km2)× 単位面積当たりの設備容量(kW/km2)
推計方法
(年間発電量:kWh)=設備容量(kW)×理論設備利用率×利用可能率×出力補正係数×年間時間(h)
推計結果
全国を500mメッシュ単位で区切り、高度80mにおける風速が5.5m/s
未満のメッシュを除く
開発不可条件と重なるメッシュを除き、設置可能面積を算出
標高などの自然条件、国立・国定公園等の法制度、居住地からの距離などの土地利用状況から開発不可条件を設定
陸上風力:10,000kW/km2
洋上風力: 8,000kW/km2設置可能面積=残ったメッシュ数×0.25km2
再エネ種導入ポテンシャル (参考)2019年度発電実績※
設備容量 発電量 発電量
陸上風力発電 28,456万kW 6,859億kWh/年
126億kWh/年
洋上風力発電 112,022万kW 34,607億kWh/年
4.5m/s
5.0m/s
5.5m/s
5.5m/s
6.0m/s
6.0m/s
6.0m/s
5.0m/s
5.5m/s
500m
500m
×
××
×国立公園
理論設備利用率は風速区分ごとに設定
日本近海を500mメッシュ単位で区切り、海面上140mにおける風速が
6.5m/s未満のメッシュおよび陸地からの距離が30km以上のメッシュを除く
4.5m/s
5.0m/s
6.5m/s
6.5m/s
7.0m/s
7.0m/s
7.0m/s
5.0m/s
6.5m/s
500m
×
×× 500m
210m
170M
180m
195m
175m
×陸地から30kmのライン
× 水深200m以上のメッシュおよび国立・国定公園(海域公園)と重なるメッシュを除き、設置可能面積を算出
海域公園
×
風速
水深
風速
※電力調査統計2019年度発電実績(電気事業者以外の発電電力量を含む)経済産業省資源エネルギー庁
6
中小水力発電の導入ポテンシャル
導入ポテンシャル(設備容量:kW)=条件を満たす仮想発電所の出力の合計
推計方法
推計結果
河川の合流点に仮想発電所を設置すると仮定
・建設単価、設備規模において設置困難・すでに発電所が設置されている・開発不可条件と重なる
※1 中小水力発電の導入ポテンシャルは既開発発電所を控除
再エネ種導入ポテンシャル ※1 (参考)2019年度発電実績 ※2
設備容量 発電量 発電量
中小水力発電 890万kW 537億kWh/年868億kWh/年
(中小水力以外も含む)
全国の約300の河川流量観測地点の実測値から流況を分析して年間使用可能水量を推計し、仮想発電所毎に年間発電量(kWh)を算出
合流点②
仮想発電所②
仮想発電所①
合流点①河川
河川
⇒ 該当する仮想発電所を除く
全国の約300の河川流量観測地点の実測値から流況を分析して最大流量を推計し、仮想発電所毎に設備容量(kW)を算出設備容量(kW)= 最大流量(m3/s) ×落差(m)
×重力加速度(m/s2) ×発電効率(%)
国立・国定公園等の社会条件(法制度)から設定
国立公園
仮想発電所①
×
(年間発電量:kWh)=条件を満たす仮想発電所の年間発電量の合計
※2 電力調査統計2019年度発電実績(電気事業者以外の発電電力量を含む)経済産業省資源エネルギー庁
7
地熱発電(熱水資源開発)の導入ポテンシャル
導入ポテンシャル(設備容量:kW)=残ったメッシュの地熱資源量の合計
推計方法
(年間発電量:kWh)=設備容量(kW)×設備利用率×年間時間(h)
推計結果
全国を500mメッシュ単位で区切り、地熱資源量密度分布図より、技術的に利用可能な密度を持つメッシュ
を抽出
開発不可条件と重なるメッシュを除く
国立・国定公園等の法制度、居住地からの距離などの土地利用状況から開発不可条件
を設定
500m
500m
×国立公園
再エネ種導入ポテンシャル(基本)※1 (参考)2019年度発電実績 ※2
設備容量 発電量 発電量
地熱発電 815万kW 569億kWh/年 25億kWh/年
※1 基本:基本となる導入ポテンシャル(国立・国定公園なし、傾斜掘削なし)
メッシュを抽出
熱水系地熱資源量密度分布図
温度区分 技術的に利用可能
150℃以上 10kW/km2以上
120~150℃ 1kW/km2以上
53~120℃ 0.1kW/km2以上
×
設備利用率は設備規模別に設定
※2 電力調査統計2019年度発電実績(電気事業者以外の発電電力量を含む)経済産業省資源エネルギー庁
容積法という手法により地熱資源量を算定
メッシュ単位で太陽熱の利用可能熱量と「給湯」の熱需要量とを比較し、小さい方の値を
そのメッシュのポテンシャルとする
太陽熱の利用可能熱量(MJ/年)=設置可能面積(㎡)×平均日射量(kWh/㎡/日:都道府県別)×換算係数3.6MJ/kWh×集熱効率0.4×365日
8
太陽熱・地中熱の導入ポテンシャル
地中熱太陽熱
推計方法
推計結果
500m
500m
戸建住宅
宿泊施設
商業施設
…
再エネ種導入ポテンシャル
供給熱量
太陽熱 490 PJ/年
再エネ種導入ポテンシャル
供給熱量
地中熱 5,050 PJ/年
熱需要以上は供給できないという考え方
500mメッシュ単位で太陽熱の利用可能熱量を推計 住宅地図データより、500mメッシュ単位で熱需要量を算
定し、「給湯」 ・ 「冷房」・「暖房」 の熱需要マップを作成
メッシュ単位での熱需要量=∑(建物種別iの延床面積×建物種別iの地域別需要原単位)
導入ポテンシャル(MJ)= 各メッシュのポテンシャルの合計
個別建物における地中熱の利用可能熱量(Wh/年)=採熱可能面積(㎡)×採熱率(W/m)×地中熱交換井の密度(本/m2)×地中熱交換井の長さ(m/本)×年間稼働時間(h/年)×補正係数0.75
500mメッシュ単位で地中熱の利用可能熱量を推計
メッシュ単位で地中熱の利用可能熱量と「空調(冷房・暖房)」の熱需要量とを比較し、小さい方の値をそのメッシュのポテンシャルとする
導入ポテンシャル(MJ)= 各メッシュのポテンシャルの合計
地域別・建物用途別の熱需要原単位(MJ/m2・年)
を設定
推計結果
水力
4,963
火力
16,876
原子力
3,308
新エネ等
1,459
その他
4 太陽光
274,595
陸上風力
28,456
洋上風力
112,022
中小水力
890
地熱
815
0
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
300,000
350,000
400,000
450,000
発電設備容量(万kW)
我が国の総発電量(2019年度実績)との比較グラフ
9電力調査統計表2019年度(資源エネルギー庁) を基に作成
416,778
26,611
74,788
12,224
既設発電設備(2020年3月時点)
導入ポテンシャル 導入ポテンシャル既設発電設備(2019年度)
※電気事業者の発電設備最大出力
※電気事業者以外の発電電力量を含む
経済性を考慮した導入ポテンシャル(シナリオ別導入可能量)
10,632
シナリオ1 シナリオ3
25,812
~
水力868
火力7,120
原子力610 新エネ等
887
その他2,739
太陽光32,216
太陽光473
太陽光5,041
陸上風力6,859
陸上風力3,509
陸上風力4,539
洋上風力34,607
洋上風力6,168
洋上風力15,584
中小水力537
中小水力174
中小水力226
地熱569
地熱308
地熱422
0
10,000
20,000
30,000
40,000
50,000
60,000
70,000
80,000
発受電電力量(億kWh/年)
電力供給量の約0.87~2.11倍
用語集(1)
10
用語 説明
共通 設備容量 発電設備における単位時間当たりの最大仕事量。単位はキロワット(kW)が用いられる。「定格出
力」「設備出力」あるいは単に「出力」と表現されることもある。
発電電力量 発電設備がある経過時間に供給した電力の総量。経過時間を1年とすると、年間発電電力量(kWh/年)=設備容量(kW)×年間時間数(365 日×24 時間)×設備利用率(%)
設備利用率 発電設備の総供給設備容量に対する発電電力量の比であり、設備がどのくらい有効に使われているかを表現する指標。設備利用率(%) = 年間発電電力量(kWh/年) ×100(%)
設備容量(kW)×年間時間数(365 日×24 時間)
固定価格買取制度
再生可能エネルギーの電気を、電力会社が一定価格で一定期間買い取ることを国が約束する制度。FIT(Feed-in Tariff)と略される。
国立公園 我が国の風景を代表するに足りる傑出した自然の風景地であって、環境大臣が指定し国が管理するもの。
国定公園 国立公園に準ずる優れた自然の風景地であって、都道府県の申し出を受けて環境大臣が指定し都道府県が管理するもの。
都道府県立自然公園
優れた自然の風景地であって、都道府県が指定し都道府県が管理するもの。
原生自然環境保全地域
人の活動の影響を受けることなく原生の状態を維持しており、環境の保全や生物の多様性の確保のために指定された地域。
自然環境保全地域
優れた自然環境を維持しており、環境の保全や生物の多様性の確保のために指定された地域。
用語集(2)
11
用語 説明
共通 鳥獣保護区 鳥獣の保護の見地から「鳥獣の保護及び管理並びに狩猟の適正化に関する法律」に基づき指定される地区。鳥獣保護区内においては、狩猟が認められないほか、特別保護地区内においては、一定の開発行為が規制される。
世界自然遺産地域
「世界で唯一の価値を有する遺跡や自然地域などを人類全体のための遺産として損傷又は破壊等の脅威から保護し、保存し、国際的な協力及び援助の体制を確立すること」を目的とする条約に基づき登録された地域。2020年5月現在、「知床」「白神山地」「小笠原諸島」「屋久島」の4件。
保安林 水源の涵養、土砂の崩壊その他の災害の防備、生活環境の保全・形成等、特定の公益目的を達成するため指定される森林。立木の伐採や土地の形質の変更等が規制される。
洋上風力 着床式 支持構造物を直接海底に埋め込み、固定して建設する方法の洋上風力発電。一般的に水深50~60mより浅い海域に適用される。
浮体式 船舶のような浮体構造物を建設し、海底に固定したアンカーに繋ぎ止める方法の洋上風力発電。
水力 発電効率 本調査では水車効率×発電機効率。実際の水力発電では,水車・発電機による損失があり, 100%エネルギーに活用することはできないため。発電効率は60~85%程度。
地熱 傾斜掘削 地熱資源に向けて斜めに掘削すること。
地上の設備が開発不可地域に含まれていなければ、傾斜掘削により、開発不可地域の地熱資源を利用できる可能性がある。
蒸気フラッシュ発電
地熱貯留層から取り出した地熱流体中の蒸気で直接タービンを回転させて発電する発電方式。主に200℃以上の高温地熱流体での発電に適している。
12
本調査についてより詳しく知りたい場合は・・・
概要資料
とりまとめ資料
報告書
http://www.renewable-energy-potential.env.go.jp/上記URLより、各資料および報告書をご覧いただけます。
・平成23~30年度、令和元年度再生可能エネルギーに関するゾーニング基礎情報整備報告書
・平成21・22年度再生可能エネルギー導入ポテンシャル調査報告書
・調査全体について、本資料より詳しく専門的に説明しています。推計条件やシナリオ設定、シナリオ別導入可能量などについて知りたい方はこちらの資料を参照してください。
・調査全体について、概要資料より詳しく専門的に説明しています。調査年度や使用したデータについても知りたい方はこちらの資料を参照してください。