バイオマス発电とは？仕组みやメリット?デメリットについて
この记事の目次
-
最大 200,000 円分 の特典- 优待コード「顿颁惭贬」入力でキャッシュバック金额アップ！
- ドコモのスマホセット割あり
-
最大 200,630 円分 の特典- 工事费が実质无料
- auとUQ mobileのスマホセット割あり
-
最大 157,000 円分 の特典- 优待コード「齿蚕痴罢」入力でキャッシュバック金额アップ！
- 「でんき?ガスセット割」あり
バイオマス発电とは
バイオマス発电とは、その名の通り「バイオマス」を燃料として発電する方法です。バイオマスとは、生物を意味する「bio」と量を意味する「mass」から成る言葉で、化石燃料以外の生物由来の再生可能资源を指します。まずは、バイオマス発电の概要から見ていきましょう。
そもそもどうやって発电するの？
詳しい発電方法については後で述べるとして、まずはざっくりとしたお話です。バイオマス発电では「バイオマス燃料」を燃やして出る水蒸気やガスを使って、タービンを回すことで発電します。つまり燃料が違うだけで、火力発电の一种なんです。「火力発电なのにエコ？」と疑问に思いますよね？その理由は、顺番にご説明していきます。
参照:
バイオマス発电の歴史
日本国内では、平成14年に「バイオマス?ニッポン総合戦略」が閣議決定されて以降、バイオマス発电の導入が各地で積極的に始まりました。
地球温暖化防止、循环型社会形成、戦略的产业育成、农山渔村活性化等の観点から、农林水产省をはじめとした関係府省が协力して、バイオマスの利活用推进に関する具体的取组や行动计画を「バイオマス?ニッポン総合戦略」として平成14年12月に阁议决定しました。
出典:
その後、平成18年にはこの戦略が改訂されたり、平成21年には「バイオマス活用推進基本法」が制定されたりして、バイオマス発电の導入の更なる加速が図られています。
平成18年3月には、これまでのバイオマスの利活用状况や平成17年2月の京都议定书発効等の戦略策定后の情势の変化を踏まえて见直しを行い、国产バイオ燃料の本格的导入、林地残材などの未利用バイオマスの活用等によるバイオマスタウン构筑の加速化等を図るための施策を推进してきました。
出典:参照:
そして、2012年の7月から始まった「固定価格买取制度（FIT制度）」の対象となったとで、安定的に運転できる再生可能エネルギーとして、バイオマス発电はひときわ注目を集めるようになったのです。
バイオマス発电の仕组み
バイオマス発电の概要が分かったところで、次に発電の仕組みについて具体的に見ていきましょう。バイオマス発电は、以下のように発電方法を3種類に分類することができます。
直接燃焼方式
木材などを燃焼させて水を沸腾させ、水蒸気でタービンを回して発电する方法です。水蒸気を利用するところは、一般的な火力発电と同じです。直接燃焼方式は作り出せる温度が比较的低いので、大型の设备でないと効率が悪くなります。ただし、大型化するほど大量の木材を安定して调达する必要があるため、木材の品质や切り出し?运搬?加工などの条件が难しくなります。
热分解ガス化方式
木材などを高温で蒸し焼き（热処理）にした际に発生するガスを燃料に、タービンを回して発电します。木材を蒸し焼きにすると、いわゆる「炭」ができます。この际に木材から可燃性の「热分解ガス」が発生し、これを発电に用いるのが直接燃焼方式との违いです。
燃焼温度が比较的高く、また燃料の可燃成分を最大限活用できるため、直接燃焼方式よりも规模の小さい発电所を経済的に作りやすいのが特徴です。
生物化学的ガス化方式
発酵しやすい下水汚泥や家畜の粪尿を発酵させてメタンなどのガス（通称「バイオガス」）を発生させます。そのバイオガスを燃料に、タービンを回して発电します。水分が多く燃えにくいバイオマスでも活用できることや、廃弃物の有効利用になること、発生するガスの発热量が高く、高効率であることが特徴です。
以上3つの画像の出典:
バイオマス発电の事例
バイオマス発电は、日本国内のみならず世界中で活用されています。その例をいくつか見てみましょう。
日本国内
まずは日本国内の事例を见てみます。
吾妻木質バイオマス発电所
画像の出典:参照:
糸魚川バイオマス発电所
新潟県糸魚川市にある「糸魚川バイオマス発电所」は、木质チップと石炭の混合燃料で発電するバイオマス発电所で、同じ敷地内で隣接する明星セメントの糸魚川工場から木質燃料を調達して使用しています。
また、発电で発生する灰はセメントの原料に利用するという具合に、サイクルが确立しています。発电规模は50000办奥と、石炭との混合燃料とすることで规模が増しています。
参照:
别海バイオガス発电所
画像の出典と参照:余谈ですが、别海町は础碍叠48の私の推しメン?川本纱矢ちゃんの出身地でもあります。その别海町にこんな発电所があるとは知りませんでした。
海外
続いて海外の事例も见てみましょう。
インド?ビハール州
バイオマス発电の普及で電力事情が一変した村があります。インドの北東部にある州?ビハールのガーカ村では、かつては質の悪いディーゼル発電で电気を起こしていましたが、たびたび停電が発生する有り様でした。そんな状況下、サラン?リニューアブル?エナジー社がこの地域でバイオマス発电事業を始めると、電力事情は様変わり。ディーゼル発電よりも安くて質の良い电気が診療所や工場、娯楽場の映画館にしっかりと供給されるようになりました。
动画の出典:
バイオマス発电のメリット?デメリット
バイオマス発电にはどのようなメリット?デメリットがあるのでしょうか。
メリット
まずはメリットについて见ていきましょう。
再生可能エネルギーである
バイオマス発电は再生可能エネルギーに分類されます。バイオマス発电によって発生した電力は、FIT(固定価格买取制度)の対象となります。
安定的に発电することができる
天気任せの太陽光発電や風力発電とは違い、バイオマス発电は燃料さえあれば安定的に発電することができます。「家畜が疫病で大量死して糞尿がない」とか「山が突然枯れて木材がない」などのアクシデントで燃料供給が絶たれないかぎり、电気の使われ方に応じて発电量を自由にコントロールできるのは、再生可能エネルギーの中では秀でた特徴のため、注目されています。
カーボンニュートラルである
バイオマス発电には、「カーボンニュートラル」というメリットがあります。
植物は燃やすと颁翱2を排出しますが、成长过程では光合成により大気中の颁翱2を吸収するので、排出と吸収による颁翱2のプラスマイナスはゼロになります。そのような炭素循环の考え方のことをカーボンニュートラルといいます。
出典:
つまり、バイオマス燃料を燃やして出る颁翱2は、もともと大気中の颁翱2を植物が吸収したものなので、颁翱2の総量は増えない、ということです。これは光合成を行う植物のみならず、人粪や家畜の粪尿も同じです。二酸化炭素を减らしはしないが増やすこともしない、だから中立(ニュートラル)なんですね。
ちなみに、「化石燃料ももともとは动植物の死骸なんだからカーボンニュートラルなのでは？」というふうに思った方もいらっしゃるかもしれません。确かに数万年単位で见れば、化石燃料もカーボンニュートラルであると言えなくもありませんが、今の时代からでき始める石油や石炭が完成するころには、人间は絶灭しているはずです。ですから、化石燃料はカーボンニュートラルとは言えないのです。
燃料资源が国内の林业から供给できる
建材としての需要の変化から国産材は余りがちとなっています。このため、林業の衰退や山林の荒廃といった問題が指摘されていました。バイオマス発电は国内で生産される木材を燃料化できるため、エコなだけでなく、輸入資源に頼ることのないエネルギー源として捉えることもできます。
また国产木材の消费につなげることで、林业の再兴や山林の再生、地方の活性化といった効果を期待する向きもあるようです。
デメリット
メリットがあればデメリットもあります。
コストがかかる
バイオマス発电、とりわけ木質バイオマス発电はコストが高い、という指摘があります。コストを大きく分けると以下の3つが挙げられます。
- 燃料自体のコスト
- 燃料の运搬にかかるコスト
- 木材チップの生成にかかるコスト
木質バイオマス発电では、木材を効率よく燃焼させるために乾燥させ、小さくチップ化したりペレット化したりする必要があります。また、木材を山から搬出する手間、搬出した木材を運び、チップに加工し、発電所まで輸送する手間など、木材自体の値段以外の様々な部分でコストがかかります。
ただし、こうした工程を一体的に设置したり、他の木材产业と共有するなどの工夫によってコストを削减している例もみられます。他方、家畜の粪尿で発电する场合、牛舎などと発电所は同じ自治体にあることが多く、运搬にかかるコストは低いとみられます。
参照:
燃焼温度が低い木质バイオマスは、発电だけでは効率が悪い
エネルギー変换効率とは、読んで字の如く、あるエネルギーを别のエネルギーに変える际の効率のことです。林野庁のホームページを见てみると……
木质バイオマスのエネルギー変换効率は、「热利用」のみの场合と热と电力の両方を供给する「热电併给」の场合、75％程度とみられている。一方、発电のみの场合は高くても25％程度とする报告があり、石炭火力発电所における通常のエネルギー変换効率である40％程度と比べて低いことが知られている。
出典:
とあります。しくみのところで触れたように、木质バイオマス燃料はあまり高い温度で燃えません。このため、例えば农业用の暖房などで発电に使った后の蒸気を有効利用できる场合を除くと、他の発电方法に比べてエネルギー利用の効率が下がってしまいます。ちなみに、一番高効率な発电方法は水力発电で、変换効率は実に80%です。
水力発电に関しては、以下の记事でご説明しています。
木材资源の取り合いが悬念される
木材は、発电以外にも建筑、家具、製纸、燃料(まき、木炭)などに用いられています。また、古くから品质に応じて、付加価値の高いものから低いものへと顺番に利用していく「カスケード利用」が行われ、品质の低い木材でも合板にしたり纸にするなど、活用が図られてきました。
木質バイオマス発电は燃料としての利用ですから、木材の有効利用の点からは、最も品質の低い、他に用途のない木材が使われるべきですが、固定価格買い取り制度の価格が高すぎるために、他に使われるべき木材であっても、バイオマス燃料として燃やしてしまうことが懸念されています。
参照:
バイオマス燃料の种类
バイオマス発电に使う燃料を見ていきましょう。
木材
まずは木材です。间伐材や建筑廃材、山で木を伐り出した际に现地で捨てていた小径材や枝条、端材などの「林地残材」が代表例で、乾燥させてチップやペレットに加工し、安定して燃焼しやすいようにする场合がほとんどです。
木材と石炭の混合燃料
颁翱2排出量が多く、环境に悪いと指摘されている石炭火力発电所で、燃料の石炭の一部を木质バイオマス燃料に置き换えて环境负荷を改善する利用方法があります。热量の25%程度までは実証されていて、既存の発电所を利用できることと、大量のバイオマス燃料の供给体制が整わなくても徐々に石炭を置き换えていけることがメリットで、専用の発电所を作らずともバイオマスの利用を素早く进められると考えられています。参照:
下水汚泥?家畜粪尿、生ごみ
下水を処理する際に発生する汚泥や、家畜の糞尿、あるいは生ごみなど、発酵させるとメタンガスを生じるものもバイオマス燃料です。上で紹介した别海バイオガス発电所のほか、既存の下水処理場に発電設備を設けている例もあります。参照:
廃油
调理等で使用された廃油に目をつけ、発电事业に再利用する动きもあります。外食产业等から発生する廃油は1日数百トン。この廃油を発电に利用できる精度まで精製して利用するようです。出典:
パームヤシ殻（笔碍厂）
パームヤシの実からパーム油をとった後の「ヤシの殻」を燃料に用いるのがPKSです。脂分が残っているため、平均的な木材よりも高い効率で燃やすことができます。現在のバイオマス発电の拡大ペースには国産木材の供給が追いつかないと考えられているため、アジアからの安定的な輸入が可能なPKSは注目を集めています。
一方で、笔碍厂を长距离输送する过程の颁翱2排出量が加味されていないことや、パームヤシ栽培は热帯雨林を切り开いて行われるため、生物多様性など颁翱2排出量の面だけでは语れない环境问题に繋がる点なども指摘されています。
バイオマス発电の现状と今后の展望
最後に、日本国内におけるバイオマス発电の现状と今后の展望について見てみましょう。
発电量
バイオマス発电でできた电気はどれくらいの量を占めているのでしょうか。平成27年に発行されたエネルギー白書によると……
我が国において2013年度に利用されたバイオマスエネルギーは原油に换算すると1,216万办濒であり、一次エネルギー国内供给量54,233万办濒に占める割合は2.2％でした。
とされています。ちなみに、前年度の平成24年度におけるバイオマスエネルギーの利用量は2.1%ですから、1年间での増加は0.1%にとどまっています。出典:
补助金制度
事業者がバイオマス発电を導入する際には、経済産業省や農林水産省、環境省、その他関係機関がさまざまな補助金を用意しています。大きく分けて
- ①导入前の计画段阶
- ②导入中
- ③运用中
の3つの段阶に分けて、补助金が交付されます。一体どれくらいの金额が补助金として支出されたかという点はなかなか资料がないのでわかりませんが、予算案を见てみると、例えば环境省の「木质バイオマス资源の持続的活用による再生可能エネルギー导入计画策定事业」には、平成28年度予算案では4亿円が计上されています。参照:
固定価格买取制度
バイオマス発电をはじめとする再生可能エネルギーについては、電力会社が買い取る際の価格が固定されています。これを通称「固定価格买取制度」と言います。バイオマス発电については、燃料によって差はあるものの、13~40円の価格が設定され、太陽光発電よりも高い価格設定となっています。ちなみに、40円の価格設定となっているのは間伐材由来のバイオマス発电であり、これにより今後は間伐材を燃料とする発電が増加する可能性があることから、間伐材の不足と価格の高騰が見込まれるとの指摘もあります。
参照:参照:
今后の展望
さて、肝心の今后の展望はどうでしょうか？
平成21年に策定された「长期エネルギー需给见通し（再计算）」では、平成32年の目標として、廃棄物発電とバイオマス発电、それにバイオマス熱利用を合計して、原油換算で1000万kL分、平成17年の約2.5倍の発电量を目指すとしています。ただしこれは、平成23年の東日本大震災よりも前に策定されたものであることから、実際には今後この目標が引き上げられることもないとは言えません。补助金制度の拡充、固定買取価格のさらなる見直し等が行われることもなきにしもあらず……。
参照:
また、「エネルギー基本计画」によると、バイオマス発电の位置づけは次のようになっています。
未利用材による木質バイオマスを始めとしたバイオマス発电は、安定的に発電を行うことが可能な電源となりうる、地域活性化にも資するエネルギー源である。特に、木質バイオマス発电については、我が国の貴重な森林を整備し、林業を活性化する役割を担うことに加え、地域分散型のエネルギー源としての役割を果たすものである。
一方、木质や廃弃物など材料や形态が様々であり、コスト等の课题を抱えることから、既存の利用形态との竞合の调整、原材料の安定供给の确保等を踏まえ、分散型エネルギーシステムの中の位置付けも勘案しつつ、规模のメリットの追求、既存火力発电所における混焼など、森林?林业施策などの各种支援策を総动员して导入の拡大を図っていくことが期待される。
出典:
以上で言及されている通り、バイオマス発电は林業や畜産といった第1次産業と密接な関係があり、新たに雇用を創出できるほか、燃料の確保と発電を一地域内で完結することで地域の活性化にもつながると見込まれています。平成28年度の国の予算では、「地方創生」の一環として「バイオマスエネルギーの地域自立システム化事業」に10.5億円の予算が割り当てられるなど、政府の力も入っています。最大のデメリットである「コスト」の問題さえ解決できれば、环境にも优しく日本経済にも优しい発电方法という地位を筑く日も梦ではないかもしれません。
バイオマス発电まとめ
今回は バイオマス発电 について见てまいりました。
- 化石燃料以外の生物由来の再生可能资源である「バイオマス」を燃料に発電する方法
- バイオマス燃料を燃やして水を沸腾させ、水蒸気でタービンを回す
- バイオマス燃料を燃やして発生するガスでタービンを回す
- バイオマス燃料が発酵する际にできるバイオガスでタービンを回す
- 再生可能エネルギーである
- 安定的に発电できる
- カーボンニュートラルである
- 燃料资源が国内の林业から供给できる
- コストがかかる
- 燃焼温度が低い木质バイオマスは、発电だけでは効率が悪い
- 木材资源の取り合いが悬念される
- 発电量は全体の2.2%
- 导入前、导入中、运用中の3段阶で补助金が出る
- 固定买取価格は最大40円
- 「地方创生」の切り札になるかもしれない
電力会社の電源構成をみるとバイオマス発电も入っています。発電方法にも少しだけ興味をもってみると、電力会社の選び方も変わってくるのではないでしょうか？