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まさとしわたぬき
4 years ago
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1 2018 年 7 月 13 日 NEDO TSC Foresight セミナー日本を救う風力発電と海洋エネルギーの技術開発の将来展望足利大学理事長牛山泉

2 日本を救う風力発電と海洋エネルギー 1. 世界の風力発電の現状の技術開発の将来展望 2. わが国の風力発電の現状 2.1 わが国の風力発電の現状 2.2 わが国の風力発電の課題と将来展望 3. 国内外の海洋エネルギー開発の現状 4.1 わが国の海洋エネルギー開発の現状 4,2 わが国の海洋エネルギーの将来展望 4. まとめ

3 主要国の再生可能エネルギーの発電比率 100% 原子力, ( 発電電力量に占める割合 ) 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 原子力, 15.6 天然ガス, 10.0 石油その他, 0.9 石炭, 45.8 再エネ 27.6% 水力, 3.1 原子力, 20.8 原子力, 19.0 天然ガス, 17.2 石油その他, 5.1 再エネ 40.3% 石炭, 16.5 水力, 14.2 天然ガス, 30.0 石油その他, 0.5 石炭, 30.4 再エネ 20.3% 水力, 1.8 再エネ ( 水力除く ), 24.5 再エネ ( 水力除く ), 26.1 再エネ ( 水力除く ), 18.5 原子力, 78.4 再エネ 16.9% 天然ガス, 2.3 石油その他, 0.3 石炭, 2.2 原子力, 19.2 天然ガス, 26.9 石油その他, 0.9 石炭, 39.7 再エネ 13.4% 天然ガス, 40.5 石油その他, 12.2 石炭, 31.9 再エネ 14.6% 水力, 11.3 水力, 6.1 水力, 8.6 0% 再エネ ( 水力除く ), 5.6 再エネ ( 水力除く ), 7.3 再エネ ( 水力除く ), 6 ドイツ (2014 年 ) スペイン (2014 年 ) イギリス (2014 年 ) フランス (2014 年 ) アメリカ (2014 年 ) 日本 (2015 年 ) 主要再エネ水力除く風力 9.2% 風力 19.2% 風力 9.5% 風力 3.1% 風力 4.2% 太陽光 3.4% 目標年 2030 年 2020 年 2020 年 2030 年 2035 年 2030 年再エネ導入目標比率 50% 以上総電力比率 40% 総電力比率 31% 総電力比率 40% 総電力比率 80% クリーンエネルギー ( 原発含む ) 総電力比率 22~24% 総電力比率出典 METI 再生可能エネルギーの大量導入時代における政策課題に関する研究会

世界の風力発電の累積容量は 2017 年 10 月には 500GW を超えた出典 https://www.

4 世界の風力発電の累積容量は 2017 年 10 月には 500GW を超えた出典

5 世界の風力発電導入実績 (2017 年末 ) 世界で 34 万台 540GW の風力発電機が稼働しこれは日本全体の発電設備の合計 ( 約 290GW) より多い世界の電力の 4% 強は風力発電が供給出典 GWEC, Global Wind Statistics

6 各国の風力発電導入量の推移 120,000 中国 (1 位 ) 100,000 累積導入量 ( M W ) 80,000 60,000 40,000 20,000 米国 (2 位 ) ドイツ (3 位 ) スペイン (4 位 ) インド (5 位 ) 0 '00 '01 '02 '03 '04 '05 '06 '07 '08 '09 '10 '11 '12 '13 '14 年日本 (19 位 ) 出典 (GWEC, Global Wind Statistics ( 暦年版 ) を基に作成 ) 6

7 各国の風力発電導入率 7 風力 + 太陽光発電の発電電力量導入率比較 (2014 年 ) 導入率 20% 超が 4 ヶ国世界では圧倒的に風力発電が主流日本は 2.9% で OECD 中 22 位 ( データソース ) IEA: Electricity Information 2015

8 大型化する風車? 風車の定格出力およびロータ直径の変遷 (van Kuik,2001/EWEA,2005) 大型化のメリット大型風車は小型に比べて定速回転ビジュアルインパクトを軽減単位 km 当たりの発電量はロータ径以上に比例して増加大型風車の設置が効率的洋上風車の設置コストは基礎のコストに比例最も大きな設備容量の風車を設置によりコスト最低

洋上風力発電用巨大風車 GE Haliade-X 12MW 出典 https://www.ge.

9 洋上風力発電用巨大風車 GE Haliade-X 12MW 出典

洋上風力発電用 2 枚ブレード巨大風車出典 http://www.rechargenews.

10 洋上風力発電用 2 枚ブレード巨大風車出典

11 出典 :The future cost of onshore wind an accelerating late of progress (Bloomberg New Energy Finance, 2015) 設備利用率の経年推移 ( 世界全体 ) TSC Renewable Energy Unit 各国とも設備利用率は上昇傾向にあり発電コストの低減に寄与している設備利用率の経年推移 ( 世界全体 )

12 LCOE(EUR/kWh) 累積導入量 (MW) 発電コストの推移 ( 海外 ) TSC Renewable Energy Unit 1980 年以降風力発電機の技術進展 ( 大型化高効率化等 ) 及び市場の拡大に伴うコスト削減効果 ( 量産効果サプライチェーンの最適化事業効率改善等 ) 等により風力発電の発電コストは 1/8( 日本円で約 10 円程度 ) まで低減凡例上段 : ローター直径下段 : 設備容量 17m 75kw 30m 300kw 50m 750kw 70m 1,500kw 80m 1,800kw 100m 3,000kw 日本 500, , , , , , , ,000 (FY27FIT 価格想 100,000 定 ) 50,000 0 約 80 円 /kwh (134 円 / ユーロ換算 ) 約 15.9 円 /kwh 約 9.8 円 /kwh 累積導入量 ( 世界 ) LCOE( 世界 ( 中国を除く )) 発電コストの経年推移 ( 世界 ) 出典 :The future cost of onshore wind( Bloomberg New Energy Finance, 2015) IEA Wind Task 26 The Past and Future Cost of Wind Energy(IEA, 2012) 総合資源エネルギー調査会新エネルギー部会 ( 第 29 回 )( 経済産業省 2008 年 ) FIT 年報データを基に NEDO 技術戦略研作成

13 欧州における洋上風力導入量見通し陸上風力発電は 2020 年頃に年間導入量は頭打ちとなる洋上風力発電は 2030 年まで年間導入量は拡大している 2020 年代の前半にも洋上風力発電の年間投資額が陸上風力発電投資額を超える見通し ( 出典 )EWEA Pure Power wind energy target for 2020 and 2030 (2011 年 )

14 入札時期国サイト名規模価格デンマークオランダデンマーク洋上風力発電の価格低下近年欧州では洋上風力発電の入札価格が急激に低下している Horns Reef 3 (Vattenfall) Borssele 1+2 (DONG) Danish Nearshore (Vattenfall) 406 MW 104 EUR/MWh 350MW 2 350MW 72.7 EUR/MWh 63.7 EUR/MWh デンマーク Kriegers Flak (Vattenfall) 600MW 49.9 EUR/MWh オランダ Borssele 3+4 (Shell, Van Oord, Eneco, 三菱商事 ) 350MW EUR/MWh ドイツ Gode Wind III (DONG) 110MW 60.0 EUR/MWh ドイツ Borkum Riffgrund West II + OWP West (DONG) 240MW + 240MW 市場価格 ( 補助金ゼロ ) ドイツ He Dreiht (EnBW) 900MW 市場価格 ( 補助金ゼロ ) ( 出典 )MHI Vestas 社調査

15 エネルギーミックス実現への道のり 15 再エネ 10% 原子力 25% 火力全体 :65% LNG 29% 石油 10% 石炭 26% < 電源構成 > 再エネ 12% 原子力 1% 火力全体 :87% LNG 40% 石油 16% 石炭 31% 再エネ 22~24% 程度原子力 22~20% 程度火力全体 :56% 程度 LNG 27% 程度石油 3% 程度石炭 26% 程度地熱 1.0 ~1.1% 程度ハイオマス 3.7~4.6% 程度風力 1.7% 程度太陽光 7.0% 程度水力 8.8 ~9.2% 程度ベースロード比率 :56% 程度現在の水準 [A] (2016 年 10 月 : 推計値 ) ミックスの水準 [B] (2030 年度 ) B/A ( 最大 ) 太陽光 3668 万 kw 6400 万 kw 約 1.7 倍風力 319 万 kw 1000 万 kw 約 3.2 倍地熱 51 万 kw 140~155 万 kw 約 2.9 倍水力 4811 万 kw 4847~4931 万 kw 約 1.0 倍 2010 年度 2013 年度 2030 年度 10,650 億 kwh( 電力需要 + 送配電ロス等 ) バイオマス 305 万 kw 602~728 万 kw 約 2.4 倍出典 :METI 長期エネルギー需給見通し

16 国内の導入実績 2016 年度末推定累積導入量 3,399MW 2,245 基 453 発電所低迷! 大臣認定制度 RPS 法廃止 ~ 固定価格買取制度移行環境アセス出典 jwpa

風力発電装置と主な日本メーカ図は三菱重工 HP 大型風車メーカ : 三菱重工日立製作所日本製鋼所駒井鉄工小型風車メーカ : ニッコーゼファー那須電機鉄工エフテック中西金属工業 MECARO 菊川工業シンフォニアテクノロジー前川製作所豊瑛電研ブレード : 日本製鋼所シーエイチクラフト ( クラレ ) FRP: 日本ユヒカ昭和高分子大日本インキ日本冷熱旭カラス

17 風力発電装置と主な日本メーカ図は三菱重工 HP 大型風車メーカ : 三菱重工日立製作所日本製鋼所駒井鉄工小型風車メーカ : ニッコーゼファー那須電機鉄工エフテック中西金属工業 MECARO 菊川工業シンフォニアテクノロジー前川製作所豊瑛電研ブレード : 日本製鋼所シーエイチクラフト ( クラレ ) FRP: 日本ユヒカ昭和高分子大日本インキ日本冷熱旭カラス日本電気カラス東レ ( 三菱レーヨン東邦テナックスクラレ ) 発電機 : 日立三菱電機東芝明電舎シンフォニアテクノロシー ( 旧神鋼電機 ) 変圧器 : 富士電機利昌工業電気機器 : 日立三菱電機東芝富士電機安川電機明電舎フジクラ軸受 : シェイテクト ( 旧光洋精工 ) 日本精工 NTN コマツ日本ロハロ増速機 ( 歯車 ): 石橋製作所大阪製鎖 ( 住友重機械 ) コマツ油圧機器 : カワサキフレシションマシナリ ( 川崎重工 ) 日本ムーク機械装置 : ナフテスコ住友重機械豊興工業曙フレーキ鉄鋼鋳物 : 日本製鋼所日本鋳造

18 日本の洋上風力発電の開発状況五島 ( 浮体式 ) 2012 富士重工 100kW 2013 日立 2MW 響灘着底式 ) 2013 日本製鋼所 2MW 福島 ( 浮体式 ) 2013 日立 2MW, パワーステーション 2015 三菱重工 7MW 銚子着底式 ) 2013 三菱重工 2.4MW

世界最大の浮体式 7MW 超大型風力発電機ふくしま新風出典 http://www.

19 世界最大の浮体式 7MW 超大型風力発電機ふくしま新風出典

福島浮体式洋上風力発電基地出典 http://www.fukushima-forward.

20 福島浮体式洋上風力発電基地出典 MW 2MW サブステーション 5MW

21 わが国における洋上風力賦存量 NEDO による洋上風力賦存量評価風速 7m/s 以上, 離岸距離 30km, 水深 200m までの洋上風力発電賦存量は, 約 12 億 kw 水深 mの範囲の賦存量は水深 50mまでの賦存量の4 倍以上洋上風力発電の開発可能性着床式洋上風力発電の適応限界水深と考えられる 50m までの賦存量は約 2 億 1000 万 kw 設置可能海域内の 5% が利用可能とした場合,1000 万 kw の設備容量 500, , ,000 水深 0-20m 20-50m m 浮体式洋上風力発電が実用化されれば, 水深 200m まで設置可能海域の賦存量は約 12 億 kw となり利用可能率を 4% とした場合,4800 万 kw の設備容量 200, , km 10-20km 離岸距離 20-30km

22 国内における洋上風力発電の導入計画 28 洋上風力発電の固定価格の買取区分が 2013 年に新設された 2016 年 7 月 1 日に施行する改正港湾法で港湾への洋上風力発電施設の導入円滑化を後押している認定した事業は 20 年間が可能になる全国の港湾で商業ベースの着床式洋上風力発電の導入計画が始まっている ( 出典 ) 経済産業省調達価格算定委員会第 16 回配布資料

Cumulative probability ( % ) 日本型風力発電ガイドラインの策定 Lightning Strike Countermeasure Guidelines Lightning Risk Map Goishigamine Site Charge (Coulomb)

23 Cumulative probability ( % ) 日本型風力発電ガイドラインの策定 Lightning Strike Countermeasure Guidelines Lightning Risk Map Goishigamine Site Charge (Coulomb) Measured lightning strikes at Goishigamine Site Include strong attacks ranging C. Lightning Risk Map RED zone: High-risk area 出典 NEDO ガイドライン他

24 風力発電のための送電網整備実証事業 ( 北海道北部風力送電 ( 株 ) の事業概要 )

25 風力発電の出力特性と平滑化効果 (JWPA にて解析 ) 東北電力管内 13 ウインドファーム 291,950kW 2006 年 3 月末現在容量比 :78.3% 2005 年 4 月から 2006 年 3 月までの 1 年間サンプリング周期 =10 秒データ分解能 =100kW 3 種類の解析管内一括グループ別 (3 グループ ) 個別ウインドファーム出力変動緩和制御蓄電池 20%kW 1 時間定格設置の場合なし 7.65MW MW MW MW MW MW MW B グループ 27.00MW A グループ 32.50MW MW MW MW MW MW MW MW C グループ 25

26 原発と揚水発電設備容量の推移揚水発電の仕組み

27 50~100m 風力熱発電システムギアレス発熱機 : 回転力を IH で熱に変えるブレーキの一種なので発電機より小さく軽く安い Torresol 他タワーへ溶融塩などの循環蓄熱槽蒸気発生器太陽熱発電と同じ熱を貯めて必要時に取り出す圧倒的に安い蒸気タービン復水器火力発電と同じ発電機太陽熱発電の例 650 の塩循環 24h 発電実証中 140m 出典

28 風力水素の開発風力エネルキー液化装置液化水素輸送船有機ハイトライト等電気酸素気体水素電解槽国内水素供給システムハイフライン - トラック - 鉄道 - 船舶水カスターヒンコンハイント発電所定置用燃料電池自動車用燃料電池住宅用商業用事務所用他工業用利用 - 合成カス - アンモニア精製用 - 肥料工場他

29 累積導入量 [ 万 kw] 風力発電導入ロードマップビジョンの基本条件とロードマップの設定方法 2050 年度需要電力量 ( シナリオ A) に対して風力発電で約 20% 以上供給累積導入量を S 字カーブで設定 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0 風力発電導入ロードマップ : ビジョン浮体式風力着床式風力陸上風力実績風力発電導入実績と導入目標値 [ 万 kw] 発電電力量年度合計陸上着床浮体 [ 億 k Wh] ,090 1, ,620 2, ,590 3,800 1,500 1,290 1, ,500 3,800 1,900 1,800 1, 年度推定需要電力量 ( シナリオ A) に対して風力発電から約 20% 供給可能 2050 年度推定需要電力量 ( シナリオ B) に対して風力発電から約 25% 供給可能発電電力量は 2010 年以前に建設した発電所設備利用率を 20% として算出出典

30 日本における海洋エネルギーポテンシャル海洋エネルギー波力海流潮汐海洋温度差 1) 195GW 2) 5GW 3) 19TWh/yr 1) 205GW 2) 1GW 3) 10TWh/yr 1) 22GW 2) 2GW 3) 6TWh/yr 1) 904GW 2) 6GW 3) 47TWh/yr Source: NEDO FY2010 survey 30

31 全世界の海の表層と深層 1000m との温度差分布熱帯及び亜熱帯地域の海洋の垂直方向温度分布出典佐賀大学海洋エネルギー研究センター

32 海洋温度差発電概要図

出現頻度 (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 N37E133 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 流速階級 (m/s) 日本海北上流 ( 対馬海流 ) エネルキー (kgm/s) 1.6E+11 1.4E+11 1.2E+11 1.0E+11 8.0E+10 6.0E+10 4.0E+10 2.0E+10 0.

33 出現頻度 (%) N37E 流速階級 (m/s) 日本海北上流 ( 対馬海流 ) エネルキー (kgm/s) 1.6E E E E E E E E E+00 N37E133 通過エネルキー流速段階 (m/s) 海流の流況と断面通過エネルギー量出現頻度 (%) 北海道沖南下流 ( 親潮 ) N41E 流速階級 (m/s) エネルキー (kgm/s) 1.6E E E E E E E E E+00 津軽海峡 N41E145 通過エネルキー流速段階 (m/s) 太平洋南下流 ( 黒潮 ) 沖ノ鳥島周辺出現頻度 (%) N41E 流速階級 (m/s) エネルキー (kgm/s) 1.6E E E E E E E E E+00 N41E140 通過エネルキー流速段階 (m/s) 出現頻度 (%) 100 N31E エネルキー kgm/s 1.6E+11 N31E E+11 通過エネルキー 1.2E E E E E E E N20E 出現頻度 (%) エネルキー (kgm/s) 1.6E+11 N20E E+11 通過エネルキー 1.2E E E E E E E

34 日本の状況のまとめ日本に風力発電は適さないという風説は世界各国の統計実績から見ると根拠に乏しい化石燃料の輸入への依存度が高い日本は本来ならばもっと風力発電を活用すべき気象による風力発電の出力変動は系統運用を工夫すれば貫入率 5~10% までは支障無い台風低風況には風車の技術開発で対処可能日本型風車ニーズを風車メーカに訴えるべき EEZ 世界 6 位の日本は洋上風力発電ならびに海洋エネルギーのポテンシャルがきわめて大きいこれらの開発が日本を救うことになる

35 ご清聴ありがとうございました

自然エネルギーの神話と実力

自然エネルギーの神話と実力風力発電事業を巡る現状と課題富士通総研経済研究所ワークショップ 2013 年 7 月 9 日一般社団法人日本風力発電協会代表理事永田哲朗 http://jwpa.jp 1 目次 1. 世界及び日本における風力発電導入実績 2. 特別措置法 (FIT 法 ) の内容と導入効果 3. 導入拡大へ向けての課題 4. 日本の風力発電産業 2 世界の風力発電導入実績 ( 暦年 ) 2012 年累積導入量は