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かつかげみやくぼ
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1 Journal of the Japan Institute of Energy, 94, (2015) 1 Special articles: 特集 : 日本のバイオマス固定価格買い取り制度の現状と展望 Power Generation from Woody Biomass under the FIT Regimes in Germany and Japan Minoru KUMAZAKI (Received August 1, 2015) FIT のもとでの木質バイオマス発電 : ドイツと日本の比較熊崎実 The feed-in-tariff (FIT) for woody biomass was introduced in Japan in First, there was no difference between the size of the plant; the only distinction was made between the feedstock: 32 JPY/kWh for forest chips, 24 JPY/kWh for wood processing residues, 13 JPY/kWh for recycled wood. Forest chips refer to the large amount of thinned wood which remains untouched in forests after thinning, an estimated amount of 20 million m 3 yearly. As of June 2015, 116 of wood biomass power plants have been approved under the FIT scheme, with a total power capacity of 2,128 MW. The majority has a size of 5 MW or more. However, in recent years the unremoved thinnings have decreased rapidly, and concerns have arisen whether there will be a sufficient supply of wood biomass for energy production. In addition, with a higher FIT, feedstock for other purposes becomes scarce. The German FIT for biomass started to support small scale CHPs instead of large scale power plants, as soon as the balance between supply and demand of wood material became stressed. Japan will need to follow this direction. This paper follows the development of the German FIT since 2000 and discusses possible measurements for Japan. Key Words Power generation from woody biomass, Feed-in-tariff, Forest chip from thinnings, ORC, Decentralized CHP based on biomass gasification 1. はじめに 2012 年にスタートした日本の FIT では, 木質バイオマス発電に対する買取価格は, 当初, プラントの出力規模とは関係がなく, 使用する燃料の種類によって差別化されていたすなわち未利用木材 32 円 /kwh, 一般木材 24 円 /kwh, リサイクル木材 13 円 /kwh がそれである未利用木材というのは人工林の間伐等で伐倒されたまま山に放置された木材のことで, 一時はこの種の木材が年間に 2,000 万 m 3 も発生していると言われ, その有効利用をターゲットにして 32 円 /kwh が決められた 2015 年 6 月現在,FIT で認定された木質バイオマス発電の施設は件数で 116 件, 総出力で 213 万 kw に及ぶが, それを一覧すると, 未利用木材狙いの大型発電プラント (5 MW Japan Woody Bioenergy Association , Shinbashi, Minato-ku Tokyo , Japan 以上 ) が多数を占めているところが近年間伐等で山に放置される未利用木材の量が急速に減少し, 発電用の燃料が安定的に確保できるかどうか懸念される始末であるさらに買取価格がかなり高いため, 発電以外のエネルギー利用やマテリアル利用に向けられていた木質原料まで奪う可能性も高まっている日本がお手本にしたドイツのバイオマス FIT では, 木質原料の需給が逼迫してきたため, 発電専用の大型プラントの建造を抑制し, 分散型の熱電併給 (CHP) プラントを推奨する方向に動いてきた日本もいずれ同様の政策変更が求められるであろう本稿では 2000 年から今日に至るドイツのバイオマス FIT の変遷を跡付け, 日本での政策変更の可能性について考察する ( 一社 ) 日本木質バイオマスエネルギー協会東京都港区新橋藤代ビル 5F

2 2 J. Jpn. Inst. Energy, Vol. 94, No. 11, ドイツの EEG における木質バイオマス発電 2.1 報償の枠組みドイツの FIT 制度を規定する法律は 2000 年に発効した再生可能エネルギー法 ( 以下 EEG と略記 ) であるこの法律で固形バイオマスよる発電も FIT の対象となった固形バイオマスの大部分は木質系であるため, 本稿では木質バイオマスと言い換えているが, 前者には麦わらのような農産系が一部含まれていることに留意されたい EEG の買取価格は Vergütung と呼ばれており, これを報償額と訳しておく ( 補償額という訳もあり得ると思う ) 木質バイオマスの報償額は, 発電量により 0.15 MW 以下, 0.15 ~ 0.5 MW,0.5 ~ 5 MW,5 ~ 20 MW の4つクラスに分けて定められている 20 MW 以上は対象外だ報償額は基本レートと割増し ( ボーナス ) から構成される EEG はこれまでに何度か改正され, その度ごとに木質バイオマス発電の報償額も変えられてきたそれを一覧したのが表 1であるここで注意しておきたいのは, 基本レートは最小出力のものから積み上げられて計算されることだ 2000 年の 5 ~ 20 MW を例にとると, 最初の 0. 5 MW まではセント,0. 5 ~ 5 MW については 9.2 セントが適用され,5 ~ 20 MW の 8.7 セントというのは 5 MW を超過した分の報償額である 2.2 政策的に進められた木質バイオマス発電の小型化と CHP 化さて,2000 年の発足当初はボーナスがなく, 基本レートだけであった発電量による報償額の階層差も比較的小さいそのせいか実際に応募してきたのは, 主として建築廃材などを使う 5 MW 以上のプラントが多数を占め, 小規模のものが少なかったそこで 2004 年の改定を機に小規模プラントからの買取り価格が大幅に引き上げられるただしそれは基本レートの引き上げではなく, 条件に応じた割増し ( ボーナス ) の付加で増額が図られた次の三つがそれである (1) 原料割増し : これまであまり使われてこなかった未加工の植物資源で発電した場合具体的には木の皮 ( バーク ), 森林を伐採した後に残る林地残材, 景観管理で発生する除伐木や剪定枝などの修景残材である ( 2 ) 熱電併給 ( CHP) 割増し : 発電の排熱を利用する熱電併給の場合 (3) 技術割増し : 革新的な発電技術, 例えば ORC, 木材ガス化発電, スターリングエンジンなどを採用した場合表 1で 2004 年の報償額を見ていただきたい 05 MW 以下のクラスの場合,3 種類のボーナスを単純に合計すると 10 セントにもなる基本レートのほうはほぼ当初のままの 10 セント前後したがって小規模発電事業者の最大受け取り額は倍増したことになるただし3 種類のボーナスがつくのは 5 MW までの発電だけで, それ以上になると原料割増しと技術割増しがつかないこうした小規模優遇の措置が, 後述するような木質バイオマス発電の小型化 CH P 化をもたらしたのである 2.3 大型バイオマス発電の抑制木質バイオマス発電にはっきりとブレーキがかけられるのは 2012 年の改定からであるこのとき CHP ボーナスがなくなり, 小規模の基本レートはその分引き上げられているただし 5 ~ 20 MW クラスについては, 唯一のボーナスであった CHP 割増しが廃止されたままで, 基本レートに組み込まれた形跡がないそれどころか,2004 年に 8. 4 セントであった基本レートは 2012 年には 6 セントまで引き下げられた技術的な進表 1 ドイツ EEG の報償額 : 木質バイオマス発電基本レートユーロセント / kw h 電気出力 2000 年 2004 年 2009 年 2012 年 2014 年 0.15 MW 以下 ~ 0.5 MW ~ 5 MW ~ 20 MW 割増し ( ボーナス ) ユーロセント /kwh 出力割増し 2000 年 2004 年 2009 年 2012 年 2014 年 0.5 MW 以下原料 CHP 技術 ~ 5 MW 原料 CHP 技術 ~ 20 MW CHP

3 J. Jpn. Inst. Energy, Vol. 94, No. 11, 歩で発電コストが低下しているとはとても思えない少なくとも燃料となるチップの価格は大幅に上昇しているこのような状況の中での買取り価格の引き下げはたくさん電気をつくるのは諦めなさいというメッセージとも受け取れるさらに決定的であったのは, 総合効率 60% 以上を FIT 適用の条件にしたことである発電だけだとせいぜい 25 ~ 30% の効率しかないから, 発電廃熱の利用で効率を上げるしかないこれは CHP の義務化であり,5 MW 以上の発電プラントにとっては大変な難題だ年の制度改革 EEG-Reform と呼ばれる制度改革が 2014 年の夏に断行された EEG の発効以来, 再生可能な電力は全電力の 25% を賄うようになり, それなりの成果を上げてきたのだが, 報償額の支払いで国民負担が増加し, 電力供給の不安定性不確実性も高まっている改革が目指したのは, 発電コストのさらなる上昇に歯止めをかけ, 再生可能エネルギーの計画的な導入と市場化を進めることであった脚注 1) そのために何をするかと言えば, 風力発電や太陽光発電のような有望な技術に集中するとし, 過去の過大な請求を切り捨て, ボーナスを取り消し, 支払額を段階的に引き下げるとしたのである再生可能な電力に対する平均報償額は 2014 年の段階で kwh 当たり 17 セントに達しているが,2015 年以降に新設される施設は 12 セントしか受け取れないというこの改革のあおりを受けて, 木質バイオマス発電で最後まで残っていた原料割増しまで廃止されることになり, 比較的優遇されていた小規模プラントも大きな影響を受けることになった安い燃料が手に入るとか, 発電排熱が有利に売れるといった, 恵まれた条件がないと, 経済事業として成り立たなくなったと言われている加えて, 毎年新たに設置されるバイオマスプラント ( バイオガスを含む ) に全体で 10 万 kw という厳しい上限が設けられた今後の展望として無視できないのは, 買取価格そのものを固定する FIT を廃止して, 電気の市場価格に一定のプレミアムを上乗せするプレミアム固定型 (FIP) に切り替え, 最終的には一般競争入札に移行するという政府の方針が示されたことだ筆者がとくに注目した変更点のいくつかを摘記しておこう (1)2016 年 1 月 1 日以前に稼働し始めた 500 kw 以下のプラントは,2014 年の EEG の報償額で助成されるそれ以降に稼働するプラントについてはこの上限が 100 kw に引下げられる (2)2014 年 8 月 1 日以降, 新たに設置される 500 kw 以上のプラント, および 2016 年 1 月 1 日以降に設置され脚注 1) 以下の記述は Planbar.Bezahlbar.Effizient. によるる 100 kw 以上のプラントの運営者は生産された電気を直接市場で売ることが義務づけられる (3) すでに FIT の報償を得ているプラントの運営者は市場プレミアム方式に切り替えることができる (4) 一定の条件を満たせば, プラントの規模とは関係なく EEG の継続受給は可能だが, 報償額は 20% 減となるこれら条項は, 木質バイオマスのみならず, すべての種類の再エネ発電に共通して適用される 3. EEG のもとでの木質バイオマス発電の動向 3.1 プラント数と発電量の推移 EEG で認証された木質バイオマス発電のプラント数は, 2013 年の時点で約 640 基になり, 総出力は 150 万 kw を超えている図 1から明らかなように, プラント数のかなり速い伸びに比べて出力の伸びは明らかに鈍いプラントの小型化が進んでいるのだ 5 MW 以上のプラントは 100 基止まりでほとんど増えていないこれに対して,0.5 MW 以下層の伸びは著しく,2013 年には全プラントの 6 割を占めるまでになったこうした状況を反映して, 発電方式別のプラント数で見ると ( 図 2), 在来型の蒸気タービンの伸びが著しく鈍化する一方で, オーガニックランキンサイクル (ORC) タービン, さらには木材ガス化ガスエンジンの小型 CHP システムの急増が目立つプラントの電気出力と発電方式を大まかに関連付けると,2 MW 以上が蒸気タービン, 数 100 kw ~2 MW が ORC タービン, 数 100 kw 以下がガスエンジンということになる 3.2 バイオマス CHP の技術と採算性 ORC タービン ORC は原理的には通常の蒸気タービン発電と同様のランキンサイクルをベースにしているが, これにオーガニックという形容詞が冠されるのは, 水蒸気の代わりに, 沸点の低いシリコンオイルのような有機媒体を蒸発させてタービンを駆動させているからである ORC の技術はもともと高い温度が得にくい地熱発電のために開発されたそれをバイオマス向けに実用化したのは, イタリアのミラノ工科大学と Turboden 社であるこれが欧州を中心に急速に広がっていくのはこの 10 年ほどのことで, そのほとんどは比較的規模の小さい CHP プラントである電気出力で言うと数百 kw から 2000 kw 程度のものが多い蒸気タービンの入らない領域を着実にカバーしているのである具体的な導入例として多いのは, 周辺の住宅や事務所に暖房給湯用の熱を送る地域熱供給施設や, 木材乾燥施設のある製材工場, ペレット工場などであるこうした

4 4 J. Jpn. Inst. Energy, Vol. 94, No. 11, 2015 図 1 ドイツのバイオマス発電 (EEG 関連 )( プラント数と総出力の推移 ) 図 2 ドイツの木質バイオマス発電 (EEG 関連 )( 発電方式別プラント数の推移 ) 施設では比較的熱出力の大きいバイオマスボイラが入っており, 無理なく ORC ユニットを組み込める模式的に描くと図 3のようになろう通常の温水ボイラでは, バイオマスを燃やして得た熱で水を温め, 熱の需要先に送っているこれに ORC ユニットを組み込んだ場合は, バイオマスの燃焼熱で ( 水の代わりに ) サーマルオイルを 300 程度にまで熱して,ORC ユニットに送り込むことになるサーマルオイルで運ばれてきたエネルギーが ORC ユニットに入ると, その約 20% が電気に,78% が有効な熱に換わり, 熱のロスは 2% にとどまるいずれにせよ ORC は, 基本的には熱生産が主で発電が従のシステムであり, また常時安定した熱の需要がないと効率的な発電も難しくなる ORC タービンの発電効率は, せいぜい 20% 程度でそれほど高くないが, 蒸気タービンと比較すると, 特筆すべき利点がいくつかあるまず, 技術的にはサイクルの温度と圧力が比較的低く機械的なストレスが少ないこと, タービンが低速で高効率であること, 水を使わないから腐食やタービンブレードの傷みがなく, 排水処理がいらないことなどが挙げられるまた運転上の利点としては, 完全に自動化されていて安全な連続運転が可能で監視員はいらないこと, それに保守管理に手がかからず, 設備の寿命が長いことも見逃せないただ, わが国の現行の電気事業法では,ORC ユニット固有の位置づけがなく, 通常のボイラや蒸気タービンと同等の扱いになるため, 技術基準適合義務や運転の常時監視義務から逃れることができず, 日本で本来のメリットを発揮させるのは容易ではない一部の関係者の間で, この種のハードルを低める努力が続けられている木材ガス化 CHP ユニットドイツで導入されている木材ガス化 CHP ユニットにはいくつものタイプがあるが, 近年とくに設置事例が増えて

燃料の木質チップは上から投入される火が燃えているのは燃焼層で, 炉の上のほうは温度が低い燃料はまず乾燥層を通り, 乾留層で熱分解が起こるここで発生する高分子の炭化水素 ( タール類 ) は高温の燃焼層で燃やされ, 次の還元層で可燃ガスに変換されるダウンドラフト方式の利点はタール分の少ない燃料ガスが得られることだその代り良質の木質チップを要求する水分率は 15%

5 J. Jpn. Inst. Energy, Vol. 94, No. 11, 図 3 ORC による熱電併給図 4 Spanner 社の木材ガス化 CHP ユニットいるのは,Spanner 社の 30 kw ユニット ( 乾燥したチップ焚き ) と Burkhardt 社の 170 kw ユニット ( ペレット焚き ) である ( 図 4,5 ) 教科書的に言うと,Spanner 社のガス化炉はダウンドラフトの固定床である燃料の木質チップは上から投入される火が燃えているのは燃焼層で, 炉の上のほうは温度が低い燃料はまず乾燥層を通り, 乾留層で熱分解が起こるここで発生する高分子の炭化水素 ( タール類 ) は高温の燃焼層で燃やされ, 次の還元層で可燃ガスに変換されるダウンドラフト方式の利点はタール分の少ない燃料ガスが得られることだその代り良質の木質チップを要求する水分率は 15% 以下で形がそろっていることが望ましい粉状のものが多いと, ガスが上から下へスムーズに流れなくなるからである Spanner 社のユニットはこの要件を忠実に守っている従来の常識を破ったのは Burkhardt 社のペレット焚きのユニットであるガス化炉のタイプとしてはアップドラフトの固定床と流動層方式を統合したものだという燃料となるペレットはガス化炉の下から押し上げられて, 乾燥層, 乾留層, 燃焼層を通過してガス化されるのだが, ここまでは通常のアップドラフトの固定床と変わらないところが最上部の還元層では燃焼後の気体物質が渦巻き状に撹拌されるなかで, タール分がきれいに分解されるガス化炉自体は一段階のごく単純な構造だが, 分散板も付けないでスムーズにガス化が進展するのは, 炉に付けられたいくつものセンサーと制御システムが, 燃料, ガス化剤 ( 予熱空気 ) および生成ガスの混合割合と送り速度を正確にコントロールしているからであるこの制御システムがうまく機能するためには, 良質のペレットを使うことが必須の条件となるチップに替えてペレットを使うと, ユニットの構造が大幅に単純化され, その分設備投資も節約されることになった採算性ドイツバイオマス研究センター ( DBFZ) は, 上記の3 図 5 Burkhardt 社の木材ガス化 CHP ユニット機種に 4 MW の蒸気タービンを加えて EEG のモデルプラントとし, 標準的な発電コストを試算している ( 表 2) この試算で留意すべきは, 熱供給を含む費用の合計をまず算出して, それから熱の販売収入を差し引く方式が採られていることだ 4 機種の中で発電コストが最も低いのは, 4 MW の蒸気タービンだが,ORC や小型のガス化プラントも 20 ユーロセント以内におさまっているこの事実は注目に値するただし図 6の感度分析が示すように, 燃料の調達コスト, 熱の販売単価, 年間の操業期間などのよって発電コストは大幅に変わってくる 4. 日本の FIT と木質バイオマス発電 4.1 政策意図の鮮明なバイオマス FI わが国の FIT 制度は 2012 年 7 月にスタートした木質バイオマスによる発電についても, これが適用されるようになったが, 当初, 出力規模による買取り価格の差別化は一切なく, もっぱら使用する燃料によって区切られていたすなわち未利用木材 32 円 /kwh, 一般木材

6 6 J. Jpn. Inst. Energy, Vol. 94, No. 11, 2015 表 2 木質バイオマス CHP の発電のコスト ( ドイツのバイオマス FIT モデルプラント ( ct/kwh)) 収支項目 30 kw ガス化 170 kw ガス化 1000 kw ORC 4000 kw 蒸気費用項目資本設備燃料関連運転関連その他熱供給を含む費用の合計熱収入熱収入を考慮した発電コスト参考投資額 1, ,650 21,000 燃料の種類乾燥チップペレットチップチップ燃料単価 /t( 絶乾 ) 熱の利用率 % 熱の販売価格 /kwh 年間稼働時間出所 ) ドイツ連邦経済エネルギー省 :Vorhaben lla Stromerzeugung aus Biomasse, Juli 2014 図 6 発電コストの感度分析 24 円 /kwh, リサイクル木材 13 円 /kwh の3 区分がそれだ ( いずれも税抜き ) この3 者のあいだでかなりきつい傾斜がつけられたのは, 明確な政策意図があったからである長期化する国内林業の不振で, 戦後植えられた人工林に除間伐の手が入れられなくなり, 森林が危険なまでに過密化する状況になった国の補助金による間伐が進められていたが, 京都議定書の締結以降それが一層強化されることになった CO 2 の削減で森林の吸収分を認めてもらうためには, 人工林などを間伐して経営しているという実績がなければならないからである国内の人工林はすでに 30 ~ 40 年生以上になっているから, 間伐すればかなり太い丸太が相当量出てくるはずだところが実際には伐倒されたままで, まったく利用されていないケースがたくさんある毎年伐り倒されたまま山に残される木材の量は約 2000 万 m 3 にも達するというこれは市場に出てくる丸太の総量よりも多く, 異様な事態と言うほかはない未利用木材とは端的に言えば伐り捨て間伐材のことだこれを山から出してこようとすると, 林道網の未整備や機械化の遅れが災いしてコストが嵩む発電に使うなら, 電気が 32 円 /kwh くらいで売れないと伐り捨て間伐材は使えないという判断があったと思うさらに,2015 年 4 月から未利用木材を用いた 2 MW 未満の木質バイオマス発電に対して別区分化がなされ, 買取価格が 40 円 /kwh( 税抜き ) に引き上げられた上記の 32 円という買取価格は, 電気出力 5 MW のプラントをモデルにして定められたものだが, これでは規模が大き

7 J. Jpn. Inst. Energy, Vol. 94, No. 11, すぎて, 十分な燃料が収集できない地域が各地に出てしまい, 森林資源の有効利用や地域の活性化にもつながらないという判断があったようである 4.2 FIT が生み出すユニークな大型発電資源エネルギー庁の公表データによると,2015 年 6 月までに木質バイオマス発電で FIT の認定を受けたのは 116 件で, 発電出力は 213 万 kw に達している認定された設備を一覧して気づくのは次の点である第一に, 発電プラントの出力規模が比較的大きく, 5 MW,10 MW クラスが大半を占めるこのクラスのプラントを年間フルに稼働させると 6 万トンないしは 12 万トンの木質チップが必要になるだろう第二に, 燃料としては森林から下りてくる未利用木材を使うものが多いこれまで発電用の燃料と言えば, 専ら建築廃材や林産業の工場残材であったことを考えれば, 大変な様変わりである第三に, 発電専用のプラントが多く, 熱電併給の CHP プラントがあまり見られない総じていえば, 木材加工産業との連携していないケースが増え, その限りで木質原料のカスケード利用が難しくなっているバイオマス専焼で発電専用の大型のプラントが続々とつくられるというのは, 近年では世界的に見て非常に珍しい事態であるわが国の場合は, 未利用木材に対する FIT の買取価格が強いインセンティブとなって, まったく新しい事態を生み出しているのである現在計画されている発電プラントが全部稼働するとなると, 相当な量の木質燃料が必要になるであろう必要な燃料を今後 5 年,10 年,20 年にわたって国内の森林から安定的に供給できるかどうか 5. 先行するドイツと後発の日本 : 無視できない 10 年の時間差 5.1 ドイツが当面する資源的な限界日本はドイツにならって FIT の制度を導入したしかし木質バイオマス発電の現状を比較すると, 両国の間でさまざまな違いが目につくこれは国情の違いに由来する面もあるが, それと同時に, 木質バイオマスのエネルギー利用をめぐるドイツの状況が, この 10 年で大きく変化したことも見逃すべきではないとりわけ驚かされるのは, 木質原料の消費量が急速に伸びたことである Mantau らの推計によると,1989 年から 2012 年にかけてマテリアル利用は 2 倍に, エネルギー利用に至っては 5 倍にもなり, ともに 0.7 億 m 3 の大台に乗った木質原料のエネルギー利用が増加したため, 国全体の一次エネルギー供給に占める木質エネルギーのシェアは 2005 年の 1.8% から 2011 年の 4.3% に上昇した 2) と推計されている脚注それにしても, ドイツの限られた森林資源をベースにして毎年 1.4 億 m 3 の木質原料を生み出すのは容易なことではない Mantau らが使っているのは, 木質原料のバランスシートと呼ばれる新しいタイプの木材需給表である林業林産業の残廃材がエネルギー源として広く利用されるようになったため, その状況がはっきりと表に出るように工夫されたものだが,2010 年のバランシートの中身を一瞥してみよう ( 表 3) 森林から伐り出された丸太類は表の左側の発生源にその実材積が記載され, 同時に右側の仕向け先に表 3 木質原料のバランスシート ( ドイツ,2010 年 )( 単位 : 実材積換算 100 万 m 3 ) 発生源 100 万 m 3 製材用丸太 37.3 その他用丸太 36.5 ( 合板, パルプ, エネルギー ) 丸太計 73.8 森林残材 8.0 樹皮 4.7 修景残材 4.5 建築廃材等 14.0 丸太以外の計 31.2 製材副産物 15.0 その他産業残材 5.8 黒液 3.6 産業残材計 24.4 成型燃料製造 4.6 合計仕向け先 100 万 m 3 製材業 37.3 木質パネル業 16.9 紙パルプ業 10.6 その他製造業 2.3 マテリアル利用計 67.1 熱電プラント (> 1 MW) 22.6 熱電プラント (< 1 MW) 7.2 家庭用 33.9 その他エネルギー利用 0.1 成型燃料製造 4.6 エネルギー利用計 68.4 合計出所 )U. Mantau: Holzrohstoffbilanz, Deutschland, 2012, 脚注 2)UNECE/FAO, Joint Wood Energy Enquiry 2011

8 8 J. Jpn. Inst. Energy, Vol. 94, No. 11, 2015 も書き込まれる製材, 合板, 紙パルプ製造などに仕向けられた丸太はそれぞれの製品に加工されるが, 同時にさまざまなタイプの残廃材も発生するここで生じた工場残廃材のうち, マテリアルないしエネルギーとして再利用された実績があれば, その量が発生源と仕向け先の双方に改めて記載されるわが国の林野庁が作成している木材需給表は山から下りてきた丸太の行方を追ったもので, 工場残材の再利用は表に出ない表 3のような処理は二重計算ということになるが, 同じ 1 m 3 の丸太でも残渣をカスケード的に何回も利用すれば, 総使用量は大きくなり, 製材用丸太であれば,1.4 ~ 1.5 倍くらいにはなるだろう表 3で注目してほしいのは, 森林残材, 樹皮, 修景残材, 建築廃材等の丸太以外の木材が積極的に活用されていることだしかし近年になって木質原料の供給をこれ以上増産するのは難しいという声が聞かれるようになったエネルギー利用を現在以上に増やそうとすればマテリアル利用に食い込むしかないそのような状況が生まれつつある限られた木質資源のより効率的な利用が強く求められ, 発電抑制の動きが出てきたのである較的容易だが, 熱ではかなり難しいことが分かってきた木質燃料の主たる役割は, 発電ではなく, 再生可能な熱の供給であるという見方が一般化しつつあるこのことは木質バイオマスの使い方にも反映している 1 MW 以上の木質バイオマス発電にどのような燃料が使われているかを見てみよう図 7に示す通り, 燃料の大部分は建築廃材, 黒液, 森林残材, 修景残材, 樹皮のような比較的質の低いバイオマスばかりで, 丸太は 3% ほどしかない大型バイオマス発電への報償額がごく低いレベルに抑えられているから高価な燃料は使えないというロジックも成り立つ逆に日本で間伐材などの丸太か発電用の燃料としてどんどん使われているのは, 未利用木材を優遇する FIT 制度があるからであるドイツの場合は, 小径丸太からつくられる良質チップは熱供給 ( ないしは CHP) 用の小型ボイラに向けられている 5.2 熱供給重視に傾くドイツ EEG の発効でドイツでは風力発電, 太陽光発電, さらにはバイオガス発電などが順調に伸びてきて, 再生可能な電力の供給に占める木質バイオマスのシェアは確実に低下している 2014 年の実績では 7% のシェアしかない ( 表 4) その一方で再生可能な熱の面では木質バイオマスが家庭用, 産業用, 地域熱供給用を合わせて実に 64% を占めているついでそれ以外のバイオマスも 23% ほどのシェアを持ち, 太陽熱と地熱ヒートポンプは残りの 13% に過ぎない熱供給におけるバイオマスの重要さが知られよう化石燃料から再エネへの切り替えは発電の分野では比図 7 木質バイオマス発電の燃料構成 ( ドイツ,1 MW 以上, 2011 年 )( 単位 :%) 表 4 再生可能エネルギーの構成 ( ドイツ,2014 年 ) 発電総計 1,606 億 kwh エネルギーの種類比率 ( %) バイオマス 30.6% 固形バイオマス 7.4 バイオガス 18.1 廃棄物のバイオ分 3.8 下水ガス 0.9 埋立ガス 0.3 水力発電 12.8% 風力発電 34.8% 太陽光発電 21.7% 地熱発電 0.1% 熱消費総計 1,309 億 kwh エネルギーの種類比率 ( %) バイオマス 86.6% 固形 : 家庭用 43.4 産業用 15.6 地域熱供給 5.0 バイオガス 10.7 廃棄物のバイオ分 8.9 バイオ液体燃料 1.7 下水ガス 1.4 埋立ガス 0.1 太陽熱 5.3% 地熱 : ヒートポンプ 8.1% 出所 ) ドイツ経済エネルギー省,AGEE-Stat ワーキンググループ暫定推計

9 J. Jpn. Inst. Energy, Vol. 94, No. 11, 森林資源基盤の日独比較ドイツでは, エネルギーに向けられる木質バイオマスの量が実材積に換算して年当たり 0.7 億 m 3 にも達していた日本はどうかバイオマスエネルギー関係の統計が整備されていないため, 正確な数字は得られないが, 断片的な情報から推測すると, せいぜいドイツの 1/3 以下の 0.2 億 m 3 程度ではないかと思う資源的なポテンシャル ( 表 5 参照 ) から言えば, この3 倍か4 倍あってもおかしくないただ, ここで注意しておきたいのは, ドイツで 0.7 億 m 3 ものエネルギー利用があるのは, それとほぼ同量のマテリアル利用の支えがあるからである木質原料の需給量 ( 全体の規模 ) を決めるうえで, 最も重要な役割を果たしているのは, 山から下りてくる丸太の量 ( 表 3の左上段 ) だ森林での丸太生産が増加すれば, それに伴ってエネルギー利用に向けられる森林残材の量が増えるだろうまた製材業などの木材加工産業や紙パルプ産業に大量の原料丸太が入荷すれば, エネルギーに向けられる工場の残廃材もそれに比例して増加するはずだ日本とドイツは丸太生産量において決定的な差があるいま国際農業食料機構 (FAO) のデータベースを使って,2008 年から 2012 年の平均丸太生産量を求めてみると, ドイツが 5, 330 万 m 3 であるのに対し, 日本はわずかに 1,780 万 m 3 で, 彼国の 1/3 しかない山から下りてくる丸太の量がこのレベルなら, エネルギー利用もこれに比例して少なくなるのは当然のことだエネルギー利用に向けられる木質バイオマスの供給を増やすには何よりも製材用丸太をも含めて山から下りてくる丸太の量を増やさねばならない 5.4 カギを握る路網整備温暖多雨の条件に恵まれて, わが国の森林の木材生産能力は極めて高いところが不思議なことに, 森林 1 ha 当たりの現実の丸太生産量 (2008 ~ 2012 年の平均 ) は, 驚くほど低い欧州のトップはドイツとオーストリアで, ともに 4.8 m 3 /ha これに対して日本はたったの 0.7 m 3 で, 独墺の 1/7 か 1/6 だ第二次大戦後, 全森林面積の4 割を成長の速い針葉樹の人工林に変えたにもかかわらず, 現実の木材生産がかくも少ないのは, どうしてかまずはっきりと目につく原因の一つは, 木材生産の基本的インフラともいうべき路網が十分に整備されていないことだ森林 1 ha 当たりの路網密度 ( 林道のほか公道を含む ) は, ドイツ 118 m, オーストリア 89 m に対して日本は 19 m 欧州の主要国では, おおむね 90 年代までに林道網の全国的なネットワークをつくりあげているのだが, 日本では計画的な路網整備がほとんどなされてこなかったこれが今深刻な結果を生んでいる端的に言えば,2,500 万 ha といわれる国内の森林のなかで, 主伐や間伐などの収穫行為が行われているのは, 林道の入った一部の森林だけに限られているように思う何十年も前に植林したものの, 道も付けられず, ろくな手入れもなされずに, 放置されたままの森林があまりにも多いこれが日本の木材生産のレベルを大きく引き下げている放置されてきた人工林と天然生林にしっかりと林道を入れて, マテリアル向けの木材とエネルギー用の木質燃料がともに増えるようにしたいこうした措置が取られないと, 限られた木質資源を巡って奪い合いが激化し, 共倒れの危険が増大する 5.5 熱電併給の課題前出の表 3からも知られるように, ドイツの場合, 再生可能なエネルギーの種類別構成比においてバイオマスは発電と熱供給の両方に散らばっている CHP の得意なバイオマスの特性を考えれば当然のことだろうただ欧州で木質バイオマスの CHP が進展したのは, 木質焚きボイラによる熱供給が広く普及していたからである発電専用のプラントであれば, 送電線が近くにある限り, どこにでも設置できるが,CHP プラントの場合は, 熱需要に合わせて設置場所を選び, 発電の方式と出力規模を決めなければならない一般に熱需要は小口のもの表 5 日本とドイツの森林資源基盤と丸太生産量日本ドイツ森林面積万 ha 人口当たり ha (0.19) (0.13) 森林蓄積億 m 年調査年調査年調査 60 成長量億 m 3 上記から推計年調査 1.14 丸太生産量万 m 3 1,776 5,327 同 m 3 / 森林 ha (2008 ~2012 年の平均 ) 路網密度 m/ha 出所 ) 森林面積と丸太生産量は FAO のデーターベースによる注 ) 森林蓄積は日独の政府が実施している全国的なサンプリング調査の集計値

10 10 J. Jpn. Inst. Energy, Vol. 94, No. 11, 2015 があちこちに分散しているから, これをある程度の規模になるようにまとめるとか, 熱を使う新規事業と組み合わせるといった工夫も必要になるだろうわが国にとっては, まさに新たな挑戦なのである加えて ORC タービンや木材ガス化発電装置を安定して稼働させた実績がない現在, 外国産の有望な装置を輸入する話が進められているけれど, 国内に設置するとなると設備費などでかなりの割高になるようである国内での部品生産や新機種の開発が望まれる 6. 見えてきた木質バイオマス FIT の問題点 6.1 現状に合わなくなった未利用木材の定義わが国の木質バイオマス FIT は, 伐倒されたまま山に放置されている未利用木材の搬出をターゲットにしていたところがこの二, 三年来伐り捨て間伐のたぐいが急速に減ってきている森林チップに対する需要が全国的の増加し, 低質材の奪い合いが激しくなっているのだ伐採のあと山に残された間伐材や主伐残材という意味での未利用木材はほとんど見られなくなっているそのため最近では, 山から下りてくる木材ならどんなものでも未利用木材とみなす風潮が生まれつつある今のところエネルギー用の小径丸太は製材用や合板用に比べて安価だから一応の棲み分けはできているが, 将来的には用途間の競合をさらに激化させることになるだろう FIT がスタートした時点では, 木質バイオマスに関して既存利用に影響を与えないという一項が入っていたこの原則を何で担保するか未利用木材の従来の定義は実質的な意味を失い, 何の役にも立たなくなっている未利用木材の本来の定義に立ち返るべきであろうそれは構造用材としては使えない木質原料のことだ人工林の主伐間伐で発生する小径丸太や末木枝条もその一つだが, もっと重要なのはこれまで放置されてきた天然生林竹林の整理伐採から出てくる低質のバイオマスや, 森林以外の公園緑地などから発生する修景残材などであるこれらはまさに残された貴重な木質資源であって, 収集に手間がかかることから, あまり利用されてこなかった FIT が活躍すべき重要な領域がここにある 6.2 あいまいな別区分化の狙いさらに, 本年の4 月からは未利用木材を使った 2 MW 以下の発電が別区分化されて,40 円 /kwh が支払われるようになった未利用木材と一般木材との落差がまた一段と拡大したわけだが, この落差が大きくなると, 木質原料のカスケード利用が難しくなることに注意したい未利用木材を大量に集めている, ある業者さんの話では, この中には製材や合板に向く材が3 割くらい含まれていると言う 2 MW 以下の CHP プラントを備えた木材加工場が, 未利用木材の中から良質の丸太だけを選び出して製品をつくり, 出てきた木屑で発電したとしよう工場残材は一般木材だから電気は 24 円でしか売れないところが木材加工を一切やめて, 入手した丸太の全部を発電に回せば, 電気は 40 円で売れるこれはどこかおかしい FIT の制度を設計するにあたってカスケード利用への影響を慎重に考慮すべきである山からの小丸太からつくられた燃料用チップと製材の背板からつくられたそれとをなぜ差別するのか燃料としての物理的化学的特性に差はないはずだドイツやオーストリアの FIT でも差別していないなお, 今回の別区分化は小規模発電のコスト高を理由にしているが, 肝心なのは分散型 CHP システムの普及である電気出力が 2 MW 以下になると, 燃料がよほど安くないと発電だけでは採算が取れない大部分は CHP プラントになるはずであるそうであるとすれば, 別区分化の対象を総合効率 60% 以上の CHP プラントに限ると明記すべきではあるまいか小規模層の買取価格を高めても, それが CHP 化に直結するとは限らない CHP 化を進めるには, 熱生産に対する政策的配慮や, 新しい機器の開発導入支援などと組み合わせる必要があるからである

International Bioenergy Conference Tokyo, 日本の木質エネルギー : 現状と課題 Wood energy in Japan: Current situation & challenges 熊崎実 Minoru Kumazaki Japan

International Bioenergy Conference Tokyo, 2017.05.22 日本の木質エネルギー : 現状と課題 Wood energy in Japan: Current situation & challenges 熊崎実 Minoru Kumazaki Japan Woody Bioenergy Association (JWBA) 1 木質エネルギー : 各国の現状