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けんじかんけ
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1 革新的環境技術シンポジウム CCS 導入に向けた今後の対応について平成 27 年 12 月 ( 公財 ) 地球環境産業技術研究機構 (RITE) 企画調査グループ都筑秀明 1

2 目次 1.IPCCのAR5が示唆するもの 2.CCSを巡る海外の動向 3.CCS 導入のために着実に進めるべき対応の方向 4. より経済的で安全なCCS 技術 (SUCCESS) の検討 5.CCSの理解増進に向けたRITEの取組 6. まとめ 2

3 1.IPCC の AR5 が示唆するもの 3

4 CO2 の排出量と世界平均気温の安定化出典 : 気候変動に関する政府間パネル第 5 次評価報告書 RITE 試算 4

5 IPCC の AR5 が示唆するもの以上を踏まえると以下の点を指摘できる地球平均気温を一定にさせるためには CO2 の年間排出量をゼロにすることが必要であるいわゆる 2 目標シナリオでは 2100 年に年間排出量がほぼゼロ電力部門では 2050 年に年間排出量がほぼゼロそれ以降は負の排出となっているインフラ整備には相当の時間を要すること等を考慮すれば十分な余裕があるとは言えない早期からの対策を進めることが必要選択肢は限られており可能性のある全ての対策を検討実施することが必要その中で CCS は重要な対策オプションの一つとして導入の促進が重要特に電力部門で負の排出とするためにはバイオマス +CCS(BECCS) が不可欠ただしその本格導入のためには相当の時間と資金が必要例えば未調査地域を最終投資判断に対応できる水準まで完全に評価するには 10 年以上が必要このため将来後手の対応にならないよう着実に準備を進めていくことが極めて重要

6 2.CCS を巡る海外の動向 6

7 世界における CCS 大規模プロジェクトの現状出典 :The global Status of CCS 2015 VOLUME 2 7

8 CO2 排出に関する米国の規制動向国名米国 CO2 に関する主な規制等の概要個別発電所への CO2 排出規制 EPA による新排出性能基準 (NSPS) 規制案 (2015 年 10 月 23 日施行 ) Clean Air Act 111 条 b 項に基づき EPA が制定新規石炭火力 :640 kg-co2/mwh(gross; 発電端 )(Partial CCS の実施 ) 新規ガス火力 ( ベースロード電源 ): 450kg-CO2/MWh(GROSS; 発電端 ) 又は 470kg-CO2/MWh(NET; 送電端 ) 各州による EPS 規制 ( カリフォルニア州ワシントン州オレゴン州 ) ベースロード電源 :500kg/MWh 州毎の CO2 全体排出規制既設火力発電所に対する排出規制 (2015 年 12 月 22 日施行予定 ) Clean Air Act 111 条 d 項に基づく既設火力発電所に対する排出規制 1 全州共通の個々の既設火力発電所に対する CO2 排出性能レート 2 州ごとの CO2 排出レートによる目標値 3 州ごとの CO2 排出質量による目標値が設定各州は EPA によって設定された CO2 排出性能目標を達成するための州の計画 (State Plan) を策定して実行対策例としては熱効率の改善燃料の転換再生可能エネルギーの併用 CCS CCU の導入バイオマス混焼排出質量取引きの利用など 2030 年までに発電部門で 2005 年比で 32% の CO2 削減を図る出典 :RITE 作成 8

9 CCS の ISO 化 (ISO/TC265 体制 ) ISO/TC265 の体制 ISO/TC265 Carbon Dioxide Capture, Transportation and Geological Storage(CCS) ( 二酸化炭素回収輸送地中貯留 ) 議長国 : カナダ幹事国 : カナダ中国 Pメンバー :20カ国 Oメンバー : 8カ国リエゾン : 7 機関 2011 年 10 月に設立以降これまで総会を 6 回開催 WG1 ( 回収 ) WG2 ( 輸送 ) WG3 ( 貯留 ) WG4 (Q&V) コンビーナ : 日本事務局 : 日本コンビーナ : ドイツ事務局 : ドイツコンビーナ : カナダ日本事務局 : カナダコンビーナ : 中国フランス事務局 : 中国 WG5 ( クロスカッティングイッシュー ) コンビーナ : フランス中国事務局 : フランス WG6 (EOR) コンビーナ : 米ノルウェー事務局 : 米国内の体制国内審議団体 :RITE 経済産業省に設置されている日本工業標準調査会 (JISC) からの委託 ISO/TC265 国内審議委員会委員長 : 佐藤教授 ( 東大 ) メンバー : 約 25 名 CO2-EOR 検討タスクリーダ : 平岡氏 (INPEX) 回収 WG 主査 : 東井主席研究員 (RITE) 輸送 WG 主査 : 尾崎教授 ( 東大 ) 貯留 WG 主査 : 松岡教授 ( 京大 ) Q&V クロスカッティングイッシュー WG 主査 : 赤井名誉リサーチャ ( 産総研 ) 出典 :RITE 作成

10 CCS の ISO 化 ( 各 WG の状況 ) WG 標準化の内容出版目標備考 WG1 ( 回収 ) 回収技術を集めた TR は最終合意され ISO にて出版準備中 ISO/TR IS( 発電分野燃焼後回収技術 ) の NWIP が承認され開発着手 ISO TR:2015 IS:2018 ISO/TR は 2015 年中に出版予定日本主導で TC265 として初の出版 WG2 ( 輸送 ) パイプライン輸送に関する IS を開発中で DIS 投票し承認投票コメント対応中 ISO IS: 個のコメントに基づきドラフトを改訂中船輸送は今後の検討課題 WG3( 貯留 ) 陸域海域の貯留を対象に IS 開発中で CD 投票し承認投票コメント対応中 ISO IS: 個のコメントに基づき改訂予定 2016 年 9 月 DIS 投票目標 WG4 (Q & V) 定量化と検証分野の情報を集めた TR を開発中 ISO/TR TR:2016 WD 作成中 2016 年 1 月 DTR 投票予定 WG5 ( クロスカッティンク ) CCS のボキャブラリに関する IS を開発中クロスカッティング用語について 2 回目の CD 投票予定 ISO Lifecycle risk management に関する TR 開発中 ISO/TR27918 Stakeholders engagement を PWI キャンセル IS:2017 TR:2017 ISO は開発期間 4 年へ変更 WG6 (CO2-EOR) TP を立ち上げ WD 開発中 ISO IS:2018 ドラフトの作成中年春には CD 投票予定出典 :RITE 作成 10

11 3.CCS 導入のために着実に進めるべき対応の方向 11

12 CCS の重要性と課題 CO2 削減を図るためには対策の選択肢が限られている中省エネルギー再生可能エネルギー原子力などの低炭素エネルギー技術とともに CCS の導入を推進することが極めて重要電力部門においては太陽風力等の再生可能エネルギー原子力発電だけでは負荷変動に十分追従できないため負荷調整機構 ( 蓄電池又は調整電源 ) が不可欠この観点からも CCS を有する火力発電は極めて重要な対策手段一方我が国において CCS に対して以下の指摘懸念あり CCS の導入はコストアップとなるだけであり経済的メリットが無い我が国に大量の CO2 を貯留する場所があるのか CO2 貯留はリスクが高く事業として実施できるのか

13 CCS の導入のための今後取り組むべきこと (1) CCS を今後本格的に導入していくためには CCS 導入の容易化事業実施の不確実性の低減等が必要具体的には以下の取組を実施することが必要 1CCS のコスト削減のための技術開発の継続的な実施 CCS 導入を容易にするためにはコスト削減が極めて重要であり技術開発等に継続的に取り組むことが望まれる 2030 年頃の本格導入が見込まれる中民間だけで技術開発を進めることは極めて困難国が主導して技術開発の継続的な実施を進めることが必要 2CO2 貯留賦存量の把握とデータベース化関係者が CCS を本格的に導入する決断をする上で我が国の CO2 貯留賦存量を把握することが極めて重要一方 CO2 賦存量の把握とデータベース化は期間と資金が必要であるため早期の調査開始が望まれる 13

14 CCS の導入のための今後取り組むべきこと (2) 3 日本の地層を想定した経済的で安全な CCS 技術の開発日本の地層には多くの断層が存在し特性分布も不均一このような地層に十分な貯留量を確保するには日本の地層を想定した経済的で安全な CCS 技術の開発が必要です 4CCS 導入のための仕組み法制度等の整備外部不経済である地球温暖化問題への対応に特化した CCS は市場原理だけでは導入が困難補助金税制等のインセンティブ排出権取引規制等の仕組みを構築することが必要 5CCS の理解増進地球温暖化対策の重要な技術であるにもかかわらずあまり知られていないその一方で CO2 の漏洩等の懸念がある正確な知識を分かり易く説明する努力が重要 14

15 CCS の導入のイメージ CO2 回収技術に関する研究開発安全性向上に関する評価研究開発 CO2 貯留賦存量の調査評価 CO2 貯留地点の探査特性化等 CCS 大規模実証事業国民の理解増進導入の仕組み法制度の整備地点 A 詳細調査 / 環境アセス / 建設運転開始閉鎖閉鎖後管理地点 B 詳細調査 / 環境アセス / 建設運転開始閉鎖閉鎖後管理地点 C CCS 本格導入詳細調査 / 環境アセス / 建設運転開始閉鎖閉鎖後管理出典 :RITE 作成

16 4. より経済的で安全な CCS 技術の検討 (SUCCESS) 16

17 複数坑井システムによる貯留量確保のイメージ圧入井 CO 2 開放系の場合 ( 断層不透水層がない ) 地層圧上昇が小さく貯留量を確保できる閉鎖系の貯留層において圧入井の他に緩和井を設けることで本来の貯留量が確保できる地層水断層圧入井緩和井圧入井不透水層 CO 2 CO 2 地層水の逃げ場がない圧力上昇閉鎖系の場合 ( 断層不透水層が存在 ) 貯留層で圧力上昇貯留量の確保が不十分地層水を外部へ排出圧力下降閉鎖系で別に緩和井を設ける場合貯留層で圧力下降貯留量確保出典 :RITE 作成

18 複数坑井システムの検討数値シミュレーションによる有効性検討緩和井の設置は閉鎖系では極めて有効緩和井がある場合貯留可能量は 3 倍以上に増加ただし坑井間に導通性が無い場合は改善なし断層圧入井 100 万 t/ 年で圧入圧力増加量を算出緩和井なし /4 年許容圧力 ( 圧力上昇 : 6.8MPa) に達する浸透率分布 (P50 モデル ) (JCCS,2014) W-1: 圧入井 W-2: 緩和井 W-3: 緩和井 (W2,3 ともに高浸透率ソーンに配置 ) 緩和井 W-2/12 年緩和井 W-3/4 年出典 :RITE 作成 18

最適化された坑井配置と計算結果差分進化法 (Differential Evolution, DE) を用いて3450ケース計算し最大値が得られたのは2982 回目のケース最大化した累積 CO2 貯留量 (25 年間 ) は8,329MMm3 ( 約 1560 万トン ) 最低値と比べて 3.

19 最適化された坑井配置と計算結果差分進化法 (Differential Evolution, DE) を用いて3450ケース計算し最大値が得られたのは2982 回目のケース最大化した累積 CO2 貯留量 (25 年間 ) は8,329MMm3 ( 約 1560 万トン ) 最低値と比べて 3.3 倍に増加圧入開始 25 年後の CO2 分布 4,719,000 4,718,000 4,717,000 4,716,000 4,715,000 4,714,000 CCS Permeability I (md) K layer: 3 549, , , , , , ,000 Producer1 Injector1 549, , , , , , ,000 4,714,000 4,715,000 4,716,000 4,717,000 4,718,000 4,719,000 File: testratepos_02982.irf User: KAWATA Date: 2015/09/09 Scale: 1:43956 Y/X: 1.00:1 Axis Units: m 緩和井 10,000 (X,Y)=(86,40) 1,853 圧入井 2 (X,Y)=(70,40) 0 0 最大 CO2 圧入レート1100Mm3/day0 (75 万トン / 年 )* 坑底圧が許容範囲を超え 0 ると減少していくので一定ではないこの値は圧入レートの最大値である最適化された坑井配置と圧入レート出典 :RITE 作成 19

20 5.CCS の理解増進に向けた RITE の取組 20

21 RITE の環境教育の構成環境教育の実践 (1) 地球温暖化 CCS についての講義 ( セミナー ) に加え子どもたちに興味を持ってもらい理解を深めるために実験やゲームを組み合わせた授業を実施セミナーイラストやクイズを多用し CO 2 の性質温暖化のしくみ CCS を解説実験 CO 2 の特徴や CCS に関する実験ゲーム楽しみながら温暖化問題や CCS について理解を深める学校の校外学習 ( 見学 ) の受け入れ中学校 2 件高校 3 件研究紹介実験室見学に加え温暖化 CCS の解説実験デモゲーム等セミナー ( 温暖化 &CCS) ゲーム ( 蛇とはしご ) 21

22 地球温暖化と CCS を学ぶワークショップ夏休みに RITE にて小中学生を対象に WS を計 10 回開催 107 名が参加内容は温暖化 &CCS セミナー CCS 実験ゲームで構成最終日はサイエンスコミュニケーター川村康文先生 ( 東京理科大学 ) の科学実験教室も実施環境教育の実践 (2) けいはんな情報通信フェア 2015 への出展まほろばけいはんな SSH サイエンスフェスティバル併催主として中高生をターゲットに温暖化 &CCS について紹介クイズを盛り込んだ温暖化 &CCS の解説ポスター CO 2 の温暖化実験 CCS に関する教材の開発グルーバル CCS インスティテュート (GCCSI) より受託したカーボンキッズ事業においてオーストラリアの青少年向け教材を元に RITE 独自の内容も採り入れた CCS に関する環境教育の日本語版教材を制作 (2014 年度 ) (1) 教師向け指導用テキスト (2) WS 用プレゼン資料 (3) ゲーム教材 (4) 科学実験手引書 (5)CCS 紹介絵本 22

23 6. まとめ 23

24 まとめ (1) IPCC の AR5 が示唆するもの世界の平均地上気温を安定化させるためには究極的には CO2 の年間排出量をゼロにすることが必要 2100 年に CO2 濃度を 430~480ppm にするシナリオ ( いわゆる 2 シナリオ ) では年に CO2 の年間排出量がほぼゼロ 2 電力部門では 2050 年に CO2 の年間排出量がほぼゼロそれ以降は負の排出となっている選択肢が限られている中 CCS は重要な対策オプションの一つとして導入の促進が必要 CCS を巡る海外の動向海外においては米国において CO2 排出規制が制定される等の整備が進んでいる CCS の ISO 化に関して早ければ 2015 年に技術報告書が 2016 年に最初の国際規格が発行される予定である等議論が着実に進んでいる 24

25 まとめ (2) CCS 導入のために着実に進めるべき対応の方向 CCS を今後本格的に導入していくためには 1CCS のコスト削減のための技術開発の継続的な実施 2CO2 貯留賦存量の把握とデータベース化 3 日本の地層を想定した経済的で安全な CCS 技術の開発 4CCS 導入のための仕組みづくり 5CCS の理解増進などが不可欠より経済的で安全な CCS 技術 (SUCCESS) の検討緩和井の設置は閉鎖系の地層では極めて有効数値シミュレーションによれば緩和井がある場合貯留可能量は 3 倍以上に増加累積 CO2 圧入量を最大化する最適な坑井配置を求めるシミュレーション検討を行った最適化により最低値と比べて 3.3 倍に増加 CCS の理解増進に向けた RITE の取組 RITE においては CCS の理解増進のため CCS に関する教材の作成小学生から高校生の見学対応出前授業などの取組を行っている 25

26 ご清聴ありがとうございました公益財団法人地球環境産業技術研究機構 Research Institute of Innovative Technology for the Earth 26

CCSの現状と課題

CCSの現状と課題革新的環境技術シンポジウム CCS の現状と課題平成 26 年 12 月 ( 公財 ) 地球環境産業技術研究機構 (RITE) 企画調査グループ都筑秀明 1 目次 1.CCSを巡る最近の動向と課題 2.CCSのISO 化の動き 3. より経済的で安全なCCS 技術 (SUCSES) の検討 4. まとめ 2 目次 1.CCS を巡る最近の動向と課題 3 IPCC 第 3 作業部会第 5 次報告書