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エネルギー転換への視点:低炭素エネルギーシステムへの投資ニーズ

[副題]脱炭素化への世界的取り組みを提言

[ 出典 ]
http://www.irena.org/menu/index.aspx?mnu=Subcat&PriMenuID=36&CatID=141&SubcatID=3828

この共同研究では、G20諸国および世界のエネルギー部門における脱炭素化の可能性について検討している。第3章「世界的なエネルギー転換の展望と再生可能エネルギーの役割」は、国際再生可能エネルギー機関(IRENA)の調査結果を強調している。

詳細は報告書または要約書*を参考のこと。
* http://www.irena.org/DocumentDownloads/Publications/
Perspectives_for_the_Energy_Transition_2017_Executive_Summary.pdf

[時期は2017年・G20開催前]

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要約書

著者:国際エネルギー機関(IEA)および国際再生可能エネルギー機関(IRENA)

研究の範囲

ドイツ政府は、IEAとIRENAに、パリ条約に定められているように世界の温度上昇を2℃以下に十分抑えることと一致する、エネルギー部門転換に不可欠な要素を明らかにするよう求めている。
この調査の最も重要な目的は、費用効果の高い方法により、そのような転換を促進するために必要な、発電、輸送、建物および産業(加熱および冷却を含む)における低炭素技術への投資規模および範囲を分析することで、併行して他の政策目標にも取り組んでいる。
この報告書の調査結果は、2017年ドイツG20大統領府におけるエネルギーと気候に関するG20の作業に通知される。

今世紀半ばまでの世界について、エネルギー関連の温室効果ガス排出量を大幅に削減するための道を拓くエネルギー部門への投資ニーズを、IEAとIRENAは別々に調査した。両機関は、パリの2℃以下の目標に寄与する方法として、2100年までに地球平均気温の上昇を2℃に66%の確率で抑制することに適合する、1つの中核シナリオを策定した。
IEAとIRENAの分析は共に、エネルギー部門について同じ炭素予算から始める。しかしながら二つの分析には、目標到達への道筋が異なる:IEAが実施したモデリング分析では、技術的に中立的なエネルギー部門の脱炭素化への道筋をつくることを目標としており、各国の特定の状況を考慮して、すべての低炭素技術が含まれている。IRENAが実施した分析では、他の低炭素技術を考慮しながら、エネルギー効率と再生可能エネルギーの潜在的可能性を気候目標達成に向けて強調するエネルギー転換を描いている。

IEAとIRENAは異なるアプローチでエネルギー部門の分析を行い、異なるモデルやツールを使用しているが、グローバルエネルギー部門の適時な移行のための経路と枠組みの関連性を支持する、高レベルの成果には類似点がある。

炭素収支

全地球表面温度の平均上昇は、二酸化炭素(CO2)の累積排出とほぼ線形の関係にある。この有用な関係は、選択された温度目標を下回る可能性と関連し得る、残りの全体的な「CO2収支」(所定の時間枠にわたって放出されるCO2の累積量)、という概念をもたらした。

パリ合意では、気温上昇を「十分2℃以下」に保ち、気温上昇を1.5℃に制限しようと努力している。しかし、実際には「十分2℃以下」とは何か、あるいは温度目標にどのような確率を付けるべきかについての明確な指針はない。このレポートの目的のために、一時的な枠超えを起こすことなく、21世紀全体の平均気温上昇を2℃以下に保つ確率が66%のシナリオに焦点を当てることにした。
この定義と一致する関連CO2収支を理解することは、エネルギー部門の移行のペースと範囲をモデル化する上で重要な考慮事項である(表ES.1)。2℃以下に留まる可能性が66%のCO2収支の見積もりを作成するには、非CO2排出量のレベルと料金を見積もる必要がある。この研究の目的上、非エネルギー部門に由来する非CO2排出は、気候変動に関する政府間パネル(IPCC)の第5次評価報告書のデータベースからのシナリオに依存している。
本研究の目的上これらの仮定を用いて、2015年から2100年までのCO2収支は、880Gt(ギガトン)と推定される。これは、CO2収支を検討した研究のうち、590~1,240 Gt CO2の範囲の中央に位置し、2%以下に留まる可能性は66%である。

[ 表1: 本研究でIEAとIRENAによって開発された脱炭素化シナリオにおけるエネルギー部門  CO2収支]
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(Gt CO2)              2015 – 2100
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全CO2                 880
産業プロセス             -90
陸上利用、陸上利用変化、林業   0
エネルギー部門CO2収支      790

このレポートで調査された66%2℃シナリオは、2100年だけでなく21世紀の間にも2℃以下の温度上昇を維持することを認識することが重要だ。この温度の一時的な枠超えは、どの年においても許されない。この作業前提の主な理由は、2100年にこのレベルに落ちる前に特定の温度上昇が一時的に枠超えするのを許すことは、将来のいつかの時点である規模で(炭素捕獲と貯蔵を伴う、直接的な空気の捕獲、強化された風化、植林、炭、バイオエネルギーなどの)脱CO2技術に頼ることを示唆する。土地利用の要求のための炭素捕獲と貯蔵(BECCS)によるバイオエネルギーの普及の影響評価、またはCO2を除去するための非エネルギー技術の潜在的可能性の評価は、この報告の範囲外である。

それにもかかわらず、IPCCが第5次評価報告書で評価したシナリオの多くは、2100年の特定の気温上昇を2℃に制限することを目標としており、地球規模のエネルギー部門全体が、世紀末までに大気からのCO2排出を吸収していると言うようなBECCSに大きく依存している。彼らは負の排出技術がある規模で利用可能になるまで、CO2排出削減を遅らせる可能性はないので、したがって本研究で開発されたシナリオは、2℃の目標を達成するために必要なエネルギー排出削減のタイミングと範囲に関して野心的であることになる。それにもかかわらず、シナリオは負の排出技術が利用可能になると、より厳しい気候目標を将来達成する可能性を提供する。

66%2℃シナリオのエネルギー部門のみのCO2収支に達するためには、エネルギー部門における化石燃料の燃焼に関係しないCO2排出量を、総CO2収支から差し引く必要がある。これらの排出は主に、工業プロセスおよび土地利用、土地利用変化と林業(LULUCF)の2つの要因から生じる。後者については、この研究で使用されたLULUCFからのCO2排出量の見通しは、IPCCによって分析された36の独自の脱炭素化シナリオの中央値に基づいている。この研究では、LULUCFからのCO2排出量は、2015年の3.3 Gtから世紀半ばまでに0に落ちると仮定している。
その後、LULUCFは21世紀の残りの期間にわたってCO2の純吸収体となり、その結果、2015年から2100年までのLULUCFからの累積CO2排出量はゼロに近づく。

これら2つの要因の正味の効果は、総CO2収支の880Gtから790Gtのエネルギー部門のみの収支に減らすことである。その挑戦は厳しいものとなる。比較すると、現在の国家決定拠出(NDC)は、2050年までエネルギー部門がほぼ1,260Gt、すなわち許容収支よりも約60%多い排出量を出すことを意味する。

IEAの知見

66%の確率で地球平均気温上昇を2℃以下に制限するには、例外的な範囲、深さおよび速度のエネルギー移行が必要となる。 エネルギー関連のCO排出量は、2020年までにピークに達し、2050年までに今日のレベルから70%以上低下する必要がある。一次エネルギー需要の化石燃料のシェアは2014年から2050年にかけて半減するが、再生可能エネルギーやCCS(炭素回収・貯留)と共に原子力や化石燃料を含む低炭素資源のシェアは世界で3倍以上になり、2050年のエネルギー需要の70%を占める。

66%2℃シナリオでは、すべての国の低炭素技術のすべてを総動員することが要求される。化石燃料補助金の急速な廃止、前例のないレベルへのCO2価格の上昇、広範囲のエネルギー市場改革、そして低炭素とエネルギー効率の厳格な要求といった野心的な政策尺度が、この移行を達成するために必要となるだろう。このような政策は、66%の2℃シナリオを達成するために、すべての国で直ちに包括的に導入する必要があり、CO2価格はトン当たり190米ドルに達する。このシナリオでは、低炭素技術の開発と展開を促進するため、技術の協力に対する世界的な取り組みがより広範かつ深く求められている。

エネルギーおよび材料効率の改善、そして再生可能エネルギーのより高い展開は、世界的な低炭素移行の不可欠な要素である。 66%2℃シナリオでは、世界経済のエネルギー強度を2014年から2050年の平均で2.5%低下させるための、積極的で効率的措置(過去15年間に見られた改善の速度の3.5倍よりも大きい)が必要となるだろう;風力と太陽光を合わせたものが2030年までに最大の電力源となるだろう。これには、柔軟性を確保するためのルールと技術とともに、様々な再生可能エネルギーの大部分を統合するために電力市場を再設計するための大きな努力が伴う必要がある。

[ 図1、新しい政策シナリオと、66%2℃シナリオにおける技術と地域による世界的な排出削減対比 ]

<注:新しい政策シナリオは、パリ協定のNDCのエネルギー部門への影響を反映している。>

<<注目点:G20諸国は、66%2℃と新政策のシナリオの間で、2050年における排出量のほぼ4分の3を 削減することを準備していた。>>

66%2℃シナリオを達成するためには、エネルギーを生産して使用する方法の深い転換が必要である。 2050年までに、電気の約95%が低炭素由来で、新車の70%が電気稼働で、既存の建物ストック全体が改装され、産業部門のCO2強度は今日より80%低くなる。

66%2℃シナリオを達成するためには、エネルギー供給投資の基本的な再調整と低炭素需要側の投資の急速な拡大が必要であろう。 2015年の1兆8000億ドルに対し、2016年から2050年にかけて、毎年約3.5兆ドルのエネルギー部門投資が必要となるだろう。化石燃料の投資は減少するが、2015年から2050年の間に再生可能エネルギー供給投資が150%増加することによって大きく相殺されるだろう。低炭素技術への需要側の投資の総額は、同じ期間に10倍の割合で急増する必要がある。現在の気候に関する約束から生じる傾向と比較して、付加的な純投資額は、2050年の世界のGDPの0.3%に相当する。

[ 図2、66%2℃シナリオにおける年間平均世界のエネルギー需給サイド投資 ]

< 注:T&D = 伝送と配分; EVs = 電気自動車; CCS = 炭素捕集貯蔵 >

<< 注目点:供給側投資の水準は依然として一定だが、化石燃料からシフトしている。効率と 低炭素技術への需要サイド投資は、2040年にはほぼ3兆ドルにまで上昇する。>>

化石燃料は、66%2℃シナリオでもエネルギーシステムの重要な部分ではあるが、様々な 燃料の料金は異なる。 石炭の使用は最も急速に減少するだろう。石油消費も減少するだろうが、その代替はいくつかの分野で仕掛けられる。現在の生産場所の減少が需要の減少よりも大きいため、新たな石油供給への投資が必要となるだろう。天然ガスは、いくつかの部門にわたる移行において重要な役割を果たす。

エネルギーの移行を促進するためには、早期、協調的かつ一貫した政策行動が不可欠 である。 エネルギー市場は、あらゆる種類の技術のリスクを負っており、一部の資本は回収できない(「無支援資産」); 気候政策はさらなる検討を加えることになる。66%2℃
シナリオでは、電力部門において、気候政策による追加のリスクの大半は石炭火力発電所
にある。ガス火力発電所は、長年に渡って柔軟性の重要な提供者であり、また、石炭火力
発電所よりも資本集約性が低いので、より影響を受け難い。化石燃料上流部門は、電力
部門に加えて、投資を回収しないリスクも伴う可能性がある。同じ炭素収支を維持しながら
10年間の移行を遅らせることは、完全に回収されないリスクの3倍以上になる。
CCSの導入は、化石燃料資産が投資を回収し、低炭素移行時に無支援だった資産を、最小限に抑えるのを助ける重要な方法を提供する。

よく設計された政策では、大気汚染の大幅な改善と化石燃料の輸入法案や家計のエネルギー 支出の削減は、66%2℃シナリオで達成された脱炭素化を補完する。 すべての人にエネルギーへの普遍的なアクセスを達成することが重要な政策目標である。その成果は気候目標に達することを危険にさらすことはない。気候目標を追求することは、エネルギーアクセスを増やすための公益をもたらすことができるが、気候政策だけでは普遍的なアクセスを達成することはできない。

[ 図3、66%2℃シナリオにおける選択された主要指標の動向 ]

<< 注目点:低炭素エネルギー部門への移行は、大気汚染や家計の燃料費の削減など、他の 重要なエネルギー政策目標を達成するのに役立つ可能性がある。>>

 IRENAの知見

再生可能エネルギーとエネルギー効率対策の迅速な導入は、エネルギー転換の重要な 要素である。 2050年までに、再生可能エネルギーとエネルギー効率は大部分の排出
削減ニーズ(90%)を達成し、化石燃料の切り替えとCCSによって約10%が達成される。
REmap脱炭素化のケースでは、原子力は2016年の水準に留まり、CCSは専ら産業部門に
配備されている。

再生可能エネルギーのシェアは、2015年の一次エネルギー供給の約15%から、2050年には65%に増加する必要がある。エネルギー強度の改善は、2030年までに年間約2.5%に倍増し、2050年までこの水準で継続しなければならない。 2050年のエネルギー需要は、エネルギー強度の大幅な改善のために今日の水準を維持するだろう。この改善の約半分は費用対効果の高い再生可能力に基づく、暖房、冷房、輸送、電化によるもので、再生可能エネルギーに起因する可能性がある。

 2050年のエネルギー供給ミックスは大幅に異なるだろう。 2050年の全化石燃料使用
量は、今日のレベルの3分の1になるだろう。石炭の使用は最も減少して、石油需要は今日の水準の45%になるだろう。生産コストの高い資源は、もはや利用されないだろう。
天然ガスは、再生可能エネルギーの大量利用の「橋渡し」となることがあるが、高レベルの
CCSと結合しない限り、その役割は限定されるべきだ。長期的な排出削減目標を念頭に置かずに天然ガスの展開が大幅に拡大すると、経路の依存と将来無支援資産のリスクがある。

 エネルギー移行は手軽にできるが、低炭素技術への追加投資が必要になる。 再生
可能エネルギーと有効化技術の範囲全体でさらに大幅なコスト削減を図ることは、投資
増加への主たる駆動力となろう、しかし累積的な追加投資は、2050年までの期間に29兆ドルに達する必要があろう。これは、参照事例で既に想定されている116兆ドルの
投資に加えて行われる。人間の健康への影響を軽減し、気候変動を緩和することは、
脱炭素化のコストよりも2倍から6倍の節約になる。

[ 図4、世界全体の一次エネルギー供給量、2015-2050 ]

<< 注目点:再生可能エネルギーは、2050年にREmapのもとで最大のエネルギー供給源であり、 エネルギーミクスの3分の2を占める。これには、年間で約1.2%の再生可能エネルギーシェアの 増加が必要で、これは近年に比べて7倍の加速となる。>>

惑星の温度上昇を2℃に制限し、このエネルギー移行の利点を最大限に引き出し、無支援 資産のリスクを減らすには、早期の行動が不可欠だ。 地球温暖化を1.5℃に制限する選択肢を実現可能に維持するには、早期に行動を起こすことも重要である。エネルギー部門の脱炭素化を遅らせることは、投資を増加させ、二重の無支援資産とすることになる。さらに、活動を遅らせると、大気から炭素を除去するために高価な技術を使用しなければならなくなる。

[ 図5、参照事例2015-2050と比較してREmapでの追加投資ニーズ ]

<< 注目点:2°Cの目標を達成するには、基準ケースと比較して、2015年から2050年の間に 追加で29兆ドルを投資する必要がある。>>

エネルギー転換は経済成長を促進し、新しい雇用機会を創出する可能性がある。世界のGDPは2050年に約0.8%増(1.6兆米ドル)となろう。今から2050年までのGDPの増加による累積利益は19兆米ドルに達するだろう。増加した経済成長は、投資刺激と成長促進政策の強化、特に炭素価格の使用と所得税の低減への収益のリサイクルによって促進される。最悪のシナリオ(資本の完全押し出し効果)では、成長促進政策の効果が依然として良好であるため、GDPの影響は小さくなるが、それでもプラス(0.6%)である。
重要な構造改革が行われる。化石燃料産業は部門別生産量の最大の減少をもたらすが、資本財、サービス、バイオエネルギーに関連するものは最も高い増加を経験する。エネルギー部門(エネルギー効率を含む)は、2050年に約600万人の追加雇用を創出する。化石燃料産業の雇用損失は、再生可能エネルギーの新しい雇用によって完全に相殺され、エネルギー効率化活動により多くの雇用が創出されるであろう。GDPの全体的な改善は、他の経済部門での雇用創出を促すだろう。

[ 図6、世界のGDPは資本の押し出し効果の様々なケースに影響する ]

< 注: 部分的な押し出し効果は、貯蓄を投資の少なくとも50%にすることによってモデル化
される。完全な押し出し効果は、投資と同等の節約を課す。
押し出し効果無しは、貯蓄と投資の間にいかなる関係も課していない。>

<< 注目点:世界のGDPは2050年に約0.8%(1.6兆米ドル)増加する見込みである。最悪の シナリオ(資本の完全な押し出し効果)では、成長促進政策の効果が依然として良好で あるため、GDPの影響は小さいが、依然としてプラス(0.6%)である。>>

経済的、社会的、環境的側面を含む人間の福祉の向上は、GDPによって捉えられたものをはるかに上回る恩恵をもたらすだろう。特定された脱炭素化オプションの約20%が、福祉の利点を考慮しないで経済的に可能である。残りの80%は、気候の影響の軽減、公衆衛生の改善、快適性と性能の向上などの利点が考慮される場合、経済的に可能である。しかし、今日の市場は歪んでいる。化石燃料はまだ多くの国で助成されており、化石燃料を燃やす真のコストは、炭素価格がない場合には考慮されていない。これらの便益を解消するには、民間部門には適切な動機を提供する、明確かつ信頼できる長期的な政策枠組みが必要である。

電力部門の厳しい排出削減は重要な機会であり、優先順位として実施すべきである。最終的な 部門での化石燃料使用量削減の主な課題に取り組むため、部門別アプローチはシステム全体を視野に広げなければならない。電力部門は現在、必要な排出削減を達成するべく進んでおり、電力システムの統合と最終用途部門との連携を重視するなど、継続的な努力が維持されなければならない。輸送では、電気自動車の台数が増加し、貨物や航空用に新しい手段を開発する必要がある。建物では新しいものが最高の効率基準であり、既存の建物が急速に改装されることが重要である。建物や都市の設計は、再生可能エネルギーの統合を促進すべきである。

革新への投資の増加は、複数の部門や工程に必要な新しい手段を開発するための十分な 時間を確保するべく今開始する必要があり、その多くは投資サイクルが長い。技術革新の努力は、新しい市場デザイン、新しい政策、新しい資金調達やビジネスモデルそして技術移転によって補完される必要がある。

[ 図7、REmap、2050年における部門と技術による最終的な再生可能エネルギーの利用 ]

<< 注目点:REmapのもとでは、2050年の最終再生可能エネルギーの使用量は現在の4倍になる。 電力と熱は、再生可能エネルギー総量の約40%と44%をそれぞれ消費する。>>

 提言

1.パリ条約の「2℃をかなり下回る」目的に沿ったエネルギーシステムの転換は技術的には可能であるが、重要な政策改革、積極的な炭素価格設定、追加の技術革新が必要となる。2050年の世界のエネルギー供給ミックスの約70%は低炭素である必要がある。2050年までの排出削減ポテンシャルの最大のシェアは、再生可能エネルギーとエネルギー効率にあるが、すべての低炭素技術(原子力と炭素捕捉と貯蔵[CCS]を含む)が役立つ。

2.エネルギー転換には、相当量の追加の政策介入が必要となる。
・再生可能エネルギーは発電において支配的役割を果たすことになる。様々な再生可能
エネルギーを非常に高いレベルで巧みに統合することは、コスト効率の高いエネルギー
部門への移行の重要な柱になる。
・電力市場の改革は、様々な再生可能エネルギーのシェア拡大の柔軟性のニーズに対応できるようにするために不可欠である。
・現在恵まれない人々のために最新のエネルギーサービスへのアクセスを確保することは、クリーンエネルギー技術の導入による大気の質向上と並んで最優先事項である。

3. 気候目標を達成するためには、エネルギー供給への総投資額は今日の水準を上回る必要はなく、最終用途分野では相当な追加投資が必要となる。
・エネルギー供給における投資ニーズは、今日のエネルギー部門が実施する投資レベルを上回るものではない。「十分2℃以下」の目的に相当する低炭素技術への投資は市場の基準になるということを確実にするためには、適切かつ意義ある政策シグナルが必要である。
・より効率的な家電製品、建物の改装、再生可能エネルギーおよび電化(電気自動車とヒートポンプを含む)のための産業および家庭における付加的な投資需要は重要である。エネルギー消費者がより効率的な技術の使用によってもたらされる、より低いエネルギー支出の潜在的利益を享受するためには、より高い先行投資ニーズが確実に動かされるようにする政策が必要であろう。

4. 2050年まで化石燃料はまだ必要である。
・化石燃料の種類の中で、石炭の使用は気候目標を満たすために最も減少するだろう。
・天然ガスは、電力部門におけるシステムの柔軟性を確保し、暖房目的および輸送における、より高い炭素排出量を有する燃料を代替するために、エネルギー移行において重要な役割を果たすであろう。
・石油の使用は、炭素集約度の低い供給源に取って代わられ減少するであろうが、その代替は石油化学品のようないくつかの分野では困難である。
・CCSは、IRENA分析では業界部門のみであるが、IEA分析では電力部門と産業部門において重要な役割を果たしている。

5.劇的なエネルギー部門の移行には、安定した長期的な価格シグナルが経済的に効率的であること、低炭素技術が適時採用可能なこと、そして無支援のエネルギー資産の量を最小限に抑えることが必要となろう。遅れた行動は、無支援資産と投資需要を大幅に増加させるであろう。

6.再生可能エネルギーとエネルギー効率は、世界の低炭素転換を成功させるためにはすべての国にとって不可欠だが、エネルギー部門の可能性、政策や技術の優先順位など、各国の状況に応じて他の低炭素技術によって補完する必要がある。

7. エネルギー部門の移行は、電力部門と最終用途部門の両方に及ぶ必要がある。
・電気自動車は乗客と貨物輸送の支配的なシェアを占めるだろう。
・再生可能エネルギーの配備は、電力部門を超えて熱供給と輸送に移行する必要がある。
・手頃な価格、信頼性の高い持続可能なバイオエネルギー供給は、とりわけ最終用途部門における限られた代替選択肢に照らして優先事項となる。

8.技術革新は、持続可能なエネルギー部門への長期的な移行の中核にある。
・技術革新の短期間での研究、開発、デモンストレーションおよび展開(RDD&D)の支出は
重要な技術の可用性を確保し、コストをさらに下げるのに役立つ。
・既存の技術だけでは、必要な排出削減量のすべてを達成することはできない。電気トラックや蓄電池などの市場で、意義在るだけの規模でまだ利用可能ではない追加の低炭素技術が、既存の選択肢を補完するために求められる。
・技術革新は、支持的な政策や調整設計、新しいビジネスモデル、手頃な資金で補完され
なければならない。

9.非効率な化石燃料補助金や炭素価格の段階的廃止による価格シグナルの強化は、平等な場を提供するのに役立つが、2℃の目標を十分に下回る他の措置によって補完する必要がある。
・価格シグナルは、エネルギー部門が気候の配慮を投資決定に考慮するために重要である。
・最貧層の人々のエネルギー需要が考慮され、適切に配慮されることを確保することが重要である。

10.ここで提示されたIEAとIRENAの分析は、エネルギー部門の移行が、大気汚染の減少、輸入国の化石燃料費の削減、家計のエネルギー消費の削減など、重要な共益をもたらす可能性があることを見出した。両者の分析はまた、全体的なエネルギー投資の必要性は大きいものの、低炭素エネルギー部門への移行に伴う漸進的なニーズは、世界の国内総生産(GDP)のわずかなシェアになることを示している。IEAによると、移行に伴う追加の投資ニーズは、2050年には世界のGDPの0.3%を超えないとする。1) IRENAによると、必要な追加投資は、2050年には世界のGDPの0.4%になり、雇用と経済成長に正の影響を与えるとする。
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1) OECDによる、IEAシナリオが広範なマクロ経済政策の中でどのように機能するかについての分析は、”今後の気候への投資、成長への投資”というタイトルで発表される予定である。