非効率石炭火力発電をどうする?フェードアウトへ向けた取り組み

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資源の乏しい日本では、いかにエネルギーを安定的に供給しながら脱炭素化を実現するかが大きな課題です。その取り組みのひとつとして、「エネルギー基本計画」にも明記されているのが、「非効率な石炭火力発電のフェードアウト」です。2020年7月3日、この取り組みに対し、より実効性のある新たなしくみを導入すべく、梶山経済産業大臣から指示が出されました。どのような検討が進められているのでしょう?詳しい中身を見てみましょう。

「エネルギー基本計画」にも明記された「フェードアウト」の方針

石炭は、生産国が多様であり、政情不安定などの「地政学的リスク」が、化石燃料と呼ばれる燃料の中ではもっとも低いとされています。また、熱量あたりの単価も安く、安定供給性や経済性にも優れています。そのため、低コストで一定量の電力を安定的に供給できる、重要な「ベースロード電源(電気をつくる方法)」となっています。

一方で、石炭はCO2などの温室効果ガス排出量が大きいという問題を抱えています。環境負荷をおさえていくためには、よりクリーンな高効率・次世代型の石炭火力発電へシフトを進めるとともに、非効率石炭火力発電のフェードアウトにも取り組んでいく必要があります。これは、2018年に閣議決定された、日本のエネルギー政策を定めた「第5次エネルギー基本計画」にも示されているとおりです。

今回の梶山経産大臣による「非効率石炭火力のフェードアウト」に関する発言は、このエネルギー基本計画の指針に沿ったものです。2030年のエネルギーの姿をあらわした「エネルギーミックス」の実現に向けて、この取り組みを確かなものにするため、新たな規制的措置の導入や、非効率石炭火力の早期のフェードアウトを誘導するためのしくみづくりが指示されました。

日本国内の石炭火力発電のいま

石炭火力発電には、いくつかの発電方式があります。石炭火力発電で主に利用されているのは蒸気タービンのみで発電する方式で、この蒸気の温度や圧力を上げることで、発電効率が上がります。一般的には、「亜臨界圧(SUB-C)」→「超臨界圧(SC)」→「超々臨界圧(USC)」と効率が高くなっていき、現在の日本では「超々臨界圧(USC)」が石炭火力の主流となっています。その発電効率は世界トップレベルです。

また、石炭をガス化して燃焼させる「石炭ガス化複合発電(IGCC)」は、ガスタービン発電と、そこからの排熱で発生させた蒸気を利用する蒸気タービン発電の2つを組み合わせたもので、より高効率の発電ができます。

このIGCCに、さらに燃料電池を組み合わせたトリプル複合発電方式も開発中で、「石炭ガス化燃料電池複合発電(IGFC)」と呼ばれています。現在は広島県の大崎上島で、2022年の実証実験開始に向けて準備が進んでいます。

(参考)石炭火力発電の種類
石炭火力発電の発電方式ごとの特徴や構造を表にしています。

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大崎クールジェンプロジェクト
「酸素吹石炭ガス化複合発電(酸素吹IGCC)」の大型設備実証試験の構造を図であらわしています。

(出典)大崎クールジェン株式会社

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また、最終的に排出されるCO2の処理についても、CO2をほかの気体から分離して集め、地中に貯めたり利用したりする「CCUS」(「知っておきたいエネルギーの基礎用語 ~CO2を集めて埋めて役立てる『CCUS』」参照)や、CO2を資源として再利用する「カーボンリサイクル」(「未来ではCO2が役に立つ?!『カーボンリサイクル』でCO2を資源に」参照)といった最先端技術の研究開発が進められています。

「第5次エネルギー基本計画」では、“非効率石炭火力”を、このうち、「超臨界圧(SC)」以下としています。

日本では、大手電力の発電所を中心に最新技術による高効率石炭火力発電(「超々臨界圧」以上)への置き換えが進んでいますが、現在も稼働する石炭火力発電所のうちの約5割は非効率(「超臨界圧」以下)な発電方式です。

2018年度時点で、日本の電源構成における石炭火力発電の比率は32%。「エネルギーミックス」における2030年度の石炭火力発電の比率は、26%を目指すことになっています。

32%のうちの13%(26基)を占めている高効率石炭火力発電については、建設中の最新鋭石炭火力発電の運転開始によって、今後の発電比率が20%になる可能性があります。一方、非効率石炭火力については、可能な限り削減するために、新たな措置を検討していく方針です。なお、削減目標は総発電量に対するもので、必ずしも発電所の数(基数)の削減を目標とするものではありません。

エネルギーミックスを実現するために、現状では各事業者をさまざまな制度で規制しています。発電事業者には省エネ法で火力発電の高効率化を求めるとともに、小売電気事業者には高度化法で非化石電源の調達を求めています。また電力業界においては「電気事業における低炭素社会実行計画」を策定し、エネルギーミックスと整合性のある排出係数を目指す自主的な枠組みを設けました。

高効率な石炭火力発電の設置を促すしくみのひとつとしては、「エネルギーの使用の合理化等に関する法律」(省エネ法)があります。省エネ法では、新しく建設する火力発電については、最新鋭の設備である超々臨海圧(USC)に相当する発電効率が求められています。そのため、今後建設される石炭火力発電所の発電方式は、実質的に超々臨界(USC)以上のものとなります。

また、省エネ法では、発電事業者に対し、2030年に向けて既設の発電設備も含む火力全体の高効率化を義務付けています。

「一律フェードアウト」ではなく、さまざまなケースの検討が必要

一方で、非効率石炭火力発電のフェードアウトを検討していく際には、いくつかの課題があります。

前述したように、「エネルギー基本計画」では、フェードアウトの対象を「非効率な石炭火力(SC以下)」としています。しかし、実際には超臨界(SC)以下であっても、設備更新や熱利用などにより、超々臨界(USC)並みに発電効率の高い石炭火力発電があります。また、超々臨界(USC)は、一定の出力を超えないと設計できないことから、沖縄などの需要規模の小さい地域や、製造業の保有する自家発設備では導入が困難です。

このため、新たな規制的措置の対象とする「非効率石炭火力」については、発電方式ではなく、実際の発電効率を指標とする方向で検討を進めることとしています。

このほかにも、近年多発する自然災害や今後の大地震などのリスクもふまえた上で電力の安定供給をどう実現するのか、地域経済に非効率石炭火力発電が重要な役割を果たしている場合にどのように対応するのかなど、検討していくべき課題は多数あります。

こうした課題も含め、①規制的措置、②誘導措置、③基幹送電線の利用ルール見直しについて、それぞれに応じた小委員会やワーキンググループにて、検討が進められています。

今後の検討スケジュール(案)
非効率石炭火力についての今後の検討スケジュール(案)を図であらわしています。

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非効率な石炭火力発電のフェードアウトを着実に進め、2030年のエネルギーミックスの実現を確実なものにできるよう、取り組みを進めていきます。

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