報告書番号

Y02022

タイトル（和文）

最適化型世界土地利用エネルギーモデルによる持続可能エネルギーシステムの評価

タイトル（英文）

A Path toward Sustainable Energy Systems Evaluated by a Global Land Use and Energy Optimization Model

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

化石燃料消費とそれに付随するCO2 排出は、資源枯渇だけでなく地球温暖化に代表される環境問題を引き起こす。短期的には、化石燃料消費およびCO2 排出量を劇的に削減し、再生可能エネルギーに置き換えることは、経済的も技術的にも、非常に困難である。しかし、長期的には、化石燃料消費およびCO2 排出量をゼロとし、再生可能エネルギーを主体とする持続可能エネルギーシステムを、我々は実現しなければならない。 世界規模で化石燃料消費をゼロとする持続可能エネルギーシステムとそれへの移行パスは定量的に評価されていない。本研究の目的は、長期的な世界エネルギーシステム分析による、持続可能エネルギーシステムへの移行パスの定量的評価である。 世界土地利用エネルギーモデル(GLUE3.0)を持続可能エネルギーシステム評価のために改良した。モデルは、バイオエネルギーだけでなく、新しい再生可能エネルギー(電力貯蔵直結間欠性発電、水電気分解直結間欠性発電、宇宙太陽光発電(SPS))を含む。 そして、モデルシミュレーションにより以下の結果を得た。(1) 持続可能エネルギーシナリオの2060年（その時点で化石エネルギー消費ゼロを達成と仮定)において、世界の支配的な一次エネルギー源は、水分解プラント直結太陽光発電（428 EJ/年）である。２番目、３番目に大きな一次エネルギー源は、それぞれバイオエネルギー（316 EJ/年）、大容量貯蔵設備付き太陽光発電（91 EJ/年）である。(2) このとき、世界の電力供給における支配的なエネルギー源は、大容量貯蔵設備付き太陽光発電（91 EJ/年）である。BGCC（バイオガスガス化複合発電）、水力発電、および、小容量貯蔵設備付き太陽光発電の発電量は、それぞれ53, 46, 38 EJ/年である。(3) しかしながら、持続可能エネルギーシナリオの実現は高コストである。今回のシミュレーション前提条件下では、世界エネルギーシステムコスト（2060年）は、19兆米国ドル/年に達し、ベースシナリオ(化石燃料消費量あるいはCO2排出量の制約無し)のコスト（7兆米国ドル/年）の約3倍になる。

概要 （英文）

The uses of fossil fuels cause not only the resources exhaustion but also global warming. Before we exhaust all the fossil fuels or fall into catastrophic climate change, we need to develop the new energy systems that are fossil-fuel-free and perfectly renewable.In the study, the author developed a global land use and energy model including new technological concepts such as intermittent renewables (photovoltaic and wind) with small capacity storage and those with large capacity storage. Using the model, the author conducted simulations and obtained the following results.In the sustainable scenario in 2060 (when we achieve zero fossils) the dominant resource of primary energy supply will be photovoltaic directly connected with electrolysis at the amount of 428 EJ/year in the world. The second and the third largest resources are biomass and photovoltaic with large capacity storage at 316 EJ/year and 91 EJ/year, respectively. At that time, the dominant energy resource of the power generation connected with the electricity grid will be the photovoltaic with large capacity storage at 91 EJ/year in the world. BGCC (biomass gasifier combined cycle), hydropower, and photovoltaic with small capacity storage are above 30 EJ/year each in the world. However, the energy system costs in the sustainable energy scenario will be at 19 trillion US/year and be almost three times as expensive as the costs in the base case (without constraints of fossil fuels or CO2 emissions).

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