報告書番号

Y06020

タイトル（和文）

再生可能エネルギーの技術開発により得られる世界エネルギーシステムコスト削減額の評価

タイトル（英文）

An Evaluation of Reduction of Global Energy Systems Cost from Development of Renewable Energy Technologies

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

再生可能エネルギーは、化石燃料よりも環境負荷がおおむね低く、持続可能性が高い。将来のエネルギーシステムは環境調和性と持続可能性を高める方向へ向かうと予想されるため、再生可能エネルギーの重要性は増していくことが予想される。
本研究の目的は、合理的な技術開発実現のための、指標の作成を試みることである。
本研究では、各種の再生可能エネルギーを対象に、将来の技術開発による成果（設備コスト低下など）に対する、技術開発の社会的余剰の増加を世界エネルギーシステムコスト削減額として計算する。
対象技術を太陽光発電、風力発電、バイオマス発電技術とした。主な結果は以下の通りである。
(1) 間欠性発電(太陽光発電・風力発電)の発電単価だけを低下させても、電力系統安定制約のために導入量が制約されるため、社会的余剰増加（世界エネルギーシステムコスト削減）の効果は限定される。

(2) 将来のCO2排出コストが高ければ、太陽光発電の設備コスト低下と系統安定性確保のためのシステム(大容量電力貯蔵接続と水電気分解接続のシステム)の開発が重要になる。これらが実現されれば、太陽光発電システムが主要一次エネルギー源になり、大きな社会的余剰増加を得る可能性がある。反面、将来のCO2排出コストが小さい場合には、これらの技術を開発しても、社会的余剰増加は小さい。

(3) 風力発電の設備コスト低下は、太陽光発電の設備コスト低下に比べて、社会的余剰の増加の感度が低い。 これは、太陽光発電に比べて、風力発電の設備コストが既に下がっていること、風力発電の資源量が小さいことに拠る。ただし、風力発電は、バッテリー等の系統安定化システムが実用化されれば、重要なエネルギー源となりうる。

(4) バイオマス発電技術(直接燃焼発電とガス化複合発電)は、木材系バイオマスや農業系残さ（穀物収穫時残さ）など資源量が豊富な資源を用いるため、設備コストの低減やCO2排出コストが大き場合には、社会的報酬が大きくなる。ただし、両技術は同一の資源を利用して、同一の電気エネルギーを出力する競合技術であるため、特に、ガス化複合発電が開発されたときの、直接燃焼発電による社会的余剰増加は小さくなる。

(5) 混焼発電（バイオマス＋石炭）は、石炭からのCO2を排出する。このため、純粋なバイオマス発電と異なり、CO2排出コストの増加に対する、社会的余剰の増加が小さい。混焼発電の導入量は、CO2排出コストの増加に伴い、上昇したあとで、ピークを迎え、減少していく。

今後は、各種の技術開発の容易度・困難度を専門家アンケート等の方法で評価したい。各種の技術開発の容易度・困難度と、本研究の技術開発の社会的余剰とを組み合わせることで、各種の技術開発による社会的余剰の期待値の計算や、期待される社会的余剰の大小の順序づけが可能になると考えられる。

概要 （英文）

The environmental impact of renewable energy is low in general, and its sustainability is higher than that of fossil fuels. Since it is expected that the energy systems in the future goes in the direction that improves the environmental harmony and the sustainability, the importance of renewable energy will be increased.

The purpose of this study is to create an index for rational technological development. The increase of a social surplus from technological developments (which are reduction of equipment costs, etc.) of various kinds of renewable energy in the future are calculated as reductions of the world energy system costs. The technologies evaluated in the study are photovoltaics, wind power, and biomass power generation technologies. The results in the study are as follows.

(1) Since the amounts of introduction of intermittent power generations (such as photovoltaics and wind power) are restrained by the constraints of stability of power systems, the increase of social surplus (which are reduction of the world energy system costs) are limited.

(2) When CO2 discharge cost (such as carbon tax) is high in the future, the increase of social surplus from the reduction of the equipment cost of photovoltaics with output stability systems (such as a system with battery and a system with electrolysis) will become large.

(3) The reduction of the equipment cost of wind power has the low sensitivity of the increase of social surplus compared with the reduction of equipment cost of photovoltaics.
This is because the amount of wind resources is small compared with that of photovoltaics.
%This is because the equipment cost of wind power has already fallen, and the amount of wind resources is small compared with that of photovoltaics.

(4) Since biomass direct combustion power generation and biomass integrated gasifier and combined cycle are competitive technologies that use the same kind of biomass and outputs electricity, the increase of social surplus from the reduction of the equipment cost of the direct combustion power generation is small when the technology of the integrated gasifier and combined cycle is developed.

(5) Co-firing power generation (biomass + coal) discharges CO2 from coal. Hence, when CO2 discharge cost increases, the increase of social surplus from co-firing is smaller than that of pure biomass power.
When the CO2 discharge cost increases gradually, the amount of introduction of co-firing power generation will increase at low CO2 discharge costs and hit the peak and decrease at high CO2 discharge costs.

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