日本におけるエネルギーの流れ

2022/03/20 2022/03/10

lenemas

日常生活で身近なエネルギーは電気だと思います。この電気ですが、日本では主に火力発電で賄われています（いろんな国の電源構成参照）。火力発電の燃料は主に天然ガス、石炭ですが、多少は石油も使われます。基本的にはこれらの燃料を燃やし、その発熱で水を蒸発させ、生じた蒸気がタービンを回すことで発電されていました(発電に伴うエネルギー変換参照）。

…というのが一般的な理解です。今回は、エネルギーの使われ方をもっと定量的に整理してみます。例えば、以下のような点についてみてみます：

発電に使われる燃料のうち、天然ガス、石炭、石油はどの程度の割合か？
発煙に伴うエネルギー損失はどの程度か？
発電用途以外には、天然ガス、石炭、石油はどの程度・何に使われているのか？
化石資源以外の燃料の使われ方と割合は？

日本におけるエネルギーフロー

まずおさらいしておきます。天然ガスや石油、石炭は、１次エネルギーと呼ばれるものです。これは、「変換・加工を経ていないエネルギー」を意味します（我々はどのくらいエネルギーを消費しているのか？参照）。それを燃料として得る電気は、２次エネルギーと呼ばれます。この２次エネルギーが、我々消費者によって使われますね。

その他に我々が使うエネルギーは、

ガソリン
都市ガスやプロパンガス

等があります。これらも加工後なので、２次エネルギーですね。

１次エネルギーはどのくらいの量が日本では使われ、それらがどういった割合で２次エネルギーに加工され、最終的に消費サイトに届いているのでしょうか？

日本におけるエネルギーの流れは、各種統計資料を基にして、国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）の資料^[1]にまとめられています。そちらを参考に作成したフロー図を以下に示します：

この図で、縦方向の大きさは、実際のエネルギー量に応じて描かれています。左上にスケールを示しています。

１次エネルギーの半分弱を石油が占め、天然ガス・石油は3割程度ずつですね。10%弱が再生可能エネルギーとなっています。

発電
まず天然ガスの大半、そして石炭のうち一般炭は、図の中央部下の「発電」にそのほとんどが使われます。一方で、発電に使われる石油はごくわずかですね。その他、原子力・水力・再生可能エネルギーは発電用途のみなので、１次エネルギー量＝発電に使われる量となります。

この発電工程では、なんと半分以上のエネルギーが損失します。実際の発電転換工程における損失が大半ですが、送配電時のロスもあります。得られた電力は、運輸部門・民生部門・産業部門へ送配電されて、使用されることになります。

エネルギー転換
一方で、天然ガス・石油・石炭といった１次エネルギーは、図の中央部上の「エネルギー転換」にも使われています。その総量は、「発電」とほぼ同じ量のエネルギーですね。天然ガスからは都市ガスが得られ、石油からは輸送用燃料（ガソリンや軽油など）、暖房燃料（LPGや灯油）得られます。これら燃料は加熱や暖房、輸送用などとして、最終利用者によって燃やして使われます。

製品原料としての石油・石炭
１次エネルギーとしてはの石油の用途は、発電用途・熱用途の他にもあります。図の右「最終エネルギー」へ直接伸びている部分は、化学セクターで製造される石油製品です。プラスチックなどの高分子など、我々の身近にある製品を指しています。

石炭も同様に、図の右端にある製鉄セクターへ直接つながっています。これは、原料炭として、製鉄プロセスの還元剤として使用されているものですね。

エネルギー供給を持続可能なものに

この図はいろいろなことを教えてくれます。なかでも重要なものの一つは、電力は１次エネルギー消費の半分程度しかないということです。確かに再生可能エネルギーの積極利用は必要不可欠です。しかし、再エネの導入によって直接賄えるのは、日本のエネルギー消費の半分に過ぎません。

残りの半分、熱利用や燃料利用も、持続可能な方法で代替していかなければなりません。具体的には、再生可能エネルギーを使って、

二酸化炭素を再資源化して炭化水素を作る。例：カーボンフリーメタン
炭化水素以外の燃料を作る。例：アンモニア・水素

などでしょうか。このようなセクターは、つまり二酸化炭素の排出抑制が困難なセクターといえます。英語では、Hard-to-abate emissions sourcesと呼ばれます。International Energy Agency（IEA）では、以下を Hard-to-abate emissions sourcesの例として挙げています。