実はCO2削減によく効く、熱エネルギーの低炭素化

2018-03-222024-09-23

2018-03-20　資源エネルギー庁

「知っておきたいエネルギーの基礎用語～『コジェネ』でエネルギーを効率的に使う」でご紹介したように、電気と熱を同時に生み出す「コージェネレーションシステム（コジェネ）」は、エネルギーを効率的に使うことのできるシステムです。
では、そもそも熱エネルギーは現在どのように供給され、どのように使われているのでしょうか。今回は、あまり知られていない「熱エネルギー」について見てみましょう。

低温から高温まで、さまざまな熱エネルギーの用途

「熱エネルギー」と一言で言っても、必要とされる温度帯は用途によってさまざまです。たとえば、家庭用コジェネである「エネファーム」で生み出される熱は、主に風呂などでの給湯に使われていますが、ここでの熱は100℃以下で、「低温（民生用）」に分類されます。このような低温の熱エネルギーは、空調機器でも利用されています。
同じ「低温」でも、産業用の熱エネルギーはもう少し温度が高く、100℃から200℃です。主な用途としては軽工業プロセス、たとえば食品を加工する際に使用されます。産業用では、さらに高温の熱エネルギーが必要となる場合もあります。金属加工などの重工業プロセスがそのケースで、産業によっては1700℃もの熱エネルギーが必要となります。

熱の主な供給源は化石燃料と電力

これらの熱エネルギーを供給する主な燃料には、①石炭やガスなど化石燃料、②電力、③バイオマス（「知っておきたいエネルギーの基礎用語～地域のさまざまなモノが資源になる『バイオマス・エネルギー』」参照）や太陽熱、地中熱など再生可能エネルギーがあります。
このうち、現在もっとも多くを占めているのは化石燃料で、化石燃料を使った熱の供給方法としては、コジェネ、ボイラー、燃焼炉があります。一方で、電力を燃料とする場合は、ヒートポンプ、電気炉が使われています。
今後、低炭素化を進めていく上では、こうした、熱エネルギーの多くを占めている化石燃料由来の熱を、さらに効率的なものとしていく必要があります。皆さんもご存じのとおり、化石燃料は他の燃料にくらべて多くのCO2を排出します。下の図は、約4000の民間企業を対象に資源エネルギー庁が実施したアンケートや総合エネルギー統計などをもとに推計した、熱供給方法ごとのCO2排出量を示したものです。化石燃料を用いた熱供給によって排出されるCO2は4.5億トンほどと推計され、まだ導入が十分に進んでいない電力を使った熱供給と比較すると、多くのCO2が化石燃料による熱供給から排出されていることがわかります。

熱の主な供給方法

※CO2排出量は、約4000社へのアンケート結果や総合エネルギー統計などに基づく推計

実は重要な熱エネルギーの低炭素化

下の図は、2030年のエネルギーの理想的なあり方を描いた「エネルギーミックス」を達成するために解決が必要な、それぞれのエネルギー分野の課題を図にしたものです。

エネルギーミックス必達のための課題（2015年度から2030年度に向けて）

※ここでの｢熱｣は業務・家庭部門の非電力需要、｢産業｣は産業部門の非電力需要のことを指す

CO2排出量削減という問題を語るとき、図の左側にあるような電力に関する問題はよく議論されますが、熱エネルギーに関する論議はともすれば忘れられがちです。しかし、熱エネルギーの低炭素化も、実はとても重要な分野であり、「省エネ」と、CO2排出量を限りなくゼロにする「ゼロエミッション（ゼロエミ）」に向けた取り組みを進めることが必要です。

コジェネなどを通じて熱を効率的に利用する

では、熱エネルギーの低炭素化を図るにはどのような方法が考えられるでしょうか。そのひとつが、コジェネや省エネ設備・機器の利用を促進することです。電気と熱の両方を有効利用できるコジェネや、高効率な省エネ機器を導入することで、CO2排出量の削減に貢献することができます。こうした取り組みに加え、たとえば、発電などで生み出される熱を、近隣の建物や地域全体で面的に融通し活用する、「熱の面的利用」を進めることも重要です。
また、「面的利用」が横の利用だとすると、縦の利用方法としての「熱のカスケード利用」の促進が期待されています。カスケード利用とは、高温域の熱を、発電などの高温を必要とする用途に使い、そこから生じた排熱を蒸気や温水として利用するといったように、熱エネルギーの温度帯に応じてさまざまな用途に段階的に活用する方法です。