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バイオマス活用における注目技術・要素①
-ブラックペレット-

バイオマスとは、生物資源(bio)の量(mass)を示す概念であり、「動植物に由来する有機物である資源(化石資源を除く。)」であり、大気中の二酸化炭素を増加させない「カーボンニュートラル」と呼ばれる特性を有している。バイオマスを製品やエネルギーとして活用していくことは、農山漁村の活性化や地球温暖化の防止、循環型社会の形成といった我が国の抱える課題の解決に寄与するものであり、その活用の推進を加速化することが強く求められている。(農林水産省令和4年2月の「バイオマスの活用を巡る状況」より)

一方ご存知のように、政府発表では、「2050年カーボンニュートラル(2020年10月表明)」、「2030年度に2013年度比46%削減、更に50%の高みを目指す(2021年4月表明)」の実現に向けた道筋を示すことが重要テーマとして挙げられ、具体的には、2030年度エネルギー需給見通しとして、野心的目標で再エネの電源構成は36~38%(3,360~3,530億kWh)とされている。さらに、再エネの一翼を担うバイオマス発電は第5次エネルギー基本計画の3.7~4.6%(394~490億kWh)から、5%(470億kWh)への目標が掲げられている。さらに、バイオマス発電は太陽光発電や風力発電のように気象条件に左右されることはなく、再生可能エネルギー・慣性力・安定電源の観点でメリットがある。

今回、慣性力と安定電源の特性を持ったバイオマス発電の燃料として木質ペレットのうちブラックペレットと呼ばれる材料を活用したバイオマス発電について紹介します。

木質ペレットは、森林から発生する間伐材、樹皮、のこ屑などを細粉・加圧してペレット状に加工したもので、木材の部位や製造方法から各種呼び名が異なる。樹皮を含まない樹幹のみの木質ペレットはホワイトペレット、樹皮と樹幹からなるものはブラウンペレット(全木ペレット)で、木質ペレットを半炭化したものはブラックペレットと呼ばれる。今回は、そのうち半炭化したブラックペレットについて説明します。「バイオマスの活用を巡る状況」の記述にあったように木質ペレットは樹木の成長過程で吸収したCO2を燃焼時に出すことからプラスマイナスゼロと考えられています。また、ブラックペレットは半炭化しているため、通常の炭化していない木質ペレットと比較して含水率が低く(1~3%程度と考えられる)、火力発電所等における石炭との混焼その他その利活用が考えられています。

ここで、気候変動対策の国連会議「COP26」における石炭火力発電所について考えてみたい。ヨーロッパ各国中心に石炭火力発電所の廃止時期を求めましたが、日本は廃止時期を示すことができませんでした。これには、長期的に石炭価格が比較的安価であることが一因と考えられているようです。そこで既存設備を使って、他の再エネ由来の燃料を用いて徐々にカーボンニュートラルに近づけることが一つのアイデアとして考えられます。その燃料として木質ペレット、とりわけブラックペレットの利活用が考えられます。(他重要な燃料であるアンモニアについては今後あらためて取り上げたい)

ブラックペレットの利活用として最近の事例を2つ紹介いたします。一つ目は、伊藤忠ネクサスが連結子会社の防府エネルギーサービス運営の石炭火力発電所進めている木質バイオマス混焼試験で、2022年秋に実施する予定とのことです。実証試験では、ブラックペレットの混焼率を2.5%~10%まで段階的に変動させ、稼働状況の確認と各種データの取得を目指しています。

二つ目は、ブラックペレットを石炭に混ぜて石炭火力発電での二酸化炭素排出削減から将来的にはブラックペレットのみでの専焼によりカーボンニュートラルを目指している出光興産です。通常の木質ペレットでは繊維が残るため石炭混焼にはミルなどの改造が必要であり疎水性にも課題があるが、ブラックペレットであれば疎水性に優れており野積みも可能と報告されています。半炭化により一手間必要で製造コスト増となりますが、既存インフラがそのまま使えるのが大きな利点となります。また、ブラックペレット専焼の発電コストを1キロワット時あたり15円にする目標(30年度)を掲げているようです。混焼比率を上げてブラックペレット専焼にできるかがポイントではないかと考えられます。

従来の石炭火力発電所をそのまま活用して、二酸化炭素の削減に寄与できるブラックペレットでありますが、価格問題と調達問題が課題となっています。価格問題は半炭化のために必要となる追加コストであり、調達問題の方は近年事例としては増えてきていますが、現時点では大量に調達することは容易ではありません。ただし、火力発電所の設備活用ができる点は大きなメリットであり、今後専焼への道が現実的なものとなってきたら調達問題への糸口も見えてくることから、今後の取組みに大いに期待したい材料ではないでしょうか。

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