EV化でCO2排出は7割減る

Japan In-depth / 2020年12月23日 23時0分

EV化でCO2排出は7割減る




文谷数重(軍事専門誌ライター)





【まとめ】





・ 火力発電電力でもEV化でCO2は7割減らせる。





・ 火力発電所は車よりも高熱効率で低CO2のLNGを使っている。





・ 30年には電力構成のうち1/4以上は再エネとなる。









CO2対策により電気自動車(EV)が普及する見込みである。政府はCO2削減のため2030年代でのガソリン車製造中止を決めた。以降、自動車はEV等に代わる見込みである。





しかし、その効果を疑問視する意見もある。日本は火力発電を主流としている。車をEVに変えても火力電気を使う限りはCO2排出は減らせない。そのような主張だ。最近では17日にトヨタ社長が強調した旨が報道されている。*1





これは本当だろうか?





正しくはない。なぜなら熱効率、燃料、電源構成の影響を反映していない。これらを加味すればEV化でCO2排出は7割減少する。





▲写真 アリア。ガソリン車をEVに置換するとCO2発生量は7割減らせる。写真は日産のEVアリア。90kWhの電池を搭載し公称600km以上の航続距離を持つ。 出典:日産ニュースルーム



■ 熱効率は20%高い





第1にEVには熱効率の有利がある。1単位の燃料から何kWhの電力が取れるか、何馬力・時間の動力が取り出せるである。





結論からいえば、仮にガソリンを使った火力発電でもEV車にすればCO2は60%減少する。





▲写真 サハリン。コロナ禍における化石燃料需要低迷でも天然ガスの新規開発は進められている。日本周辺ではサハリン2拡張、極東LNG、ウラジオストックLNG、ヤクーチャLNGである。写真はサハリン2のLNG化プラント。 出典:ガスプロム



火力発電所と自動車では熱効率はどちらが高いか?





火力発電所だ。熱効率は今でも40%を超えている。*2 30年代には発電所平均で50%は超える。低効率の発電所が淘汰されるからだ。





30年代には熱量2kWh分の燃料から1kwの電力が取れる。そして発電所は常時この高効率をを維持する。





対してガソリン自動車は30年代でも平均30%も及ばない。熱量3.3kWh分のガソリンからようやく1kWh分、1.33馬力時間しか取れない。





確かに最新エンジンは熱効率が40%に達する。*3





ただ、これは最高条件の数字だ。実運転では達成できない。エンジン回転数や外気温、標高ほかの条件が悪化すれば覿面に低下してしまう。





1リットルのガソリンで両者を比べると次のとおりだ。火力発電では4.5kWhつまり6馬力・1時間相当の電力が得られる。ガソリン焚きの商用発電所は存在しないがそうなる。ガソリン車は2.7kWhつまり3.6馬力・1時間の運転ができることとなる。





同じ車で同じ距離を走らせるとどうなるか?





EVは6割の燃料で走る。仮に36馬力で1時間走るとしよう。EVはガソリン6リットル分の電力で走る。対してガソリン車は燃料を10リットルを必要とする。





この場合はCO2排出量も6割となる。同一燃料で6割ならCO2量も6割である。





▲図 計算式



■ LNGにするとCO2は3割減る





第2は燃料の有利である。





火力発電所が使う天然ガスはCO2をあまり出さない。ガソリンと比較すれば7割である。





この点でも火力発電とEVの組み合わせはガソリン車に優越する。第1で述べた熱効率を加味するとCO2排出は4割、42%となる。





もちろん火力発電の燃料は天然ガスだけではない。日本には石炭火力も残っている。これはCO2を大量に排出する。





ただ2030年代には、ほぼ天然ガスとなる。





石炭火力は整理で終わらず廃止まで進むからだ。これは本旨であるCO2排出問題の影響だ。今のガソリン車を廃止する流れの先にはそれがある。





また天然ガスの大量供給もそれを支える。世界中でガス田の新規開発は進んでいる。ロシアだけでも大型案件は7件ある。*4 石炭を置き換える天然ガスは充分に供給されるのである。





■ 太陽光ほかが1/4を超える





第3は再エネ普及である。EVは太陽光、風力といったCO2を出さない発電の恩恵を受ける。





再エネは30年代には電源構成の1/4を超える。政府計画では「2030年度の導入水準(22~24%)」である。*5 30年以降の伸びも考慮すれば25%は超える。また「30年には27%に達する」といった推測もある。*6





これもEVによるC02削減効果を後押しする。電力のうち75%は再エネとなる。つまり電力1kWhあたりのCO2排出量も75%となる。





第1、第2の効果を加味するとCO2排出量はガソリン車の3割、31.5%となる。





なお、実際には自家発電による利益も受ける。





今後はFIT期限切れの設備が増える。固定価格での買取期間は20年だ。つまり2010年代の設備は30年代には期間満了となる。





以降には特に家庭太陽光の電力はEV充電に回される。FIT終了後の売電価格は買電価格を下回る。安値で電力を売って高値でEV充電電力を買うのは無駄となる。





その規模は読めない。ただ、これもEVによるCO2排出を減らす方向に作用する。





▲写真 今後は日本では家庭用太陽光からのEV充電が急増する。FIT買取満期以降で最も効果的な利用法だからだ。写真は米国の太陽光住宅。 出典:Gray Watson CC BY-SA 3.0



■ 回生ブレーキもある





火力発電主体でもEV化でCO2排出は7割方減らせるのだ。





もちろんEVにも不利はある。電力網での送電ロスや電池にある充放電ロスである。それぞれ5%と10%程度だ。合計15%強の損失でありCO2排出量になおすと17%ほど増やす勘定となる。





しかし、それは回生ブレーキで相殺される。EVのブレーキは発電機を兼ねており減速時には電力が回収される。それで差し引きはなくなる。





電力回収量はまずは25%である。自動車の数字を示す資料はないが鉄道では「電力消費量が半分となった」記事もある。(7) 等比数列として計算すると回収量50%である。EVにはゴムタイヤ摩擦や発電・充電効率の問題もある。それを加味して効果半分とすれば25%である。CO2排出量で計算すれば20%を減らす数字になる。





送電ロスや充放電ロスの不利は再生ブレーキの利益で埋め合わせられるのである。









*1  「トヨタ社長『自動車のビジネスモデル崩壊』-政府の『脱ガソリン』に苦言」『毎日新聞[web]』2020年12月17日(毎日新聞,2020年)





「日本は火力発電の割合が大きいため、自動車の電動化だけでは二酸化炭素(CO2)の排出削減につながらない」





*2 「火力発電の高効率化」(資源エネルギー庁、2015年)





*3 「トヨタ自動車、最大熱効率40%の2Lガソリンエンジンを展示」『日経XTECH』2018年5月28日(日経BP,2018年)





*4 M. ベロヴァ, Ye. コルビコヴァ「コロナ禍発生後のロシア LNG生産の現状と展望」『ロシアNIS調査月報』 65.12(ロシアNIS貿易会,2020年)





*5 「エネルギー基本計画」(資源エネルギー庁,2018年)p.39 





*6 工藤宗介「日本の再エネ比率、『2030年27%』で政府目標超える、英社が予測」『メガソーラービジネス』2020年8月21日(日経BP,2020年)





*7 安藤康之「減速時に生じる電力を蓄電!小田急がエネルギーの高効率化を担う装置を新導入」『EMIRA』2018年6月27日(EMIRA編集委員会,2018年) 「小田急電鉄では、回生ブレーキシステムを採用した4000形の省エネ車両導入を2007年より順次進めている。[中略]旧型車両と比較して約半分(46.8%)の電力で走行できる」(安藤)





トップ写真:西名古屋火力発電所。火力発電の熱効率は高い。2018年に中部電力西名古屋火力発電所は63%を達成している。105gつまり1.59kWh分の天然ガスから1kWhの電力を取り出した形である。写真は同発電所の状況。 出典:中部電力プレスリリース




この記事に関連するニュース

トピックスRSS

ランキング