ドイツのFITはバイオマス発電をどう変えたか

「ボーナス」による誘導

 ドイツの固定価格買取り制度(FIT)は2000年4月にスタートするが、当初バイオマス発電の買取り価格は次のように決められていた。

電気出力 0.5MWまで
10.23 ユーロセント/ kWh
      0.5~5MW  9.21 ユーロセント/ kWh
     5~20MW
8.7 ユーロセント/ kWh

 価格の設定はこの3本で、現行のものに比べると単純であり、出力規模による価格差も小さい。ここで注意してほしいのは、出力の大きい発電プラントでも、最初の0.5MWまでと0.5~5MWについては、それぞれに上記の価格が適用されることである。5~20MWの8.7セントというのは5MW以上の分の買取り価格だ。20MW以上はFITの対象とはならない。
 このような価格設定で運用が始まったわけだが、ふたを開けてみると、応募してきたのは主として建築廃材を使う5MW以上のプラントばかりで、小規模プラントからの申し出はほとんどなかった。そこで2004年の改定を機に小規模プラントからの買取り価格が大幅に引き上げられる。ただし基本価格はそれほど変えられていない。その代わり燃料の種類、廃熱利用、発電技術などの条件に応じて「割増し(ボーナス)」が付けられることになった。すなわち次の三つがそれである。

  1. 原料割増し
    これまであまり使われてこなかった未加工の植物資源を使うとkWh当り6セントのボーナスが与えられる。具体的には木の皮(バーク)、森林を伐採した後に残る「林地残材」、景観管理で発生する除伐木や剪定枝などが対象。
  2. CHP割増し
    発電の排熱を利用する熱電併給であれば、2セントのボーナス。
  3. 技術割増し
    革新的な発電技術を採択すると、4セントのボーナスが与えられる。例えばオーガニック・ランキンサイクル(ORC)、木材ガス化発電、スターリングエンジンなど。

 この三つの割増しを単純に合計すると12セントにもなり、10セント前後の基本価格と合算すれば、発電事業者の最大受け取り額は20セントを超える。当初の2倍以上だ。ただ3種類のボーナスがつくのは5MWまでの発電だけで、それ以上になると原料割増しと技術割増しがつかない。こうした措置は明らかに当局の政策意図を反映したものだ。当局は目的のはっきりしたボーナスを付けることでバイオマス発電を一定の方向に誘導しようとしたのである。今回はそれがどのような結果をもたらしたか検証することにしよう。

鮮明な政策意図

 ドイツのFITは2004年に続いて09年と12年にも改定されている。バイオマス発電の買取り価格もこれまでに都合3回変更されたことになるが、150~500kWの小規模のクラスと5~20MWの大規模のクラスについて買取り価格の推移を見ると、表1のようになる。
 まず小規模の場合、三種類のボーナスのうち現在まで続いているのは原料割増しだけである。CHPボーナスは12年になくなっているが、おおむねその分だけ基本価格が引き上げられている。12年の改定で特筆すべきことは熱電併給でないとFITの対象にならなくなったことだ。それに伴ってCHPボーナスが廃止されている。また、技術割増しのほうは09年に4セントから2セントに引き下げられ、12年になくなった。革新的技術の導入が一段落したということであろうか。
 次に5~20MWの規模の大きいクラスに目を移そう。小規模との対比で特徴的なのは、ボーナスがほとんどつかないことである。12年の改定に至るまで3セントのCHPボーナスだけは付いていた。しかし電気出力が5MW以上となると、CHPで発電できる部分は自ずと限られて、メリットが小さい。12年の改定でもCHPボーナスは基本価格に組み込まれなかった。
 基本価格については、小規模でおおむね横ばいとなっている。12年に繰り込まれた3セントのCHPを除外してみると、いくらか減り気味と言えるかもしれない。他方、大規模のクラスでは基本価格が改訂の度ごとに引き下げられている。技術的な進歩で発電コストが低下しているとはとても思えない。少なくとも燃料となるチップの価格は大幅に上昇している。このような状況の中での買取り価格の引き下げは「たくさん電気をつくるのは諦めなさい」というメッセージとも受け取れる。
 なお中規模とも言うべき0.5~5MWのクラスに関しては、0.5MW以下のクラスとほぼ同様のボーナスが与えられる。ただし原料割増しだけは04年が4セント、09年からは2.5セントと、低めに抑えられている。

バイオマスFITが状況を変えた

 ボーナスの付加が始まった2004年以降の展開を振り返って見ると、3種類のボーナスはいずれもほぼ狙い通りの成果を出しているように思う。

 まず、FIT対応の木質バイオマス発電が2000年以降どのように伸びているかを見てみよう(図1)。プラント数は近年急速に増えているものの、電気出力の総量はそれほど伸びていない。発電プラントの小型化が進んでいるのである。早い話が、5MW以上の大規模プラントは2000年代の半ばころまで数を増やしていたが、その後は横ばいで推移している。つまり新設がほとんど見られなくなったのだ。代わって0.5MW以下の小規模プラントの増加が著しい。驚くべき変化である。

 発電プラントの小型化により、蒸気タービン方式に代わる新しい発電方式の導入が促されることになった(図2)。蒸気タービン発電の新設が年々少なくなる一方で、ORCタービンやガスエンジンを使う発電プラントが大幅に増えた。蒸気タービン方式の適正規模は、発電専用なら5MW以上、熱電併給で2MW以上とされている。これに対してORCの適用範囲はおおむね200~2000kW程度。木材ガス化発電も技術的にはこのレンジをカバーできるが、近年とくに増加しているのは200kW以下の小型プラントである。技術割増しの導入が一定の役割を果たしていることは間違いない。
 もう一つ影響が大きかったのは、CHPボーナスの導入と増額であり、さらにはCHPをFITの応募条件にしたことである。熱電併給をやろうとすると、システムの規模をあまり大きくするわけにはいかない。熱の需要が地域的に分散しているうえに、熱を温水や蒸気の形で遠くまで運ぶことが難しいからである。木質バイオマス発電にCHPを義務づければ、出力の大きいプラントの設置は抑制され、小規模化を促すことになる。

未利用の木質資源の活用

 ドイツでは90年代の半ばあたりから木質原料の需要が年々増加してきた。建築用材などのマテリアル利用も増えているが、エネルギー利用の増加はさらに著しく、使われる木材の量で見ると、最近ではこの両者が肩を並べるまでになっている。国内の森林資源基盤は比較的小さく、森林での伐採量を増やすことがだんだん難しくなってきた。未利用の木質資源に目が向けられるのは当然のことである。その活用を促進すべく設けられたのが原料割増しで、現在も残っている唯一のボーナスだが、これもそれなりの成果を挙げている。

 U. Mantouらの推計によると、2010年における木質原料の総供給量は1.3億m3に達している。その給源別内訳を05年と対比して表2のようにまとめてみた。最初の欄にあるのが森林から出てくる丸太類で、比較的太いものは製材工場に行き、それ以外のものは紙パルプや木質ボード製造などに向けられる。丸太を加工するこれらの工場からは相当な量の残廃材が発生するわけだが、そのうち実際に使われた量が「工場残材」として最下段に記載されている。
 05年と10年の数値を比較すると、製材用丸太やパルプ用丸太はほとんど増えていない。工場に入る丸太が増えなければ、従来木質エネルギーの最も重要な給源とされてきた工場残材の伸びも小さくなる。これを補うような形で伸びてきたのが「林地残材」と「修景残材」で、ともに4割以上増加した。なお、同じく原料割増しの対象になった「樹皮」が伸びていないのは、マテリアル利用の丸太生産と連動しているからであろう。
 建築廃材などのリサイクル材は、工場残材と並んで、木質エネルギーの重要な給源であったが、近年より集約的に利用されるようになり、増加倍率が1.3とかなり高くなっている。加えて、従来であればパルプ材にもならず山に捨てられていた梢端部からエネルギー用の小径丸太を採る動きも出てきた。「その他丸太」が3割近く増えているのはその表れであろう。

 以上に見たように木質チップの供給源が多様化しているのは事実だが、チップの価格は確実に上昇している。低質の丸太や林地残材などでつくられる「森林チップ」の価格はこの10年ほどの間に2倍になった(図3)。最近のチップ価格はトン当たり約90ユーロ、日本円に直すと1万1700円になり(1ユーロ=130円)、われわれから見てもかなり高いという印象を受ける。ただし90ユーロというのは平均値であって、原資料にあたって見ると、2010年の場合、最低値は40ユーロ、最高値は140ユーロと驚くばかりの開きがある。こうした数値をひとからげにして平均値をとることにどれほどの意味があるのか疑わしいが、チップ価格が総体的に上昇していることに間違いはない。リサイクル材のチップにも同様の傾向が見られる。

 ところが、バイオマス発電の買取り価格は2004年以降おおむね横ばいで推移している。5MW以上の大規模プラントではかなり引き下げられた。一見、発電事業の採算性が悪化しているように思えるのだが、実際はどうか。

チップ価格の上昇と木質バイオマス発電のコスト構造

 表3の発電コストのデータは、2012年の買取り価格を決める際に参考にされたという資料から抜粋したものである。モデルになっているのは電気出力20MW(蒸気タービン)、5MW(蒸気タービン)、0.5MW(ORCタービン)の3種類の熱電併給プラントである(以下順に大、中、小と略記)。
 まず、購入する燃料のトン当たり単価を見ていただきたい。大3,900円(リサイクル材のチップ)、中6,500円、小7,800円となっている。大型プラントでは最初から安価なリサイクルチップを使うという前提で発電コストが試算された。中、小のプラントでは森林チップや工場残材のチップが想定されているようだが、先の1万1700円という平均値からするとかなり安い。
 バイオマスFITをモニタリングした政府資料によると、ボイラの出力規模が大きくなるにつれてチップの調達価格がはっきりと低下している。その理由として挙げられているのは、大型のボイラになるほど、①質の低いチップでも受け入れられること、②まとまった量を長期契約で購入しスポット買いの割合が低下することである。いずれにしても発電に安価なチップが集まるような仕組みができている。前回出てきた木質バイオマスの「分別利用」の仕組みとはまさにこのことだ。

熱電併給でコストをシェアする

 これも前回に述べたことだが、発電の排熱が有効に利用されることで発電のコスト、ひいてはFITの買取り価格が引き下げられる可能性が高い。表3の三つの例はいずれもCHPプラントだが、総収入に占める熱収入の割合を見ると、大が39%、中が42%、小が71%である。当然のことながら小型のプラントほど熱への依存度が強まってくる。
 大と中のプラントについては、熱は使わず発電だけのケースも示されている。大の場合、電気だけの発電効率は27%から30%とやや高まり、売電量も増えるが、総収入は13.1億円にしかならず(CHPなら19.5憶円)、減価償却や利息、税の支払いに回せる額(EBITAD)はごく少なくなってしまう。経済的にはまず成り立たない。中の場合もCHPを止めることで発電効率が17%から25%に上昇し、売電収入は増えるが、総収入ではCHPのケースよりも1億円ほど減少する。ただ0.9億円(売上比14%)のEBITADが確保されていて、大ほどの落ち込みはない。これは出力規模別の売電単価に強い傾斜があるからである。
 表3の売電収入は、冒頭に説明したしたように、クラスごとの発電量に、該当する価格を乗じそれらを足し合わせたものである。この電力売上額を売電量で除した値が売電単価で、大が9.4円、中が17.9円、小が24.3円となっている。傾斜の激しさに改めて驚かされる。他方、熱の販売単価は一律に5セント(6.5円)と仮定された。言うまでもないことだが、CHPを採択することのメリットは電気と熱の販売価格に左右される部分が大きい。

むすび

 固定価格買取り制度の狙いは、再生可能な電力の生産を増やしていくことである。しかしバイオマスの場合は発電量を増やすといった単純な目標だけでは済まされない。この10年来のドイツの動きを見ていると、むしろバイオマス発電にブレーキをかける局面が増えている。これは当然のことだろう。
 大量の木質バイオマスが発電に振り向けられてしまうと、限られた原料をめぐってマテリアル利用との競合が激しくなる。またバイオマスの本命というべき熱利用も阻害されよう。地域の経済や環境への影響も大きい。こうしたことへの配慮がないまま、採算が合うか合わないかの判断だけで買取り価格を決めるのはすこぶる危険である。
 ドイツのバイオマスFITでとくに重視されたのは未利用資源の有効活用と熱電併給の促進であった。この目標を達成するために、原料割増しとCHP割増しのボーナスが導入され、一定の成果を挙げることになるのだが、結果的には小規模な分散型CHPシステムが大幅に増加し、発電だけの大型システムは苦戦を余儀なくされている。発電量の最大化を目指すのであれば、まったく別の方策が採られたに違いない。
 日本でも2、3年後にはFITの本格的な見直しが行われると思うが、それには何よりも政策目標をはっきりさせなければならない。木質バイオマスのエネルギー利用は今後いかにあるべきか。それを見定めたうえで、FITの設計が始まる。残念なことに、わが国ではそうしたロードマップが今のところまったく描けていない。一日も早く論議を開始すべきではないか。

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動画:木質バイオマスエネルギー ~日本の森林を活かして 地球温暖化を救え!~