木質バイオマスによる地域のエネルギー自給

木質エネルギーの強みは中山間地で発揮される

 前回はオーストリアで進められている「エネルギー転換(Energiewende)」の話をした。この国の全世帯で最終的に消費されるエネルギーの供給源が2003/04年から2010/11年にかけてどのように変化したかをみると、灯油・LPG・石炭が32.2%から18.6%に減少する一方で、バイオマスは26.4%から35.6%に増加した。太陽熱・ヒートポンプも1.4%から4%に増えている。
 かつての「燃料革命」で化石燃料に駆逐された木質燃料は、21世紀とともに始まった「エネルギー転換」で再び表舞台に出てきたのである。オーストリアの場合、その主たる舞台は大きな都市ではなく、農林業の卓越した中山間地だ。農家世帯では今でも薪が広く使われている。近くに樹林地があれば、薪は最も入手しやすい燃料である。薪の市場取引はそれほど一般的ではなく、自家生産か近隣の農家などから購入するケースが多い。
 サラリーマンなどの非農家世帯では、薪よりもペレットが好んで使われる。よく目につくのは、地下室などにペレットボイラを据えて全館暖房しているケースだ。燃料庫のペレットが少なくなると、専用の配送車がやって来て補給してくれる。ボイラへの燃料の送り込みはすべて自動化されているし、点火・消火・温度調節もスイッチ一つである。その点では化石燃料焚きのボイラとほとんど変わらない。
 中山間地の中でも、公共施設の所在地や、人家がある程度密集したところには、バイオマスによる地域熱供給のシステムが入っていて、このネットワークに加入すれば四六時中暖房給湯のサービスが受けられる。ここで使われる燃料は、比較的大型のボイラが入っている関係で、近隣で集められる雑多な木質チップが中心である。バイオマスの電気が固定価格で買い取られるようになってから、熱供給と合わせて発電するケースも見られるようになった。
 木質バイオマスを軸にした、こうしたエネルギー転換が、最も安いコストで実行できるのは、やはり中山間地であろう。ここには、これまで未利用になっていた低質の木質資源がふんだんにある。木材生産や木材加工で発生する残廃材はもとより、天然生林の整理伐採や景観管理で発生する除伐・間伐材や枝条などがそれだ。これらはそのままでは遠くまでは運べない。地元で利用するのが一番である。地域の未利用資源を使って地域で必要なエネルギーがつくれるとすれば、これに越したことはない。地元の雇用と所得が増え、ますます高くなる石油やLPGへの支払いを減らすことができる。

発電に使われたのは木質燃料の約1割

 もちろん木質バイオマス自体は発電にも使うことができる。森林の多い中山間地で電気をつくって都市に送ることもできるし、あるいは都市に所在する発電プラントに燃料を供給することできるであろう。しかしオーストリアで見る限り発電のウェートはそれほど高くない。

 図1は、木質バイオマスがエネルギーとして利用される場合、どのような用途に振り向けられるかを数量ベースで見たものである。その総量は2001年から2011年にかけて1200万m3から2000万m3に伸びた。数量だけで言えば、構造用材や紙パルプの製造に使われるマテリアル利用の量を上回るようになった。4種類の仕向け先のうち熱電併給施設と熱供給施設には比較的出力の大きいボイラが入っていて燃料はおおむねチップである。残りの二つ、ペレットと薪は主として暖房用のストーブや小型ボイラ用の燃料となる。
 オーストリアの木質バイオマス発電は、ほとんど熱電併給(CHP)になっている。そのため、燃料の段階で発電だけを分離するのは難しい。CHPの施設自体はFITの実施に伴って増加したのは事実だが、木質燃料の消費量が増えたのは2007年までで、それ以降はほとんど増えていない。また、5年先、10年先の予測でも大幅な増加は見込まれていないようである。近年のデータでは、木質燃料の20%前後がCHP施設に向けられており、この半分が電気になったと仮定すれば、発電に使われたのは木質燃料の1割程度ということになるであろう。

シマリング・バイオマス発電所の教訓

 実のところ近年、大型バイオマス発電の苦境が伝えられている。よく引き合いに出されるのがウィーン市に所在するシマリングの発電所だ。これは、石炭火力の発電所をバイオマス用に改造したもので、ウィーン電力公社、地域熱供給公社、連邦森林局の3者が1/3ずつ出資して建設され、2003年に運転を開始した。最先端の技術を結集したこのプラントの電気出力は、熱利用のない夏期で23.5MW(発電効率36%)、冬期には地域の暖房需要が増え、電気出力は15.1MWにまで低下するが、熱を含めた総合効率は80%とされていた。燃料チップの消費量は年に60万m3。
 しかし、この最新鋭プラントも、数年で経営が立ち行かなくなり、最近再び天然ガスの火力発電所に改造されることになった。バイオマス発電は、なぜうまくいかなかったのか。理由は二つあるようだ。まず、間伐小径木などをかなり広い地域から集めてプラントまでトラックで運んでいたため、輸送コストが予想以上に嵩んでいた。また小丸太をプラント近くの土場で集中的に破砕し、良質のチップも含めて全量発電に向けるやり方にするも問題があった。
 もう一つは、廃熱利用の問題である。熱電併給を標榜しているものの、年間の稼働時間(8000時間)のうちCHP稼働は31%しかなく、全体を通しての効率は50%以下に低下していたという。シマリングの発電所から学ぶべき教訓は、良いものから順々に取ってゆく木質バイオマスの「カスケード利用」を徹底させ、かつ発電排熱の全面的な活用を考えないと、バイオマス発電はビジネスとして成り立たないということである。

甦る伝統燃料「薪」

 大型バイオマス発電の苦境が伝えられる一方で、中部ヨーロッパでは小丸太を切断してそのまま燃やす、伝統的な「薪」の健闘が目立つ。ドイツからの報告によると、2000年から10年にかけて薪の消費が2.8倍に増え、3,390万m3に達したという。まさに驚くべき数量だ。オーストリアではそれほど顕著な増加はないが、木質ペレットやブリケットに少しずつ蚕食されながらも、根強く生き残っている。
 もちろん、昔ながらの方式がそのまま踏襲されているわけではない。薪ストーブの性能は格段に良くなっているし、エミッションも少なくなった。最近では、薪ボイラによる全館暖房も普及している。ボイラに詰め込まれた一定量の薪を一度燃やすと、その熱が貯油タンクに貯えられて暖房と給湯に使われる。つまり、朝、薪を詰めて点火するだけで一日持つのである。また、以前の薪といえば、火持ちの良い広葉樹に限られていたが、最近の燃焼機器であれば、空気の送り込みを上手に調整することで、針葉樹の薪でも持続的に燃やせるようになった。人工林の間伐で出てくる小丸太や端材でも十分使える。
 欧州の農村地帯に共通して言えることは、木質燃料がしぶとく生き残ったことである。1980年代、90年代にヨーロッパの農村部を歩いていてどこでも見かけたのは、民家の軒先などに棚積みされた薪である。山の中でも、森林の手入れや間伐で出てくる小径丸太などが、長さ50センチくらいの薪に切り刻まれて、林道端などにきちんと棚積みされていた。かつての日本でも広く見られた光景である。こうした伝統が残っていたからこそ、石油や天然ガスの時代がやってきても、木質燃料を簡単に放棄するのではなく、燃焼機器の改善や燃料のグレードアップを通して化石燃料と対抗するという意識が生まれたのではあるまいか。
 ところが、わが国では1960年代の「燃料革命」で奥まった山村にも石油やプロパンガスが深く浸透し、薪や炭はあっという間に姿を消してしまった。木質燃料は、時代遅れのエネルギーとして蔑視され、見捨てられていく。当然ことながら、木質燃料の生産コストを引き下げるとか、木質焚き燃焼機器の性能を改善するといった努力もほとんどなされなかった。それが、木質エネルギーの分野で10年か20年の後れをもたらしたのである。

木質バイオマスによる地域熱供給

 図1にある「熱供給施設」には、さまざまなものが含まれている。比較的早くから見られたのは、製材工場などに設置された木屑焚きのボイラ施設である。大量に出てくる工場残廃材の燃焼熱で蒸気や温水をつくり、木製品の乾燥に振り向けていた。その後、バイオマスボイラは大型の建造物の暖房や工業用のプロセス蒸気の生成にも用いられるようになった。
 近年、増加が著しいのは、木質バイオマスによる地域熱供給の施設である。このタイプの施設としては、スウェーデンのベクショー市などに入っている大型のものが有名だが、オーストリアの地域熱供給は、この国独特のものである。本制度に詳しい三浦秀一氏によると、「製材所で使われていた木質ボイラの技術と、都市部で普及していた地域熱供給の技術を農村部で実現可能なように融合する新しい概念」(引用:三浦秀一「木質燃料による地域熱供給システム」)のものだという。こうした施設の建設は「政府主導というより、草の根的な取り組みと州レベルの支援」(引用:同上)によって1980年ころから始まった。ボイラの出力規模としては0.5~2MWのものが過半を占め、地元の農家などによって設置され、運営されている。

 具体的な例を一つ挙げよう。筆者がオーストリア中部のヴァイヤにある「ビオヴェルメ・ヴァイヤ」社を訪ねたのは2005年1月のことである。同社は、地元の森林所有者21人が集まって2001年に設立した地域熱供給の有限会社だ。4MWと1MWのボイラ(階段式ストーカ炉)2基で木質チップを焚いて熱をつくり、近隣の150の住宅や施設に提供していた。配管延長約10km、契約熱出力7MW。1年間に17,000m3の木質チップ、樹皮、おが屑を消費する。

 使われる燃料用チップの相当部分はメンバーである山持ちさんたちの自家生産である。以前には、パルプ材として出していた部分が燃料用チップになっているらしい。自ら森林を経営する社長のF・ヒンメルシュトッス氏は、次のようなデータを示してくれた。パルプ材の伐り出しには実材積1m3当たり25ユーロかかるが、パルプ材(2級)で売ると18.2ユーロにしかならず、赤字になってしまう。しかし、同じ材を燃料用チップにすれば49.3ユーロの収入になり、輸送・チップ化の費用13ユーロを差引いても11.3ユーロが立木代として手元に残る。「以前はほかに売り先がないからパルプ会社の言うままになっていた、新しい出口ができて状況が変わってきた」と誇らしげに語ってくれたものである。
 このプラントの場合、誰かが常駐しているわけではない。チップは燃料バンカーから自動的に取り込まれ、自動制御で燃焼が進展する。多少のトラブルは、機械が自分で解決するようになっているし、重大な事故が生じた場合は管理者の携帯電話にアラームが入る。当番の農民がプラントに来て点検するのは、せいぜい1日に1回、1時間程度。とにかく徹底して人手のかからない仕組みになっていた。

マイクロネッツと木質エネルギー契約

 オーストリアでは、小規模な地域熱供給の施設をマイクロネッツ(Mikronetz)と呼んでいる。導管延長はせいぜい300m程度で、典型的なのは、役場や学校などの公共施設を軸にして近隣の建物に熱を提供するケースである。こうした施設をつくり、運営するのは、やはり地元の森林所有者たちだが、熱需要者との間で「木質エネルギー契約(Holzenergie Contracting)が結ばれる。

この契約の要点を摘記すると次のようになる。

  1. 森林所有者のグループが木質燃料による暖房装置(および配熱網)に投資する
  2. このグループは暖房システムの運営、メインテナンス、再投資に責任をもつ
  3. 地域産のチップを使う
  4. 顧客への熱の販売は15年契約をベースとする
  5. 熱料金の改定は物価上昇の範囲内にとどめる

 マイクロネッツの事業に対しては、通常25~30%の補助金がつくが、残りは森林所有者の出資と顧客の払う接続料金で賄われる。この接続料金は配管の引き込みと熱交換器の設置に要する費用を含み、そのあと顧客が支払うのは契約容量に応じた基本料金と、熱量メーターで測られる月々の使用量に応じた従量料金である。マイクロネッツの平均的な料金は下記の通り。

  • 接続料金:200~400ユーロ/kW
  • 基本料金:20~25ユーロ/kW
  • 熱の単価:6~7セント/kWh
  • メーター:7~12ユーロ/月
    (引用:熊崎実・沢辺攻 編著『木質資源とことん活用読本』農文協、2013)

 料金レベルの設定で、とくに重視されるのは、通常の個別暖房との比較である。石油・ガスの暖房のほうが安上がりであれば、マイクロネッツには誰も入らないし、既契約者も逃げてしまう。化石燃料の暖房費を睨みながら、それをいくらか下回るレベルで注意深く設定されているはずである。オーストリアで木質燃料による地域熱供給が急速に伸びたのも、何よりも経済的なメリットが大きかったからであろう。

 シュタインマルク州では、1995年から2008年までに212件のエネルギー契約事業が実施された。表1にみるように、マイクロネッツの呼称通り、規模的にはすこぶる小さいが、「単独供給」が相当数あることに注意したい。これは学校、病院、集合住宅などの一つの施設と契約して熱を提供するシステムである。この場合も契約にしたがって、森林所有者などがボイラを設置し、燃料の補給はもとより、運転やメインテナンスにも責任を持つことになる。このタイプの単独契約なら、日本でもすでに一部で実施されている。本格的な地域熱供給を一挙に実現することは難しいにしても、単独契約を起点にしてネットワークを徐々に拡大していくのは十分に可能ではあるまいか。ただ、日本では同じような事業を計画すると、初期投資額が独・墺よりも相当に高くなると言われている。ボイラ本体と付帯工事費が高い上に、配管1m当たりの設置コストが段違いに大きいからである。

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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!~