バイオマス発電とは?仕組みやメリット、事例をわかりやすく解説 | 電気や環境問題のことならシナネンあかりの森メディア

法人向けコラム

バイオマス発電とは?仕組みやメリット、事例をわかりやすく解説

バイオマス発電とは?仕組みやメリット、事例をわかりやすく解説

地球温暖化対策として、再生エネルギーを使ったバイオマス発電が注目されています。国内で導入している事例もあり、導入を検討している企業も多いのではないでしょうか。

しかし、具体的な方法やメリットなどよく分からないところも多いと思います。そこで本記事では、バイオマス発電の基礎知識を身につけるために、バイオマス発電の主な種類や日本の現状、事例を紹介しています。ぜひ参考にしてください。

バイオマス発電とは?

バイオマス発電は、生物資源を燃料とした発電方法です。バイオマス発電に使用される燃料やバイオマス発電について詳しく見ていきましょう。

バイオマス発電とは?

バイオマス発電とは「バイオマス」つまり、動物や植物などの生物資源を使用し、電気を発電する方法です。よく知られているものでいえば、サトウキビやトウモロコシです。もちろんその他にも、パーム油、魚油、家畜糞尿などがあります。

現在では上記のような樹木類や廃棄物が使われていますが、いずれは他のバイオマスも利用されるでしょう。

バイオマス発電は、生物資源を燃焼させ、熱エネルギーから電気エネルギーに変換します。このときに排出される二酸化炭素(CO2)は、植物が光合成によって大気中から吸収したものです。つまり、もともと大気中にあった二酸化炭素が排出されただけなので、結果的には二酸化炭素を増やさない発電方法なのです。

動物は二酸化炭素を吸収しませんが、植物を食べているので動物由来のバイオマスもカーボンニュートラルだといえます。もちろん糞尿や下水汚泥も同じです。火力発電などと違い地球にやさしい発電方法であるため、世界中で注目されています。

なお、バイオマス発電の発電量は下記の通り年々増えています。現在も注目されている発電方法であるため、今後も増えていくでしょう。

年度発電電力量バイオマスの発電量バイオマス発電の比率
2018年10,498億kWh236億kWh2.2%
2019年10,210億kWh261億kWh2.6%
2020年10,004億kWh288億kWh2.9%
2021年10,336億kWh332億kWh3.2%
2022年10,082億kWh371億kWh3.7%

参考元:令和4年度(2022年度)エネルギー需給実績(速報)丨経済産業省をもとに作成

バイオマス発電に使用される燃料

出典:バイオマス発電|経済産業省

バイオマス発電に使用される燃料は、大きく分けて以下の6つです。

  • 木質系
  • 農業・畜産・水産系
  • 建築廃材系
  • 商品廃業系
  • 生活系
  • 製紙工場系

前述の通り、バイオマス発電は「カーボンニュートラル」な発電方法です。また原料に廃材や農業残渣などの「廃棄物」を利用することで、循環型社会の構築にも貢献しています。

バイオマス発電の主な種類と仕組み

バイオマス発電に使用される原料によって発電方式が異なります。バイオマス発電の種類や仕組みについて詳しく見ていきましょう。

発電方式仕組み燃料
直接燃焼方式生物資源をボイラーで直接燃焼させ発電する乾燥系(木材・可燃ごみ・廃油・精油など)
熱分解ガス化方式燃焼ガスでタービンを回し発電する湿潤系(食品加工廃棄物・水産加工残渣など) 乾燥系も使用する
生物化学的ガス化方式メタン発酵によって発生したバイオマスガスを利用してタービンを回し発電するし尿・下水汚泥・家畜の排泄物など

直接燃焼方式

出典:バイオマス発電の仕組みとは?|ヤンマー

直接燃焼方式は、生物資源をボイラーで直接燃焼させ、発生した蒸気によりタービンを回して発電する方式です。木材や可燃ごみなど燃焼しやすい乾燥系の生物資源が適しています。家庭ごみから発電できるため、ごみ焼却所にバイオマス発電所が設置されている場合もあります。

直接生物資源を燃やすだけのシンプルな構造になっていますが、ボイラーやタービンなどの大型設備が必要です。そのため、大規模発電に向いています。

熱分解ガス化方式

出典:バイオマス発電の仕組みとは?|ヤンマー

熱分解ガス化方式は、生物資源を直接燃焼させるのではなく、蒸し焼きにし、発生した燃焼ガスによってタービンを回して発電する方式です。使用する原料は、直接燃焼方式と同じく乾燥系です。また湿潤系の食品加工廃棄物・水産加工残渣などを燃焼させることで燃焼温度が高くなるため、こちらも活用されています。

高温かつ低酸素の環境で燃焼させることで、発熱量が高くなるため、小規模発電にも向いています。

生物化学的ガス化方式

出典:バイオマス発電の仕組みとは?|ヤンマー

生物化学的ガス化方式は、生物資源をメタン発酵させ、その時に生じたメタンガスによってタービンを回し発電する方式です。具体的には生ごみや家畜糞尿、下水汚泥といった生物資源をバクテリアなどの微生物に分解してもらいます。

直接燃焼方式に比べて発電効率が高く、発生したメタンガスは発電以外にも活用されています。また、メタン発酵後の残りカスも再生敷料や肥料などに活用できることも特徴の一つです。

バイオマス発電のメリット

バイオマス発電は、生物由来の原料を使用しているため、再生可能エネルギーとして注目されています。そんなバイオマス発電のメリットを見ていきましょう。

カーボンニュートラルな発電

二酸化炭素の排出量を完全にゼロにすることは困難です。そこで、二酸化炭素を吸収した植物、またはその植物を食べる動物由来の原料を使用することで、差し引きをゼロにする考え方、いわゆる「カーボンニュートラル」が広がっています。

バイオマス発電も生物資源を活用した発電であるため、カーボンニュートラルな発電です。カーボンニュートラルな発電ということは、地球温暖化防止にも貢献しています。

エネルギーを安定供給できる

他の再生可能エネルギーは、風力発電や太陽光発電など天候に左右されることが多い発電です。天候状態がマッチしなければ発電量も減ってしまうので、安定した供給が難しい場合があります。また良好な天候条件を確保するために、設置場所が限られてしまうことも問題点の一つです。

しかしバイオマス発電の場合、生物資源さえ確保していれば設置場所を考慮する必要はありません。「安定供給」「設置場所」の2つの課題を解決した発電方法といえるでしょう。

資源の再利用ができる

バイオマス発電で使用する原料は、食品廃棄物や建築廃材、排泄物や生ゴミといった「廃棄物」です。本来、捨てるべきものを再利用することで循環型社会の構築にも繋がります。

たとえば、林業から出た木材をバイオマス発電事業者が買い取り、生物資源として発電に利用している事例もあります。発電で得た利益を地域の林業へ還元することで、循環型社会が構築されるのです。

バイオマス発電のデメリット(課題)

バイオマス発電にはメリットだけではなくデメリットもあります。またバイオマス発電の課題についても併せて見ていきましょう。

原料調達にコストがかかる

太陽光発電や風力発電は自然エネルギーを活用するので、運搬・調達コストがかかりません。しかし、バイオマス発電は生物資源の収集・運搬・管理コストが生じます。バイオマス発電の主流ともいえる木質系の生物資源を利用する場合、大量の木材が必要となります。

しかし、日本国内の木材だけでなく、アメリカやカナダなどから輸入しているのが現状です。もちろん輸入する際にはコストが発生します。また、原料調達にもコストがかかりますが、継続して発電をするための運転維持費が高いこともデメリットの一つです。

経済産業省が発表している「持続可能な木質バイオマス発電について」の報告書を見ると、バイオマス発電の発電コストが高いことがわかります。

出典:持続可能な木質バイオマス発電について経済産業省

【課題】未使用資源も活用していく

出典:バイオマス熱利用|経済産業省

バイオマス発電の利用状況は上記の通りです。家畜排せつ物や製材工場等残材は利用率が高いですが、林地残材や食品廃棄物などはあまり利用されていません。未使用な生物資源を活用できれば、まだまだ可能性が広がるでしょう。

日本におけるバイオマス発電の現状

バイオマス発電の発電量は年々増えていますが、日本はどのような取り組みをしているのか見ていきましょう。

日本におけるバイオマス発電の現状

出典:固定価格買取制度を活用したバイオマス発電の導入状況農林水産業

「固定価格買取制度(FIT制度)」とは、再生可能エネルギーを導入し、発電した電力を電力会社が一定期間買い取ることを国が保障する制度です。つまり、再生可能エネルギーの導入を支援する制度といえます。

この制度を活用しながらバイオマス発電を導入した状況が上記の図です。地域によってばらつきはありますが、今後もバイオマス発電の導入件数は増えていくでしょう。

バイオマス発電に関する日本の取り組み

バイオマス発電に関する日本の主な取り組みは2つです。1つ目は上記でも説明した「固定価格買取制度(FIT制度)」です。2024年度におけるバイオマス発電の買取価格は、発電規模や種類によって異なりますが、1kWhあたり13円~40円となっています。

同じ再生可能エネルギーである太陽光発電は9.2円~17円、風力発電は13円~36円、水力発電は9円~34円です。バイオマス発電の買取価格が一番高く、優遇されていることがわかります。

2つ目は、第6次エネルギー基本計画の改正です。経済産業省はエネルギーに関する政策(エネルギー基本計画)を策定しています。2021年に公表された第6次エネルギー基本計画では、2030年度におけるエネルギー需給の見通しを示しています。

電源構成の目標においてバイオマス発電の割合が「3.7~4.6%」から「5%」に変更されていることから、バイオマス発電が重要だと示されていることがわかるでしょう。

参考元:買取価格・期間等|FIT・FIP制度|経済産業省

バイオマス発電の事例紹介

バイオマス発電の事例を3つ紹介します。

京浜バイオマス発電所(出力4.9万kW)

京浜バイオマス発電所は、木質パレットやパームヤシといった木質系の生物資源のみを燃焼している発電所です。木質系のみを使用する発電所としては、国内最大級です。燃料の種類と発電能力の大きさによって、3種類の異なる方式を利用しています。

真庭バイオマス発電所(出力10,296kW)

真庭バイオマス発電所も、木質系の生物資源を利用したバイオマス発電を行っています。林組合など官民10の団体と協力しながら取り組んでおり、今まで未使用だった間伐材、製材端材などを活用し、地元地域の林業や木材産業の活性化を促進していることが特徴です。

グリーン発電大分(出力5,700kW)

グリーン発電大分は、林地残材や未利用間伐材などで発生する木くずを利用して発電しています。コスト面も考慮されており、発電所に隣接する園芸ハウスから排温水を活用しています。低コストかつ低炭素化農業の実現にも貢献していることが特徴です。

まとめ

バイオマス発電は地球にやさしい発電方法です。地球温暖化防止に繋がる、資源が再利用できるといったメリットがあります。またカーボンニュートラルな発電として二酸化炭素の排出を抑制する働きもあります。

バイオマス発電のように、地球環境に優しい電力を使用することが重要です。シナネン電気では、地球環境に優しい自然エネルギーを利用しています。私たちが暮らす地球を守っていくためにも、環境に優しい電力を利用しましょう。