電気自動車は火力発電の電力を使うから意味がない?

結論:電気自動車は火力発電の電力も使いますが、排気ガスは発電所のある工業地帯での排出となります。また再生可能エネルギーの増加により、電気自動車が使用する電気を発電するのに排出したCO2の量は、毎年減少しています。

電気自動車は電気をバッテリーに充電して走行します。さて、その電気はどこから来るのでしょう?もちろん発電所ですよね。自宅で太陽光パネルで発電してる!という方もいらっしゃると思いますが、それでも夜間は太陽光発電はできませんから、夜も稼働している発電所から電気を買う必要があります。

目次

  1. 発電電力量構成比と排出
  2. ガソリン車の燃費がさらに良くなったら?
  3. 世の中の乗用車が全部電気自動車になったら火力発電は足りなくなる?

発電電力量構成比と排出

Morning over the coal power plant発電した電気が、どんなエネルギーから発電されたのかを知るには、発電電力量構成比というものを使います。

1電力会社発電電力量(GWh)石油石炭LNG原子力新エネ等水力
2北海道電力33,00028%51%1%0%5%15%
3東北電力76,6238%40%34%0%4%14%
4東京電力277,1007%17%68%0%2%6%
5中部電力134,5001%26%61%0%3%9%
6北陸電力30,8568%65%0%0%2%25%
7関西電力145,85419%24%45%0%2%10%
8中国電力65,80710%55%25%0%3%7%
9四国電力30,26619%56%8%0%5%12%
10九州電力87,78315%32%39%0%7%7%
11沖縄電力8,67813%65%18%0%4%0%

この表は、電力会社別に2014年度のエネルギー構成をまとめたものです。原子力発電所が全く稼働していなかった2014年度時点で、電力10社を合わせると、LNG47%、石炭31%、石油9%、水力9%、新エネルギー3%などとなっています。石油はたった9%、有害な排出のない水力や新エネルギーは計12%と、石油より多いのですね。

LNG・石炭・石油を使う火力発電所からはどのような排出があるのでしょうか。前提として、電気自動車の平均的な電費を5km/kWh(大型乗用車のテスラモデルSが夏に出せる平均的電費、リーフ等ではもっと良くなります)、ガソリン車の燃費を16km/l、ガソリンの重さを750g/1l、電力10社のCO2排出量平均を647g-CO2/kWhとしましょう。根拠は下表です。

1電力会社g-CO2/kWh発電電力量(GWh)
石油による発電量石油依存率
2北海道電力69733,0009,24028%
3東北電力64376,6236,1308%
4東京電力621277,10019,3977%
5中部電力620134,5001,3451%
6北陸電力67630,8562,4688%
7関西電力638145,85427,71219%
8中国電力74465,8076,58110%
9四国電力71930,2665,75119%
10九州電力65087,78313,16715%
11沖縄電力8188,6781,12813%
12(合計)647890,46792,91910%

なお、電気事業連合会によるCO2排出実績の分析・評価を見ると、CO2排出量は556g-CO2/kWhと、私が計算している647gよりずっと少ないのですが、販売電力量と発電電力量のどちらで計算しているか(発電しているほうが多い)、LNG火力のライフサイクルCO2排出量を多めの599g(LNGコンバインドサイクルは474g)で見積もっていることなどが大きな原因と思われます。

では電費5km/kWhの電気自動車=発電所の排出と燃費16km/lのガソリン車の排出を比較します。

排出日本国内の発電所ガソリン乗用車規制値
硫黄酸化物(SOx)0.2g/kWh
=0.04g/km
10ppm
=0.000375g/km
窒素酸化物(NOx)0.2g/kWh
=0.04g/km
0.05g/km
CO2647g/kWh
=129.4g/km
2320g/l
=145g/km

woman with her friends with mask気管支炎などの原因となると考えられているSOxは、ガソリンや軽油の低硫黄化が進められているため、発電所からの排出のほうが多いですね。光化学スモッグの原因となるNOxについては、発電所のほうが若干少ないか同等といったところです。CO2は、ガソリン車の燃費に大きく左右されるのですが、e燃費のスズキやダイハツなどの平均燃費である16km/lを用いると、電気自動車のほうが排出が少ないと言えます。

ガソリン車の燃費がさらに良くなったら?

ガソリン車には、実燃費が16km/lよりよい車はハイブリッド車を筆頭としていくつか出てきていますし、ハイブリッド以外にもアイドリングストップなど様々な低燃費技術で、ガソリン車の燃費は年々向上しています。燃費が1割向上すれば、SOx・CO2の排出も1割減少します。
※2016/5/29訂正:NOxは燃費の向上に応じて減少することはありません。

資源エネルギー庁の長期エネルギー需給見通し:関連資料p42
資源エネルギー庁の長期エネルギー需給見通し:関連資料p42
電気自動車はどうでしょうか?もちろん電気自動車にも電費がありますが、実は電気自動車は効率が非常に高く、電費の改善余地というのはガソリン車ほど大きくありません。その代わり、というわけではありませんが、今後太陽光や風力を始めとする新エネルギー発電所が増設されれば、それらの発電所からのSOx・NOx排出はゼロになるだけでなく、CO2の排出も著しく少なくなります。資源エネルギー庁の長期エネルギー需給見通し:関連資料p42によれば、現在108,897GWh程度の再生可能エネルギー発電量(上の2014年度電力会社別エネルギー構成から試算)を、16年後の2030年には236,600~251,500GWhへと、2.2倍以上に増加させる計画です。ガソリン車の場合、すでに買った車の排出は削減できませんが、電気自動車はそのまま乗っていても自然に発電所からの排出が削減されていくのです。

資源エネルギー庁の長期エネルギー需給見通し:関連資料p67
資源エネルギー庁の長期エネルギー需給見通し:関連資料p67
同資料のp67には、2030年度における電源構成も%で示してありますので、ここから水力を9%とし、原子力を21%とすると残りの新エネルギーは14%となります。これを使って2030年度時点での電気自動車のCO2排出を予測すると、以下の表のようになります。

 発電電力量(GWh)石油石炭LNG原子力新エネ等水力g-CO2/kWh
2014年度890,46710%30%47%0%3%9%647
2030年度1,065,0003%26%27%21%14%9%440

440g-CO2/kWh。これは、440(g/kWh) ÷ 5(km/kWh) = 88g-CO2/kmですから、ガソリン車の燃費に換算すると2320(g/l) ÷ 88(g/km) = 26km/lとなります。CO2削減への道は長いですね。

まとめると、これから乗用車の電動化を進めていくことにより、また再生可能エネルギーの割合を高めていくことにより、SOxはともかくNOxやCO2の削減ができることが分かりました。
最近話題のPM2.5はどうでしょうか?ガソリン車やディーゼル車、そして火力発電所はPM2.5も排出していますが、PM2.5に関して、自動車側の環境基準はありますが、発電所側の基準がなく、排出の比較をすることができません。ただし、火力発電所は主に工業地帯においてSOx・NOxやPM2.5を排出しており、ガソリン車やディーゼル車のように住宅に近い場所でNOx・PM2.5を排出するより、人体への影響は少ないという見方もあります。

世の中の乗用車が全部電気自動車になったら電気は足りなくなる?

Kleines Mädchen umarmt Freudestrahlend einen Baum最後にもう一つ検証してみましょう。日本全体が2014年度時点で88%の電力を火力発電に頼っており、夏や冬のピーク時の電気が足りなくなる可能性がある現在、電気自動車の数が増えると電気は足りなくなるのでしょうか?

乗用車の年間平均走行距離を出すための自動車輸送統計年報は、平成21年度までしか自家用車のデータを含んでいないため、「旅客輸送量(人員・人キ ロ・能力人キロ・走行キロ・実車キロ)」から、営業用乗用車の実車キロ6,582,102千キロと自家用登録自動車(いわゆる普通車)の実車キロ368,919,122千キロ、そして軽乗用車の実車キロ128,585,283千キロを合計すると、平成21年度時点で全乗用車が走行した距離は504,086,507千キロ(5千億キロ)となります。残るはその時点での乗用車台数ですが、自動車検査登録情報協会の自動車保有台数データから平成21年度の乗用車の台数57,682,475台(5千7百万台)をピックアップ。
504,086,507千キロ ÷ 57,682,475台 = 8,739km。これが、平成21年度時点での、自家用・営業用を含む、乗用車(軽自動車も含みます)の、1台当たり年間平均走行距離となります。

さてこれで数字は揃いました。仮定として、電気自動車の電費を6km/kWhとしましょう。これはテスラモデルSより少し良く、リーフより少し悪いくらいの数値です。
8,739km ÷ 6km/kWh = 1456.5kWh(電気自動車1台分・1年分の電力量)
平成27年度時点では、乗用車台数は6千万台を超えていますから、
1456.5kWh x 60,000,000台 = 87,390,000,000kWh = 87,390GWh
日本全体の総発電電力量は890,467GWhでしたから、
87,390 ÷ 890,467 = 9.8%

この数字を大きいと見るか少ないと見るかは読者の方にお任せします。要するに、日本全部の乗用車を全部電気自動車に変えて、ガソリン・ディーゼルを辞めてしまうと、日本全体の消費電力量は9.8%程度増加する、ということなのです。その分の石油は輸入しなくて済むわけですし、より低価格でCO2の排出の少ないLNG火力発電や、再生可能エネルギー発電を増やすことにより、私見ですが十分に可能な数字だと思います。


「電気自動車は火力発電の電力を使うから意味がない?」への11件のフィードバック

  1. 私は2月にリーフを試乗して購入を決めました。
    充電スタンドの設置数が世界一であるこの国の現状を考えると
    皆さんは、なぜ電気自動車を選ばないのか?
    不思議です。
    実際に乗ってみると驚きの数々です。
    今はどんな車よりも素晴らしく感じています。
    充電が面倒だとの声も聞きますが、
    私は旅先でNISSANのディーラーに行き沢山の人に出会うのが
    とても楽しみです。

    次世代の電気自動車としてNISSANノートのモデルチェンジをみてみたいです。

    1. Masayuki様、リーフに乗られているのですね。オーナー様からのコメントありがとうございます!
      日本の充電スポットは世界一充実していますね。まだ、多くの方は航続距離が不安だとか、未知のものに対する受け入れる気持ちの準備ができていないのだと思います。また、電気自動車の登場により自動車の製造業界は大きく様変わりすることになります。その点を恐れている方も多いのではないでしょうか?しかし、変えることはともかく、変わることに抵抗はできません。変化を受け入れ、先に進むしかないと思うのです。

      おっしゃる通り、電気自動車は乗ってみると良さが分かると思います。今までどのくらい不便な思い、面倒な思いをしてきたか、を思い知らせてくれるものだと思います。

  2. 価格、バッテリの寿命、走行可能距離、まだまだ普及するレベルの自動車ではないと思います。
    環境にはエコかもしれないが、財布にはエコではない。
    これでは普及はしない。

    1. 野寺坊様、コメントありがとうございます!
      価格、バッテリーの寿命、走行可能距離の三つは今まで、電気自動車の普及を阻害する要因でしたね。この記事はそれらについて書いたものではなく、車両を電動化することにより、CO2だけでなく他の排出も少なくすることができ、大気汚染を減らすことができるという話でした。
      ところで、その三点のうち、バッテリー寿命は特に問題ではありません。当ブログにも記事がありますが、日産リーフは20万台、テスラモデルSも5万台が世界で走行しています。もちろん永久に使えるものではありませんが、車両の寿命までは使うことができますし、メーカーも走行距離保証をしています。
      価格と走行距離については、3/31にテスラよりモデル3が発表されました。今年中にGMからはBOLTが発売され、300km以上を一充電で走行できます。価格もプリウスくらい。まだ軽自動車のような価格にはなりませんが、米国ではプリウスくらい(リーフくらい)の価格は平均。つまり、少なくとも自動車大国の米国では、「大衆車」が電気自動車になる現象が今年まさに起こるのです。

      日本のメディアではあまり報道されていませんが、当ブログでも日本で報道されなかったニュースを積極的にご紹介していこうと思います。

  3. EVは確かに「走行時」に関する大気汚染やCO2については改善するいいツールとなると思います。しかし見過ごされることが多いのですが、EVは生産するときにはガソリン車の2倍ものCO2を出すそうです(ほぼバッテリーのせい)。それは車のライフサイクル全体で見ると走行時を含めてもほぼガソリン車に匹敵する環境負荷になってしまうそうです。さらにEVが普及すると寿命を迎えたバッテリーの処理が問題となります。バッテリーは重金属や特殊な液体を含むため処分するのにコストがかかります。EVが普及すると処分するバッテリーの数も激増するでしょう。処分が間に合わないと新たなごみ問題になります。バッテリー寿命が10年と短いためにガソリン車と違ってEVの中古車はそのまま使うことは難しく、バッテリーの交換が必要になるのでこの問題はさらに深刻になると思います。リーフやテスラに関してもまだ歴史が短いのでこれについてはまだ表在化してません。走行時だけを見て環境に優しいと主張するのは早計だと思うのですがどうでしょうか。

    1. 通りすがりの者様、コメントありがとうございます。ライフサイクル分析はまだなかなか難しいんですよね。ご参考までに、UCLAが2012年にCARB(カリフォルニア大気資源局、ガソリン車の規制を行う役所です)のために行った研究の論文があります。
      http://www.environment.ucla.edu/media/files/BatteryElectricVehicleLCA2012-rh-ptd.pdf
      Figure 2が化石燃料車と電気自動車、ハイブリッド車のライフサイクルにおけるCO2排出です。計算は国によっても異なるのでいろいろ難しいと思いますが、一応こういう結果が出ていますので、それほど大きな問題ではないと考えてよいと思います。ただしこれはCARB=次世代自動車を推進する係ですから、もしかしたら石油陣営が逆の研究成果を出している可能性もあります。もしご興味があれば調べてみてはどうでしょうか。

      Our base case of emissions produced over the entire lifecycle of the vehicles (measured in CO2 equivalents), reveals that a CV produces 62,866 kg CO2 equivalents, a BEV produces 31,821 kg CO2 equivalents, and a hybrid produces 40,773 kg CO2 equivalents (Figure 2). The lifecycle emissions results follow the same trend as lifecycle energy results, revealing that the BEV is the most efficient, followed by the hybrid and the CV.

      簡単訳:車両の全ライフサイクルを通して発生するCO2排出は、化石燃料車が62,866kg、電気自動車が31,821kg、ハイブリッド車が40,773kgとなった。ライフサイクル排出は、ライフサイクルでのエネルギー消費と同じ傾向を示し、電気自動車が最も効率が良く、ハイブリッド車、化石燃料車の順に効率が悪いことが分かった。

  4. 非常に興味深い分析でした。
    基本的に石油による火力発電での比較ですが、CO2 / NOx / SOxの排出量で言えば、石炭のほうが多く、電源構成としても、震災以降、石炭による割合が高くなっております。
    ノルウェーのように、電力がほぼ100%自然エネルギーによるものであれば、EV促進は納得がいきますが(実際にご存知の通りノルウェーはEV国内シェア4割)、国との結びつきの強いエネルギー資源業界が存在するために、LNG含む化石燃料から脱却できない日本においては、あまり前向きには考えられません。。
    しかしながら、今後の日本国内での再生可能エネルギーの発展に期待しています。

    1. KG様、お読みいただきありがとうございます。
      石炭は確かに価格は安いのですが、公害の面ではなかなか難しいものがありますね。IGCCなどの次世代石炭火力発電にもっともっと投資して、古い石炭発電所を減らしていくと同時に、ご指摘のように再生可能エネルギーを蓄電ソリューションと合わせて展開する必要があると思います。

  5. 定量的で非常にわかりやすい内容で面白かったです。

    私見としまして、逆に定性的な目線で意見を述べさせていただくと
    エネルギーフローの比較の面で感じたのが、
    やはりエネルギーの受け皿としてEVが活躍できる価値が大いにあるということです
    出力制限のかかる太陽光風力等のエネルギーが無駄なく消費され、
    さらにそれが追い風になって、それらの発電容量が増加すればなと感じます
    EVのメリットとして、最終的に電気という形でエネルギーが得られれば、
    エネルギー源はなんでもいいというのが燃料車と比較して絶対的だと思いますね

    また意外と盲点なのが、余るガソリンの使い道ですね
    複数の用途で石油を使用している以上、ガソリンのニーズが減ろうと
    一定量のガソリンは生産されてしまうわけで。
    ガソリンで発電する火力発電所なんてものができれば
    運輸用と発電用でニーズに合わせて切り替えなんて器用なことができるようになれば、
    絶対的な原油消費量も減ると思います(門外漢が簡単にいうけど・・・笑)

    1. qwerty様、コメントありがとうございます。

      >やはりエネルギーの受け皿としてEVが活躍できる価値が大いにあるということです

      太陽光風力などの再生可能エネルギーの普及には、おっしゃる通り、蓄電池は欠かせないと思っています。何といってもスペースは食うわけですが、グリッドパリティさえ実現できてしまえば、それ以降は火力発電そのものが否定されてしまうわけですからね。もちろんどこかでやってるみたいに山を切り開いて太陽光発電所を作る、、というのはどうかと思いますが、あまり利用されていない、森林でもないような土地には積極的に設置していくべきだと思います。蓄電池があれば、各家庭レベルでもメリットが出るようにもうすぐなるでしょう。
      電気自動車を蓄電池として使うV2H=Vehicle to HomeやV2G=Vehicle to Gridは面白い技術だと思います。実際に日本は世界に先駆けてV2HやV2Gに取り組んでいますね。私はこれがどのくらい普及するか分からないと思いますが、車は走らせるために存在しているもの。将来的に、あまり活用されていない車はカーシェアリング等・自動運転車等にシフトしてしまうと思っていて、使われる車が主に残ると思います。そうなると、V2H/Gというのはなかなか難しいのかも知れませんね。またバッテリー技術的には、V2Gまたは電力会社等が使用する、太陽光発電の需給均衡のために使用する蓄電池は、毎日1サイクルくらいの寿命が必要。これは、自動車用の電池だと10年とかで寿命を迎えてしまう可能性があります。リチウムイオン電池はまだ万能ではありません。やはりV2Gなどの大規模蓄電には、それ専用のバッテリーを使用すべきではないのかな、という意見を私は持っています。

      >また意外と盲点なのが、余るガソリンの使い道ですね

      確かに、原油はなくせないわけですから、ガソリンは将来余ることになるかも知れませんね。まあ化石燃料車も一部残っていくでしょうから、流通がなくなることはないでしょう。ただ爆発性高い燃料なので、発電所等では使いにくかったりするのでしょうかね。ガソリンの原料であるナフサはそのまま工業製品に使われていますから、わざわざガソリンまで精製せず、ナフサのまま使ったり、それでも余ったら燃やしちゃうってことになるのでしょうかね?

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