トピックス　木質バイオマス利用をめぐる現状と課題

3 木質バイオマス熱利用拡大へ向けての課題と方策

1. 熱エネルギーの合理的利用とは

エネルギーは、熱や光や電気に変化することはあっても、なくなることはない（熱力学第一法則）。また、熱を100％動力に変えることはできない（熱力学第二法則）。熱を無駄なく使うというとき、熱のエネルギー（量）と、熱のエクセルギー（質）の二つの視点がある。エクセルギーとは、「熱が生み出せる最大の動力」のことである。温度が高いほど、動力を生み出せ、環境温度に近いほど動力をつくれない。温度が熱の質を表している。

燃料を燃やしてお風呂を沸かすと、ボイラー効率は90％以上と高いので量的な無駄は少ないが、1,000℃以上ある燃焼温度を45℃程度のお湯のために使うため、質的には無駄がある。電気ポットでお湯を沸かすのは質的に高い動力が100℃の熱になるので無駄がある。量的には、電気ポット自体の効率は高いが、もともと発電の際に60％程度の熱を捨て、送電を経てまた熱に変換するため、ロスが多い。電力は二次エネルギー、燃料は一次エネルギーで区別する必要がある。

エネルギーの質の無駄は、温度の不整合から起こる。燃料を燃やすと1,500℃の温度になり、発電に使える質の高いエネルギーである。そこから熱が残りとして出てくる。これを使えると、無駄が少なくなる。高い温度が必要なものから順に使う、熱の多段階利用（ヒートカスケードシステム）は、質的な無駄をできるだけ減らして熱エネルギーを効率的に使うやり方である。

熱利用の温度分布は、さまざまであり、100℃以下でも需要がある（下図）。

図：熱利用施設における熱利用温度帯

熱から動力をどうつくるか。高温熱源と低温熱源があって、落ちてくる熱を仕事に変えるのが、熱機関の役割である。ガスタービン、ガスエンジンで発電し、排ガスを蒸気や温水、吸収冷凍機で熱利用に使う場合、発電効率が落ちてもトータルとしての効率は上がる。これが、コジェネレーションシステムである。

図：分散型熱エネルギー源

熱から動力をどうつくるか。高温熱源と低温熱源があって、落ちてくる熱を仕事に変えるのが、熱機関の役割である。ガスタービン、ガスエンジンで発電し、排ガスを蒸気や温水、吸収冷凍機で熱利用に使う場合、発電効率が落ちてもトータルとしての効率は上がる。これが、コジェネレーションシステムである。

熱は、遠くまで運ぶことが難しく、地産地消によってエネルギーの有効利用が図られる。デンマークのコペンハーゲン郊外のごみ焼却施設では、発電し、熱導管を通じて市街地へ熱供給を行っている。わらも燃やしている。地域熱供給の面的ネットワークがヨーロッパではかなり普及しているが、日本での大規模な導入例は少ない。

熱から冷熱をつくることもできる。家庭では電気で冷房しているが、90℃以上の熱なら吸収冷凍機で、70〜80℃の熱なら吸着冷凍機で冷熱をつくることができ、業務用では普及している。木質ペレット焚き吸収冷凍機もあり、熱駆動冷凍機は熱源にさまざまな燃料を選べる。

コジェネレーションは電気と熱を同時に生産するが、電力に合わせて運用すると熱の需要と過不足が生じ、調整するためのバッファが必要になる。電気を溜めるより温水タンクで熱を溜める方が安価である。

再生可能熱や排熱の利用を促進するためには、社会的な仕組みづくりが課題である。現在、社会的制度として、グリーン熱証書のような再生可能熱の環境価値を移転する仕組みがある。また、地域的な熱負荷の見える化も重要と考えられる。日本では一般化されたものはあまりないが、例えば英国では、熱負荷をマップ化し、公開している（下図）。

図：英国の熱利用地図

2. 岩手県の木質バイオマス利用への取り組みと課題

岩手県では20年近く前から、木質バイオマス利用の取り組みを行ってきた。その下地には、日本でほぼ唯一の木質ペレット工場が稼動し続けていたこと、温水プールなどでペレットボイラーが利用されていたことがある。

スウェーデンの木質バイオマス利用を知る機会があり、関係者がスウェーデンに視察に行き、2000年に岩手・木質バイオマス研究会が発足した。木質バイオマスは、増田寛也知事（当時）の政策の柱に取り入れられ、県庁内に部局横断的な「岩手県木質バイオマスエネルギー利用促進会議」が設置された。スウェーデンの関係者から、木質バイオマスはまず熱利用の確立が先決、と教わった。

2003年から「岩手木質バイオマスエネルギー利用プラン」が始まり、スイス製のチップボイラーが県内に導入された。輸入されたチップボイラーのようなウェットチップ向け小型ボイラーが国内になかったため、岩手型チップボイラーの開発を行った。ペレットストーブの開発や木質バイオマスサミットの開催なども行った。

2007年からの第二ステージは、木質バイオマスの産業化や地域への定着を目指して、ペレットストーブの普及に力を入れた。2011年に第三ステージが始まろうとするところで東日本大震災が起き、被災者支援で薪ボイラーの導入なども行った。2015年からは「岩手木質バイオマス利用展開指針」として、燃焼機器の導入や木質燃料の安定供給の促進を行っているところである。

木質バイオマス燃料として、薪、ペレット、チップそれぞれに長所短所がある。ペレットは製材端材からつくるのはいいが、原木からつくると高コストになり、製材端材の原料がないと成立しにくい。チップはそうした量的制約が少ない。岩手県には、製紙用チップを生産するチップ工場が多くある。木質バイオマス利用の産業化を考えた場合、チップというのが有用だろう。

チップボイラーの運用は、掃除する手間がかかるのと、灰が週に10kgほど出るが、チップの品質がよければ特に難しいものではない。

図：岩手県のチップボイラー（温水器）の導入状況

2014年に民間でのチップボイラーの導入が増えた。時期的には、石油価格の上昇と連動している。それまで主に公共施設で利用してきたが、一年中お湯を使うような施設では元がとれるというのがわかってきたということだろう。

チップボイラーにはそれぞれ、原料、水分、寸法、灰分等の規格にあった燃料用チップが必要で、特に水分が大事である。建材ではドライベースの含水率が使われるが、燃料ではウェットベースの含水率＝水分が使用されるので、注意が必要である。水分が多いと重くなるが、燃料としての質は悪くなる。スギ、アカマツは水分が多いが、カラマツは比較的少なく、燃料として使いやすい。また、樹種によってその比重の違いから単位重量当たりの容積が変わる。現在、灯油価格が下がっており、競争力が下がっている。ただ、石油のような外部要因による変動が少ないため、チップ価格は安定している。

岩手県林業技術センターでは、暖房用にチップボイラーを導入しているが、水分45％のM45規格に相当するチップを3,800円／㎥（チップ材積）で買っている。1㎥あたり240kgの重さだとすると、熱量単価は1.88円／MJになる。3,800円という価格は、製紙用チップよりかなり高く、また、この価格から原木価格を逆算すると、計算上はFITの木質バイオマス発電所の原木買取価格と比べても遜色ない。一方、需要側から見ると従来は灯油より3〜4割安く、現在はほぼ同等である。

燃料用チップには水分管理が必要だが、その分、製紙用チップより手間がかかる。燃料チップのフェアな取引のためには、燃料の価値は水分の割合で区分し、熱量単価で評価しないと、良質の燃料を供給する動機づけにならない。

熱利用を推進するためには、特別な制度は必要なく、通常の市場原理で事足りるが、そのためには、燃料チップの規格の普及を進め、供給者の水分管理ノウハウを普及・確立する必要がある。そして、規格に合った燃料チップが、注文すれば速やかに配達される仕組みが必要である。

3. 木質バイオマス熱供給事業の実践例：紫波町オガール

岩手県紫波町の駅前再開発の一環で、木質バイオマスによる熱供給事業を行っている。この、オガールタウン地域熱供給サービスでは、紫波町役場庁舎、宿泊施設・体育館、住宅に熱供給しており、今後、商業施設や保育園にも拡大する予定である。住宅は、構造材にも内装材にも地元産材を使い、高い断熱基準を満たしている。給湯（お風呂）と輻射式の暖房を熱供給で行っている。

燃料に使うチップは、素材業者のほか、「間伐運び隊」という木の駅的なしくみで集めている。町民ボランティアが間伐材を運ぶと、5,000円／tの紫波町エコbeeクーポン（地域通貨）がもらえ、商店街の買い物や地域熱供給の支払いにも使える。つまり、熱を自給できる。集まった材は水分30％をめざして乾燥し、農林公社がチップ化し、エネルギーステーションへ運ぶ。年間使用量は、生木で1,500tと無理のない量である。

地域熱供給は、面全体を一度に再生可能エネルギー化ができるということで、政策的に進められた。配管は、見積もりをとってスイス製を採用した。新しい街で舗装ができるまでに配管できてよかったが、他の工事の計画に合わせる必要があり、コストアップ要因になった。

ボイラーは、500kWのいわて型チップボイラーで、2週間に一度手作業での掃除が必要。冷房用に吸収冷凍機もある。チップ貯蔵は、地下を掘らない方が建設費はかからないが、ここでは土地利用の関係で地下式になった。現在、熱供給を行っている住宅は、契約を含め8軒。暖房、冷房は季節性があるが、給湯は通年で安定した重要がある。

地域経済効果を見ると、木質バイオマスは燃料供給で地域に回るお金が多い。地域に落ちた収入は、またある程度は地域に使うという乗数効果があるので、2倍強の経済効果がある。木質バイオマス熱供給では、山からのチップ供給、配管、需要との調整、ファイナンスなど公共、民間の関係者みんなで、成立させるぞという気合が必要である。これはかなり大変で、岩手県沿岸の復興市街地で地域熱供給の案が出たが、相当に検討したものの最終的にまとまらなかった。

紫波町では、材の提供でも、県の元職員で木質バイオマスに関わっていた方がいて、調整してくれたことも大きかった。また、最大の熱需要家である役場庁舎の熱料金抑制もあり、チップ価格は努力により達しうるコストに抑えて設定された。地元金融機関からも20年の融資という、特別な支援・協力を受けている。この熱供給のしくみを運営しているのが、紫波グリーンエネルギー株式会社で、配管はこの会社が所有している。

熱供給事業では、料金や組織形態など一定の条件の下に、地区内の加入を義務付けたり、加入期限をルール化するなど、政策的な担保が重要だ。さまざまなタイプの需要家を抱えるのも事業にとってのリスクヘッジになる。

図：木質温冷熱・発電利用の考え方

街ぐるみで取り組める場合は、単発の民間事業では採用されない再生可能エネルギーについても、合算での採算を組むことができ、公益的な恩恵の範囲が広げられる。庁舎単独でチップボイラーを導入するよりも、同様のコストでより広い範囲に供給することができる。中規模以上のバイオガスの売電などと組み合わせることで、普及するチャンスになりうるだろう。

木質バイオマスは、蓄積性も備えた資源だが、石油に比べるとエネルギー密度は低い。石油はあまりにも優秀で設備の面で楽だったが、石油を暖房や給湯に使うのは、もったいなさすぎる。地域で熱を共同で利用することで、低級なエネルギー需要に高級なエネルギー資源を費やしている現状を改め、持続可能な地域資源の有効活用ができるようになる。従来は使えなかった、低質な熱エネルギー資源を手間ひまかけて使えるようにするのが、地域熱供給の本質である。

今後は、オーストリアのような小規模の木質バイオマス熱供給事業に取り組みたい。

4. 岩手県のチップボイラーの導入及び燃料チップの供給の実態

岩手県では、2016年3月現在、全国最多の53台のチップボイラーが導入されている。東日本大震災を機に、公共施設から民間に、海外のボイラーから国産に、林野庁の補助金から他の省庁のものに、という変化が見られる。震災前、チップ供給は、自治体の要請を受けた森林組合が主に行ってきたが、その後チップ供給業者が行うようになっている。初期には供給されるチップの質と、燃焼機器の不一致があった。岩手県では木材加工が盛んで、大手の製材・木材加工業は木屑焚きボイラーを自家使用している。そのインフラやノウハウの展開での燃料チップ供給の潜在性はある。お茶の乾燥機を改良して製造した乾燥チップの利用や、乾燥チップの外販の動きも始まった。

図：岩手県における木質チップ利用の事例

チップ水分率は、季節変動が大きい。燃料用チップの課題は、品質と価格の透明性の確立である。燃料用チップの製造・供給に供給者は手間をかけており、このコストを反映した価格体系を供給者と利用者が共有・納得する市場の形成が必要である。品質安定化と安定供給の確立も重要だが、個々の供給者が独自で工夫しているのが実情である。

5. 点から面へ 〜木質バイオマス熱利用拡大のための具体策〜

そもそも、木質バイオマス熱利用を行う意味とは何か。現在、エネルギー代金（電気、ガス、ガソリン等）として、全国の自治体の7割で地域総生産の5％相当額以上、151自治体で10％以上の資金が地域外に流出し、日本全体では、化石燃料の輸入で27兆円が出て行っている【＊35】。これらの一部でも地域内で生産できれば、大きな経済・雇用効果がある。今、「自治体消滅」が現実味をもちつつあるが、食べていける収入・職があれば、IターンやUターンは居つく。事業リスクの高い木質バイオマス発電の前に、利用効率が高く小規模でも事業性が高いバイオマス熱利用に目を向けるのは、合理的である。

ただし、そこでは木質バイオマス利用が「事業」になっている必要がある。

木質バイオマス熱利用拡大のための具体策としては、次のようなものが考えられる。

• 1）林業振興：林地の地籍調査、集約化、A材（建材用）、B材（合板用）、C材（製紙用）、D材（燃料用）のバランスのとれた林業振興が、まず大前提である。
• 2）地域エネルギー事務所：地域の木質バイオマス利用の推進役・調整役となる、地域エネルギー事務所のような機能が地域にあると、普及が促進される。例えば、燃焼機器導入事業者、燃料供給事業者などのリストをつくり、導入事例、補助制度などとともにHPなどに載せる。導入アドバイス、講習会や見学会を開催し、燃料供給業者への情報提供や指導、地域の熱需要調査や働きかけなど、普及のための活動を行う。市町村だと職員が数年で異動するため、県や外部団体などで専門家を育成する工夫や、継続的な資金・予算措置も必要だろう。岩手県では、県がかなりこの役割を担ってきた。

• 3）燃焼機器取扱事業者：岩手県の普及の背景の一つは、木質バイオマス燃焼機器製造業者の存在がある。温水チップボイラーを製造しているオヤマダエンジニアリングは、岩手県周辺だけでなく、メンテナンスを地域の整備会社に委託しながら、事業を全国展開し始めている。チップ供給網がない地域にボイラーを導入する際には、森林組合などとチップ供給の交渉を行うケースもある。薪ストーブなどを製造・販売している石村工業は、リーズナブルなハウス暖房用薪ボイラー「ゴロン太」を、全国で400台以上販売している（目次写真参照）。
  　日本でチップボイラーの普及が進みにくい理由のひとつは、初期費用が莫大なことである。チップボイラー導入業者が限られ、また補助金を受けて公共施設で導入するケースが多く、競争原理があまり働いてこなかった。入札や相見積りなど、当たり前の手続きを踏み、供給側需要側双方がノウハウを蓄積することで、より導入しやすくなるだろう【＊36】。

• 4）木質バイオマス燃料供給システムの導入：低質材市場の創設　日本では低質材を集めるしくみがあまりない。チップ原料の調達手段として、製材端材や素材供給業者から相対で買うほか、バイオマス集積基地や木の駅といった低質材市場をつくり、低質材を買い取るしくみが有効である（コラム①参照）。

• 5）チッパーのシェア：岩手県にはチップ工場が多数あるが、そうではない地域でチップを供給するためには、チッパーの利用に課題がある。高価な高性能チッパーを森林組合などが購入しても、稼動率が低いため、チップ価格が高くなる。オーストリアの地域熱供給等の事業の例を見ても、チッパーは所有せず、必要なときに時間借り（レンタル）している。チッパーを地域でシェアするしくみは、木質バイオマス利用推進に有効だろう。時間貸しする場合、経費を受け取れないと広がりにくいが、チッパーを購入する際に使った補助金の条件とのすり合わせが必要になるかもしれない。
  　チップ規格、水分の管理、チップ乾燥も重要なポイントである。

• 6）ビジネスマインドの導入：日本の木質バイオマス利用の阻害要因の一つは、供給側・需要側のビジネスマインドの不足があるのではないか。日本の林業は補助金漬けで産業ではないと言われているが、需要者側が求める商品やサービスを、受け入れられる価格で提供する、という当たり前のマーケティングこそが求められている。
  　紫波町の熱供給サービスを株式会社で運営している前段には、財政的制約から町の温泉施設にESCo方式（外部民間資金による設備改修）を取り入れた経験があった。
  　また、重機メーカーのコマツは、自社工場に3,200kWのチップボイラーを導入したが、蒸気コンプレッサー→蒸気発電機→空調→チップ乾燥と熱のカスケード利用を徹底し、チップ供給の面でも森林組合と共同で改良を重ねている【＊37】。持続可能な森林利用や地域発展の視点も重要だが、日本の木質バイオマス利用において、こうした他産業からの参入を含む、ビジネスマインドの導入が重要ではないか。

6. 今は近代的木質バイオマス利用の黎明期

今のバイオマス発電ブームは、FITで制度的につくられたものだが、安倍政権以降の金融の量的緩和も背景にあるのではないか。株式投資にはお金が回るが、製造業の設備投資にお金が回らない、ものをつくっても売れない成熟した時代に日本は入っている。そのなかでFITによる木質バイオマス発電が、安定した投資先としてとらえられている可能性があり、短期間での多数の計画が乱立したことは異常な印象を受ける。危惧しているのは、リゾート法の経験で、1980年代に膨大な貿易黒字を内需にと、日本中の山村にリゾート施設がつくられたが、地域の発展にあまり寄与せず、その後始末に非常に苦労した。木質バイオマス発電事業がそうならなければいい、と思っている。

木質バイオマス発電の多くは地域外の資本によるものだが、地域の持続的な発展によりそっているかが重要であろう。この先20、30年で、農山村では生産年齢が半減し、少ない人数で地域を支えていかなければならない。あらゆることをスマート化し、付加価値をつけていく、そしてそれを再配分するしくみをつくらなくてはならない。こうした視点から今稼動しようとしている木質バイオマス発電はどう評価されるだろうか。今年、2016年に稼動する発電所がたくさんあるが、農山村が正念場を迎える20年後に調達期間が終わる。そのとき撤退するとなれば、地域への影響は少なくないだろう。一方、小規模分散型の熱利用は、農山村地域の将来像と親和性があるのではないかと期待している。

今は、近代的な木質バイオマス利用の黎明期ないしは初発の段階にあり、技術や制度についてのきめ細かい積み重ねがまだまだ必要だろう。ボイラーなど燃焼機器は性能の良いヨーロッパのものが導入されているが、燃料供給から熱需要にいたる一連の体系化がなされておらず、特に日本の特質を踏まえた体系化が急がれているように思われる。具体的には、スギを燃料にするにはひと手間かかることや、熱需要の一日あるいは一年の変動が大きいこと、地域差があることなどである。これらの積み重ねがなお必要で、普及には時間がかかるのではないか。さらに、原油安と木質バイオマス発電がかく乱要因になっている。

もう一点は、誰のためのどういった熱需要に対応していくのかという、需用者側の視点が足りないように思われる。ユーザーのライフスタイルや価値観に応えるようなエネルギーサービスが展開できるか、といったことも重要になってくるのではと思っている。

ビジネス化を実現し、低コストで合理的な事業になっていくことが必要条件としてあるかもしれないが、それが農山村を活性化させ定住化に結びつくかは、わからない。若者の田園回帰が始まっているが、かつてと違い、自分たちの価値観、ライフスタイルを実現しようとして定住している事例が数多く見られるようになった。人材育成も、単に技術者を育成するというだけでなく、地域に貢献したいという若者の価値観を受け止めた人づくりという視点が大切になるだろう。

一方で、食べていける収入と価値観、その両立が必要だという考え方もある。

7. チップ供給網の整備

岩手県では、森林組合が最初に燃料用チップを供給する際、正月も含め一年中対応しなければならないことに難色を示したが、やってみると収入になることがわかり、現在では不満を聞かない。複数の森林組合が協力して安定したチップ供給を行っている。

製材所で出る少量の端材は、製紙会社に売っても買いたたかれる。一関市で製材所の端材チップを市内のボイラーに回したら、需要・供給の双方で幸いだったり、陸前高田市でプレカット工場がチップを給食センターに供給し、喜ばれたという事例がある。製材所のネットワークで、一社で足りなければ何社かで融通し合うというのが可能だが、そういうしくみがまだ整備されていない。近くに熱需要があれば、小規模対小規模でうまくマッチングできるとよい。

チップ専業の場合、チップ原料を確保する必要があり、素材生産業者など原料を供給してくれる人がいないと成り立たない。遠くに輸送するとガソリンを消費するしコストもかかるので意味がない。いかに近場で需要者を見つけるか、マッチングと営業努力が重要だ。

オヤマダエンジニアリングが長野県の病院に導入した際には、ユーザー（病院側）の要望を受けた東京ガスエンジニアリングソリューションズという会社からオヤマダエンジニアリングにチップボイラー導入の依頼があり、実現した。そこにはチップ供給網がなかったので、オヤマダエンジニアリングのアドバイス等で森林組合に依頼してつくった。

黎明期にはマッチングも有効だが、しだいに普通に灯油や重油のように注文すれば配達されるものにしていくことが大事である【＊38】。

8. 人材育成と熱需要についての知見の蓄積

ドイツの職業訓練学校には、太陽熱温水器を取り付ける実習など、再生可能エネルギーのプログラムがある。工業高校や農業高校といった既存の教育のプログラムに、バイオマス利用も入れるというのは考えられるのではないか。安全教育も重要である。

2017年に、いわて林業アカデミーを開講する予定で準備している。そのカリキュラムに木質ボイラーを入れることはありうる。ボイラーの視察だけでなく学生が使ってみることも、協力を得られるところと交渉し、考えたい。

ノウハウを伝える方法の一つに、OJT（オン・ザ・ジョブ・トレーニング）がある。講習を受けただけでは、ボイラーを動かしたり、チップ供給網をつくることは難しい。実際に運用しているところでしばらく働きながら学ぶ、というのは実践的である。研修、インターン、出向等、費用や給与をどこが持つか、待遇など条件はケースバイケースでさまざまありうる。木質バイオマス関係の行政機関、団体、企業等でのOJT受け入れについて、インターネットサイトでの公開やマッチングなどは効果が期待できるのではないか【＊39】。また、木質バイオマスや林業が進んでいるところへ、自治体間の横の出向（市町村から市町村へ）もノウハウの伝達手段として有効ではないか。

日本では、基本的な熱需要についての知見の集積も未発達である。日本の産業用熱利用は蒸気が中心だが、ヨーロッパでは、板や内装材で中低温の熱利用が品質向上やブランディングなどの観点から進んでいる。チップ乾燥といった乾燥も熱利用であり、食品加工などでも中低温の熱利用の観点から見直せるのではないか。コジェネレーション、排熱利用、太陽熱温水器など、温暖化対策としても熱利用は費用対効果にすぐれ、そのなかに木質バイオマスが入るところに入れるということではないか。

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• ＊35　環境省「地域経済循環分析用データ」
• ＊36　入札には、仕様書が必要になる。チップボイラー仕様書の例をこちら（Wordファイル・PDFファイル）に掲載している。
• ＊37　株式会社小松製作所「粟津工場にてバイオマス蒸気ボイラシステム稼働開始」
• ＊38　酒井秀夫東京大学大学院教授は、チップビジネスを興す支援制度として、補助金よりも当面の運転資金等を融資する支援制度等を挙げている。（『林地残材を集めるしくみ』林業改良普及双書）
• ＊39　岩手・木質バイオマス研究会とバイオマス産業社会ネットワークが共同でOJT受け入れについての情報を公開する予定である。

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