ビジネスモデルの構築と 事業成功の鍵

100万kWの発電所⇒365日×24h稼働すれば
8.76×109kWh(1012⇒テラ)
宮城県の一年間の電力使用量
⇒9.27×109kWh⇒106万kWの発電所で済む
長野県の一年間の電力使用量
⇒10.3×109kWh⇒118万kWの発電所で済む
⇒126万kWの不安定再生エネルギー用意可能
宮城県もやる気になれば長野県同様に再生
エネルギーによるバックアップ電源用意可能
1
野沢発電所(大町市)：NPO 地域づくり工房
最大流量0.13m3/s、有効落差1.2m、最大電
力700W、ｶﾅﾀﾞﾍﾞﾝﾁｬｰ設計、ベトナム生産発
電機、費用約12万円（RITE助成、2004年)
１村１自然エネルギープロジェクト
約17万円/kWとい
うコスト
2
長野県内の新エネルギー設備導入状況
発電
太陽光
小水力
バイオマス
地熱
風力
一般水力
廃棄物
コージェネ
揚水力
燃料電池
合
計
機器数 民間割合 設備能力
民間割合
31,405
98% 134,520kW
94%
175
3
1
8
11
4
27
5
2
81% 958,341kW
33%
1,475kW
0%
50kW
75%
608kW
100% 675,300kW
0%
8,270kW
63%
32,617kW
100% 2,185,840kW
50%
425kW
399.7万kW
89%
88%
0%
100%
100%
0%
91%
100%
94%
（平成24年4月1
日現在）
揚水発電は夜に１０の燃料を使って汲み上げても、それを昼に取り出す時には６の電力にしかならない。
3
動かすたびに１０のうち４が無駄になる。電力の平準化用
水の持つエネルギーを電気エネルギーに変
換、発電量Ｐ[W]＝9.8[m/s2]×1,000[kg/m3]
×流量Ｑ[m3/s]×有効落差Ｈ[m]×効率
η(約0.72)＝7.06×1,000ＱＨ[kg･m2/s3＝
J/s＝W]＝7.06ＱＨ[kW]
取水位
水 路
水圧鉄管
流量
Q[m3/s]
発電量
P[kW]
発電機
落差
H[m]
放水位
水車
4
小水力発電機の開発：(株)マルヒ「すいじん
3号」最大出力3KWで58万円⇒市場価格の
200～300万円の約５分の１。発電機の直
径14cm、プロペラ部分の最大幅は35cm
5
設備利用率は太陽光：12％、風力：20～30％、小
水力：60％。必要発電コスト：バイオマスや太陽光
＞小水力≑洋上風力＞陸上風力や地熱
19.1～
22.0(2
010⇒
2030)
2004年試算
17.4～
32.2(2
010⇒
2030)
2030年試算
33.4～
38.3⇒
9.9～
20.0
2010年試算
6
候補地の選定
工事費、発電量、電力用途先・量、発電設備等の
基本調査・概略設計、事前協議
事業性評価(経済性、環境貢献、地域振興等)
許認可申請(電気事業法43条主任技術者選任届等、電気事業法48条工事
計画の事前届出、河川法23条水利使用等許可申請、売電契約・基本協定締結）
事業計画の策定(建設の全体計画や資金調達
計画策定、詳細設計、発注準備)
発電所建設(資機材手配、工事発注、
竣工検査、通水試験、機能確認)
運転開始と
維持管理
7
流量・落差から事業の採算性分析(最大185日、常
時130日＋最大20日)
最大流量
0.5m3/s、500m管路長
1m3/s、500m管路長
落差、D/C[万円/kW]
20m、80
30m、63
20m、69
30m、54
常時発電流量
0.25m3/s
0.25m3/s
0.5m3/s
0.5m3/s
最大発電出力C
68.6kW
102.9kW
137.2kW
205.8kW
年間発電量A
48.1万kWh
72.2万kWh
96.2万kWh
144.3万kWh
20年間総発電量
962万kWh
1,443万kWh
1,924万kWh
2,886万kWh
20年間総経費
3.17億円
3.42億円
5億円
5.43億円
工事費B
1.88億円
2.03億円
2.97億円
3.22億円
建設単価B/A
390円/kWh
281円/kWh
309円/kWh
223円/kWh
電気設備工事費D 55.2百万円
64.6百万円
94.4百万円
110.4百万円
人件費
25.5百万円
27.6百万円
40.4百万円
43.8百万円
減価償却費
178百万円
193百万円
282百万円
306百万円
平均発電単価
32.9円/kWh
23.7円/kWh
26.0円/kWh
18.8円/kWh
34円/kWh回収
19.9年
11.9年
13.6年
8.7年
8
成功のポイント
安定した発電量
供給可能(水利
権に関与しない
水流量確保)
需要を他人に
(自給自足)依
存しない(電灯
だけ、逆流なし)
トラブルなし、メイン
テナンスなし(草取
り、ゴミ取り)で運転
操業easy
簡易な装
置と設置
も簡単に
導水管は流されな
い、壊れない、土
砂崩れなし、雪に
潰されない、凍ら
ない
9
非潅漑期用水量は農地や潅漑用水路の維
持管理用水、普通期用水量の約30％。非
潅漑期も用水路に水が流れているか否か
も調査必要。
非灌漑期（ ３月１日～ ３月３１日） 0.42[m3/s]
灌漑期（４月１日～ ５月３１日） 0.39
代かき期（６月１日～ ６月３０日） 0.62
灌漑期（７月１日～１０月１０日） 0.55
非灌漑期（１０月１１日～ ２月２８日）0.28
農業用水を利用する場合、灌漑期（6月1日～9月25日）
と非灌漑期では水量変動⇒水豊富な灌漑期には4台運
転、非灌漑期には1台運転。発電機の台数を季節によっ
て変え、農業用水路の水量の変化に対応した発電。
10
2013年4月になって河川法改正⇒出力
1,000kW未満の小水力発電に対し認可の
手続きが大幅に簡素化
農業用水
や水道用
水等、既
に水利使
用権のあ
る水を利
用して水
力発電
3つの課題：水利権の許可、維持管理の面倒、年間の
11
安定した水量確保による採算性
結論：行政が試算シートを作成公表⇒初期
投資が重く、持続的に発電事業を行うため
には採算性⇒水利権獲得が鍵
小水力発電設備⇒設置先の水路
の形状などに合わせて設置⇒出力
１kW当たり100万円以上⇒利益剰
余金など事業の見通しが不可欠
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第5章.バイオマス発電の可能な仕組み
順送式ストーカ燃焼式自然循
環式ボイラー、8.85t蒸気/h
長野森林資源利用事業協同組
合(長野市)：木質チップ加工品等
の共同販売、立木の素材生産事
業、林産品の共同購入、木質系
廃材を利用したボイラー発電施
設管理運営、木質チップ等の利
用に関する調査研究他教育及び
情報の提供
13
木材チップの生産
組合員施設から年間15,000t購入、500円/t
月々で生産する木材チップ量にバラ
ツキがあり、絶対量の確保が難しい、
温水の再利用も難
14
秋田プライウッド（株）
従業員：280人、合板、木質フローリング、インテリア
用合板等の製造。工場で使用する電力270万kWh/
月の78％は木質バイオマスを燃料とした自家発電
4,500kW、210万kWh、買電1,500kW(1989年4月開
始)⇒工場で使用する蒸気の100％が自家発電時の
熱利用。各工場から廃材を空気搬送で収集してボイ
ラー燃料に使用⇒発電した電力や蒸気を同社各工
場で利用。
ｽﾄｰｶｰ焚きボイラー
＋蒸気タービン
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秋田プライウッド
種類
工場廃材
間伐材
家屋解体材
バーク
合計
使用量[m3/月]
5,110
540
440
410
6,500
合板生産用原木の廃材の他に、家屋解体材を400～500m3/月購
入(納入元で選別後に破砕、チップ加工物で3円/kg程度。間伐材
は秋田県の森林組合や素材生産組合の秋田杉。間伐材の原木
導入量は2,500m3/月で、廃材量約500m3/月。破砕したチップ 水
分含有量 25％ 、杉の間伐材の水分含有量 50％以上)
16
木質系バイオマスの全国平均取引価格約2.5
円/kg。製紙用途約8円/kg、堆肥用途は低価
格で逆有償の場合も多い。木質系バイオマス
の取引は150億円程度の規模
最近は石炭火力発電所における混合利用が進展⇒2002年の電気事
業者による新エネルギー等の利用に関する特別措置法（RPS法、H24
は80.2億kWh義務⇒0.1%以下）による。2010年末時点で、全国で16か
所の石炭火力発電所が未利用間伐材等の混合利用を実施又は計画
発表。石炭火力発電所における木質バイオマスの混合率は1〜数％
17
程度、数万トン/(年･site)。自社有林材や送電線保守作業の伐採木。
バイオマスボイラーの問題
ボイラー規模
年間稼働時間
発熱量(水分45%)
単位
重油ﾎﾞｲﾗｰ
ﾁｯﾌﾟﾎﾞｲﾗｰ
kW
hr/年
700
7,300
10,860Wh/ｌ
2,500Wh/kg
燃料量(6ha皆伐) 年間(η=100%) 470.5m3
2,044t
ﾎﾞｲﾗｰ価格
減価償却費
7,940
397
万円
万円(20年)
250
12.5
燃料値段
円/kg
84.5円/l
年間燃料費
千万円
3.98
固定費を上回る年数(間伐なら27ha)
5年で黒字化のﾁｯﾌﾟ費
1(高知、静岡2.5)
0.204
2.04年
7.5円/kg
18
大型ボイラー需要者と森林所有者共同体による
木質バイオマス実証実験結果(H17～18年)
：岩手・木質バイオマス研究会
単位
木材
C重油
石炭
廃ﾀｲﾔ
木屑
ﾊﾞｰｸ
購入単価
円/kg
2.3
58.0
9.0
1.0
1.0
1.0
水分率
％
55.0
0.0
9.0
0.0
40.0
50.0
発熱量A
kcal/kg
2,693
10,000
5,800
7,600
3,100
3,000
ﾁｯﾌﾟ化費
円/kg
0.9
－
－
－
－
－
出荷経費
円/kg
1.0
－
0.2
1.0
1.0
1.0
公害対策費
円/kg
－
－
0.4
2.0
－
－
灰処理費
円/kg
1.2
2.0
1.2
1.2
1.2
1.2
合計
円/kg
3.1
2.0
1.8
4.2
2.2
2.2
燃料単価
B
円/kg
5.4
60.0
10.8
5.2
3.2
3.2
熱量単価
kcal/円(A/B)
499
167
537
1,462
967
938
燃料種
燃料性状
処理費用
木質エネルギーの運送⇒生産地から需要地までの距離30km限界。60km⇒輸送コストは総コ
ストの30％を占める。発電など大型ボイラーはハンマークラッシャー対応可能、住宅や温水
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プール等小型ボイラーは形状が一定の切削型チップ
原料調達難(チップ価格3000円/t以上の時も)⇒原
料の収集・運搬という川上工程とエネルギーとして
の利用という川下工程がうまく連携できない悩み
エネルギー利用
原料の収集運搬
製材
加工
廃棄
樹皮･鉋屑
収集コスト高く
採算が取れない
× 事業所用ボイラー
連携が
廃棄物 見られ
処理費 ず相互
流通し
ない
農業用ボイラー
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ガス化を経るものは設備減価償却コストを含め
特に高いコスト構造⇒補助金なしで81.4円/kWh、
補助金ありで52.5円/kWh⇒採算が合わない
牛糞バイオマスの例 ⇒糞尿2万t、発電機340kW
人件費
支出
薬品費
委託費
減価償却費
光熱水道費
収入
糞尿等処理費
0
0.5
売電収入
1.0
1.5
2.0
2.5
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日本の廃棄物系バイオマスのオイル換算量
バイオマス
年間発生量 メタンガス
生産量（発
酵効率30～
50%）の原油
換算
下水汚泥
約7,800万t
食品廃棄物 約1,900万t
家畜排泄物 約8,800万t
家庭生ゴミ
合計
65.5万kl
148.2万kl
158.4万kl
約1,100万t 86.0万kl
約19,600万t 458万kl
ﾅﾉ化 ｸﾞﾗｲﾝﾀﾞｰ
技術により発酵
効率80～90%
916万kl(約0.5
億tの廃棄物
から0.1億tの
メタンガス)
液肥を乾燥・顆粒化し肥料製品化⇒フレームジェット
装置（空冷式衝撃波乾燥装置）
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jet火炎は1800～2000℃⇒短時間で乾燥⇒乾
燥と粉砕の同時処理⇒廃棄物を紛状乾燥⇒
燃焼筒中で燃焼しO2はゼロ⇒物は燃焼しない
Jetバーナー
乾燥・粉砕処理タンク
ダクト
減容乾燥粉
溶融炉
炭化炉
採集器
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畜糞・下水汚泥バイオメタンガス化発電運営試算
収入 処理費用 56.9
百万円/年
経費削減
売電料
431.0
百万円/年
1,261kW発電×365日
液肥
7.3
百万円/年
乾燥肥料化
合計
495.2
百万円/年
39円/kWhで売電
支出 電力設備 102.1
百万円/年
有機物をNGU（ナノ化グラインダーユニット）でナノ化すること
で、地元の土着微生物菌による有機物を消化する働きを飛
躍的に向上
38.5
百万円/年
前処理とNGU設備
30.1
百万円/年
メタン発酵
18.4
百万円/年
発電設備、ｶﾞｽｴﾝｼﾞﾝ方式でη=40%
15.0
百万円/年
後処理等、RO膜で濃縮後乾燥肥料化
人件費
25.9
百万円/年
1名ずつで三交代
維持費
91.8
百万円/年
濾過膜等
合計
219.8
百万円/年
初期ｺｽﾄ14.92億円
275.4
百万円/年
償却年数5.42年、IRR=18.5%
内訳
利益
24
日本におけるバイオマスボイラーの標準
的な設備費（300kWの例）
費用項目
ボイラー本体
工事費
サイロ・建屋
合計
kW単価
価格[万円]
3,000〜4,000
2,000〜4,000
2,000〜4,000
7,000万〜1.2億
23〜40.0万円/kW
ドイツ（270kW、€）
585万円（4万5,000€）
42.2万円（3,250€）
351万円（2万7,000€）
978.2万円（7万5,250€）
3.6万円/kW （278€ロ）
（注） 1 ユーロ＝130円で計算。ドイツの場合、ボイラー本
体価格にチップ搬送装置等が含まれている。
25
青森県 民間養鶏事業メガソーラー
事業概要
①事業者：青森県南部の養鶏事業者
②補助： 太陽光発電協会復興支援センターより復
興補助金。建設費の10％、連系負担金(受電側接
続設備を施設)1/3
③建設費：約4.5億円
④売電価格：40円/kWh(税抜）
⑤契約期間：２４０ヵ月（東北電力）
⑥電気主任技術者：雇用
⑦営業運転開始日：平成２５年２月１５日
⑧総面積：約３ha（自社の土地活用）
⑨認定規模：1,500kW(30万円/kW)
⑩パネル枚数：１０,６４０枚(4.23万円/枚)
⑪主な故障：なし
⑫発電支障：豪雪によるパネル積雪による発電
支障２日間
連系の縛り⇒他の需要家に悪影響を与えない。東北電力や需
要家の設備の保全に支障を与えない
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HKソーラー発電の想定値と実績値
月
想定発電量
(kWh)
実績発電量
(kWh)
売電収入 発電量アップ
(円）
率(%)
4
132,391
215,546
8,621,840
63
5
188,076
221,069
8,842,760
18
6
181,923
235,026
9,401,040
29
7
171,429
192,166
7,686,640
12
8
171,031
231,447
9,257,880
35
9
136,872
170,692
6,827,680
25
合計
981,722
1,265,946 50,637,840
29
発電量up率はNEDO標準値に比し変換効率、パワーコン効
率が向上した、月毎の天候が良かったことを意味する。
注）発電量は所内動力を差し引いた電力会社への供給電力
量。パワーコンディショナー効率（250ｋW）：95.6％
第6章.結論
成功する鍵は、
①命を賭ける推進者＋支援者の存在
②資金力もしくはビジネス支援するエスコ的存
在の利用・協力者の存在
③ニーズが多様か、もしくは国の施策に合致し
ている(補助金の必要な産業はすぐに沈む)
④ビジネスモデルを描くことができる人がいる
⑤ビジネスの仕組み、特に必要な設備が簡単
なこと
⑥自給自足が原則という事業スケール
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