2015年08月07日 オバマ政権、「クリーン発電計画」の最終規制を発表

オバマ政権、「クリーン発電計画」の最終規制を発表

2015年08月07日
NEDOワシントン事務所
松山貴代子

 

オバマ大統領と環境保護庁(EPA)のGina McCarthy長官は2015年8月3日、既存の火力発電所から放出される炭素汚染の削減を目標とする「既存固定発生源の炭素汚染排出ガイドライン(Carbon Pollution Emission Guidelines for Existing Stationary Sources: Electric Utility Generating Units)」(別称、クリーン発電計画(Clean Power Plan))の最終版を発表した。

EPAは、2014年6月2日に「クリーン発電計画」当初案を発表して以来、利害関係者と数百回に及ぶ会合を行い、430万以上ものパブリックコメントを受領。最終規制は、当初案で提示した ①発電所からの炭素汚染削減を連邦-州政府パートナーシップで進めること; ②EPAが各州の2012年時点における州独特な発電所ミックスに基いて各州の排出目標を設定すること; ③各州政府がEPA設定目標又は自州設定目標をフレキシブルな方法で達成することを支援する州政府プラン策定ガイドラインを提供すること等を依然として基盤としている一方で、これらの会合やコメント及び他の追加情報の検討に基き、当初提案の排出ガイドラインに顕著な改訂を行っている。

「クリーン発電計画」当初提案と最終規制の主要な変更点は以下の通り:

  1. 遵守スケジュール
     2020年開始を2022年開始に変更
  1. 構成要素(Building Block
     4つの構成要素を3つの構成要素に変更
  1. 需要側のエネルギー効率化
     当初案に含まれていた需要側のエネルギー効率化(構成要素4)を削除
  1. 削減のタイミング
     当初案のS字型曲線(遵守半ばに断崖)を、より穏やかで滑らかな下降直線にする為、中間目標達成を3段階(2022-2024;2025-2027;2028-2029)にするグライドパス(glide path)に変更

(出典:2015年8月4日のEPA Webinarで使用されたプレゼンテーション“The Clean Power Plan”のスライド28 ‘Changes from Proposal to Final Respond Directly to Comments’)

  1. 目標設定
     当初案の算出方式では、排出削減ベストシステム(Best System of Emission Reduction =BSER)にエネルギー効率化(EE)、新規原子力発電、既存の再生可能エネルギー(RE)を含めていたが、最終規制では、EE・新規原子力発電・既存REを目標設定に含めないことに変更
  1. 対象地域
     当初案の州/部族/準州を、アメリカ本土(アラスカ、ハワイ、グァム島、プエルトリコを除く、地続きのアメリカ合衆国)に変更
  1. 州政府最終プランの提出期限
     当初案に盛り込まれた2016年6月30日で1年又は2年の延長可1という提出期限を、2016年9月6日で2年間の延長可に変更
  1. 州政府プランのオプション
     直接的排出制限(Direct emission limits)とポートフォリオ手法という2つの選択肢を、排出基準と州政府施策という2つの選択肢に変更
  1. 州間排出権取引のメカニズム
    当初案で提示した事前合意(Up-front agreement)を、事前合意の必要がない取引即応型オプション(Trading-ready option)に変更

EPAでは、「クリーン発電計画」の最終規制が全面的に実施されれば、米国全体で発電部門からの炭素排出量は2030年までに2005年水準の32%減2まで減少し、二酸化硫黄や窒素酸化物等その他汚染物質が過去最低水準にまで低減して、年間1,700件の心臓発作、9万件の喘息発作及び3,600名の早死を防ぐことに繋がると推定している。その一方で、石炭や天然ガスは依然として米国の主要な発電資源となり、2030年においても石炭が全体の27%3、天然ガスが33%を占めると予測している。

ここでは、「クリーン発電計画」最終規制が定める構成要素(Building Block)、州別の二酸化炭素排出達成目標、及び州政府プランを概説する。

1.州別の排出達成目標を設定する為の構成要素(Building Block)

①当該石炭火力EGUの発熱率改善 … 発熱率の改善により、個々の当該石炭火力EGUで発電に必要とする燃料が減り、それが結果的に燃料燃焼の副産物として生じる炭素排出量を削減

  1. 884の石炭火力EGUに関してEPAが行った構成要素①の分析によると、2012年時点での電力量による加重年間平均発熱率(generation-weighted average annual heat rate)は約9,732 Btu/gross kWh
  2. 発熱率改善見込みを地域別(東部系統、西部系統、テキサス系統)4に算定。EGUがベストプラクティスと設備改良で達成可能な発熱率改善率は、東部系統で3%、西部系統で2.1%、テキサス系統で2.3%
  3. 州政府遵守施策の例:

・ボイラーの化学洗浄
・空気予熱コイル(air preheater coil)の洗浄
・装置やソフトウェアのアップグレード

表1 地域別の発熱率改善見込み

分析アプローチ 地域別の発熱率改善可能率(%)
西部 テキサス州 東部
1年 2年平均 1年 2年平均 1年 2年平均
類似条件下5での効率改善と
一貫性因数(consistency factor)
3.5 2.1 3.7 2.3 5.6 4.3
過去最高実績 4.1 2.6 4.2 3.1 6.3 4.9
類似条件下での過去最高実績 4.7 3.1 4.9 3.5 6.9 5.3

(出典:Table 6 ‘Heat Rate Improvement Potential by Region and Averaging Period’ in EPA’s Carbon Pollution      Emission Guidelines for Existing Stationary Sources

②当該EGU間における発電の切り替え … 当該EGUの中でも炭素集約度の低い既存の天然ガス複合発電(NGCC)の発電量を増やすことで、EGUの中でも炭素集約度が最も高い既存の化石燃料EGUの発電量を減らして排出を削減

  • 各地域内において発電量を既存の化石燃料EGUから既存のNGCCへと漸進的に切り替え、NGCCの設備利用率を最大で夏期実質発電容量の75%まで引上げ6
  • 2022年までにNGCC発電量を2012年比の22%増7まで引上げ、その後は各地域で夏期実質発電容量75%稼動での最大見込量に到達するまで段階的に毎年5%づつ引上げ

表2 地域別・各年のBSER最大NGCC発電量

地域 NGCC発電量(TWh)
75%稼動での最大見込 2012

(調整)

BSER最大値
2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030
限度(Limit) 22% 5% 5% 5% 5% 5% 5% 5% 5%
東部系統 988 735 896 941 988 988 988 988 988 988 988
西部系統 306 198 242 254 267 280 294 306 306 306 306
テキサス系統 204 137 167 176 185 194 203 204 204 204 204

(出典:Table 7 ‘BSER Maximum NGCC Generation by Region and Year (TWh)’ in EPA’s Carbon Pollution             Emission Guidelines for Existing Stationary Sources

③炭素を放出しない再生可能エネルギー発電(RE)への切り替え … 炭素を放出しない再生可能エネルギー発電量を増やすことで、当該EGUの発電量を減らして排出を削減

  • 構成要素③の発電量を数値化する為に使用されるRE技術8は、陸上風力発電、実用規模の太陽光発電、集光型太陽熱発電(CSP)、地熱、及び水力発電
  • REと電力系統は本質的に州間である為、構成要素③の発電量を州別ではなく、地域別に算出
  • 最終規制の構成要素③の分析は、クリーンエネルギー発電のコスト低下と供給安定を示す最新データに基き、新規RE導入量を当初提案より引上げ
  • 2021年のRE発電量を213,084,125 MWhと推定。EPAは、過去のRE発電容量変化のデータに基き、5年間の平均容量変化(28,796,222 MWh/年)と最大年間容量変化(62,193,363 MWh)を算出。2022年と2023年には5年間の平均容量変化、2024年以降には最大年間容量変化を適用して、構成要素③の発電レベルを算出

表3 構成要素③の発電レベル(MWh)

東部系統 西部系統 テキサス系統
2022 166,253,134 56,663,541 18,963,672 241,880,347
2023 181,542,775 60,956,363 28,177,431 270,676,570
2024 218,243,050 75,244,721 39,382,162 332,869,933
2025 254,943,325 89,533,078 50,586,893 395,063,296
2026 291,643,600 103,821,436 61,791,623 457,256,659
2027 328,343,875 118,109,793 72,996,354 519,450,022
2028 365,044,150 132,398,151 84,201,085 581,643,386
2029 401,744,425 146,686,508 95,405,816 643,836,749
2030 438,444,700 160,974,866 106,610,547 706,030,113

(出典:Table 10 ‘Building Block 3 Generation Levels (MWh)’ in EPA’s Carbon Pollution Emission Guidelines for Existing Stationary Sourcesに基きNEDOワシントン事務所作成)

  1. 州別の排出達成目標
  • EPAは、各州政府による州政府プランの策定を導く為に、州別のCO2排出達成目標を設定
  • 排出率目標の算出方法

Step1. 基本データの集積 … 2012年報告データから、2012年以前に運転開始した当該EGUに関して年間の純発電量(MWh)、設備容量(MW)及びCO2排出量を収集。EPAは各州及び各地域に関し、(i)石炭火力EGU; (ii)石油・天然ガスEGU; (iii)NGCC天然ガス複合発電(NGCC)の3グループ9に分けて2012年運転データを集計。2012年1月から12月までに運転を開始したユニット及び2014年1月8日以前に建設を開始したユニットに関しては、設備容量を用いてベースラインの発電量とCO2排出量を推定10。 この推定発電量とCO2排出量を2012年報告の発電量と排出量に加算。

Step2. 地域レベルで11集計 … 構成要素(Building Block)を適用する前に、東部系統、西部系統、テキサス系統という3つの地域別に発電量と排出量を集計。

Step3. 排出源カテゴリーのベースライン排出係数(emission rate)の特定 …地域別に化石燃料火力EGUとNGCCの個別の排出係数を算定12

Step4. 構成要素①の適用 … 各地域の既存の石炭火力EGUが妥当なコストで技術的に達成できる発熱率改善(西部系統の発熱率改善率は1%、テキサス系統が2.3%、東部系統は4.3%)によってCO2排出を削減。

Step5. 構成要素③の適用 … 地域毎に、各々の化石燃料火力発電とNGCCからの排出量及び関連排出量を以下の方式で、炭素を排出しない再生可能発電のMWhで置換;

  • 再生可能発電で置換可能な発電容量(MWh)を地域別に特定
  • 地域別に、化石燃料火力発電(fossil steam generation)とNGCC発電が当該化石燃料発電(fossil generation)の総発電量に占める割合を決定
  • この化石燃料火力発電とNGCC発電に、上記(ii)のパーセンテージに応じて、再生可能発電のMWhを割当て
  • 化石燃料火力発電とNGCC発電に割当てられた再生可能発電量(MWh)で、各々の発電量を置換

Step6. 構成要素②の適用 … 構成要素③の適用後、NGCCの残りの発電量が夏期実質発電容量の75%以下である場合、そのNGCCは以下のどちらか少ない方まで引き上げる:

  • 夏期実質発電容量の75%にあたる設備利用率
  • 当該地域にある化石燃料火力発電の発電量をゼロにするレベル

Step7. BSER導入で達成可能な排出削減量の数値化

Step8. サブカテゴリー別に米国全体の排出達成係数(emission performance rate)を決定 … 地域別に化石燃料火力発電とNGCCの発電量・排出量を評価し、技術分野毎に3地域の中で最も高い排出係数をその技術分野の全米排出達成係数として決定。

Step9. 中間目標と最終目標の算出 … 2022年から2030年の目標値を算出するため、各年毎に上述のStep 4からStep 8を実行。中間目標平均は、2022年から2029年の平均値13で、2030年の数値が2030年以降の最終目標。

表4 州別14の排出係数に基く(rate-based)二酸化炭素排出達成目標

(単位:ポンド/MWh)

最終規定 規定案
中間
目標(2022-
2024)
中間
目標(2025-
2027)
中間
目標(2028-
2029)
中間
目標
平均(2022-
2029)
最終
目標(2030)
中間
目標
(2020-
2029)
最終
目標
(2030)
Alabama15 1,244 1,133 1,060 1,157 1,018 1,147 1,059
Arizona * 1,263 1,149 1,074 1,173 1,031 735 702
Arkansas 1,411 1,276 1,185 1,304 1,130 968 910
California 961 890 848 907 828 556 537
Colorado 1,476 1,332 1,233 1,362 1,174 1,159 1,108
Connecticut 899 836 801 852 786 597 540
Delaware 1,093 1,003 946 1,023 916 913 841
Florida 1,097 1,006 949 1,026 919 794 740
Georgia 1,290 1,173 1,094 1,198 1,049 891 834
Idaho 877 817 784 832 771 244 228
Illinois 1,582 1,423 1,313 1,456 1,245 1,366 1,271
Indiana 1,578 1,419 1,309 1,451 1,242 1,607 1,531
Iowa 1,638 1,472 1,355 1,505 1,283 1,341 1,301
Kansas 1,654 1,485 1,366 1,519 1,293 1,578 1,499
Kentucky 1,643 1,476 1,358 1,509 1,286 1,844 1,763
フォ-ト・モハベ
族居留地
877 817 784 832 771
ナバホ族居留地 1,671 1,500 1,380 1,534 1,305
ユート族居留地 1,671 1,500 1,380 1,534 1,305
Louisiana 1,398 1,265 1,175 1,293 1,121 948 883
Maine 888 827 793 842 779 393 378
Maryland 1,644 1,476 1,359 1,510 1,287 1,347 1,187
Massachusetts 956 885 844 902 824 655 576
Michigan 1,468 1,325 1,228 1,355 1,169 1,227 1,161
Minnesota 1,535 1,383 1,277 1,414 1,213 911 873
Mississippi 1,136 1,040 978 1,061 945 732 692
Missouri 1,621 1,457 1,342 1,490 1,272 1,621 1,544
Montana 1,671 1,500 1,380 1,534 1,305 1,882 1,771
Nebraska 1,658 1,488 1,369 1,522 1,296 1,596 1,479
Nevada 1,001 924 877 942 855 697 647
New Hampshire 1,006 929 881 947 858 546 486
New Jersey 937 869 829 885 812 647 531
New Mexico * 1,435 1,297 1,203 1,325 1,146 1,107 1,048
New York 1,095 1,005 948 1,025 918 635 549
North Carolina 1,419 1,283 1,191 1,311 1,136 1,077 992
North Dakota 1,671 1,500 1,380 1,534 1,305 1,817 1,783
Ohio 1,501 1,353 1,252 1,383 1,190 1,452 1,338
Oklahoma 1,319 1,197 1,116 1,223 1,068 931 895
Oregon 1,026 945 896 964 871 407 372
Pennsylvania 1,359 1,232 1,146 1,258 1,095 1,179 1,052
Rhode Island 877 817 784 832 771 822 782
South Carolina 1,449 1,309 1,213 1,338 1,156 840 772
South Dakota 1,465 1,323 1,225 1,352 1,167 800 741
Tennessee 1,531 1,380 1.275 1,411 1,211 1,254 1,163
Texas 1,279 1,163 1,086 1,188 1,042 853 791
Utah * 1,483 1,339 1,239 1,368 1,179 1,378 1,322
Virginia 1,120 1,026 966 1,047 934 884 810
Washington 1,192 1,088 1,021 1,111 983 264 215
West Virginia 1,671 1,500 1,380 1,534 1,305 1,748 1,620
Wisconsin 1,479 1,335 1,236 1,364 1,176 1,281 1,203
Wyoming 1,662 1,492 1,373 1,526 1,299 1,808 1,714

(* インディアン居留地にあるEGUは除外)
(出典:Table 12 ‘Statewide Rate-Based CO2 Emission Performance Goals’ in EPA’s Carbon Pollution Emission Guidelines for Existing Stationaryを基にワシントン事務所作成)

 

表5 州別の排出量に基く二酸化炭素排出達成目標

(単位:トン)

中間目標

(2022~2024)

中間目標

(2025~2027)

中間目標

(2028~2029)

中間目標平均

(2022~2029)

最終目標

(2030)

Alabama 66,164,470 60,918,973 58,215,989 62,210,288 56,880,474
Arizona* 35,189,232 32,371,942 30,906,266 33,061,997 30,170,750
Arkansas 36,032,671 32,953,521 31,253,744 33,683,258 30,322,632
California 53,500,107 50,080,840 48,736,877 51,027,075 48,410,120
Colorado 35,785,322 32,654,483 30,891,824 33,387,883 29,900,397
Connecticut 7,555,787 7,108,466 6,955,080 7,237,865 6,941,523
Delaware 5,348,363 4,963,102 4,784,280 5,062,869 4,711,825
Florida 119,380,477 110,754,683 106,736,177 112,984,729 105,094,704
Georgia 54,257,931 49,855,082 47,534,817 50,926,084 46,346,846
Idaho 1,615,518 1,522,826 1,493,052 1,550,142 1,492,856
Illinois 80,396,108 73,124,936 68,921,937 74,800,876 66,477,157
Indiana 92,010,787 83,700,336 78,901,574 85,617,065 76,113,835
Iowa 30,408,352 27,615,429 25,981,975 28,254,411 25,018,136
Kansas 26,763,719 24,295,773 22,848,095 24,859,333 21,990,826
Kentucky 76,757,356 69,698,851 65,566,898 71,312,802 63,126,121
フォ-ト・モハベ
族居留地
636,876 600,334 588,596 611,103 588,519
ナバホ族居留地 26,449,393 23,999,556 22,557,749 24,557,793 21,700,587
ユート族居留地 2,758,744 2,503,220 2,352,835 2,561,445 2,263,431
Louisiana 42,035,202 38,461,163 36,496,707 39,310,314 35,427,023
Maine 2,251,173 2,119,865 2,076,179 2,158,184 2,073,942
Maryland 17,447,354 15,842,485 14,902,826 16,209,396 14,347,628
Massachusetts 13,360,735 12,511,985 12,181,628 12,747,677 12,104,747
Michigan 56,854,256 51,893,556 49,106,884 53,057,150 47,544,064
Minnesota 27,303,150 24,868,570 23,476,788 25,433,592 22,678,368
Mississippi 28,940,675 26,790,683 25,756,215 27,338,313 25,304,337
Missouri 67,312,915 61,158,279 57,570,942 62,569,433 55,462,884
Montana 13,776,601 12,500,563 11,749,574 12,791,330 11,303,107
Nebraska 22,246,365 20,192,820 18,987,285 20,661,516 18,272,739
Nevada 15,076,534 14,072,636 13,652,612 14,344,092 13,523,584
New Hampshire 4,461,569 4,162,981 4,037,142 4,243,492 3,997,579
New Jersey 18,241,502 17,107,548 16,681,949 17,426,381 16,599,745
New Mexico* 14,789,981 13,514,670 12,805,266 13,815,561 12,412,602
New York 35,493,488 32,932,763 31,741,940 33,595,329 31,257,429
North Carolina 60,975,831 55,749,239 52,856,495 56,986,025 51,266,234
North Dakota 25,453,173 23,095,610 21,708,108 23,632,821 20,883,232
Ohio 88,512,313 80,704,944 76,280,168 82,526,513 73,769,806
Oklahoma 47,577,611 43,665,021 41,577,379 44,610,332 40,488,199
Oregon 9,097,720 8,477,658 8,209,589 8,643,164 8,118,654
Pennsylvania 106,082,757 97,204,723 92,392,088 99,330,827 89,822,308
Rhode Island 3,811,632 3,592,937 3,522,686 3,657,385 3,522,225
South Carolina 31,025,518 28,336,836 26,834,962 28,969,623 25,998,968
South Dakota 4,231,184 3,862,401 3,655,422 3,948,950 3,539,481
Tennessee 34,118,301 31,079,178 29,343,221 31,784,860 28,348,396
Texas 221,613,296 203,728,060 194,351,330 208,090,841 189,588,842
Utah* 28,479,805 25,981,970 24,572,858 26,566,380 23,778,193
Virginia 31,290,209 28,990,999 27,989,475 29,580,072 27,433,111
Washington 12,395,697 11,441,137 10,963,576 11,679,707 10,739,172
West Virginia 62,557,024 56,762,771 53,352,666 58,083,089 51,325,342
Wisconsin 33,505,657 30,571,326 28,917,949 31,258,356 27,986,988
Wyoming 38,528,498 34,967,826 32,875,725 35,780,052 31,634,412

(* インディアン居留地にあるEGUは除外)
(出典:Table 13 ‘Statewide Mass-Based CO2 Emission Performance Goals’ in EPA’s Carbon Pollution Emission Guidelines for Existing Stationary Sources

  1. 州政府プラン
  • 1つ以上の当該EGUを持つ州政府は、CO2排出係数(rate-based)に基く中間・最終排出目標、又はCO2排出率ベース目標をCO2排出量(mass-based)に転換した中間・最終排出目標、のいずれかを達成する州政府プランを策定し実行しなければならない。
  • 各州政府は自州目標の達成に向けて以下のプランのいづれかを選択可能:
    ・排出基準プラン(Emission standards plan): 州内の当該EGUに対して、連邦政府が強制執行可能な(federally enforceable)排出基準を課すプラン。同プランは、(i)自州の排出パフォーマンス基準16、又は(ii)CO­2排出係数かCO2排出量のいづれかに基いた州政府排出目標を達成するような設計が可能。

・州政府施策プラン(State measures plan): 州政府が実施している施策で、連邦政府が強制執行可能である排出基準には含まれていない施策(再生可能エネルギー使用基準や住宅のエネルギー効率改善等)を部分的にでも盛り込んだプラン。州政府のCO2排出量に基く排出目標を達成するような設計が可能。但し、防止施策として連邦政府が強制施行可能な施策も含める必要あり。

  • 州政府は自州プランの策定において、当該EGUのCO2排出パーフォーマンス基準、又は州全体のCO2排出係数に基く目標やCO2排出量に基く目標を達成する為の施策を選択できるというフレキシビリティを持つ他、2022年から2029年までの中間目標時期に関しては自州独自の排出削減パスウェイを形成することが出来る。
  • 州政府に、他州と協力して複数州アプローチ(排出権取引を含む)を実施するオプションも提供。
  • 州政府は2016年9月6日までに最終プラン、又は、当初の州政府プランを延長要請と共にEPAへ提出。州政府の最終計画は2018年9月6日までに提出されなければならない。州政府が自州プランを提出しない場合、又はEPAが提出された州政府プランを承認しない場合には、EPAはクリーンエア法の第111条(d)に基き、州政府の為に連邦プランを策定する。

1 当初案では、提出期限は2016年6月30日で、更なるプラン策定時間が必要な場合には、単独州プランを提出する州は1年間、他州と連携して複数州プランを提出する州は2年間の延長が可能でと規定。

2 昨年6月に発表された「クリーン発電計画」当初案では、2030年までに2005年水準の30%減とすることを目標としていた。

3 当初案では2030年の石炭使用量を全体の30%と予測していた。

4 当初案では、当該石炭火力EGUは全国的に6%の発熱率改善(ベストプラクティス導入で4%、設備改良で2%)を達成可能であると推定していた。

5 発熱率に影響を及ぼす気温や1時間あたりの設備利用率が類似した条件。

6 当初提案では、2020年までにNGCCの設備利用率を公称容量(nameplate capacity)の70%まで引き上げるとしていた。

7 EPAは、米国の天然ガス発電設備容量が2011年から2012年の1年間で22%拡大したという実績を指摘し、2022年までに2012年比22%増という目標は発電部門のNGCC設備容量拡大能力を控えめに見積もった数値であると説明している。

8 最終的なBSER分析では、既存又は建設中の原子力発電所、及び既存の(2012年に既に運転されていた)実用規模再生可能エネルギー発電を構成要素③に含めていない。EPAはまた、分散型RE技術についても多くのコメントを受け取ったが、分散型REはデマンドサイド資源であり、特有なデータと技術的課題がかかわる為、現段階では分散型REをBSERには含めないという決定を下している。

9 当初案では、その他EGU(IGCC、シンプルサイクル燃焼タービン等)の運転データの収集も提案。

10 NGCCユニットの設備利用率は55%、化石燃料火力ユニットの設備利用率は60%と仮定。

11 当初案では、ベースラインデータを州レベルで総計することを提案。

12 当初案では、石炭火力EGUとNGCCの排出係数の平均値を使うことを提案。

13 アラバマ州を例にすると、中間目標平均は(1,244×3+1,133×3+1,060×2)÷8

14 EPAは、当該EGUのないバーモント州とワシントンDCに関しては、CO2排出係数及びCO2排出量に基く排出達成目標を策定していない。

15 黄色のハイライトは、最終目標が当初提案よりも厳格になった州。

16 州政府が州内の当該EGUに対して、サブカテゴリー別のCO2排出率を適用して設定したパフォーマンス基準

調査レポート

NEDO本部
Focus NEDO
NEDO Channel
PAGETOP
Copyright © NEDO Washington DC Office All Rights Reserved.