2050年の炭素排出ゼロは過去と同水準のコストで達成可能

プリンストン大学の研究者が主導した研究は、米国は既存の技術を用いて、過去のエネルギー費用と同程度のコストで、2050年までにカーボンニュートラル(炭素排出量が純ゼロの状態)に達することができると主張している。

2050年の炭素排出ゼロは過去と同水準のコストで達成可能

プリンストン大学の研究者が主導した研究は、米国は既存の技術を用いて、過去のエネルギー費用と同程度のコストで、2050年までにカーボンニュートラル(炭素排出量が純ゼロの状態)に達することができると主張している。

この「ネット・ゼロ・アメリカ」研究では、米国が経済全体を脱炭素化するために必要な5つの技術的な道筋が示されている。この研究は、この程度の具体性をもって定量化し、マップ化した初めての研究であり、構築する必要のあるインフラと、毎年大気中に除去される温室効果ガスよりも多くの温室効果ガスを排出することなく国を運営するために必要な投資を示している。また、各州で雇用と健康にどのような影響が出るのかを、非常に細かいレベルで、時には郡単位までピンポイントで示した初めての研究でもある。

この研究の5つのシナリオは、全国的に必要とされる技術と資本の動員の規模とペースを州ごとに非常に詳細に記述し、土地利用、既存のエネルギー産業、雇用、健康への影響を強調している。温室効果ガス排出量削減の緊急性と、連邦、州、地方の政策決定のための早急な努力が必要であることを認識し、12月15日に初期結果が発表された。ジャーナル発表は2021年初頭に予定されているという。

過去10年の間に、大学からの研究や、エネルギーや産業システムの脱炭素化に向けた取り組みを調査し、公布するための都市、企業、州からの誓約が次々と発表されている。その課題は、気候変動の最悪の影響を回避するために、世界の気温上昇を摂氏2度以下に抑えることである。「ネット・ゼロ・エミッション」経済の目標は、技術主導または自然プロセスの強化によって恒久的に除去される以上の温室効果ガスを大気中に排出しないことを意味する。この戦略が成功すれば、地球温暖化の抑制に不可欠な大気中の温室効果ガスの蓄積を止めることができる。

先行研究では、ネット・ゼロが技術的に可能かどうか、またそこに到達するためにはどのくらいのコストがかかるのかを調査してきたが、立地や土地利用など、移行のための重要な地域に関する意思決定を行う地元の役人や当局に情報を提供できる詳細な情報が欠落していた、と本研究の主任研究者であり、プリンストン大学 Andlinger Center for Energy and the Environment のシニア・リサーチ・エンジニアであるエリック・ラーソンは主張している。

本研究は、プリンストン大学の Andlinger Center for Energy and the Environment とハイメドウズ環境研究所(HMEI)の研究者が中心となって行われた。プリンストン大学の研究者10人と外部の共同研究者8人が参加した。プロジェクトのリーダーのラーソンのほか、機械・航空宇宙工学のジェシー・ジェンキンス助教授、Andlinger Center for Energy and the Environmentのジェシー・ジェンキンス助教授、シニアリサーチサイエンティストであるChris Greigなどが参加している。

研究が調べている5つのシナリオはすべて、国を純ゼロ(ネットゼロ)の排出量にするものであるため、研究者たちは、どれが「最良」であるか、あるいは最も実行される可能性が高いかについては中立的な立場をとっている。いずれのシナリオも、国内総生産(GDP)の約4~6%という歴史的な範囲内で毎年のエネルギーコストをコントロールする必要があることが判明した。

調査によると、協調的な脱炭素化の取り組みを行わずに「通常通りのビジネス」を行った場合、今後10年間で約9.4兆ドルをエネルギーに費やすことになる。5つのネットゼロシナリオすべてにおいて、エネルギーシステムのコストは10年間で約3%(3,000億ドル)しか増えないと推定されており、石油やガスの価格がモデルよりも高ければ、この割合はさらに縮小するという。

シナリオ別のエネルギー費用の予測。 過去のエネルギー費用と同程度のコストで、2050年までに温室効果ガスの炭素中立に達することができると主張している。Source: "Net-Zero America", Princeton University, Andlinger Cneter for Energey and the Environment.

新しい研究が詳述しているシナリオには、2050年までに自動車の100%が電気化されるように、建物や交通機関を積極的に電化する「高電化」すなわち「E+」シナリオが含まれている。E+シナリオは、建物や交通機関の電動化を積極的に進め、2050年までに自動車を100%電動化するというものである。これは他の4つのシナリオとは異なり、現在食用農業に使用されている土地をエネルギー作物の栽培に転用する必要がある。

「E+RE+」は、「すべての再生可能エネルギー」シナリオであり、技術的に最も厳格な排出制限を課せられたシナリオである。このシナリオでは、新たな原子力発電所は建設されず、二酸化炭素の地中貯留は認められず、2050年までにすべての化石燃料の使用を排除することを前提としている。代わりに、炭素目標を達成するために、風力発電や太陽光発電の大規模かつ迅速な導入と水素生産の拡大に依存している。これと比較して、「E+ RE-」シナリオは、「限られた自然エネルギー」に依存しており、風力タービンや太陽光発電所の年間建設は、過去に国が達成した最速の速度を超えないように制限しているが、その他の制限は取り除かれている。このシナリオは、炭素回収や原子力発電所の拡大に大きく依存している。

「ネットゼロに到達するためのコストは負担できる範囲のものに見えますが、次の重要な問題は、それを実行するのであれば、どのように実行したいのかということだ。気候変動を抑えることで誰もが恩恵を受けることになるが、さまざまなシナリオが展開されていく中で、効果は不均等になっていく。誰がより多くの恩恵を受け、誰がより多くの犠牲を払うのか? 誰がより多くの利益を得て、誰がより多くを支払うのか。公平に、そして十分な人々が明確な利益を認識し、永続的な支持の連合が存在するように、それを行うことができるのか?」とジェンキンス助教授はプリンストン大学のニュースサイトに対し語った。

ジェンキンス助教授は、これらの質問はエネルギーや気候の研究者が一般的に扱うものとは全く異なるものであると述べている。そのため、「ネット・ゼロ・アメリカ」の研究では、調査を実施するために多様な分野のバックグラウンドとスキルを持つ大規模なチームが必要とされた。研究者たちは、5つのシナリオすべてにおいて、国全体で健康と経済に大きなメリットがあることを発見した。それぞれのシナリオでは、2030年までに石炭が発電に使用されなくなり、発電所からの窒素酸化物、硫黄酸化物、微粒子物質の排出量が減少する。微粒子状物質への曝露を減らすことで、「通常通りの」経路と比較して、今世紀半ばまでに10万人の早死にを回避することができ、これは約1兆ドルに相当する大気汚染の恩恵を受けることになる。

報告書は、純ゼロを達成するための行動は、2020年代だけでも全国で約50万人から100万人の新規エネルギー雇用を創出し、ほぼすべての州で雇用の純増をもたらす、と予測している。風力や太陽光発電への依存度が高いシナリオでは、より多くのエネルギー関連の雇用が創出される。ほぼすべての州で、抽出化石産業における雇用の減少は、クリーンエネルギー部門の建設業や製造業の増加によって相殺されている。ウェストバージニア州やルイジアナ州のように、経済が石炭や石油に大きく依存している州では、雇用の大幅な減少や移行が起こる、と予測している。

この地図は、2050 年のミズーリ州セントルイス市とその周辺を、E+または高電化シナリオの下で描いたもの。太陽光発電パネルや風力発電プラントが市街地以外の部分に設置されている。Source: "Net-Zero America", Princeton University, Andlinger Cneter for Energey and the Environment.

国がネットゼロの軌道に乗るためには、建物や自動車の電化とともに、風力発電や太陽光発電がこの10年間に急速に成長しなければならない。研究者たちは、天然ガスやセメント工場で炭素を回収したり、水を分解して水素を製造したりするような技術の開発を続けるためにも、2020年代を利用しなければならないと述べています。 しかし、今後数年間は、大規模な投資の大部分はクリーンな電気と電化を中心に展開され、すべてのシナリオで同じようなものであると報告書は主張している。

研究によると、米国では2030年までに送電システムを60%拡大する必要があり、2050年までには3倍に拡大する必要があるかもしれません。主に水や暖房用のヒートポンプを追加することで建物を電化し、交通機関を電化することも、2020年代に加速させなければならないステップであり、いずれの道筋にも対応できるようにする必要があるという。

「現在の送電網の構築には150年かかった。今、2050年までにゼロエミッションを達成するためには、次の15年間にそれだけの送電網を構築し、その後の15年間にさらに多くの送電網を構築しなければならない。これは膨大な量の変化だ」とジェンキンス助教授は述べている。

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