バイオマス発電とは何か？仕組みやメリット・デメリットをわかりやすく解説

バイオマス発電という言葉をご存じでしょうか？
SDGsが注目される近年、再生可能エネルギーの一つとして非常に注目を集めているのがバイオマス発電です。
国内でもさまざまな企業や団体が事業を開始しており、ここ数年で発電実績を伸ばしているエネルギー変換方法となっています。

今回はバイオマス発電の中身を解説し、どういった仕組みで発電しているのかをまとめました。
バイオマス発電の現状やメリットなどもわかりやすく説明しているため、ぜひ最後までご覧ください。

バイオマス発電とは

バイオマス発電とは、動植物などから生まれた「生物資源」（バイオマス資源）を燃料とした発電方法です。
火力発電のように燃料を直接燃やして発電する方法や、燃料を炭化させたり、発酵させたりして生成したガスを燃焼することで発電を行います。

燃料となるバイオマス資源には「木質燃料」や「バイオエタノール」、「バイオガス」などさまざまな種類があります。
これらの資源は農作物や林業などで余った廃材や、畜産業で生じた家畜の排泄物などを原料としています。

参考：経済産業省 バイオマス発電 再エネとは

木材などの生物資源を燃料にした発電方法

バイオマス発電で使用する燃料には、木材や作物、家畜の排泄物など主に有機物が使用されています。
現在、国内の発電量の多くを担っているのは火力発電であり、石油や石炭などの化石燃料を使用して熱を生み出す発電方法です。
バイオマス発電も熱を利用して発電する点は火力発電に通じるものがありますが、燃料が有機物であるため環境に悪影響を与えにくいとされています。
バイオマス発電によりつくられた電力は「カーボンニュートラル」なエネルギーとされており、カーボンニュートラルの観点からも注目を浴びている発電方法の一つです。

参考：経済産業省 バイオマス燃料製造 再エネとは
出典：中部電力 バイオマス発電のしくみ

再生可能エネルギーとして注目されている

バイオマス発電は生物資源を原料とすることから、再生可能エネルギーのひとつであるとして注目されています。
日本国内の主要な発電方法である「火力発電」では石油や石炭を原料としており、発電と同時に大量のCO2を放出します。
バイオマス発電でも生物資源の燃焼時にCO2が発生しますが、生物資源はもとは自然界からCO2を取り入れて生まれた資源であるため、燃焼してもCO2の総量に影響を与えません。
このことから、バイオマス発電により得られた電力は再生可能エネルギーであるとされているのです。

SDGs目標7の達成に貢献する

バイオマス発電はSDGsの目標達成にも貢献します。
SDGs目標7「エネルギーをみんなにそしてクリーンに」では、「2030年までにエネルギーをつくる方法のうち、再生エネルギーを使う方法の割合を増やすこと」を目標のひとつとしています。
「2030年までに、国際的な協力を進めて、再生可能エネルギー、エネルギー効率、石炭や石油を使う場合のより環境にやさしい技術などについての研究を進め、その技術をみんなが使えるようにし、そのために必要な投資をすすめる」とあるように、バイオマス発電をはじめとした再生可能エネルギーの使用を推進することが求められているのです。
現在、国内の再生可能エネルギー発電のうち、2割以上を占めるのがバイオマス発電です。
再生可能エネルギーの活用とバイオマス発電を推進することは、目標7の達成に近づくと言えるでしょう。

バイオマス発電のメリット

バイオマス発電には具体的にどんなメリットや優れた点があるか解説します。

安定した発電量が期待できる

バイオマス発電は再生可能エネルギーの中でも自然条件によらず安定的な運用が可能なエネルギーとされています。
再生可能エネルギーには、ほかに太陽光発電や風力発電、水力発電などがありますが、これらは天候や季節など環境に依存するため、継続的かつ安定した発電が行えないことが欠点です。

これに対し、バイオマス発電に使用する燃料は間伐材や畜産の廃棄物であり、ほぼ毎日のように資源が生産されています。
また、木材やペレットなどの木質燃料は海外から輸入も行っており、調達さえできれば環境に左右されることなく発電が可能です。
このように、バイオマス発電は他の再生可能エネルギーと比較して電力をつくりやすく、長期間の安定した発電が期待できます。

参考：国立環境研究所 バイオマス発電

カーボンニュートラルなエネルギーである

バイオマス発電はカーボンニュートラルな発電方法とされています。

カーボンニュートラルとは「温室効果ガスの排出量と吸収量を均衡させる」ことであり、政府は2050年までにCO2をはじめとする温室効果ガスの排出を全体として0にすることを目指すと宣言しました。
カーボンニュートラルは、人為的な温室効果ガスの「排出量」から、植林や管理された森林による「吸収量」を差し引いて、大気中の温室効果ガスの合計を0にしようという考えです。

火力発電に使用される化石燃料は、燃焼効率が良く高い発電量が特徴ですが、燃焼時に大量の温室効果ガスを排出します。
対して木材や植物を原料とするバイオマス燃料は、成長過程で光合成を行い大気中の温室効果ガスを吸収するため、燃焼時に発生したガスは大気中のガスの総量に影響を与えません。
燃焼時に放出した温室効果ガスを再度樹木が吸収し、それらをまた燃料とするというサイクルによって、持続的に温室効果ガス排出量の増加を防ぐことが可能となるのです。

参考：農林水産省 なぜ木質バイオマスを使うのか

地域活性に繋がる

バイオマス発電を推進することは農山漁村の活性化にも繋がります。
地域の林業で生じた間伐材などの未利用材を燃料とすることで、電力を生み出すだけでなく廃材を利活用した事業が生まれます。
これにより地域に新たな雇用の機会が生まれ、地方産業と地域経済の活性化が期待できます。

また、山林や産業の盛んな土地に発電所を置くことで燃料の輸送コストを抑えることが可能となります。バイオマス発電は燃料の調達が課題とされており、地域産業との連携は非常に相性が良いのです。
林業で生じた残材や家畜の排泄物など、これまで廃棄したり放置するしかなかったものを資源とすることで、農林漁業者の収入増加や振興のための予算増加が見込めるのです。
バイオマス発電による利益を地域へ還元し、地域産業の向上と持続的発展に結びつけるために、「農山漁村再生可能エネルギー法」が定められています。

さらに、地域にバイオマス発電施設を設置することで、災害時にライフラインが復旧するまでの間の電力供給をまかなうことができるため、防災の観点からも地域にメリットがあると言えるでしょう。

廃棄物からエネルギーを生産できる

バイオマス発電に使用する燃料は、林地残材や稲ワラ、畜産業の排泄物などが含まれます。
これまで廃棄していたものを燃料とすることで地域環境の改善に貢献し、電力を得ながら環境保全にも一役買うことができるのです。
生ごみをバイオマス発電に利活用する試みは、すでに多くの都市で取り組まれており、令和4年度実績では廃棄物の焼却量を削減したことで、年間558トンもの二酸化炭素排出量を削減した都市も存在します。

参考：長岡市 生ごみバイオガス化事業

バイオマス発電のデメリット

メリットの多いバイオマス発電ですが、現状はデメリットや改善すべき点も存在します。
どのようなデメリットがあるか見てみましょう。

原料にコストがかかる

バイオマス発電に使用する燃料は収集や運搬、加工にコストが必要です。
木質燃料の場合は、木材の採集・運搬や、効率よく燃焼させるためにチップやペレットへ加工する
ためにコストがかかります。
また、木質燃料は国内だけでなく海外からの輸入に頼る部分が大きく、燃料の買い付けや輸送に大きなコストが必要というデメリットがあります。
家畜の排泄物や生ごみなど、廃棄物系バイオマスの場合も同様に収集・運搬費がかかり、発電に至るまでの過程でコストがかさんでしまうのです。
輸入や運搬のコスト削減のため、国内の燃料供給の増加が必要とされています。

参考：経済産業省 バイオマス発電燃料の持続可能性の 論点について

発電効率が低い

バイオマス発電はエネルギー効率の低い発電方法です。
木質バイオマス燃料を使用した発電のエネルギー変換効率は20％程度とされており、これは再生可能エネルギーの中でも低い位置づけとなっています。

ただし、木質バイオマス発電の際に生じる熱エネルギーを利用する「熱電併給」により、エネルギー変換効率を80％程度まで引き上げることが可能です。
熱電併給では蒸気を発生させる際に生じた熱を利用した暖房や給湯などに利用することでエネルギーロスを極力減らすことができます。

出典：総務省 6 木質バイオマス発電に伴う熱利用の取り組み
出典：農林水産省 木質バイオマス発電事業の概要

バイオマス発電の種類

バイオマス発電は生物資源ごとに発電方法が異なります。
3つの発電方法について解説していきます。

直接燃焼方式

直接燃焼は木くずや建築廃材などの木質系バイオマス燃料を燃焼し、発生した蒸気でタービンを回すことで発電します。
火力発電と同じ発電方法となっており、燃料に石油や石炭、天然ガスなどの化石燃料を使用しない点が異なります。化石燃料ほどの燃焼効率とはいきませんが、排出される温室効果ガスの量が少なく、再吸収可能な範囲である点が特徴です。
直接燃焼方式は温度が低いと蒸気を生み出せず、安定して発電するためには大量の木質系バイオマス燃料が必要となるため、コストがかかりやすい点が欠点と言えます。

熱化学的変換方式

熱化学的変換方式は、木質系バイオマスを熱処理した際に生じるガスを利用しタービンを回す発電方法です。
熱処理によって炭化した木質系バイオマスから生じる熱分解ガスや気体を利用しており、比較的高温の熱エネルギーを生み出すことができるため、効率の良い変換方法と言えます。
熱化学的変換方式は3つの化学反応によりエネルギーが生み出されています。

生物化学的変換方式

生物化学的変換方式は、廃棄物系バイオマスや畜産系バイオマスなどを利用し発電する方法です。
廃棄物や家畜の排泄物などは、発酵によりメタンガスなどの「バイオガス」を発生します。このバイオガスを燃焼することでタービンを回転させ、発電を行うのが生物化学的変換方式です。
水分量の多い資源でもエネルギーに変換でき、廃棄物の処理にもなるため環境に良い変換方法と言えるでしょう。
また、発生するガスは直接燃焼方式よりも温度が高く、効率のいいエネルギー変換方法となっています。

参考：国立環境研究所 バイオマス発電

バイオマス資源の分類

バイオマス資源にはどのような種類があるか解説していきます。

廃棄物系資源

廃棄物系資源は、これまで廃棄されていた産業廃棄物や家畜の排泄物を利用する資源を指します。
以下のような資源が廃棄物系資源に分類されます。

• 家畜排泄物
• 食品廃棄物
• 建設発生木材
• 製材工場残材
• 黒液（パルプ工場廃液）
• 廃棄する紙
• 下水汚泥
• し尿系汚泥

未利用資源

未利用資源は、作物をつくる際に出る有機物資源や、林業の際に残る木材を指します。

• 稲わら
• もみ殻
• 麦わら
• 間伐材
• 被害木

資源作物

資源作物はバイオマス資源として活用することを目的とした作物です。
これらの作物からは「バイオエタノール」がつくられ、燃料として活用されます。

• 糖質系作物（サトウキビ、てん菜など）
• でんぷん系作物（トウモロコシ、米、イモなど）
• 油脂系作物（なたね、大豆など）

参考：中国四国農政局 バイオマスってなんだろう？

国内のバイオマス発電への取り組み

国内のバイオマス発電の推進のため、政府から支援制度が出されています。
バイオマス発電の支援について解説します。

FIT制度によるコスト支援

FIT（Feed-in Tariffs）とは、再生可能エネルギーによりつくられた電力の固定価格買取制度のことです。

これは太陽光や水力、バイオマスエネルギーからつくられた電気を、電気事業者が買い取ることを義務付けた制度であり、期間や買取価格を国が定めています。
FITにより買い取られた電気料金の一部を賦課金（税金）という形で集め、コストのかかる再生可能エネルギーの導入に役立てていく仕組みです。
この制度により発電設備にかかるコストを回収しやすくなり、事業者が発電設備を建設しやすい体制を作り上げています。

バイオマス利活用設備の設置支援

政府ではバイオマス利活用施設を導入を希望する団体に対し、設備の設計や整備を補助しています。
いくつかの制度が用意されており、バイオマス燃料の製造業者に対する税制の優遇措置や、設備の設置・整備のために長期低利の融資支援を行うなど内容はさまざまです。
バイオマス発電やその燃料を製造する設備にかかる費用は高額であるため、こうした支援を行うことで新規団体の参入を促し、設備の効果を最大限発揮するよう働きかけています。

参考：経済産業省 資源エネルギー庁 バイオマス発電設備等を導入したい

バイオマス発電の取り組み事例

バイオマス発電を利活用している企業・団体の事例をいくつか紹介します。

グリーン発電大分

グリーン発電大分は、林業や製材業などの木材産業が盛んな大分県日田市の発電所です。
豊富な森林資源に恵まれた山林の中にあり、地域の林業の製材過程で生じる間伐材や木くずを利用して発電を行っています。
バイオマス発電により約10,000世帯分、5,700kWの電力を発電実績があり、発電に際して生じた排温水を隣接する園芸ハウスに提供するなど、熱電供給にも力を入れた事業を展開しています。

京浜バイオマス発電所

神奈川県川崎市に所在する京浜バイオマス発電所は、木質系バイオマスの専焼発電所として国内最大級規模の施設です。
木質ペレットやパームヤシなどを燃焼して発電し、発電電力49,000kW、年間発電量は300,000mWhとなっており、一般家庭約83,000世帯分の年間消費量に相当する電力をつくり出しています。
製油所の跡地を活用して建設された施設であり、製油所のインフラや近くの湊を活用することで大規模の発電を効率よく実施しています。

真庭バイオマス発電所

真庭バイオマス発電所は、岡山県真庭市に所在する木質バイオマス専焼施設です。
市や製材業者、組合などの団体が出資して建造された施設であり、地元産業から木質チップを仕入れることで安定した発電（発電出力10,296kW）と収入を確保しています。
バイオマス発電と地域活性の利点を活用しており、地域の森林保全や雇用機会の拡大、バイオマスツアーの開催による観光事業への貢献により、発電だけでなく地域創生の中心と言えるでしょう。

バイオマス発電の現状と課題

バイオマス発電は近年始まったばかりの試みであり、まだまだデメリットや課題が残されています。
国内のバイオマス発電事情から、どのような課題が残っているのか見ていきましょう。

発電量は全体の約4％

経済産業省の資源エネルギー庁が発表したデータによると、2023年3月時点での発電実績のうち、バイオマス・廃棄物発電が占める割合は約4％となっています。
再生可能エネルギーの中では56％の水力発電に次ぐ22％となっており、発電量は年々増加傾向です。
しかし、国内の発電量の多くは火力発電に依存しており、バイオマス発電を含めた再生可能エネルギーによる発電の推進が必要とされています。

参考：経済産業省 資源エネルギー庁 統計表一覧

2030年までに5％が目標とされている

経済産業省の発表している「エネルギー基本計画（素案）の概要」では、2030年までにバイオマス発電が占める発電量の割合を5％にすることが掲げられています。
バイオマス発電の占める割合は年々増加しており、十分に達成可能な目標です。
今後は目標が引き上げられ、バイオマス発電が占める割合がさらに多くなることが見込まれるでしょう。

安定した資源調達が必要とされる

バイオマス発電の最大の課題は燃料調達です。
資源を燃焼して発電するバイオマス発電は、火力発電における化石燃料と同様に燃料が大量に必要となります。
バイオマス発電に使用するチップや木質ペレット、PKS（パーム油）などを輸入に頼っているのが現状です。
新型コロナウイルスやロシア・ウクライナ戦争、円高ドル安により輸入コストは増加しており、発電にかかるコスト負担もますます増加しています。

バイオマス燃料の安定した調達のため、今後は承認されていない農作物残さや木質バイオマスを承認し、調達できる燃料の種類と輸入先を増やすことが望まれます。
また、FITに対応していないバイオマス燃料の承認を進め、バイオマス燃料を生産する業者を補助することも必要です。

参考：経済産業省 木質バイオマスのエネルギー利用の現状と 今後の展開について

バイオマス燃料と食料の競合問題

バイオエタノールを生成できる資源作物は、燃料として利用できる一方で食料でもあります。
食料を燃料として使用することは問題ではないかという議論がもたれており、食料と競合しない農作物の使用が検討されてきました。
経済産業省・資源エネルギー庁ではこの問題に対し

• 可食ではない作物を使用すること
• 燃料用途の作物を栽培するために食用の作物の土地に影響を及ぼさないこと

これらを競合と非競合の判断基準とするように検討しており、今後のバイオマス燃料確保に重要な課題となっています。

参考：バイオマス発電燃料の食料競合について

バイオマス発電推進のためにできること

バイオマス発電促進のために、私たち一人ひとりにできることを紹介します。

バイオマス発電に取り組む電力会社を選ぶ

電気料金の明細に「再生可能エネルギー発電促進賦課金」（再エネ発電賦課金）と記載されている場合、その電力会社はバイオマス発電や再生可能エネルギーの促進に貢献していると言えます。
賦課金はひと月あたり数百円程度であり、負担にはなりますが、バイオマス発電をはじめとした再生可能エネルギーの促進に貢献できる税金のようなものです。
バイオマス発電は地域団体や企業などに属さない限り、直接関わる機会がありません。
SDGsやエネルギーについて関心がある方は、再エネ発電賦課金を設けている電力会社を選んでりようすることで貢献できるでしょう。

バイオマス発電について理解し協力する

バイオマス発電は大型の設備を必要とするため、土地に住む地域住民に十分配慮し、コミュニケーションを取ることで理解と承諾を得る必要があります。
企業や団体に納得のいく説明やコミュニケーションが求められる一方、地域住民も再生可能エネルギーの重要性を理解し、協力する体制が必要です。
国内の電力供給やSDGsの観点でメリットがあるだけでなく、住んでいる地域の活性化や農業・産業を持続させていくための手助けにもなるため、まずはバイオマス発電についてしっかりと理解し、そのうえで企業や団体に協力するかを判断する必要があるのです。

バイオマス発電で地球と私たちの暮らしを守ろう

バイオマス発電は上手く利活用することにより、環境への悪影響を減らしつつ豊かな生活を続けていく手助けとなります。
これまで廃棄や放置されていた資源を使って電力を生み出すということは、サステナブルで持続的な社会を実現していくために必要なことです。
まだまだ始まったばかりの試みであり、発電量や燃料調達問題など課題も多く残されていますが、私たちの協力次第で今後かけがえのないエネルギー源となるでしょう。

バイオマス発電とその仕組みについて周りの方と知識を共有し、エネルギーについて目を向けてみてください。

この記事の執筆者

EARTH NOTE編集部

SDGs情報メディア

「SDGsの取り組みを共有し、循環させる」がコンセプトのWEBメディア。SDGsの基礎知識や最新情報、達成に取り組む企業・自治体・学校へのインタビューをお伝えし、私たちにできることを紹介します。
身近なアイデアを循環させて、地球の未来をつなげていきましょう。皆さんと一緒に取り組んでいけたら幸いです。