助成平成12年度船舶からの温室効果ガス(CO2等)の排出削減に関する調査研究報告書平成13年6月財団法人シップ・アンド・オーシャン財団日本財団は じ め に　本報告書は、競艇公益資金による日本財団の平成12 年度助成事業として実施した「船舶からの温室効果ガス(CO2 等)の排出削減に関する調査研究」の成果をとりまとめたものであります。　CO2 などの温室効果ガスの削減に関しては、気候変動枠組条約締約国会議におきまして世界的な議論が展開されています。1997 年12 月に開催された第３回気候変動枠組条約締約国会議(地球温暖化防止京都会議)において、陸上発生源からの温室効果ガスの排出量に関し削減義務のある国では2008～2012 年の年間排出量の平均が1990 年排出量比で5.2％削減することとなり、それぞれの国に削減割当が課せられ、削減対策を進めることが合意されました。　他方、国際運輸にかかわる外航船舶につきましては、国際航海における規制の複雑さ、便宜置籍船制度など船舶運航の制度的特殊性などに鑑み、排出削減の方策について国際海事機関で検討することとされました。　当財団では、このような状況のなか、これまで実施してきた船舶排ガス関連の調査を踏まえて、CO2 の排出量将来予測及びメタン、代替フロン等の温室効果ガスについても船舶からの排出量調査を実施するとともに、これらの調査結果をもとに船舶から排出される温室効果ガスについてどのような削減策を講ずればよいかについて、総合的な調査研究を行いました。　この調査研究は、芝浦工業大学平田 賢 教授を委員長とする「船舶からの温室効果ガス(CO2 等)の排出削減に関する調査研究委員会」各委員の熱心なご審議とご指導、国土交通省のご指導、並びに実船計測など関係各位のご協力により実施されたものであります。ここに衷心より厚くお礼申し上げます。この調査研究の成果の一部は、国際海事機関の海洋環境保護委員会において船舶からの温室効果ガス削減策を検討する際の資料として役立てられておりますが、広く皆様にも活用され、温室効果ガスの削減すなわち地球温暖化防止に役立てていただき、地球環境保全と持続的社会発展を両立させるための一助としていただければ幸いであります。平成１３年６月財団法人シップ・アンド・オーシャン財団船舶からの温室効果ガス(CO2等)の排出削減に関する調査研究委員会委　員　名　簿　　　　　　　(順不同、敬称略)委員長平田　賢芝浦工業大学 システム工学部 機械制御システム学科 教授委　員加藤　洋治東洋大学 工学部機械工学科 教授〃篠田　匡史財団法人 海事産業研究所 上席研究員〃外岡　豊埼玉大学経済学部 社会環境設計学科 教授〃波江　貞弘独立行政法人 海上技術安全研究所 機関動力部 部長〃西川　栄一神戸商船大学 機械システム講座 教授〃羽田　知所社団法人 日本船主協会 新造船幹事会 幹事長〃増田　恵社団法人 日本船主協会 常務理事・海務部長オブザーバ増井　隆夫国土交通省 総合政策局 環境・海洋課 海洋室長大嶋　孝友国土交通省 総合政策局 環境・海洋課 海洋室 専門官中川　直人国土交通省 総合政策局 環境・海洋課 海洋室 第二業務係長国分　健太郎国土交通省 海事局 技術課 技術第二係長小玉　真一国土交通省 海事局 舶用工業課 専門官村上　崇国土交通省 海事局 舶用工業課 計画係長大熊　明嗣国土交通省 海事局 外航課研究担当者岡崎　修平(財)シップ・アンド・オーシャン財団 海洋政策研究部 研究員森 雅人(財)シップ・アンド・オーシャン財団 海洋政策研究部 研究員山城　隼人(財)シップ・アンド・オーシャン財団 海洋政策研究部 研究員研究協力者野上　義夫日本エヌ･ユー･エス(株) 環境事業統括本部 本部長代理岸本　幸雄日本エヌ･ユー･エス(株) 環境事業統括本部 第二事業部環境ﾘｽｸ評価ｸﾞﾙｰﾌﾟ ﾘｰﾀﾞ華山　伸一日本エヌ･ユー･エス(株) 環境事業統括本部 第二事業部 技師i目次Ⅰ. 調査の概要1 調査の目的･･････････････････････････････････････････････････････････････････12 調査の経過･･････････････････････････････････････････････････････････････････13 調査の実施内容･･････････････････････････････････････････････････････････････23.1 外航船舶からCO2排出量の推定･･･････････････････････････････････････････23.2 外航船舶の運航に伴うCO2以外の温室効果ガスの排出量に関する調査･････････23.2.1 原油タンカー荷室内のCH4濃度の測定等･･････････････････････････････23.2.2 排ガス中のN2O濃度の計測･････････････････････････････････････････23.2.3 代替フロン類の使用実態調査･･･････････････････････････････････････23.3 外航船舶の運航に伴う各温室効果ガス排出量推定･･･････････････････････････33.4 外航船舶の運航に伴うCO2排出量の将来予測･･･････････････････････････････33.5 外航船舶の運航に伴う温室効果ガスの排出量削減対策に関する調査･･･････････33.5.1 CO2削減対策の評価とその実用可能性の調査･･････････････････････････33.5.2 CO2以外の削減対策に関する調査････････････････････････････････････33.6 外航船舶の運航に伴うCO2削減対策に関係する海外情報についての調査･･･････33.7 外航船舶の運航に伴うCO2など温室効果ガス削減に向けての提言･････････････34 調査結果の概要･･････････････････････････････････････････････････････････････44.1 外航船舶からCO2排出量の推定･･･････････････････････････････････････････44.2 外航船舶の運航に伴うCO2以外の温室効果ガスの排出量に関する調査･････････44.2.1 原油タンカー荷室内のCH4濃度の測定等･･････････････････････････････44.2.2 排ガス中のN2O濃度の計測･････････････････････････････････････････44.2.3 代替フロン類の使用実態調査･･･････････････････････････････････････54.3 外航船舶の運航に伴う各温室効果ガス排出量推定･･･････････････････････････54.4 外航船舶の運航に伴うCO2排出量の将来予測･･･････････････････････････････5ii4.5 外航船舶の運航に伴う温室効果ガスの排出量削減対策に関する調査･･･････････64.6 外航船舶の運航に伴うCO2削減対策に関係する海外情報についての調査･･･････64.7 外航船舶の運航に伴うCO2など温室効果ガス削減に向けての提言･････････････7Ⅱ. 調査の内容記号一覧･･････････････････････････････････････････････････････････････････････81 外航船舶からのCO2排出量の推定･･･････････････････････････････････････････････91.1 基本的な考え方　～船舶カテゴリー別のCO2排出量算定モデルへの展開～ ･････91.1.1 燃料消費量を示す基本式･･････････････････････････････････････････101.1.2 船舶の輸送量を示す基本式････････････････････････････････････････101.1.3 船舶カテゴリー別の燃料消費量・CO2排出量の基本式･････････････････121.2 基本的な数値の整理････････････････････････････････････････････････････141.2.1 外航船舶による世界の年間貨物量及び年間輸送総量･･････････････････141.2.2 コンテナの年間貨物量と年間輸送総量の推定････････････････････････151.2.3 外航船舶の船腹量････････････････････････････････････････････････171.2.4 燃料消費率･･････････････････････････････････････････････････････181.3 各船種別の燃料消費量の推定････････････････････････････････････････････191.3.1 タンカー････････････････････････････････････････････････････････20(1) 原油及び石油製品の輸送に従事する隻数･･･････････････････････････20(2) 原油の輸送による年間燃料消費量･････････････････････････････････21(3) 石油製品の輸送による年間燃料消費量･････････････････････････････24(4) タンカー全体での年間燃料消費量･････････････････････････････････271.3.2 バルカー････････････････････････････････････････････････････････28(1) 鉄鉱石及び石炭、その他のバルクカーゴ輸送に従事する隻数･････････28(2) 鉄鉱石の輸送による年間燃料消費量･･･････････････････････････････30(3) 石炭の輸送による年間燃料消費量･････････････････････････････････33(4) その他のバルク輸送による年間燃料消費量･････････････････････････36iii(5) バルカー全体での年間燃料消費量･････････････････････････････････391.3.3 コンテナ船･･････････････････････････････････････････････････････40(1) 船型・船齢別の載荷可能量･･･････････････････････････････････････40(2) 平均運航速度･･･････････････････････････････････････････････････40(3) 年間航海日数･･･････････････････････････････････････････････････41(4) 船型・船齢別の積荷率と年間輸送総量･････････････････････････････41(5) 年間燃料消費量･････････････････････････････････････････････････421.4 船種別の燃料消費量とCO2排出量････････････････････････････････････････431.4.1 船種別燃料消費量のつみ上げとCO2排出量への換算･･･････････････････431.4.2 バンカーオイル払い出し量からのCO2排出量の推定･･･････････････････431.4.3 外航船舶によるCO2排出量の寄与割合･･･････････････････････････････442 外航船舶の運航に伴うCO2以外の温室効果ガスの排出量に関する調査･･････････････462.1 CH4の排出量の推定･････････････････････････････････････････････････････462.1.1 舶用機関からの排出量････････････････････････････････････････････472.1.2 原油の輸送プロセスに伴うCH4の排出量･････････････････････････････48(1) 積荷航海時のCH4排出の状況･････････････････････････････････････48(2) バラスト航海時のCH4排出状況･･･････････････････････････････････50(3) 揚げ荷時のCH4排出の状況･･･････････････････････････････････････50(4) 積み荷時のCH4ガス排出の状況･･･････････････････････････････････502.1.3 船舶からのCH4排出量のまとめ･････････････････････････････････････562.2 N2O排出量の推定･･･････････････････････････････････････････････････････582.2.1 排出量の文献調査結果････････････････････････････････････････････582.2.2 排出量の実船調査結果････････････････････････････････････････････60(1) 対象船舶･･･････････････････････････････････････････････････････60(2) 測定対象物質･･･････････････････････････････････････････････････60iv(3) 測定方法･･･････････････････････････････････････････････････････60(4) 測定結果･･･････････････････････････････････････････････････････622.2.3 船舶からのN2O排出量のまとめ････････････････････････････････････652.3 代替フロン類(HFCs)漏洩量の推定････････････････････････････････････････663 外航船舶の運航に伴う各温室効果ガスの排出量推定･････････････････････････････674 外航船舶の運航に伴うCO2排出量の将来予測････････････････････････････････････694.1 輸送総量ならびに輸送容量の将来予測････････････････････････････････････694.1.1 タンカー及びバルカーの輸送総量ならびに輸送容量の予測････････････70(1) 輸送総量の予測･････････････････････････････････････････････････70(2) 輸送容量の予測･････････････････････････････････････････････････754.1.2 コンテナ船の輸送総量及び輸送容量の予測･･････････････････････････78(1) 輸送総量の予測･････････････････････････････････････････････････78(2) 輸送容量の予測･････････････････････････････････････････････････804.2 燃料消費量及びCO2排出量の将来予測････････････････････････････････････825 外航船舶の運航に伴う温室効果ガスの排出量削減対策に関する調査･･･････････････865.1 CO2削減対策の評価とその実用性の調査･･･････････････････････････････････865.1.1 船舶における輸送エネルギー効率の向上の歴史･･････････････････････865.1.2 他の輸送機関の輸送エネルギー効率との比較････････････････････････905.1.3 輸送エネルギー効率向上技術とその可能性･･････････････････････････93(1) 船型の最適化･･･････････････････････････････････････････････････93(2) 船底防汚塗料などによる表面粗度の平滑化･････････････････････････94(3) マイクロバブル技術による摩擦抵抗の低減･････････････････････････95(4) 船体重量の軽減･････････････････････････････････････････････････95(5) プロペラ効率化･････････････････････････････････････････････････96(6) 舵の改良･･･････････････････････････････････････････････････････98v(7) ディーゼル機関の燃費の改善･････････････････････････････････････99(8) 代替燃料･･･････････････････････････････････････････････････････99(9) その他の技術･･････････････････････････････････････････････････1005.2 CO2以外の削減対策に関する調査････････････････････････････････････････1035.2.1 CH4排出対策････････････････････････････････････････････････････1035.2.2 N2O排出対策････････････････････････････････････････････････････1055.2.3 HFCs排出対策･･･････････････････････････････････････････････････1065.3 温室効果ガスの削減技術のまとめ･･･････････････････････････････････････1086 外航船舶の運航に伴う温室効果ガスの削減に関係する海外情報についての調査････1096.1 気候変動枠組条約締約国会議における論議･･･････････････････････････････1096.2 国際運輸部門の論議･･･････････････････････････････････････････････････1106.2.1 国際海事機関(IMO)における論議･･････････････････････････････････110(1) 第44回海洋環境保護委員会(MEPC44; 1999年4月開催) ･･･････････････110(2) 第45回海洋環境保護委員会(MEPC45; 2000年10月開催) ･･････････････111(3) 第6回ばら積み液体と気体物質に関する小委員会(BLG6; 2001年2月開催)112(4) 第46回海洋環境保護委員会(MEPC46; 2001年4月開催) ･･･････････････1126.2.2 国際民間航空機関(ICAO)における論議･････････････････････････････1137 外航船舶の運航に伴うCO2など温室効果ガスの削減に向けての提言･･･････････････1147.1 外航船舶の運航に伴い排出されるCO2など温室効果ガス量の現状と将来予測･1147.1.1 CO2排出量･･････････････････････････････････････････････････････1147.1.2 外航船舶の運航に伴うCO2排出量の将来予測････････････････････････1157.1.3 外航船舶の運航に伴うCO2以外の温室効果ガスの排出････････････････1177.2 温室効果ガスの排出削減方策及び提言･･･････････････････････････････････1187.2.1 評価基準の設定･････････････････････････････････････････････････118vi7.2.2 外航船舶の運航に伴う温室効果ガス排出量削減方策の検討及び提言･･･118(1) 短期的削減方策････････････････････････････････････････････････120(2) 中期的削減方策････････････････････････････････････････････････126(3) 長期的検討課題････････････････････････････････････････････････1297.3 結語･････････････････････････････････････････････････････････････････132Ⅲ. 付録1 船種ごとの燃料消費率の推定････････････････････････････････････････････････1341.1 タンカー･････････････････････････････････････････････････････････････1341.2 バルカー･････････････････････････････････････････････････････････････1361.2.1 鉄鉱石運搬船･･･････････････････････････････････････････････････････1371.2.2 石炭運搬船ならびにその他のバルカー･････････････････････････････････1381.3 コンテナ船･･･････････････････････････････････････････････････････････1401.4 設定した日当たり燃料消費量の妥当性検証･･･････････････････････････････1432 輸送容量の予測････････････････････････････････････････････････････････････1452.1 タンカー・バルカーの輸送容量の予測･･･････････････････････････････････1452.1.1 新規船腹需要量の予測結果･･･････････････････････････････････････1462.1.2 総解撤喪失量の予測結果･････････････････････････････････････････1472.1.3 輸送容量の予測結果のまとめ･････････････････････････････････････1512.2 コンテナの輸送容量の予測･････････････････････････････････････････････1532.2.1 新規船腹需要量の予測結果･･･････････････････････････････････････1532.2.2 総解撤喪失量の予測結果･････････････････････････････････････････1542.2.3 総輸送容量の予測結果のまとめ･･･････････････････････････････････････156vii3 対策を施した場合のCO2排出量の将来予測･････････････････････････････････････1583.1 対策1；老齢船の早期代替を促進し、輸送エネルギー効率の向上を図る場合･･1583.2 対策2；短期的に導入可能な燃料消費率の削減技術を見込んだ場合･･････････1613.3 対策3；減速航行を導入する場合････････････････････････････････････････1623.4 対策4；中期的に導入が想定される燃料消費率の削減技術を見込んだ場合････1634 環境税の導入･･････････････････････････････････････････････････････････････165Ⅰ. 調査の概要1 調査の目的1997年12月の地球温暖化防止京都会議(COP3)において、温室効果ガス(CO2等)の削減についての基本合意がなされたものの、船舶から発生するCO2等の温室効果ガスについては、船舶の特殊性(国際航海における規制の複雑さ、便宜置籍船制度など船舶運航の制度的特殊性など)に鑑み、排出削減の方策について国際海事機関(IMO)で国際的に検討することとされた。そこで、本研究では、これまで実施してきた船舶からのCO2の排出量の調査を踏まえてその後の社会情勢変化等を勘案した調査を行い、更に、CO2以外の温室効果ガスについても船舶からの排出量を調査するとともに、それらの調査結果をもとに、船舶から排出される温室効果ガスについてどのような削減策を講ずればよいかについて、技術的、社会経済的、政策的な観点を含め、総合的な調査検討を行うものである。このような調査により得られた結果は、地球規模でのCO2等の排出量の削減に向けての国際的な枠組み、方法論、国及び民間機関の国際的協力体制、その他の有効な方策としてまとめ、我が国政府、IMO等の国際機関に対する提言として提示するとともに、国内外の関係各方面にも情報を発信する。これにより、我が国における環境問題に対する社会的取組みに貢献するとともに、地球環境問題の解決に向け国際的検討に寄与することを目的とする。2 調査の経過調査の実施経過は以下のとおりである。平成12 年7 月17 日第1 回「船舶からの温室効果ガス(CO2 等)の排出削減に関する調査研究委員会」9 月30 日～10 月8 日国際海事機関第45回海洋環境保護委員会に出席。プレゼンテーション実施及び温室効果ガスの排出対策等に関する動向を調査。12 月 1 日第2 回「船舶からの温室効果ガス(CO2 等)の排出削減に関する調査研究委員会」12 月 1～10 日内航タンカーにおいて、排ガス中の亜酸化窒素(N2O)及び荷室内イナートガス中のメタン(CH4)等を計測12 月11～18 日内航貨物船において、排ガス中の亜酸化窒素(N2O)等を計測平成13 年1 月16 日船舶からの温室効果ガス(CO2 等)の排出削減に関する調査研究検討会開催2 月 5～ 9 日国際海事機関第6 回ばら積液体と気体物質に関する小委員会に出席。プレゼンテーション実施及び温室効果ガスの排出対策等に関する動向を調査。6 月15 日第3 回「船舶からの温室効果ガス(CO2 等)の排出削減に関する調査研究委員会」-1-3 調査の実施内容外航船舶を対象として下記3.1及び3.2の調査により温室効果ガスの実態把握を行なうとともに、3.3、3.4の調査によりCO2排出量削減方策に関して比較検討を行い、その結果を踏まえ外航船舶の運航に伴う温室効果ガス削減に向けての総合的削減策の検討を行った。3.1 外航船舶からCO2排出量の推定平成11年度までに実施してきた外航船舶からのCO2の排出量の調査を踏まえて、その後の社会情勢変化等を文献調査、アンケート調査等により補完し、CO2の排出量についてのフォローアップ調査を行った。平成11 年度事業において、運航量当たりのCO2発生量の算定に必要な運航パラメータを整理し、船種、重量トン、船齢クラス別運航モデルの作成を行い、この運航モデルに基づいて外航船舶からのCO2排出量の内訳を計算している。平成12年度事業においては、モデルの重要なパラメータである船型船齢ごとの年間運航日数・年間運航距離などについてデータを収集し、モデルを可能な限り実態に近づけるように改良した。3.2 外航船舶の運航に伴うCO2以外の温室効果ガスの排出量に関する調査CO2以外の温室効果ガスのうち、メタン(CH4)、一酸化二窒素(N2O)、代替フロン(HFCs)の排出実態についての調査を進め、全地球規模での温室効果ガス排出量の算定を行った。3.2.1 原油タンカー荷室内のCH4濃度の測定等原油タンカーやプロダクトタンカーの荷室内のCH4濃度の測定や荷室へのイナートガス注入量や荷室内での原油ガス蒸散速度などについてデータ収集を行い、実際のオペレーティングの際の放出量を推定する。内航原油タンカーにおいて、原油荷室内のCH4 濃度などを測定した。また、原油備蓄基地など既存の調査事例と併せて、原油輸送オペレーティング中のCH4 放出量を推定した。3.2.2 排ガス中のN2O濃度の計測内航タンカー及び内航フェリーの排ガス中のN2O、NOx、SO2、THC、O2、及びCO2の濃度測定を行った。3.2.3 代替フロン類の使用実態調査代替フロンの微量な排出濃度を直接測定する分析技術が確定していないことから、コンテナメーカーなどへの聞き取り調査を行い、冷媒の補給割合や年間補給量と補給回数など状況を収集整理した。-2-3.3 外航船舶の運航に伴う各温室効果ガス排出量推定以上の調査結果に基づき、各温室効果ガスの排出量を試算するとともに、地球温暖化係数も考慮した総合的な地球温暖化強度を算出した。なお、CO2については検討済みの算出方法に基づいて(燃料消費量に基づく)計算を行った。各種ガスの排出割合より船舶運航に伴う温室効果ガス排出の特性を把握した。3.4 外航船舶の運航に伴うCO2排出量の将来予測3.1で作成したモデルをもとに、2020年までのCO2排出量の将来予測を行った。荷動きの予測については、過去のトレンド及びOECD諸国のGDP将来予測などから、複数のケースを設定した。また、将来の解撤量については、MARPOL条約の最新の規則内容を盛り込むなど、周辺状況を取り込むように留意した。3.5 外航船舶の運航に伴う温室効果ガスの排出量削減対策に関する調査3.5.1 CO2 削減対策の評価とその実用可能性の調査平成11年度事業で、抽出された有望と考えられるソフト・ハードの技術についてCOPの第一次評価目標年の初年度である2008年までの実船への適応可能性に着目し、短期的、中期及び長期的技術に大別して実用化に際しての問題点や適用範囲を整理した。3.5.2 CO2以外の削減対策に関する調査上記で実態を把握するCH4、N2O、代替フロン等の温室効果ガスの排出量調査結果に基づき排出抑制対策について検討し、削減方策をとりまとめた。3.6 外航船舶の運航に伴うCO2 削減対策に関係する海外情報についての調査海洋環境保護委員会(MEPC 45)及びばら積み液体と気体物質に関する小委員会(BLG 6)に参加し、事業成果について発表するとともに外航船舶の運航に伴う温室効果ガスの排出対策等に関する動向を調査した。3.7 外航船舶の運航に伴うCO2など温室効果ガス削減に向けての提言以上の調査結果を総合的に検討し、温室効果ガスの削減オプションの現実性について短期的、中期的、長期的という時間軸で個々の対策を整理し、その実現に向けて必要な技術開発要素や実施上の問題点などについてまとめた。また、いくつかの削減オプションについては、削減効果に関する定量的評価を行った。-3-4 調査結果の概要4.1 外航船舶からCO2排出量の推定タンカー及びコンテナ船については船型船齢ごとの年間運航日数･年間運航距離などのデータを基に新たな運航モデルを作成し、より実態にあったCO2排出量推定モデルを作成した。これによって推定された1997年のCO2排出量を船種別にみると、タンカーは105×106t-CO2/年、バルカーは111×106t-CO2/年、コンテナは135×106t-CO2/年であり、3船種の排出割合はおよそ1/3ずつとなっていた。また、3船種のCO2排出量の合計値は351×106t-CO2/年であり、これは1997年のバンカー払い出しから別途推定された外航船舶のCO2排出量(375×106t-CO2/年)にほぼ見合う値となっている。4.2 外航船舶の運航に伴うCO2以外の温室効果ガスの排出量に関する調査4.2.1 原油タンカー荷室内のCH4 濃度の測定等原油輸送の工程は、原油積み込み時、原油揚げ荷時、原油輸送時、バラスト航海時の4フェーズに分けられ、原油積み込み時に最もCH4排出が多いことが予想された。原油積み込み時における、荷室内のイナートガス圧力及び原油ガスの挙動についてモデルを作成し、実測値とほぼ合うことが確かめられた。その他の文献値などを用いたモデル計算から推定した運航フェーズ毎及び機関からの排出量を表Aに示した。ただし、荷役時における排出について外航船舶の運航に伴う排出量として取扱うべきか否かについては、今後陸上側との調整も含めて検討するべきであると考えられた。表A 1997年における外航船舶の運航に伴うCH4排出量単位:103t/年原油輸送に伴う排出量積み荷時揚げ荷時積荷航海中バラスト航海中小計機関からの排出量総計120.5 10.1 5.9 1.3 137.9 37.3 175.24.2.2 排ガス中のN2O濃度の計測機関排ガス中のN2O濃度測定を実船の機関で行った。測定結果から、ISO8178モードに基づき計算される排出係数を表Bに示した。この値は、自動車用ディーゼル機関における値を基に設定されている従来のIPCCの設定値(80mg/kg-Fuel)に比較して大きく、その理由として、燃料中のN分が一部不完全燃焼による酸化により排出される可能性などが示唆された。表B 実船計測により得られたN2Oの排出係数主機種類排出係数2cycle 95 mg/kg-Fuel4cycle 121 mg/kg-Fuel-4-4.2.3 代替フロン類の使用実態調査リーファーコンテナーの個数、冷媒使用量・再充填量、寿命などを、コンテナメーカーへの聞き取りや資料によりまとめた。しかし、外航海運で用いられる冷蔵・冷凍コンテナについては、冷媒のマクロな供給量や廃棄の実態を充分に把握することができなかった。財団の試算では、年間で約3.1~5.1×103tが漏洩する可能性もあると考えられた。4.3 外航船舶の運航に伴う各温室効果ガス排出量推定外航船舶は世界中でのCO2排出量の1.7%程度を占めるものと考えられる。CO2以外の温室効果ガス(CH4、N2O、代替フロンの3物質)の排出量の算出は、基礎的な測定データや統計値の不備などから多くの仮定に基づかざるを得ない。またCH4及び代替フロンについては、港湾内やふ頭上における排出量を外航船舶の運航に伴う排出とするか、陸上の排出量とするか、今後COP(気候変動枠組条約締結国会議)などの場で議論する必要があると考えられた。これら3物質をCO2換算でみた場合、外航船舶の運航に伴って排出される温室効果ガス全体に占める割合は4%程度になるものと考えられ、特に冷蔵・冷凍コンテナからの排出割合は意外に大きく、1~2%を占めていると推定された(表C)。外航船舶からの温室効果ガス排出削減を検討する場合、その主体をなすCO2に着目することは当然であるが、これら3物質の温室効果ガスについても適切な措置を講ずることにより、外航船舶から排出される温室効果ガスの数%が削減可能であると考えられる。とりわけHFCsについては、今後の加工食品輸送の増加等により、リーファーの需要量が大きく伸びることを考え合わせると、将来の排出量は増大する可能性が大きく、CO2以外の温室効果ガスの削減方策検討も今後の重要な課題であると考えられる。表C　外航船舶の運航に伴う温室効果ガス排出概算値(1997年ベース)CO2 CH4 N2O HFCs温暖化係数1 21 310 1,700船舶からの排出量(103t) 373,100 175.2 10.0 (3.1-5.1)CO2換算値(106t) 373.1 3.7 3.1 (5.2-8.7)温室効果ガス排出量合計値(106t) 385.1-388.6温室効果ガス排出量に占める割合96.0-97.0% 1.0% 0.8% 1.2-2.2%CO2以外の3ガス排出量は試算であり、また港湾荷役時あるいはふ頭上での排出量を含む。4.4 外航船舶の運航に伴うCO2排出量の将来予測4.1で算定した船種、船型、船齢ごとのCO2排出量推定モデルに、荷動きの将来予測を組み合わせて、2020年までのCO2排出量の将来予測を行った。その結果、荷動き量が少ないlower caseにおいては40%程度、荷動き量が多いupper caseにおいて75%程度の燃料消費量及びCO2排出量の伸びが予想された。-5-表D 1997年と2020年における荷動きとCO2排出量の比較ケース船舶が取り扱う荷動き(109 トンマイル/年)船舶の燃料消費量(106 t-Fuel/年)船舶からのCO2 総排出量(106 t-CO2/年)単位貨物量当りのCO2 排出量(kg-CO2/トンマイル)1997 年(a) 25,948 124 373 0.01442020年 upper case 45,364 217 650 0.0143(b) lower case 35,975 172 516 0.0143b/a-1 upper case 74.8 % 74.2 % 74.2 % -0.4 %lower case 38.6 % 38.3 % 38.3 % -0.2 %不明分の燃料消費量を含む4.5 外航船舶の運航に伴う温室効果ガスの排出量削減対策に関する調査船舶輸送は、他の輸送機関と比較すると、一度に大量の輸送ができるスケールメリットを持ちあわせた輸送手段である。運航経営上において、燃料費はランニングコストの大半を占めていることから、｢輸送量あたりの燃料消費量｣である輸送エネルギー効率の向上には、これまで多くの努力が払われてきており、同船型同船種で見た場合、1980年代半ばまでに輸送エネルギー効率は40~60%程度の改善がなされてきた。しかしながら近年は、高速輸送を望む荷主のニーズへの対応などから、全体として輸送エネルギー効率の改善は頭打ち、若しくは若干悪化の傾向が見られている。外航船舶からの温室効果ガス排出量の大部分を占めるCO2排出削減のためには、輸送エネルギー効率の改善が不可欠である。今後有望な輸送エネルギー効率改善策としては、短期的にはプロペラボスキャップフィン(PBCF)などに代表される推進器の改善、中期的には燃料転換とマイクロバブルなど粘性抵抗の低下を図る技術があり、また長期的には燃料電池、天然ガス改質舶用エンジンなど、機関の大幅なコンセプト変更が考えられた。特に推進器の改善技術については、広範な船舶を対象にレトロフィットも可能であることから、技術の早急な普及が望まれると考えられた。CO2以外の温室効果ガスに関しては、例えば、タンカーの荷室への積み込み時に発生するCH4は陸上側施設との連携で大きく削減できると考えられる。LNG船と同様のクローズドカーゴシステムは、既に一部の国では採用されており、国内の原油備蓄基地など陸側施設への普及が待たれるところである。また、冷凍コンテナを含む船舶の冷凍施設からのHFCsについても、管理の厳格化、陸上施設での封入レベルの向上技術等の応用により、排出削減が可能であると考えられる。CO2以外の温室効果ガスの削減効果は、仮に排出量が約半量削減できれば、単位貨物量当たりのCO2排出量に換算して2%程度の削減効果が見込めることになり、重要な対策課題であると考えられた。4.6 外航船舶の運航に伴うCO2削減対策に関係する海外情報についての調査外航船舶の運航に伴い排出されるCO2等の温室効果ガスについて、IMOでは海洋環境保護委員会(MEPC)において削減に向けての議論を1999年3月に開催されたMEPC44より開始しており、既に外部委託した技術レポートが提出されている。2002年に開催されるMEPC47にて外航船舶か-6-らの温室効果ガス削減方策を検討するワーキンググループを設置し、議論を本格化させることが決定している。ノルウェーなどから、技術的な対策技術の強制措置といった方策だけで同ガスの削減を図ることは困難であり、市場原理に基づく方策の導入が必要であるといった提案が出始めており、技術的検討以外に、CDM及び船舶間での排出権取引など市場原理に基づく削減方策も議論する時期にあると考えられた。4.7 外航船舶の運航に伴うCO2など温室効果ガス削減に向けての提言外航海運は、輸送エネルギー効率の面から見ても極めて優れた輸送機関である。その輸送活動に伴う温室効果ガスの排出は、基本的には各船舶の輸送エネルギー効率と輸送する貨物の輸送総量に依存する。前者の輸送エネルギー効率の改善のためには、比較的速やかに導入可能な短期的削減方策(たとえば高船齢船の早期代替、推進器の改善技術の広範な普及、CO2以外の温室効果ガスに対する対策)により、本調査において第一評価基準として掲げた単位輸送量当たりの温室効果ガスを6%削減するという目標は概ねクリアできるものと予想された。中長期的な効率の改善については、LNGや水素等の代替燃料を用いた機関やマイクロバブル等による抵抗低減技術の導入により、さらに15%程度の改善が可能であると考えられ、外航帆走商船、天然ガス改質舶用セラミックエンジン、燃料電池推進船等といった技術の開発研究も既に着手されている。一方、外航船舶で輸送される貨物総量は、世界の経済成長とともに全体としては着実に増加していくことが予想される。その結果として、前述したようなさまざまな技術を個々の船舶に導入したとしても、これによる輸送エネルギー効率の改善効果は外航船舶全体としての貨物総量の伸びに相殺されてしまい、本調査において第二評価基準として掲げた温室効果ガスの排出総量の6%削減を達成することは極めて困難であると考えられた。これを解決するための一層の削減には、減速航行といったような大胆な手を打つ必要がある。しかしながら、こういった方策を実施に移すためにはこれを受認する社会的なコンセンサスの形成が不可欠である。また、他の輸送機関を含めた環境税の導入等、減速航行に対してインセンティブを付与する実効性のある制度の整備が必要である。このように、外航船舶の運航に伴う温室効果ガスの排出総量を削減する事には極めて大きな困難が伴うが、まず①既存の削減技術の導入や輸送エネルギー効率の悪い老齢船の代替等、すぐにでも実行に移すことができる対策について、IMOにおける国際的な枠組みの制定に向けて早急に取り組むとともに、②将来のさらなる削減に必要な先進的な技術開発を促進するために、環境税等を財源とした研究開発プロジェクトへの支援やクリーン開発メカニズム(CDM)の制度化によるインセンティブの付与等、必要な環境整備に取り組む一方、③モーダルシフトによる輸送機関全体での排出総量削減を図るために、グリーン調達税制や環境会計の導入等により、荷主側がモーダルシフトを進めやすいような環境条件を整備する必要があるものと考えられた。-7-Ⅱ. 調査の内容本報告書における記号一覧カテゴリーi 船種クラス。タンカー、バルカー、コンテナ船の三種類。j 船型クラス。タンカー、バルカーでは重量トン(DWT)。コンテナ船では、積載可能量(TEU)。k 船齢（年）。ｍ 西暦年。p 航路。用語Aijkm 船種i、船型j、船齢kに属する船舶のm年における１日あたりの最大輸送可能量(タンカー・バルカーではトンマイル/日、コンテナ船ではTEUマイル/日)。Cijkm 船種i、船型j、船齢kに属する船舶の1隻あたり１日あたりの燃料消費率(t-Fuel/隻･日)。EFCO2 単位燃料量あたりのCO2排出係数(kg-CO2/kg-Fuel)。EMCO2ijkm 船種i、船型j、船齢kに属する船舶のm年におけるCO2排出量(t-CO2/年)。次の式で表される。EMCO2 = EFCO2 × PEXijkm 船種i、船型j、船齢kに属する船舶のm年における残存率。FUEL 今回設定した航海速度時の１日あたり燃料消費量(t-Fuel/日)。FUEL0 １日あたり燃料消費量(t-Fuel/日)。ただし日本船舶明細書記載値。Ho 燃料発熱量(kcal/kg-Fuel)。Kijk 船種i、船型j、船齢kに属する船舶の1隻あたりの載荷可能量。タンカー・バルカーではDWT/隻。コンテナ船ではTEU/隻。K’ijk 船種i、船型j、船齢kに属する船舶の1隻あたりのモデル上の積載量。タンカー・バルカーではDWT/隻。コンテナ船ではTEU/隻。バラスト水・燃料等の積み込み量(トン)を積載可能量(K)から除いた値。コンテナ船では、積荷率を乗じた値。次の式で表される。船舶に積み込んだ荷物の量(K’)＝K ×αPijkm 船種i、船型j、船齢kに属する船舶のm年における年間燃料消費量(t-Fuel/年)。RCijk 船種i、船型j、船齢kに属する船舶の燃料消費率(C)の削減割合。次の式で表される。RCijk = 1－導入前の燃料消費率÷導入後の燃料消費率RTijk 船種i、船型j、船齢kに属する船舶の平均輸送エネルギー効率。タンカー・バルカーではt-Fuel/トンマイル、コンテナ船では t-Fuel/TEUマイル。次の式で表される。RT = P÷TRRν 減速割合。減速航行時の削減割合。次の式で表される。Rν＝減速前の平均運航速度÷減速後の平均運航速度Sijkm 船種i、船型j、船齢kに属する船舶のm年における総隻数。SPD 今回設定した航行速度(knt)。SPD0 満載時の航行速度(knt)。ただし、船舶明細書記載値。TCijkm 船種i、船型j、船齢kに属する船舶のm年における総輸送容量。タンカー・バルカーではDWT、コンテナ船ではTEU。次の式で表される。TC = K × STBijkm 船種i、船型j、船齢kに属する船舶のm年における新規船腹需要量。タンカー・バルカーではDWT/年、コンテナ船ではTEU/年。TDijkm 船種i、船型j、船齢kに属する船舶のm年における建造需要量。タンカー・バルカーではDWT/年、コンテナ船ではTEU/年。次の式で表される。TD = TB ＋ TLTLijkm 船種i、船型j、船齢kに属する船舶のm年における解撤量。タンカー・バルカーではDWT/年、コンテナ船ではTEU/年。解撤および事故によりリプレースされる輸送容量。TNijkm 船種i、船型j、船齢kに属する船舶のm年における貨物量。タンカー・バルカーではトン/年、コンテナ船ではTEU/年。TRijkm 船種i、船型j、船齢kに属する船舶のm年における輸送総量。タンカー・バルカーでは、トンマイル/年、コンテナはTEUマイル/年。X 年間航海日数(日/年)。Z 次の式で表される。Z = X ×αα 積荷率(－)。β 定数(船種により異なる)。ε 輸送量（トン･km）当りのエネルギー消費量（kcal/トン･km）。ν 平均運航速度(マイル/日)。-8-1 外航船舶からのCO2排出量の推定1.1 基本的な考え方　～船舶カテゴリー別のCO2排出量算定モデルへの展開～外航船舶の航行に伴って排出されるCO2の総量は、OECD等のバンカーオイル払い出し統計量から年間燃料消費量を求め、容易に概算することが可能である(1.4.2参照)。しかしながら、例えばそのうち原油タンカーがどれだけを占めているのか、バルカーはどうなのかといった細目を統計から知ることはできない。また、外航船舶からのCO2排出量の将来予測を行い効果的な削減方策を検討する場合、将来の輸送量の伸びが荷種によって異なることが予想されるので、船種ごとにCO2排出量の現状の推定値と予測値を求める必要がある。さらに、CO2排出抑制のための技術等では、全船舶で共通して有効な方法もあると考えられる一方、特定の船型に有効な方法もあると考えられる。従って、外航船舶からのCO2排出問題に関する研究を進めるためには、船種別等のより詳細なレベルで排出量を推定することが第一段階として必要である。1隻の船が排出するCO2量は、当然のことながら、年間の燃料油消費量から算出できる。従って全ての船舶についてこれが報告・公開されていれば、上記課題は何の問題もないが、そのような統計(特に世界中での統計)は存在していないので、何らかの推計方法を考えなければならない。ここで｢船｣というものの属性を考えてみる。1隻の船に係る属性としては、・船種(タンカー、バルカー、コンテナ船などの区分)・船型(大きさなど)・船齢(建造年次でも同じ)・機関型式(サイクル、馬力など)・船籍・ 船主などがあげられる。CO2排出量(すなわち燃料消費量)推定を簡潔に行うために重要な主たる属性は、上記の中では上の４つ(船種、船型、船齢、機関形式)である。このうち機関型式は船種・船型でおおよそ決まっていると考えられる。また、その船が建造された年次によってもほぼ決まっている(主機換装の場合でも船種・船型に左右されるであろう)。従って、船種、船型、船齢の3カテゴリーで1隻の船のCO2排出量の違いを表現できると考えられる。すなわち、同じ載荷重量の船で、同じ年次に建造されていても、原油タンカーとコンテナ船では同距離・同重量の貨物を運んだ場合に消費する燃料消費量が異なるだろう。同様に、同じ船種であっても船型や船齢によって燃料消費量が異なるであろう。-9-1.1.1 燃料消費量を示す基本式以上の検討を踏まえて、船舶カテゴリー別のCO2排出量を計算する基本モデルを考える。船種カテゴリーをi、船型カテゴリーをj、船齢カテゴリーをkとすると、燃料油の年間消費量をあらわす式は次のように表現される。P P (RT TR ) total ijki j kijk ijki j k= ΣΣΣ =ΣΣΣ ×またはP P (C X S ) total ijki j kijk ijk ijki j k= ΣΣΣ =ΣΣΣ × ×ここでPtotal :外航船舶全体での年間燃料消費量(t-Fuel/年)Pijk :船種i、船型j、船齢kに属する船舶の年間燃料消費量(t-Fuel/年)RTijk :船種i、船型j、船齢kに属する船舶の平均輸送エネルギー効率(タンカー･バルカーではt-Fuel/トンマイル、コンテナ船ではt-Fuel/TEUマイル)TRijk :船種i、船型j、船齢kに属する船舶の年間輸送総量(タンカー･バルカーはトンマイル、コンテナ船ではTEUマイル)Cijk :船種i、船型j、船齢kに属する船舶の1隻あたり1日あたりの燃料消費率(t-Fuel/隻･日)Xijk :船種i、船型j、船齢kに属する船舶の年間航海日数(日/年)Sijk :船種i、船型j、船齢kに属する船舶の総隻数この式は単純であり、船種i、船型j、船齢kに属する船舶の平均的な燃費と、それに対応する単位系のカテゴリー別稼動量(輸送量や航海時間等)を掛ければ、船種i、船型j、船齢kの年間燃料消費量がわかることを意味している。従って、すべて合計すれば外航船舶全体での年間燃料消費量がわかるし、船種別集計、船型別集計、船齢別集計も当然可能である。実際の解を求める場合には、単位系の揃ったデータがあればそれを使えばよいわけであるが、概して燃費の単位系に合致する稼動量の数値がない場合が多く、データの単位系を揃えるための様々な作業が必要となる。1.1.2 船舶の輸送量を示す基本式次に船舶による｢輸送｣をどのように数式的に表現するかを考えてみる。基本として、1隻の貨物船が一回の航海で輸送した量を考えてみる。その船の載荷可能量(DWT/隻もしくはTEU/隻)をK、正味の積荷率をα、年間航海日数をX、平均運航速度をνとする。すると、この船が一航海で輸送した量は、(輸送量)=K×α×X×νで表される。前半部分、すなわちK×αはその航海で運んだ重量もしくはコンテナの個数を-10-示し、後半のX×νは時間×速度であるから輸送距離を表わす。すなわち輸送量は重量×距離の単位系で表され、通常タンカーやバルカーでは｢トンマイル｣で、コンテナ船では｢TEUマイル｣で表現されることになる。以上の考え方は、前述のカテゴリー別に展開したときも全く同じことになる。すなわち、TRijk = Kijk × αijk × Xijk × νijk × Sijk= A × × X ijk ijk ijk αここで、TRijk :船種i、船型j、船齢kに属する船舶の年間輸送総量(前出)Kijk :船種i、船型j、船齢kに属する船舶の1隻あたりの載荷可能量(DWT/隻もしくはTEU/隻)αijk :船種i、船型j、船齢kに属する船舶の年間平均積荷率Xijk :船種i、船型j、船齢kに属する船舶の年間平均航海日数(前出)νijk :船種i、船型j、船齢kに属する船舶の平均運航速度(マイル/日)Sijk :船種i、船型j、船齢kに属する船舶の総隻数Aijk :船種i、船型j、船齢kに属する全船舶の1日あたりの最大輸送可能量(トンマイル/日、またはTEUマイル/日)この式では、 A ( K S ) ijk ijk ijk ijk = × ν × がカテゴリーi, j, kに属する全船舶の1日あたりの最大輸送可能量(トンマイルもしくはTEUマイル) を意味し、Aijk×αijkが正味の1日あたりの平均輸送量を表している。更にXijkを乗じることにより、カテゴリーi, j, kに属する全船舶での年間輸送総量が求められる。以上より、船舶による輸送総量TRは次のように表現される。( )( )TR TRTRA XK X Siiijki j kijk ijk ijki j kijk ijk ijk ijk ijki j k==  = × ×= × × × ×ΣΣ ΣΣΣΣΣΣΣΣαα νなお、TRijkとXijkは正比例関係にあり、上記式より、( )( )XTRK STRAijkijkijk ijk ijk ijkijkijk ijk=× × ×=×α ναである。-11-1.1.3 船舶カテゴリー別の燃料消費量・CO2排出量の基本式以上より、船舶の運航と燃料消費量を表現する基本モデル式は次のとおりとなる。ijkijk ijk ijk ijkijkijkijkijk ijkijkijkijk ijk ijk ijkK S SC TRA SC TRP C X S× = × × × ×× = × ×= × ×α να　　　　または( )( )P RT TRRT A XRT K X Sijk ijk ijkijk ijk ijk ijkijk ijk ijk ijk ijk ijk= ×= × × ×= × × × × ×αα νPijkについてi, j, kの和をとれば、外航船舶が一年間に消費する燃料の量になるし、j, kの和をとれば船種別の燃料消費量(Pi)になる。従って、単位燃料量あたりのCO2排出係数をEFCO2とすれば、カテゴリー別のCO2排出量EMCO2ijkはEFCO2×Pijkと表現され、外航船舶によるCO2の総排出量はi, j, kでの総和となる。以上をまとめると、外航船舶の燃料消費量ならびにCO2排出量を計算する過程は図 1.1-1のとおりとなる。-12-その他既往知見の整理・世界での輸送量、・バンカー消費量統計値等その他既往知見の整理・世界での輸送量、・バンカー消費量統計値等聞き取り調査等聞き取り調査等30船齢年以上船齢(k) →原油タンカーＬＮＧタンカーﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄﾀﾝｶｰ(LPG,白油,黒油など)鉄鉱石運搬船石炭運搬船ＰＣＣその他バラ積み船コンテナ船VLCCクラスオーバーパナマックス級パナマックス級ミニサイズ↑船型 (j)↓船舶明細書の整理船舶明細書の整理その他既往知見の整理(世界の船種別船腹量等)その他既往知見の整理(世界の船種別船腹量等)船舶運航実態の検討（積荷率、運航速度など）船舶カテゴリー別CO2排出量推定値船舶カテゴリー別CO2排出量推定値↑船種 (i)↓機関出力比時間10050カテゴリーi j k 毎に異なる往路復路積荷率TRijk ：カテゴリーi,j,kの年間輸送総量(トンマイル/年またはTEUマイル）Kijk ：カテゴリーi,j,kに属する船舶の一隻あたりの重量トンまたはTEUαijk ：カテゴリーi,j,kに属する船舶の年間平均積荷率Xijk ：カテゴリーi,j,kに属する船舶の年間平均航海日数νijk ：カテゴリーi,j,kに属する船舶の平均運航速度Sijk　：カテゴリーi,j,kに属する船舶の隻数（稼動隻数）αijkνijkTRijkKijkSijkXijkCijkorRTijkPtotal :外航船舶全体での年間燃料消費量(t-Fuel/年)Pijk ：カテゴリ－ijkに属する船舶の年間燃料消費量　　　　(t-Fuel/年)Cijk ：カテゴリ－ijkに属する船舶の一隻当たり一日　　　当たりの燃料消費率(t-Fuel/隻/日)RTijk ：平均輸送エネルギー効率(ﾀﾝｶ-･ﾊﾞﾙｶ-ではt-Fuel/ﾄﾝﾏｲﾙ、　　　ｺﾝﾃﾅ船ではt-Fuel/TEUﾏｲﾙ)またはTRijkXijk船舶カテゴリー別燃料消費量船舶カテゴリー別燃料消費量CO2換算TRijk＝Kijk×αijk×Xijk×νijk×SijkPtotal＝ΣΣΣPijk＝ΣΣΣ(RTijk×TRijk)Ptotal＝ΣΣΣPijk＝ΣΣΣ(Cijk×Xijk×Sijk)20船齢年以上10船齢年以上図 1.1-1 船舶からのCO2排出量の計算過程-13-1.2 基本的な数値の整理さて、モデルを解いていくためには様々なデータが必要となるが、基本となるのは輸送量、船腹量、燃料消費率の3つである。それぞれのデータは船種別・船型別・船齢別に示されているわけではないので、適切な仮定をおいてカテゴリー別に振り分けていく必要がある。なお船種については、余り細かく分けると煩雑であること、入手できる統計データの区分等を考慮して、タンカー、バルカー、コンテナ船の3種に大別して扱うこととした。1.2.1 外航船舶による世界の年間貨物量及び年間輸送総量輸送量については、タンカーが運ぶ原油及びその他の石油製品、バルカーが運ぶ鉄鉱石その他のドライバルクは、年間に輸送した重量ならびに輸送トンマイルとして統計が得られている。一方、コンテナ輸送については、コンテナヤードを通過するコンテナ数は精度の高い統計があるものの、輸送重量や輸送トンマイルの統計はない。表 1.2-1に1997年の世界での年間貨物量(TN)及び年間輸送総量(TR)を、荷種別の輸送トン及び輸送トンマイルとして示した。