工業用薪|直接燃焼・チップ燃焼の構造

工業用薪 | Forest Eight

「薪」と聞くと家庭の暖炉を思い浮かべるかもしれませんが、産業の世界ではもっと大きな話になります。製紙用のパルプ材まで含めれば、日本の工業用木材チップ市場は年間2,000万t規模。なかでもFIT制度(固定価格買取制度)に乗って木質バイオマス発電に投入される燃料材は、2023年で約1,200万tと、2014年のおよそ3倍に膨らみました。ここでは、その燃料材市場の構造を、用途や原料の数字とともにほどいていきます。

目次

FITが燃料材市場を10年で3倍にした

2012年にFIT制度が始まる前、燃料材の国内供給は400万t程度でした。それが発電所の建設ラッシュで2018年に800万t、2023年に1,200万tと、約10年で3倍に。燃料材はいまや木材需給のなかで最も伸びているカテゴリーです。内訳は国産900万t、輸入300万t(PKS=パームヤシ殻を含む)。

燃料材供給量の推移2010-2023 FIT制度開始前後の燃料材供給急拡大を折れ線で示す 燃料材供給量推移(万t) 1,500 1,000 600 300 0 2010 2013 2016 2019 2021 2023 合計1,200 国産900 輸入300 2012年FIT開始
図1:燃料材供給量の推移2010-2023(出典:林野庁「木材需給表」歴年版)

ひとくちに燃料材といっても中身は多彩です。直接燃焼向けは含水率20〜40%の燃料用チップ、ガス化発電向けは乾燥度の高いペレットや乾燥チップ、混焼発電向けはPKS——燃やし方によって最適な原料が変わる、多層的な市場になっています。

燃やし方は大きく3タイプ

大型発電所の直接燃焼には、流動床・ストーカ式・グレートボイラーといった方式があります。流動床は含水率50〜60%の湿った燃料でも受け入れられて適応性が広く、ストーカ式は燃料の品質をそろえる必要がある代わりに効率が高い。これに乾燥チップを使うガス化発電や、熱も取り出す熱電併給(CHP)、石炭と一緒に燃やす大規模混焼が加わります。

燃焼方式 発電効率 燃料適応性 出力規模
流動床(CFB) 25〜32% 広い・含水率60%可 5,000〜50,000kW
ストーカ式 22〜28% 中・含水率40%以下 2,000〜20,000kW
ガス化発電 28〜38% 狭い・乾燥チップ 100〜2,000kW
熱電併給(CHP) 電75% + 熱20% 中・乾燥チップ 100〜5,000kW
混焼(石炭+バイオマス) 35〜42% PKS・ペレット中心 100,000kW以上

「半径50km問題」が規模を決める

燃料用チップは、間伐残材などの林地未利用材(C・D材)と、製材所から出るバーク・端材から作られます。山土場に集めた材を移動式チッパーで砕き、トラックで発電所へ運ぶのが標準的な流れです。ここで効いてくるのが運搬コスト。経済的に成り立つ調達半径はおおむね30〜50km、頑張っても100kmが限界とされ、これを超えると物流費が原料費を圧迫し、FITの40円/kWhでも採算が崩れます。

燃料用チップの供給チェーン 林地→集積場→チッパー→発電所の物流フローを示す 国産燃料用チップの供給チェーン 林地 未利用材 5,000〜8,000円/t 山土場 集積・乾燥 7,000〜10,000円/t チッパー 破砕・選別 8,500〜11,500円/t 発電所 受入・燃焼 11,000〜13,000円/t 調達範囲と物流コスト 調達半径30km:物流費1,500〜2,500円/t 調達半径50km:物流費2,500〜4,000円/t 調達半径100km:物流費4,000〜7,000円/t(経済限界) 経済合理的な調達半径は30〜50km。大型化は輸入燃料依存を招く。
図2:燃料用チップの供給チェーンとコスト構造(林野庁等の資料より作成)

この制約から逆算すると、国産未利用材を主燃料にする発電所は2,000〜10,000kW級が「ちょうどいい規模」になります。それより大きくなると半径50km圏で燃料を確保できず、輸入に頼らざるを得ない。実際、5万kW以上の大型発電所はほぼ例外なく、マレーシア・インドネシアのPKS(年約200万t)やベトナム・北米のペレット(約500万t)を、港湾隣接地で大型バルク船から受け入れています。PKSはパーム油生産の副産物で、含水率10〜20%、発熱量4,000kcal/kgと高密度。CIF価格はトン15,000〜25,000円で、為替や国際相場に振られます。

FITが「国産誘導」と「輸入」を分けている

FITは燃料種別と規模で買取価格を5区分に分けています。最高値の「未利用材2,000kW未満」40円/kWhは国産間伐材を強く誘導し、「一般木質」24円/kWhは輸入燃料が中心——という棲み分けを、価格で意図的に作っている設計です。

FIT区分 買取価格 対象燃料
未利用材2,000kW未満 40円/kWh 国産間伐材・C/D材
未利用材2,000kW以上 32円/kWh 国産間伐材・C/D材
一般木質10,000kW未満 24円/kWh 輸入ペレット・PKS
一般木質10,000kW以上 入札制(21円目安) 輸入ペレット・PKS
建設廃材 13円/kWh 解体木材チップ

2022年以降、新規認定は入札制が中心となり、固定価格での新規申請は事実上難しくなりました。既存の発電所は20年の買取期間を確保していますが、その契約は2032年以降に順次満了を迎えます。買取終了後はFIP(市場価格+プレミアム)か完全市場売電への移行となり、円安局面では輸入燃料コストが収益を圧迫する。中長期では、大型発電所は国際相場に直面して統廃合が進み、中規模の未利用材発電所は地域熱供給と組んで生き残る、という二極化が見込まれます。

含水率がすべてを決める

薪でもチップでも、燃料の善し悪しを左右するのは結局「乾き具合」です。切りたての生木は含水率50〜60%もあり、燃やしてもエネルギーの大半が水分の蒸発に消えて、発熱量は1kgあたり1,500〜2,000kcal止まり。これを2年乾燥させて含水率20%まで落とすと3,500〜4,000kcalまで上がり、強制乾燥したペレットなら4,500kcal前後とPKS並みになります。

燃料種別 含水率 発熱量(kcal/kg) 主な用途
生木(切り立て) 50-60% 1,500-2,000 利用不可
1年乾燥薪 25-30% 3,000-3,300 ストーカ式可
2年乾燥薪 15-20% 3,500-4,000 家庭用薪ストーブ最適
木質ペレット 8-12% 4,400-4,600 ガス化発電・ペレットストーブ
PKS(パームヤシ殻) 10-20% 3,800-4,200 大型混焼発電

もうひとつの薪市場、家庭の暖炉

工業用の陰に隠れがちですが、家庭用薪ストーブも立派な市場です。全国の普及台数は20〜25万台と推計され、1台あたり年3〜5m³ほど消費するので、温浴施設なども合わせると年70〜145万tに達します。家庭では広葉樹(ナラ・カシ・クヌギなど)の2年乾燥薪が好まれます。重くて燃焼が長持ちし、熾火が安定する。乾いた薪は煙やタールが少なく煙突も詰まりにくいので、含水率20%未満の薪には市場でプレミアムがつきます。

この家庭用薪が地域経済で面白いのは、付加価値の付き方です。立木1m³が3,000〜5,000円なのに対し、2年乾燥させた割薪は12,000〜20,000円。伐倒から消費者までで4〜5倍に化けます。その最大の付加価値工程が「乾燥」で、ここを自分でこなせる自伐林家は、付加価値の大半を自分の手元に残せる。長野や北海道下川町、岡山県西粟倉村のように、薪を核に据えた地域振興のモデルも各地で育っており、森林環境譲与税を薪産業支援に充てる市町村も増えています。

よかったらシェアしてね!
  • URLをコピーしました!
  • URLをコピーしました!

この記事を書いた人

ハウスメーカーで住宅の構造を担当したのち、林業の世界へ。林業・木材・建築の3領域を横断する視点で、Forest Eight の記事を編集しています。

コメント

コメントする

CAPTCHA


目次