炭素強度：その意味と測定方法

気候変動に関する議論では、温室効果ガスの総排出量、すなわち大気中に放出される二酸化炭素の絶対的なトン数に焦点が当てられることがよくあります。しかし、もう一つの指標も同様に重要であることが明らかになってきています。それが炭素強度です。

炭素強度の理解は、技術間・施設間・経済全体にわたるより賢明な比較を可能にします。また、効率的な生産主体、資本の適切な流れ先、脱炭素化を実現する道筋を明らかにするでしょう。 

しかし、標準化された測定方法がなければ、この強力なツールは、すでに複雑な状況においてさらなる混乱の要因となる可能性があります。

カーボン・インテンシティとは何でしょうか？

炭素強度は、単位の生産量または活動量あたりに排出される温室効果ガスの量です。

排出量の効率性を測る指標とお考えください。これは、あるプロセスが生み出すものに対して、そのプロセスがどれほど「クリーン」か、あるいは「汚染度が高い」かを示します。これにより、意思決定者は何を生産する価値があるか、そしてどのように生産すべきかを判断できます。

総炭素排出量が絶対的な環境影響を測定するのに対し、炭素強度は比較の視点を提供します。ある施設は規模が大きく運営されているため、炭素フットプリントが大きい場合があります。別の施設は炭素フットプリントが小さいものの、生産単位当たりの効率が低い可能性があります。炭素強度はこの差異を明らかにし、前述の通り、意思決定者がより適切な判断を下すことを可能にします。

炭素強度により、意思決定者は効率性をより容易に比較・ベンチマークし、業界トップクラスの実績を持つ企業を特定することが可能となります。同時に、 投資家は異なる事業規模においても同等の条件で比較を行い、生産者が競争優位性を示すことを可能にします。

次の例をご検討ください：二つのアンモニア製造施設が同量のCO₂を排出しているものの、一方の生産量は他方の二倍です。炭素強度はこの差異を明らかにします。しかし問題があります：世界のアンモニア製造施設の炭素強度は0.25～5.5 kgCO₂e/kgと、22倍もの幅があります。比較可能な測定基準がなければ、投資家は業界トップクラスの実績を持つ企業を特定できず、生産者は自社の低炭素優位性を確実に価格に反映させることができません。

炭素強度とカーボンフットプリント

カーボンフットプリントとは、活動、組織、または製品から排出される温室効果ガスの総排出量、すなわち排出量の全体量を表します。

一方、炭素排出強度は、発電量1キロワット時あたり、鋼材生産量1トンあたり、あるいは収益1ドルあたりといったように、生産単位あたりの排出量を測定する指標です。

両方の指標は重要であり、単独で使用するとそれぞれ誤解を招く可能性があります。企業が効率化を図ることで炭素強度を真に改善しても、同時に事業規模を拡大し絶対的な排出量を増加させるケースが考えられます。これは「排出量が増加する一方で強度が改善した」という典型的なシナリオであり、規模拡大によって真の効率化効果が覆い隠されてしまうのです。逆に、プロセスが非効率なままでも、単に生産量を減らすことで総排出量を削減できる場合もあります。

重要なのは、両方の指標を組み合わせて使用することです。炭素強度は効率性と競争力について示します。総排出量は実際の気候への影響について示します。 

カーボン・インテンシティ・スコアの算出方法

正確な炭素強度の算出には、明確な範囲設定、測定単位、そして適切な排出係数が不可欠です。その仕組みについて詳しく見ていきましょう：

基本炭素強度計算式

炭素強度の計算式は単純明快です：排出量を活動単位で割ります。課題は、有意義な比較を行うための適切な分母を選択することにあります。

一般的な単位には以下が含まれます：

• 発電およびエネルギー消費におけるgCO₂e/kWh
• 水素、アンモニア、鉄鋼、セメントなどの商品における製品1トンあたりのtCO₂e
• 経済的炭素強度測定における、収益またはGDP1ドルあたりのtCO₂e

CO₂eの「e」は「換算値」を意味します。これは、メタンや亜酸化窒素などの他の温室効果ガスを、温暖化係数に基づいて二酸化炭素換算値に換算することで考慮に入れています。

段階的な例

実際の計算方法をご説明いたします：

1. まず、対象範囲を定義してください。燃焼やプロセスからの直接排出のみを含めますか（スコープ1）？購入電力も加えますか（スコープ2）？サプライチェーンや製品使用に伴う間接排出も含めますか（スコープ3）？対象範囲は結果に大きく影響します。
2. 次に、活動単位をお選びください。セメント工場の場合は、セメントのトン数となります。発電所の場合は、発電した電力のキロワット時となります。国家経済の場合は、GDPとなります。
3. 次に排出係数を適用します。ここで「排出係数」とは、活動データを排出量の推定値に変換する係数を指します。これらは、データの入手可能性や品質要件に応じて、実測データ、業界平均値、または規制データベースから得られます。
4. 最後に、標準化して比較いたします。水素を5,000トン生産する過程で10,000トンのCO₂を排出する水素製造施設の場合、炭素強度は1トンあたり2トンCO₂eとなります。ただし、この数値は業界のベンチマークと比較して初めて意味を持ちます。

一つの重大な課題は、規制が管轄区域によって大きく異なることです。EU排出量取引制度（EU ETS）は一つの方法論を採用し、中国の 炭素市場は別の方法論を採用し、CORSIA 方法論CORSIA 。各制度が炭素強度を異なる方法で定義しているため、調整上の課題や二重計上のリスクが生じています。

一般的な炭素強度指標と測定基準

炭素強度の状況には、様々な指標、指数、スコアが含まれます。それぞれが異なる目的を果たしますが、いずれも方法論の選択に依存しています。

• 炭素強度指標は、特定の産業に合わせて設計された測定基準です。例えば海運業向けの炭素強度指標（CII）は、輸送トンマイル当たりにおけるCO₂排出量をグラム単位で測定します。これらの指標は、業界固有の事情を考慮しつつ比較を可能にします。
• 炭素強度指標は、地域ごとの電力系統の炭素強度や、時間経過に伴う国家平均値など、より広範な傾向を示すためにデータを集約します。これらは、再生可能エネルギー源の影響や、エネルギー消費削減に向けた進捗状況の追跡方法など、理解するための背景情報を提供します。
• カーボン・インテンシティのスコアは、企業報告やESGフレームワークにおいて表示され、多くの場合、企業間の比較を可能にする標準化された手法によって算出されます。カーボン・インテンシティのスコア算出を理解するには、境界の定義、包含基準、およびデータの品質を検討する必要があります。

現在では、数値そのものよりも、数値を算出するために用いられる方法論と境界設定の方が重要です。結局のところ、境界設定によって重要な排出源が除外されていたり、方法論が都合の良いデータのみを選択していたりする場合、低炭素強度値は意味をなさなくなるからです。

コンプライアンス制度はさらなる複雑さを加えます。RFNBO（非生物由来再生可能燃料）基準は、CBAM（炭素国境調整メカニズム）要件とは異なる方法で炭素強度を定義します。CORSIA路CORSIA、ITMO向け第6条手法とは異なる計算方法を採用しています。ブック・アンド・クレーム制度には独自の要件が存在します。

相互運用性がなければ、生産者は複数のシステムへの対応コストに直面し、市場参加者は自主的なクレジット、コンプライアンス・メカニズム、および 物理的な商品プレミアムの間で情報に基づいたトレードオフを行うことができません。

セクター別の炭素強度

炭素強度の指標は産業によって異なる形態をとり、それぞれがセクター固有の生産実態と脱炭素化の道筋を反映しています。

エネルギーおよび発電

電力系統の炭素強度は、発電された電力単位あたりの二酸化炭素排出量を測定する指標です。この数値はエネルギー源によって大きく異なります。風力発電をはじめとする再生可能エネルギー源は炭素強度がほぼゼロに近づく一方、化石燃料、天然ガス、石炭は依然として著しく高い数値を示しています。

興味深い複雑性の一つが時間的変動です。電力系統の炭素強度は、どの発電所が稼働するかによって時間ごとに変化します。年間平均炭素強度はこの変動を覆い隠してしまいます。これは特に、電気自動車やグリーン水素といった技術にとって重要です。これらの技術は、エネルギー消費を炭素強度の低い時間帯に調整する可能性を秘めているからです。

産業と製造業

製造業は脱炭素化に関する厳しい課題に直面しており、そのため炭素強度のベンチマークは不可欠な取り組みとなります。

例えば、鉄鋼、セメント、化学製品の生産においては、プロセス排出（化学反応によるもの）とエネルギー排出（加熱や動力によるもの）の両方が発生します。

水素、アンモニア、肥料といった商品において、炭素強度の差は非常に大きいものです。製造プロセスは、炭素集約型の水蒸気改質法から、再生可能エネルギー源によるほぼゼロ排出の電解法まで多岐にわたります。これらの施設の温室効果ガス排出強度は、炭素制約がますます厳しくなる世界における市場での位置付けを決定づける要素となります。

セメント、アンモニア、水素などの商品生産者は、根本的な収益化の選択に直面しています。低排出プロセスから カーボンクレジットを創出するか、低炭素強度による価格プレミアムでの販売を目指すか、あるいはコンプライアンス認証の取得を追求するかです。いずれの道筋においても、価値を創出するためには、信頼性の高い施設レベルの炭素強度データが不可欠です。

国家および経済の炭素強度

GDP当たりの炭素強度は、経済的生産量に対する排出量を測る指標です。この指標は、どの経済が成長と温室効果ガス排出を分離しているか、すなわち環境負荷を抑えながらより多くの価値を生み出しているかを明らかにします。これを実現するためには、各国は経済の脱結合に注力する必要があります。

明確に申し上げますと、経済の脱炭素化とは、GDPが成長する一方で総排出量が安定化または減少する現象を指します。これは炭素強度の低下を反映しており、同時にエネルギー効率の向上、経済構造の変化、そして総炭素排出量を削減する気候政策の成功を示しています。

しかしながら、この指標には国際比較において限界があります。サービス業中心の経済は、製造業中心の経済と比較すると、たとえ輸入品を通じて排出量を輸出している場合であっても、当然ながら炭素強度が低くなります。エネルギー強度と全体のカーボンフットプリントは、GDP単体では見過ごされがちな炭素強度の実態を明らかにすることができます。したがって、これらの指標は組み合わせて使用すべきです。

製品とサプライチェーン

製品レベルの炭素強度は、調達決定およびスコープ3分析において重要です。

企業がサプライヤーを評価する際、製品のカーボン・インテンシティは、購入量を減らすことなく低排出の選択肢を特定するのに役立ちます。これは、カーボン排出量を削減する際に不可欠な要素です。

これにより、市場における真の差別化が生まれます。例えば、低炭素鋼は従来の鋼材よりもプレミアム価格が設定される可能性があります。持続可能な航空燃料も、従来のジェット燃料と比較して同様のことが言えます。

これは単なる理論ではありません。テクノロジー企業は、炭素除去クレジットを購入するか、低炭素鋼やセメントに割増料金を支払うかの選択を積極的に行っています。航空会社は、CORSIAクレジットと持続可能な航空燃料のコストを積極的に比較検討しています。

施設レベルの炭素強度データが標準化されていない場合、これらのトレードオフには、情報に基づいた意思決定に必要な基盤が欠けております。

脱炭素化において炭素強度が重要な理由

炭素強度は、脱炭素化に向けた進捗状況の追跡、経路の比較、資源配分を行う上で重要なツールです。

まず、時間の経過に伴う効率改善の追跡を可能にします。例えば、セメント工場では、生産レベルを維持しながら、二酸化炭素回収技術の導入、効率化プロジェクトの実施、あるいは燃料転換といった改善策を実施できます。こうした改善は、生産量が安定しているにもかかわらず、二酸化炭素排出原単位の低下という形で反映されます。

第二に、技術や導入経路の比較を支援します。例えば、再生可能エネルギーへの投資と、二酸化炭素回収技術を備えた天然ガス、あるいは原子力発電との比較評価において、炭素強度は環境効率を比較するための共通の基準を提供します。

第三に、投資判断、政策設計、移行計画の基盤となります。投資家は競争上の優位性とリスク調整後リターンを評価するため、施設レベルの炭素強度データが必要です。生産者は低炭素優位性を示し、資金調達や販売契約を確保するためにこれを必要とします。透明性があり比較可能なデータがなければ、資本は最適な脱炭素化の機会へ効率的に流れ込むことができません。

しかし、ここが重要なニュアンスです：炭素強度の低さは、必ずしも気候への影響が小さいことを意味しません。小規模で効率的な施設は、大規模で効率的な施設が膨大な規模で稼働する場合と比べ、依然として気候変動への寄与度が低くなります。このため、炭素強度は常に絶対排出量と併せて考慮されなければなりません。

炭素強度と気候目標

多くの国や組織は、絶対的な排出量削減または炭素強度の改善のいずれかに基づいて気候目標を設定しています。それぞれのアプローチには、それぞれ異なる意味合いがあります。

絶対目標は、総排出量を特定の割合で削減することを約束するものであり、気候変動を抑制する最も直接的な手段です。排出原単位目標は、生産量または収益単位当たりの排出量を削減することを約束するものであり、生産量の拡大が効率改善を上回る場合、総排出量の増加を許容します。

成長分野や初期段階の技術においては、強度目標の設定が合理的です。急速に規模を拡大する再生可能エネルギー企業は、事業拡大を進めつつ低炭素強度を維持することを合理的に約束できるでしょう。経済成長を経験する新興市場も同様の課題に直面しています。

しかし、強度改善に伴うリスクは明らかです。企業は効率向上によって炭素強度を大幅に削減しつつ、生産量と排出量を倍増させる可能性があります。大気環境の観点からは、効率比率にかかわらず二酸化炭素は蓄積するため、絶対的な排出量のみが重要となります。

世界のエネルギー需要は静的なものではなく、増加を続けております。問題は既存システムをどう置き換えるかではなく、拡大する需要を、より低い炭素強度でどう満たすかです。このため、移行計画においては強度測定が極めて重要となります。

炭素強度の指標に関する制約とリスク

炭素強度の指標は有用ではありますが、誤用や誤解がなされた場合には、実際のリスクを伴います。

境界操作は一つの危険性です。企業は、都合の悪い排出源を排除したり、炭素集約的な活動を外部委託したりすることで、報告される炭素強度を人為的に改善することが可能です。境界の定義が透明性を欠く場合、こうした手法は比較可能性を損なうことになります。

効率の改善が消費量の増加につながる場合、反動効果が生じます。単位当たりの炭素強度が低下することで、生産拡大が可能となり、結果として総排出量が増加する可能性があります。

セクターと地理的要因による歪みもまた問題です。異なる産業や地域間で文脈なしに炭素強度を比較することは混乱を招きます。例えば、ガス生産とセメント生産の炭素強度は異なり、先進国と発展途上国の経済状況の文脈が非常に重要となります。

結局のところ、データの質が最も重要です。測定方法の不備、手法の不統一、不透明な報告は、炭素強度のスコアを無意味なものにしたり、むしろ誤解を招く結果をもたらします。

標準化された方法論がなければ、分断は不正を働く者にとって裁定取引の機会を生み出し、自らの実績を証明できない誠実な生産者を不利な立場に追い込みます。

炭素強度、炭素市場、そして低炭素商品 

炭素強度の考え方は、市場全体における意思決定の基盤となります。

カーボンクレジット において、排出強度の指標はクレジットの品質比較に役立ちます。活動単位またはコスト単位あたりの排出削減量が大きいプロジェクトほど、より高い価値を有します。方法論のパフォーマンス評価は、一部、炭素強度のベンチマーク、すなわち発行されるクレジット1単位あたりの影響量に依存しています。

従来のカーボンクレジットを超えた低炭素商品の差別化は、信頼性の高い炭素強度の測定に依存しております。低炭素水素、持続可能な航空燃料、グリーン鋼材はいずれも、従来の代替品と比較して実証された炭素強度の優位性に基づき、プレミアム価格が設定されております。

かつては独立したサイロであった——自主的なカーボンクレジット、コンプライアンス制度、第6条メカニズム、そして物理的な商品市場——これらは今や深く統合されたシステムとなっております。企業は、直接的な排出削減から商品調達、カーボンクレジット に至るまで、自社の移行戦略全体にわたって包括的な意思決定を行っております。

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主なポイント

炭素強度は単なる目標ではなく、比較やベンチマーク、技術・施設・経路を超えたより賢明な意思決定を可能にするツールです。ただし、信頼性を確保するためには絶対排出量の追跡と組み合わせる必要があります。規模の文脈を伴わない効率化は、不完全な物語に過ぎないからです。

施設や管轄区域をまたいだ標準化された相互運用可能な炭素強度の測定方法が確立されない限り、炭素差別化された商品市場は、信頼性、流動性、そして信用を伴って拡大することはできません。