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資料2-2 研究開発計画(環境エネルギー分野)

研究開発計画(案)(環境エネルギー分野)


1.基本的な考え方

  第5期科学技術基本計画(平成28年閣議決定。以下「基本計画」という。)においては、10年程度を見通しつつ平成28年度からの5年間の科学技術イノベーション政策の姿が示された。この中では、目指すべき国の姿として「持続的な成長と地域社会の自律的な発展」「国及び国民の安全・安心の確保と豊かで質の高い生活の実現」「地球規模課題への対応と世界の発展への貢献」「知の資産の持続的創出」の4つを掲げている。その上で、これらの目指すべき国の姿の実現に向けて、「未来の産業創造と社会変革に向けた新たな価値創出の取組」として「世界に先駆けた「超スマート社会」の実現(Society 5.0)」、「経済・社会的課題への対応」として「エネルギー、資源、食料の安定的な確保」、「地球規模課題への対応と世界の発展への貢献」等を推進するとされている。
一方、2015年末に開催された気候変動枠組条約第21回締約国会議(COP21)で採択されたパリ協定においては、世界共通の長期目標として、産業革命以前の水準と比べて世界全体の平均気温の上昇を2℃より十分低く保つこと、加えて同気温上昇を1.5℃に抑える努力を追求すること、可及的速やかな排出のピークアウト、今世紀後半における排出と吸収の均衡達成への取組に言及している。また、2015年9月に国連総会で採択された2030年までの国際社会の包括的な持続可能な開発目標(SDGs)においても、エネルギーや気候変動に関する目標が掲げられており、目標達成のために革新的な変革をもたらす研究開発やイノベーションが必要となっている。更に、エネルギー・環境イノベーション戦略(平成28年総合科学技術・イノベーション会議答申)においては、2℃目標と整合的なシナリオに戻すため、2050年頃という長期的視点に立って、世界全体で温室効果ガスの抜本的な排出削減を実現するイノベーションを創出することをターゲットとし、中長期的なエネルギー・環境分野の研究開発を、情報科学を含め多分野の連携により、また産学官の英知を結集して強力に推進し、その成果を世界に展開していくとされている。
 また、エネルギー基本計画(平成26年閣議決定)においても、エネルギー需給構造上の脆弱ぜいじゃく性への対応や、2050年には世界で温室効果ガスの排出量を半減し、先進国では80%削減を目指すという目標の達成のため、革新的なエネルギー関係技術の開発と導入が不可欠とされている。さらに、地球温暖化対策計画(平成28年閣議決定。以下「温対計画」という。)においても、我が国は地球温暖化対策と経済成長を両立させながら、長期的目標として2050年までに80%の温室効果ガスの排出削減を目指すこと、地球温暖化対策技術の開発・実証は、温室効果ガス削減量の拡大及び削減コストの低減を促し、それが社会に広く普及することにより、将来にわたる大きな温室効果ガスの削減を実現する取組であることから、再生可能エネルギーや省エネルギー等の技術開発・実証を進めることが明示されている。
 同時に、温対計画においては、長期的かつ世界的な観点から地球温暖化対策を推進するためには、国内外の最新の科学的知見を継続的に集積していくことが不可欠であり、気候変動に関する研究、観測・監視は、これらの知見の基盤をなす極めて重要な施策であるとされている。また、地球温暖化に係る研究については、気候変動メカニズムの解明や地球温暖化の現状把握と予測及びそのために必要な技術開発の推進、地球温暖化が環境、社会・経済に与える影響の評価、温室効果ガスの削減及び地球温暖化への適応策などの研究を、国際協力を図りつつ、戦略的・集中的に推進するとされている。さらに、気候変動の影響への適応計画(平成27年閣議決定。以下「適応計画」という。)においても、「観測・監視、調査・研究等」、「気候リスク情報等の共有と提供」及び「地域での適応の推進」に関する基盤的施策並びに国際的施策を進めることとされている。
 また、文部科学省においても、平成27年11月に設置した「今後の気候変動研究の在り方に関する検討会」において、「パリ協定」などに基づく国内における適応・緩和策への検討状況及び気候変動に関する政府間パネル(IPCC)第6次評価報告書(AR6)作成に向けた国際動向を踏まえ、文部科学省が今後取り組むべき気候変動研究の在り方について議論を行い、炭素循環の解明・予測、気候感度の不確実性低減、統合的予測・影響評価、基盤的モデル開発等に取り組む重要性について報告書をとりまとめている(平成28年3月)。どのような社会像やエネルギーシステムを目指すのかを明確化した上で、それに必要な技術開発を重点的に推進する必要がある。このため、本研究開発計画(環境エネルギー分野)については、目指すべき社会像等に関する議論を見据えつつ、これらの計画等を踏まえ、2050年頃という長期的な視点を持ちつつ、概ねおおむね5年程度以内に文部科学省が取り組むべき事項を明らかにする。

 2.重点的に推進すべき研究開発の取組

【創・蓄・省エネルギー等に係る革新的な技術の研究開発の推進】

<大目標1>(基本計画等において掲げられた目標)
○ 将来のエネルギー需給構造を見据えた最適なエネルギーミックスに向け、エネルギーの安定的な確保と効率的な利用を図る必要があり、現行技術の高度化と先進技術の導入の推進を図りつつ、革新的技術の創出にも取り組む。(基本計画)
○ 資源生産性と循環利用率を向上させ最終処分量を抑制した持続的な循環型社会の実現を目指し、バイオマスからの燃料や化学品等の製造・利用技術の研究開発等にも取り組む。(基本計画)
○ COP21で策定されたパリ協定を踏まえ、長期的視野に立って、CO2排出削減のイノベーションを実現するための中長期的なエネルギー・環境分野の研究開発を、産学官の英知を結集して強力に推進し、その成果を世界に展開していく。(エネルギー・環境イノベーション戦略)
○ 革命的なエネルギー関係技術の開発とそのような技術を社会全体で導入していく。(エネルギー基本計画)
○ 再生可能エネルギーや省エネルギー等の技術開発・実証を、早い段階から推進するとともに、そうした技術の社会実装を進める。(温対計画)
 
【大目標1達成のために必要な中目標】(文部科学省の役割)
エネルギーの安定的な確保と効率的な利用、温室効果ガスの抜本的な排出削減を実現するため、目指すべきエネルギーシステム等の社会像に関する検討・議論を見据えつつ、従来の延長線上ではない新発想に基づく低炭素化技術の研究開発を大学等の基礎研究に立脚して推進するとともに、温室効果ガスの抜本的な排出削減の実現に向けた革新的な技術の研究開発を推進する。
 
【中目標達成状況の評価のための指標】
■アウトプット指標
(1) 低炭素化技術の研究開発、温室効果ガスの抜本的な排出削減に向けた明確な課題解決のための研究開発の達成状況(当初の実施計画以上の実績があったテーマ数、論文数 等)

■アウトカム指標
(1)低炭素化技術の研究開発、温室効果ガスの抜本的な排出削減に向けた明確な課題解決のための研究開発による特許出願累積件数
(2)「低炭素化技術の研究開発、温室効果ガスの抜本的な排出削減に向けた明確な課題解決のための研究開発」から「企業との共同研究、他省事業との連携等の実用化に向けた研究開発」への橋渡しテーマ数
(3)温室効果ガスの抜本的な削減に向けた研究開発成果の寄与状況(例:太陽電池のコストを考慮した変換効率等)
※「パリ協定」で掲げられた世界共通の長期目標である2.0℃/1.5℃目標の達成に向けては、中長期的な視野をもった研究開発を推進することが重要であることから、5年間の評価指標のほか、以下の中長期的な参考指標を設定。
(参考指標)地球温暖化対策と経済成長を両立させながら、長期的目標として2050年までに80%の温室効果ガス削減を目指す(温対計画)
 
●中目標達成のために重点的に推進すべき研究開発の取組

◆大学等の基礎研究に立脚した新発想に基づく低炭素化技術の研究開発
我が国の大学や国立研究開発法人における優れた基礎研究の力を活いかし、従来の延長線上ではないゲームチェンジングな研究者の発想に基づく低炭素化技術の研究開発を行い、温室効果ガス排出削減のイノベーションを実現する。
具体的には、ステージゲート評価による課題の選択と集中等を通じ、低炭素社会の実現に貢献する革新的技術シーズに関する研究開発及びそれらを統合した実用化に向けた技術の研究開発を一体的に実施する。さらに、国立研究開発法人理化学研究所や国立研究開発法人物質・材料研究機構等における低炭素化技術に係る研究開発を推進する。
 
◆温室効果ガスの抜本的な排出削減に向けた明確な課題解決のための研究開発
温室効果ガスの抜本的な排出削減に向け、明確なターゲットを示し、その解決を図るための革新的な技術の研究開発を推進し、温室効果ガスの大幅な削減に貢献する。
具体的には、2030年の社会実装を目指して取り組むべきテーマとして、文部科学省と経済産業省の合同検討会を経て設定した次世代蓄電池、ホワイトバイオテクノロジー分野等において、産学官の多様な関係者が参画した共同研究開発を推進する。また、電力損失を大幅に削減できる次世代半導体の実現に向けて、青色LEDの研究開発に代表される窒化ガリウム(GaN)に関する我が国の強みを活いかした研究開発等に取り組む。さらに、「エネルギー・環境イノベーション戦略」等を踏まえ、2050年の温室効果ガスの大幅削減というゴールからバックキャストした明確なターゲットを設定し、あらゆる手段を駆使してターゲット達成を目指す複数チームによる研究開発を関係省庁等との連携により実施する。

【最先端の気候変動予測・対策技術の確立】

<大目標2>(基本計画等において掲げられた目標)
○ 地球規模での温室効果ガスの大幅な削減を目指すとともに、我が国のみならず世界における気候変動の影響への適応に貢献する。 (基本計画)
○ 地球温暖化に係る研究については、従前からの取組を踏まえ、気候変動メカニズムの解明や地球温暖化の現状把握と予測及びそのた
めに必要な技術開発の推進、地球温暖化が環境、社会・経済に与える影響の評価、温室効果ガスの削減及び地球温暖化への適応策などの研究を、国際協力を図りつつ、戦略的・集中的に推進する。(温対計画)
○ スーパーコンピュータ等を用いたモデル技術やシミュレーション技術の高度化を行い、時間・空間分解能を高めるとともに発生確率を含む気候変動予測情報を創出する。また、気候予測の高解像度化を検討する。(適応計画)
○ 最新の気候変動予測データや、全球気候モデルのダウンスケーリングを活用することで、洪水や高潮による将来の外力の変化を分析する。(適応計画)
○  気候変動適応情報にかかるプラットフォーム等において、ダウンスケーリング等による高解像度のデータなど地域が必要とす様々なデータ・情報にもアクセス可能とするとともに、地方公共団体が活用しやすい形で情報を提供する。また、地方公共団体が影響評価や適応計画の立案を容易化する支援ツールの開発・運用や優良事例の収集・整理・提供を行う。(適応計画)

【大目標2達成のために必要な中目標】(文部科学省の役割)
国内外における気候変動対策に活用されるよう、地球観測データやスーパーコンピュータ等を活用し、気候変動メカニズムの解明、気候変動予測モデルの高度化を進め、より精確な将来予測に基づく温暖化対策目標・アプローチの策定に貢献する。また、より効率的・効果的な気候変動適応策の立案・推進のため、不確実性の低減、高分解能での気候変動予測や気候モデルのダウンスケーリング、気候変動影響評価、適応策の評価に関する技術の研究開発を推進する。
 
【中目標達成状況の評価のための指標】
■アウトプット指標
(1)気候変動メカニズムの解明や気候変動予測モデルの高度化、影響評価技術モデル等の開発数、累計論文数 等
(2)気候変動影響評価・適応策評価技術の研究開発に参画した地方公共団体等の数

■アウトカム指標
(1)研究開発成果を活用した国際共同研究の海外連携実績
(2)気候変動影響評価・適応策評価技術の開発の成果を活用し、気候変動適応に関する計画や対策の立案・検討・実施を開始した地方公共団体等の数
  
●中目標達成のために重点的に推進すべき研究開発の取組

◆国内外における気候変動対策に活用するための気候変動予測・影響評価技術の開発
 気候変動に関する政府間パネル(IPCC)等における議論をリードするとともに国内外における気候変動適応・緩和策の立案・推進に貢献するため、全ての気候変動対策の基盤となる気候モデル研究の高度化に必要な研究開発を進める。
具体的には、地球観測データやスーパーコンピュータ等を活用し、気候変動メカニズムの解明、高分解能での気候変動予測等の技術の研究開発を推進し、気温上昇の不確実性の低減、緩和策立案の科学的根拠となる炭素・窒素循環・気候感度等の不確実性の低減、環境の不可逆変化(ティッピングエレメント)のより確実な解明、我が国周辺における気候変動適応・緩和策の立案・推進に必要となる気候モデルの時空間解像度の向上、極端気象現象に関する高精度な確率的予測や脆弱ぜいじゃく性・暴露等も考慮した統合的影響評価を可能とする。
  
◆地域レベルでの気候変動適応に活用するための気候変動影響評価・適応策評価技術の開発
 適応計画の策定を踏まえ、今後本格化することが想定される地方公共団体における地域レベルでの気候変動適応策の立案・推進に貢献するため、国における気候変動研究の蓄積を活いかし、地域を支える共通基盤的な気候変動影響評価・適応策評価技術を開発する。
具体的には、気候変動適応策の立案等に必要となる気候モデルのダウンスケーリング、地域レベルでの気候変動影響評価、適応策の評価、影響の可視化等を可能とするアプリケーションを、地球科学、社会科学等の研究者と地方公共団体関係者等の協働により開発し、関係省庁等と連携しつつ、地方公共団体のニーズがある分野(農業、防災等)における地域の実情に応じた効率的・効果的な適応策の立案・推進に貢献する。

【地球環境情報プラットフォームの構築】
<大目標3>(基本計画等において掲げられた目標)
○ ICTを最大限に活用し、サイバー空間とフィジカル空間(現実世界)とを融合させた取組により、人々に豊かさをもたらす「超スマート社会」を未来社会の姿として共有し、その実現に向けた一連の取組を更に深化させつつ「Society 5.0」[1]として強力に推進し、世界に先駆けて超スマート社会を実現していく。(基本計画)
○ 地球環境の情報をビッグデータとして捉え、気候変動に起因する経済・社会的課題の解決のために地球環境情報プラットフォームを構築する。(基本計画)
○ 気候リスク情報等は、各主体が適応に取り組む上での基礎となるものであることを踏まえ、多種多様な気候リスク情報等の収集と体系的な整理を行うための気候変動適応情報にかかるプラットフォームについて関係府省庁において検討を行う。その際「科学技術イノベーション総合戦略2015」(平成27年6月19日閣議決定)において経済・社会的課題の解決に向けた重要な取組として位置づけられた地球環境情報プラットフォームの活用も含めて検討する。(適応計画)
  
【大目標3達成のために必要な中目標】(文部科学省の役割)
 我が国の政府等が収集した地球観測データ等をビッグデータとして捉え、人工知能も活用しながら各種の大容量データを組み合わせて解析し、環境エネルギーをはじめとする様々な社会・経済的な課題の解決等を図るプラットフォームの構築を図る。
 
【中目標達成状況の評価のための指標】(達成すべき状況を定量的に明記可能な場合は、目標値も記載)
 
■アウトプット指標
(1)データ統合・解析システム(DIAS)に新たに格納された地球環境情報の数(データセット数)
 
■アウトカム指標
(1)DIASを利用する研究課題数、利用者数、提供ソリューション数(開発されたアプリケーションの数等)。
  
●中目標達成のために重点的に推進すべき研究開発の取組

◆地球環境情報プラットフォームの構築
 地球観測情報や気候変動予測情報等を用いて気候変動への適応・緩和等の国内外の社会課題に貢献するための社会基盤として、社会課題の解決を図ろうとする企業等の具体のユーザーニーズも踏まえた地球環境情報プラットフォームを構築する。
 具体的には、国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構、国立研究開発法人海洋研究開発機構、国立研究開発法人防災科学技術研究所や、気象庁、国土交通省等の政府が保有する地球観測データ等を集約する。また、多分野・多種類のデータをリアルタイムで統合・解析するための情報基盤を構築するとともに、企業等のユーザーが長期的・安定的に利用できるための運営体制の強化や、ユーザーの拡大のため水課題(ダム管理)等のテーマに関するアプリケーション開発等を通じ、社会課題解決への一層の貢献を図る。また、研究利用に加え、気候変動適応や再生可能エネルギーの導入等の公共・国際利用、産業利用も促進し、我が国の有する地球観測データ等によるイノベーションの創出を図る。

3.研究開発の推進方策 

<人材育成>  

 環境エネルギー分野の科学技術は、学際的な性質を有するとともに、社会との関係性が強く問われる性質を持っている。広い視野を持ちながら、社会との関係、技術の出口を常に意識しながら、従来の延長線上ではないゲームチェンジングな発想に基づく研究開発を遂行することができる人材の育成が重要である。
 また、地球観測データ等のビッグデータの活用に当たっては、活用する分野毎ごとの問題意識とデータ活用の技術を併せ持った専門人材が不可欠であるが、現在の我が国ではそのような人材の層が薄いことから、充実を図ることが重要である。

<オープンサイエンスの推進>

  地球観測・予測データをはじめとしたデータを戦略的に活用し、科学研究の発展を図ることは重要であり、オープン・アンド・クローズ戦略等に留意しつつ、対応をしていく必要がある。

<オープンイノベーション(産学官連携)の推進>

 研究開発プログラムの立案・実施に当たっては、その社会実装を担う産業界のニーズを常に把握し、研究開発成果が円滑に実用化されるよう留意するべきである。

<知的財産・標準化戦略>

  オープンイノベーションの推進に当たっては、オープン・アンド・クローズ戦略をはじめとする知的財産戦略や、標準化戦略についても研究開発初期段階から検討する体制を整備するべきである。
 また、地球観測データ等のビッグデータの活用に当たっては、データポリシーの整備、知的財産権に関する検討、課金制度の検討、システム間連携を行うための標準化戦略の検討等が不可欠であり、地球環境情報プラットフォームの構築に際して、関係府省とも連携を図りつつ、検討を推進することが必要である。

<社会との関係深化>

  基本計画等にも記載のあるとおり、温室効果ガスの抜本的な排出削減のための革新的な技術の研究開発の成果を社会に円滑に実装していくため、社会科学・人文科学の知見も生かし、環境の持続性に加え、社会の持続性、経済の持続的な発展も一体的に考えた定量的な低炭素技術シナリオ、社会・経済シナリオの研究開発を行い、その成果が社会に広く活用されるよう取り組む必要がある。また、SDGsにおいても、再生可能エネルギーの導入割合の大幅増加やエネルギー効率の改善等に関する目標や気候変動の緩和、適応、影響軽減及び早期警戒に関する教育、啓発、人的能力及び制度機能を改善する目標等が掲げられていることも考慮する必要がある。
 文部科学省においては、以上のような社会のニーズを踏まえたシナリオ戦略のもと、国内の関係機関と連携しつつ、地球環境研究を国際的なステークホルダーと協働して進める「フューチャー・アース」構想の推進を図るとともに、気候変動予測技術や影響評価・適応策評価技術の研究開発に当たり、関係府省、地方公共団体、企業、市民等のマルチなステークホルダーとも研究開発初期段階から協働し、出口戦略としての成果の社会実装が確実に図られるよう取組を進めるべきである。


<国際連携>

 気候変動問題に国際的に連携して対処していくため、文部科学省の行う気候変動に関する研究開発については、IPCCや国連気候変動枠組条約(UNFCCC)等の国際的な枠組みにおける議論を十分に踏まえるとともに、その成果が広く発信され、2020年に公表予定のWG1のIPCC第6次評価報告書(AR6)等の国際的な気候変動対策に関する議論や我が国政府の取組に反映がなされるよう留意するべきである。
 また、文部科学省の行う地球環境情報プラットフォームの構築に当たっては、地球観測に関する政府間会合(GEO)における取組も踏まえ、我が国の地球観測・予測データがGEOにおける各国の地球観測・予測データを共有する全球地球観測システム(GEOSS)を通じて国際的に有効に活用されるよう留意するべきである。

<府省連携>

 環境エネルギー分野の研究開発は、内閣府、外務省、農林水産省、経済産業省、国土交通省、環境省等、関係府省が多く、様々な取組が行われている。

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[1] 狩猟社会、農耕社会、工業社会、情報社会に続くような新たな社会を生み出す変革を科学技術イノベーションが先導していく、という意味が込められている。


お問合せ先

研究開発局環境エネルギー課

(研究開発局環境エネルギー課)