【技術士】筆記試験解答例テンプレート-カーボンニュートラル

技術士二次試験の解答例テンプレートを紹介します。

今回のテーマは、「カーボンニュートラル」です。

脱炭素社会、再生可能エネルギー、省エネなどの言葉はよく耳にするのではないでしょうか？

一方で、建設業界での実務としては、直接利益につながるものではなく、なんとなく曖昧なままにしている方が過半数だと思います。

筆記試験では、ご自身の理解度が文章に表れてしまいます。

この記事を読んで頂ければ、環境問題を具体的にイメージでき、文章の説得力がぐっと良くなりますよ。

もちろん、以下で紹介するテンプレートをゲットして、合格まで最短距離で進んでください。

問題文

必要な知識

解答文章テンプレートを見る前に、まずは解答のポイントを整理しましょう。

解答にはカーボンニュートラルに関連して、少なくとも以下の知識が必要となります。

他にも課題や対策は考えられますが、今回は上記の課題を挙げて対策を考えることにしました。

骨子

再生可能エネルギー

石炭を用いる火力発電等、化石燃料を使用する従来の発電方式に対して、再生可能な燃料を用いる発電方法によるエネルギーを再生可能エネルギーと言います。

具体的な例を挙げていきます。

太陽光発電

太陽光パネル（ソーラーパネル）が太陽光を受けてエネルギー変換して発電する方法です。

2009年から旧FIT制度（固定価格買取制度）が始まり、太陽光発電の導入が促進されています。

FIT制度とは、10年間以上にわたり、太陽光発電による電力を、電力会社が一定価格（比較的高額）で買い取ってくれる制度です。

この制度はにより、太陽光パネル設置費用などの初期費用を早期に回収でき、太陽光発電を導入する事業者や個人が増加しました。

洋上風力発電

風車が風の力を借りて発電するもののうち、洋上（海の上）に設置させるものを言います。

洋上では、陸上に比べて、大きな風力を安定して持続的に得ることができます。

海だと、風を邪魔するモノ（木や建物など）が無いので大きな風が得られる、というのは理解しやすいですよね。

洋上風力の構造は、一般的には海底に根を刺して支持する構造（モノパイル工法）で、クレーン船を使います。

クレーン船は、クレーンがついた船のことです。

日本のゼネコン各社が洋上風力発電に躍起になっており、特に最近はより大きな風車がトレンドで、そのために世界最大級のクレーン船を造った会社もあります。

小水力発電

小水力発電は水力発電のミニチュア版です。

マイクロ水力発電、小規模水力発電とも言います。

水力発電は、ダムなどで大量の水を放流して位置エネルギーによって水車を回して発電する発電方法です。

一方、小水力発電は、これを河川など小規模な水量、落差の場所で行います。

また、小水力発電は水量が少なくていいので、わざわざダムなどに溜め込んでから一気に放流する必要はなく、河川などでは溜めずに流しっぱなしのまま発電することができます。

バイオマス発電

バイオマスによる発電方法です。

そうすると、「じゃあバイオマスとは？」ってなりますよね。

バイオマスとは、生物から生み出されるエネルギー資源のことです。

例えば、トウモロコシから作った自動車の燃料でバイオエタノールがあったりします。

バイオマス発電では、バイオマスを燃焼させたり発酵させたりして発電します。

ここで、燃焼させると二酸化炭素が出てきて、「カーボンニュートラルとは逆行してない？」と疑問を感じますよね？

例えば間伐材（木材）を考えると、木が光合成して成長する過程で大気中の二酸化炭素を吸収しています。

それを燃焼したときには、吸収した二酸化炭素を大気中に戻しているだけで、追加の二酸化炭素を発生させているわけではありません。

つまり、大気中の二酸化炭素量（カーボン）としてはプラマイゼロ（ニュートラル）、というわけです。

ちなみに発酵による方法は、バイオマスをメタン発酵させてできるメタンガスを燃料として使用するものです。

省エネルギー

火力発電などのエネルギー生成では二酸化炭素を排出します。

省エネの取り組みは、事業活動や生活に使用するエネルギー量を減らす、すなわちエネルギー需要を減らすことで供給量も減らし、エネルギー生成に伴う二酸化炭素排出量を減らす取り組みです。

運輸や民生（家庭内の消費）部門は、エネルギー消費ベースでCO2排出量の5割を占めており、ここの省エネを進めることが有効です。

具体的な対策としては、運輸部門であれば、公共交通の利用促進やグリーン物流の促進があります。

民生部門であれば、ZEBやZEHの推進があります。ZEHは、住宅の消費エネルギー性能の高さを示すものです。

読み方はZEB（ゼブ）、ZEH（ゼッチ）です。

次世代エネルギー

水素エネルギー等の次世代エネルギーは、馴染みのあるところでは自動車燃料として活用が進められています。

水素はアンモニアの形で輸送し、水素に再変換してから利用するのが現段階ではメジャーです。

再変換することなく、アンモニアを直接燃料とするアンモニア燃料も研究が進められていますが、ここでいう次世代エネルギーは、水素エネルギーのみを対象として話を進めていきます。

次世代エネルギーの普及に向けては、エネルギー輸送の要となる港湾分野における技術開発、実用化、導入が重要になってきます。

港湾ではエネルギーを大量輸入、貯蔵、利活用ができるので、港湾機能の高度化による脱炭素化を推進し、カーボンニュートラルポートの形成を進めることが課題です。

解決策

洋上風力発電

海洋基本計画において、港湾が洋上風力発電を導入する適地とされており、洋上風力発電施設の建設を進めるにあたり、港湾がの改良が重要です。

改良を進める港湾はインフラが整備されている港湾として、建設や維持管理の基地とします。

施設建設に当たっては、自然条件はもちろんですが、洋上の開発になるため、漁業や海運業などに支障が及ばないかも確認する必要があります。

上記の条件を満足した場所を促進区域として指定して開発を進めていきます。

また、洋上風力発電は計画から施工、運用期間まで長期にわたり、かつ広範囲の空間を、特定の事業者に排他的に与えることになります。

そのため、公共の利益の増進を図る上で、公正な手続きによる事業者選定が求められます。

という内容が占有公募制度に記載されており、公募に基づく事業者選定が技術士二次試験的にもキーワードになってきます。

小水力発電

農業用水などは、既に水利利用が許可されているもので、このように既存の水流を利用した小水力発電を従属発電と呼びます。

既存の水流を活用するため、本来は導入が容易なはずですが、手続きの複雑さから敬遠されていました。

具体的には、同じ水利利用でも、利用用途が農業と発電で異なるため、改めて利用許可の手続きが必要でした。

そこで、平成25年から登録制という手続きの簡易化がなされ、導入促進が図られています。

また、砂防堰堤など小水力発電に適切な施設における導入支援も有効です。

地域バイオマス発電

バイオマス発電のキーワードはここでは2つ扱っています。

一つは、人口減少に伴い、下水道処理場に余裕能力が発生するしますが、これを有効活用しようという点です。

特に中小規模の処理場でも、様々な種類の地域バイオマスを集約することで効率的にエネルギー利用が可能です。

二つ目は、バイオマスを発酵させて発電した後に残った汚泥についても、固形燃料として活用する点です。

リスクと対策

国民の理解

再生エネルギー利用による環境負荷低減効果が確認できるのは後々の話で、直近では風力発電設備などの建設が国民の目に映ります。

そのため、むしろ自然を壊してモノを作っているのを、環境破壊だと感じてしまう方もいます。

どのような成果のために建設が必要なのか、しっかりと説明することが重要です。

また、環境問題は全ての人々が同じ方向を見て取り組んで行かなければ変えられない課題です。

国民全員が納得し、一緒に進んでいけるような啓発等の推進が有効です。

長期的視野

再生エネルギーの実用化等の取り組みは一朝一夕に結果が出るものではありません。

その過程において、コロナ禍のように、技術や社会が大きく変化する可能性は十分にあります。

常に最新情報にアンテナを張り、PDCAによる計画の見直しと実行を繰り返すことで、時代の流れにマッチしたものとすることができます。

ちなみにPDCAとは、Plan（計画）、Do（実行）、Check（評価）、Act（対策）のことで、計画を定期的に見直しながら進めていくという意味です。

一般的なビジネス用語ですので、技術士試験では解説なしでPDCAとだけ書けば採点者も理解してくれます。

解答例テンプレート

上記を踏まえた解答例テンプレートがこちらです。

（必須科目Ⅰまたは選択科目Ⅲは答案用紙600字×3枚です）

なお、得点に繋がる用語を太字で示しました。技術士試験はキーワードに基づいた加減点方式と言われており、得点に繋がるキーワードを入れ込むことが重要です。

以上、今回は技術士二次試験の課題ⅠやⅢの頻出問題である環境問題のうち、カーボンニュートラルについて解説とともに解答テンプレートを紹介しました。

他の課題についても解答テンプレートを紹介していますので、ぜひ関連記事欄からチェックしてみてください。