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シェールガスは、頁岩層内に閉じ込められている非在来型 天然ガスです。[1] 1990年代以降、水平掘削と水圧破砕法の組み合わせにより、大量のシェールガスをより経済的に生産できるようになり、一部のアナリストはシェールガスが世界のエネルギー供給を大幅に拡大すると予想しています。[2]
シェールガスは今世紀初頭から米国で天然ガスの重要な供給源となり、世界の他の地域における潜在的なガスシェールへの関心も高まっています。[3] 中国は世界最大のシェールガス埋蔵量を有すると推定されています。[4]
英国エネルギー・気候変動省による2013年のレビューでは、このテーマに関するほとんどの研究で、シェールガスのライフサイクル全体の温室効果ガス（GHG）排出量は従来の天然ガスと同程度で、石炭よりもはるかに少なく、通常は石炭の約半分であると推定されていると指摘されています。注目すべき例外は、コーネル大学のロバート・W・ハワースらによる2011年の研究では、シェールのGHG排出量は石炭と同じくらい高いと結論付けています。[5] [6] より最近の研究でも、ライフサイクル全体のシェールガスのGHG排出量は石炭よりもはるかに少ないと結論付けており、[7] [8] [9] [10] 、カナダ天然資源省（2012年）、[11]および米国国立再生可能エネルギー研究所がいくつかの大学と結成したコンソーシアム（2012年）による研究があります。 [12]
2011年の研究では、一部のシェールガス井戸の減少率が高いことから、シェールガスの生産量は最終的に現在予測されているよりもはるかに少なくなる可能性があることが指摘されています。[13] [14]しかし、シェールガスの発見により、タイトオイル（別名「シェールオイル」）の新たな資源も大幅に増加しています。 [15]
歴史
アメリカ合衆国
シェールガスは1821年にニューヨーク州フレドニアで浅い低圧の亀裂から初めて資源として採掘された[16] [17] 。水平掘削は1930年代に始まり、1947年に米国で初めて水圧破砕井戸が採掘された[3] 。
連邦政府による天然ガスの価格統制は、1970年代の不足を招いた。[18]天然ガス生産量の減少に直面して、連邦政府は、1976年から1992年まで続いたイースタン・ガス・シェール・プロジェクトや、連邦エネルギー規制委員会（FERC）承認のガス研究所の年間研究予算など、多くの供給代替策に投資した。ガス研究所では、連邦政府が1982年に大規模な研究資金提供を開始し、その結果を業界に広めた。[3]連邦政府はまた、 1980年のエネルギー法で、業界に有利な税額控除や規則を提供した。[3]エネルギー省はその後、民間のガス会社と提携し、1986年にシェールで初の空気掘削マルチフラクチャー水平井を完成させた。連邦政府はさらに、1980年から2000年にかけて、非在来型ガスに対するセクション29税額控除を通じてシェールでの掘削を奨励した。微小地震イメージングは、シェールガス層における水圧破砕と沖合石油掘削の両方に不可欠な情報であり、サンディア国立研究所の炭層研究に端を発しています。DOEのプログラムでは、産業界で以前に開発された2つの技術、大規模水圧破砕と水平掘削をシェールガス層に適用し、[19]微小地震イメージングにつながりました。
イースタン・ガス・シェールズ・プロジェクトによりアパラチア盆地とミシガン盆地でのガス生産量が増加したにもかかわらず、シェールガスは税額控除がなければ採算が取れない、あるいは採算が取れないと広く考えられており、連邦税額控除が期限切れとなった2000年には米国のガス生産量のわずか1.6%を占めるに過ぎなかった。[18]
ジョージ・P・ミッチェルは、バーネット・シェール層でコストを100万英国熱量単位（1,100メガジュール）あたり4ドルまで下げて、シェールガス産業を商業的に実現可能にしたことから、シェールガス産業の父とみなされている。 [20]ミッチェル・エナジーは、1998年にスリックウォーター・フラクチャリング法を用いて、初めて経済的なシェールフラクチャリングを達成した。[21] [22] [23]それ以来、シェールからの天然ガスは、米国の一次エネルギー全体の中で最も急速に成長しており、他の多くの国がシェール鉱床を追求するきっかけとなった。IEAによると、シェールガスは技術的に回収可能な天然ガス資源をほぼ50％増やす可能性がある。[24]
2000年にはシェールガスは米国の天然ガス生産量のわずか1％を占めていたが、2010年には20％を超え、米国エネルギー情報局は2035年までに米国の天然ガス供給量の46％がシェールガスから供給されると予測した。[3]
オバマ政権は、シェールガス開発の増加が温室効果ガスの排出削減に役立つと信じていた。[25]
地質学
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シェール層は通常、浸透性が不十分で、十分な流体が坑井に流入できないため、ほとんどのシェール層は天然ガスの商業的供給源ではありません。[26]シェールガスは、数ある非在来型天然ガス源の1つです。他の非在来型天然ガス源には、炭層メタン、タイトサンドストーン、メタンハイドレートなどがあります。シェールガス地域は、しばしば資源プレイ[27]として知られています（探査プレイとは対照的です）。資源プレイでは、ガスが見つからないという地質学的リスクは低いですが、成功した井戸あたりの潜在的利益も通常は低くなります。[要出典]
シェールはマトリックスの浸透性が低いため、 [26]商業的な量のガス生産には浸透性を確保するための亀裂が必要です。シェールガスは長年にわたり天然亀裂のあるシェールから生産されてきました。近年のシェールガスブームは、井戸の周りに広範囲の人工亀裂を作成するための水圧破砕（フラッキング）の最新技術によるものです。[要出典]
水平掘削は、シェールガス井でよく使用され、シェール内で最大 10,000 フィート (3,000 メートル) の横方向の長さで、シェールと接触する掘削孔の表面積を最大限にします。[引用が必要]
経済的な量のガスを産出する頁岩には、共通する特性がいくつかあります。有機物（0.5%～25%）が豊富であり、[28]通常は、高温高圧により石油が天然ガスに変化した熱分解ガス領域にある成熟した石油源岩です。また、開いた亀裂を維持できるほど脆く、硬い性質を持っています。[26]
生産されたガスの一部は天然の亀裂に保持され、一部は細孔空間に保持され、[26]一部は頁岩マトリックスに吸着されます。さらに、ガスの吸着は物理吸着のプロセスであり、発熱性で自発的です。[29]亀裂内のガスは即座に生成され、有機物に吸着されたガスは、地層圧力が井戸によって引き下げられると放出されます。[要出典]
国別のシェールガス
多くの国のシェールガスの潜在的可能性が研究されているが、2013年時点では、商業的な量のシェールガスを生産しているのは米国、カナダ、中国のみであり、シェールガスの生産量が多いのは米国とカナダのみである。[30]中国はシェールガスの生産を劇的に増やす野心的な計画を立てているが、これらの努力は技術、水、土地へのアクセスが不十分なために妨げられている。[31] [32]
以下の表は、米国エネルギー省のエネルギー情報局が収集したデータに基づいています。[33]技術的に回収可能な[34]シェールガス資源 の推定量の数値は、証明済みの天然ガス埋蔵量の数値と並べて示されています。
米国EIAは2011年に各国の回収可能なシェールガス総量の推定値を発表していたが、一部の国では2013年の推定値と大幅に異なっていた。[35]米国の回収可能なシェールガス総量は2011年に862兆立方フィートと推定されていたが、2013年には665兆立方フィートに下方修正された。カナダの回収可能なシェールガスは2011年に388 TCFと推定されていたが、2013年には573 TCFに上方修正された。
米国では、EIAはシェールガスと従来型ガスの両方を含む「ウェット天然ガス」の総資源量を2,431 tcfと推定しました（2013年）。シェールガスは総資源量の27%と推定されました。[33]「ウェット天然ガス」はメタンと天然ガス液であり、ドライガスよりも価値があります。[36] [37]
EIAは、米国を除く世界のその他の地域について、湿性天然ガス資源の総量を20,451兆立方フィート（579.1 × 10 12 m 3）と推定しました（2013年）。シェールガスは総資源量の32％を占めると推定されました。[33]
ヨーロッパのシェールガス資源の推定埋蔵量は639兆立方フィート（18.1 × 10 12 m 3）であるのに対し、アメリカの埋蔵量は862兆立方フィート（24.4 × 10 12 m 3）である。しかし、ヨーロッパの地質はより複雑で、石油とガスの抽出にはより費用がかかり、井戸1つあたりのコストはアメリカの3.5倍にもなる可能性がある。[38]ヨーロッパは、14か国以上でシェールガス資源の推定値 が得られることから、量的には59.5%という最高のCAGRを占め、最も急速に成長する地域となるだろう。[39]
環境
シェールガスの採掘と使用は、採掘化学物質や廃棄物の水源への漏出、採掘中の温室効果ガスの漏出、天然ガスの不適切な処理による汚染などを通じて、環境に影響を与える可能性があります[どのように？ ]。汚染防止の課題は、シェールガスの採掘が同じプロジェクト内の異なる井戸間でも大きく異なることです。ある採掘で汚染を十分に削減するプロセスが、別の採掘では十分ではない可能性があります。[3]
2013年に欧州議会は、シェールガスの探査活動には環境影響評価は義務付けられず、シェールガスの採掘活動は他のガス採掘プロジェクトと同じ条件に従うことに合意した。 [40]
気候
バラク・オバマ政権は、 他の化石燃料よりも温室効果ガス（GHG）の排出量が少ないと信じていたこともあり、シェールガスを推進することもあった。 2010年にオバマ大統領に宛てた書簡で、科学協会会長協議会のマーティン・アップルは、より確かな科学的根拠のないシェールガス開発の国家政策に警告を発した。140万人の科学者を代表するこの統括組織は、シェールガス開発は「これまで考えられていたよりも多くのGHG排出と環境コストを伴う可能性がある」と指摘した。[41]
2010年後半、米国環境保護庁[42]は、シェールガスは従来のガスよりも強力な温室効果ガスであるメタンを大量に排出するが、それでも石炭よりはるかに少ないという結論を下した報告書を発表した。メタンは強力な温室効果ガスであるが、大気中に留まる期間は二酸化炭素の10分の1しかない。最近の証拠によると、質量対質量で比較すると、メタンの地球温暖化係数（GWP）は20年間で見ると二酸化炭素の105倍、100年間で見ると33倍大きいことが示唆されている。[43]
シェールガスの開発と生産によるライフサイクルメタン漏洩を推定したいくつかの研究では、漏洩率は総生産量の1％未満から8％近くまで幅広いことが判明しています。[44]
2011年にClimatic Change Lettersに掲載された研究によると、シェールガスを使った発電は、石油や石炭で発電したものと同等かそれ以上のライフサイクルGWPをもたらす可能性があるという。 [45] 査読済みの論文で、コーネル大学の海洋生態学者ロバート・W・ハワース教授らは、メタン漏れやガス放出の影響を考慮すると、排出後20年間の積算期間で見ると、シェールガスのライフサイクル温室効果ガスフットプリントは石炭や燃料油よりもはるかに悪いと主張した。100年間の積算期間で見ると、この分析ではシェールガスは石炭に匹敵し、燃料油よりも悪いと主張している。しかし、他の研究はこの論文の欠陥を指摘し、異なる結論を出している。その中には、米国エネルギー省の専門家による評価、[ 46 ]、カーネギーメロン大学[47 ]とメリーランド大学[48]による査読済みの研究、この論文では、メタンの地球温暖化ポテンシャルを20年と見積もっているが、「政策分析には短すぎる期間」である。[49] 2012年1月、コーネル大学のハワースの同僚であるローレンス・キャスルズらは、独自の査読付き評価でこれに応え、ハワースの論文は「重大な欠陥」があると指摘した。その理由は、「非在来型ガス抽出に関連する漏洩排出量を大幅に過大評価し、それらの排出量を在来型ガスに近いレベルまで削減するための『グリーンテクノロジー』の貢献を過小評価し、ガスと石炭の比較を発電ではなく熱に基づいており（石炭のほぼ唯一の使用）、石炭と比較したガスの相対的な気候影響を計算するための時間間隔が、大気中のCO2の長い滞留時間とメタンの短い滞留時間の違いを捉えていない」ためである。その回答の著者であるローレンス・キャスルズは、「より合理的な漏洩率と比較基準」に基づいて、「シェールガスの温室効果ガス排出量は石炭の半分、おそらく3分の1である」と書いている。[50]
2013年4月、米国環境保護庁は、天然ガスの生産と配送中に井戸、パイプライン、その他の施設から漏れるメタン量の推定値を20パーセント引き下げた。温室効果ガス排出に関するEPAの報告書では、業界が実施した厳しい汚染規制により、 1990年から2010年にかけてメタン排出量が年間平均4160万トン削減され、全体で8億5000万トン以上削減されたとしている。AP通信は、「EPAの改訂は、天然ガス生産が1990年以来40パーセント近く増加しているにもかかわらず行われた」と指摘している。[51]
環境保護庁の2013年温室効果ガスインベントリ[52]のデータを使用すると、メタン漏洩率は約1.4％となり、EPAの以前のインベントリの2.3％から減少しています。[53]
地球温暖化係数以上のライフサイクル比較
マンチェスター大学の 2014 年の研究で、「発電用シェールガスの初の完全なライフサイクル評価」が発表されました。著者らは、完全なライフサイクル評価とは、一般的に行われている地球温暖化係数の評価を超えた 9 つの環境要因の評価を意味すると説明しています。著者らは、他の地域で発表されたほとんどの研究と一致して、英国のシェールガスの地球温暖化係数は従来の北海ガスと「ほぼ同等」であるが、漏洩メタンの排出が制御されない場合、または英国での井戸ごとの最終的な回収量が少ない場合は、シェールガスの地球温暖化係数が高くなる可能性があると結論付けました。他のパラメータについては、英国のシェールガスを石炭、従来のガス、液化ガス、原子力、風力、太陽光 (PV) と比較すると、強調された結論は次のとおりでした。
- シェールガスは、3 つの影響で石炭より悪いが、4 つの影響で再生可能エネルギーよりは良い。
- 他の選択肢よりも光化学スモッグと陸生毒性が高くなります。
- シェールガスは厳しい規制が伴う場合にのみ、健全な環境選択肢となる。[54] [55] [56]
ジェームズ・ヴァードン博士は、生成されたデータと、その結果に影響を与える可能性のある変数についての批評を発表しました。[57]
水と空気の質
天然ガスを放出する地下の破砕プロセスを容易にするために、水に化学物質が加えられる。破砕液は主に水で、約 0.5% の化学添加物 (摩擦低減剤、防錆剤、微生物を殺す剤) が加えられる。(エリアの広さによって異なるが) 数百万リットルの水が使用されるため、数十万リットルの化学物質が地下に注入されることが多い。[58]注入された汚染水の約 50% から 70% は回収され、タンカーによる除去を待つため地上の池に貯蔵される。残りの量は地下に残る。水圧破砕に反対する人々は、それが地下水帯水層の汚染につながることを恐れているが、業界では「その可能性は極めて低い」としている。しかし、悪臭や重金属が地上の地元の水道を汚染していることが報告されている。[59]
水と工業用化学物質を使用する以外に、液化プロパンガスのみでシェールガスをフラッキングすることも可能です。これにより環境破壊が大幅に軽減されます。この方法はカナダのアルバータ州のガスフラック社によって発明されました。[60]
2005年のエネルギー政策法では、水圧破砕法は安全飲料水法の適用除外となった。[61]
2011年5月に発表された研究では、シェールガス井戸がペンシルベニア州北東部の浅層地下水を可燃性メタンで深刻に汚染していると結論づけられている。しかし、この研究では、シェールガスを掘削している他の地域でこのような汚染がどの程度広がっているかについては議論されていない。[62]
アメリカ合衆国環境保護庁（EPA）は2011年6月23日、テキサス州、ノースダコタ州、ペンシルベニア州、コロラド州、ルイジアナ州での水圧破砕に関連する水質汚染の申し立てを調査すると発表した。[63] 2011年12月8日、EPAはワイオミング州パビリオンの地下水汚染は、同地域での水圧破砕によるものである可能性があるとする草案を発表した。EPAは、この調査結果はパビリオン地域に特有のものであり、同地域での水圧破砕技術は米国の他の地域で使用されるものとは異なると述べた。パビリオンガス田を所有する会社の広報担当者ダグ・ホックは、汚染が水圧破砕プロセスによるものかどうかは不明であると述べた。[64]ワイオミング州のマット・ミード知事は、 EPAの草案報告書を「科学的に疑問がある」と呼び、追加検査の必要性を強調した。[65]キャスパー・スター・トリビューン紙も2011年12月27日に、ワイオミング州水資源開発委員会のマイク・パーセル委員長によると、EPAのサンプリングと検査の手順は「独自のプロトコルに従っていなかった」と報じた。[66]
マサチューセッツ工科大学による2011年の研究では、「シェール開発の環境への影響は困難だが、管理可能」と結論づけている。この研究では地下水汚染についても取り上げ、「これらの亀裂が浅い淡水域にまで浸透し、破砕液で汚染する可能性があるという懸念があるが、実際に起こっているという証拠はない」と指摘している。この研究では、メタン汚染の既知の事例は、少数の標準以下の作業によるものだとしており、このような事象の再発を防ぐために業界のベストプラクティスの使用を推奨している。[67]
2012年7月25日付の報告書で、米国環境保護庁は、ペンシルバニア州ディモックの私有飲料水井戸の検査を完了したと発表した。住民、ペンシルバニア州環境保護局、キャボット石油ガス開発から同庁に以前に提供されたデータによると、5軒の住宅の井戸水にヒ素、バリウム、マンガンが健康上の懸念を呈するレベルに達していた。これに対応して、これらの有害物質の濃度を蛇口で許容レベルまで下げることができる水処理システムが、影響を受けた住宅に設置された。処理システム設置後のサンプル採取の結果に基づき、EPAは同庁による追加措置は不要であると結論付けた。[68]
デューク大学が2年間にわたってブラックリック・クリーク（ペンシルバニア州）で行った研究では、ジョセフィン塩水処理施設の排水口の上流と下流のクリークからサンプルを採取した。排水口の堆積物中のラジウム濃度は、施設の上流の約200倍であった。ラジウム濃度は「規制値以上」であり、最終的には魚に「ゆっくりと蓄積する危険」がある。デューク大学の研究は「同位体水文学を使用してシェールガス廃棄物、処理場、飲料水供給への排出を結び付けた最初の研究」である。この研究では、自主規制の欠陥が認識されているため、米国では「独立した監視と規制」が推奨された。[69] [70]
現在起きている事態は、規制の欠如が直接の原因です。シェールガスブームが始まった2005年に水質浄化法が適用されていれば、このような事態は防げたはずです。英国では、シェールガスの開発を進めるのであれば、米国の例に倣うべきではなく、このような放射能の蓄積を防ぐための環境規制を施行すべきです。
— アヴナー・ヴェンゴシュ[69]
米国環境保護庁によると、水質浄化法はシェールガス井戸からの地表水排出に適用される。
- 「6) マーセラス・シェール掘削作業からの排出物に水質浄化法は適用されますか?
- はい。天然ガスの掘削により、表層水への排出が発生する可能性があります。この水の排出は、水質浄化法（CWA）の要件の対象となります。」[71]
地震
水圧破砕は、感度の高い機器以外では検出できないほど小さな微小地震を日常的に発生させます。これらの微小地震は、破砕の水平方向および垂直方向の範囲をマッピングするためによく使用されます。 [72]しかし、2012年末の時点で、水圧破砕によって誘発地震が発生し、人が感じるほどの大きな地震を引き起こした事例が世界中で3件確認されています。 [73]
2012年4月26日、朝日新聞は、米国地質調査所の科学者らが、米国中部大陸でマグニチュード3以上の地震が最近増加している原因を調査していると報じた。2001年以降、マグニチュード3以上の地震の年間平均発生件数は大幅に増加し、2011年には20世紀の水準の6倍にまで増加した。メンフィス大学地震研究情報センターの研究者は、断層に押し戻された水が断層のずれによって地震を引き起こす傾向があると推測している。[74] [75]
2011 年 1 月から 2012 年 2 月にかけて、過去に地震が発生したことのないオハイオ州ヤングスタウン地域で、109 回を超える小地震 ( M w 0.4～3.9) が検出されました。これらの地震は深部流体注入井の近くで発生しました。14 か月間の地震活動には 6 回の有感地震が含まれ、2011 年 12 月 31 日のM w 3.9 の地震で最高潮に達しました。109 回の地震のうち、M w 1.8 を超える 12 回は地域ネットワークで検出され、正確に震源位置が特定されました。一方、97 回の小地震 (0.4< M w <1.8) は波形相関検出器で検出されました。正確に震源位置が特定された地震は、主震の震源メカニズムと一致して東北東-西南西方向に走る地下断層沿いにあり、先カンブリア時代の基盤の深さ 3.5～4.0 km で発生しました。
2012年6月19日、米国上院エネルギー・天然資源委員会は「エネルギー技術における誘発地震の可能性」と題する公聴会を開催した。コロラド州ゴールデンのコロラド鉱山大学地質学・地質工学部のチャールズ・F・フォガティ経済地質学教授であるマレー・ヒッツマン博士は、「米国には約35,000の水圧破砕シェールガス井が存在する。米国で地震が発生したと報告されているのは、シェールガス開発のための水圧破砕が疑われるが、確認されていない1件のみである。世界的に、英国ブラックプールで発生した地震が発生したと確認されているのは、シェールガス開発のための水圧破砕が原因であることが確認されている1件のみである」と証言した。[76]
天然ガスと石炭の相対的な影響
人間の健康への影響
ヨーロッパにおけるエネルギー燃料サイクルの公衆衛生への影響に関する包括的な調査によると、石炭は 1 TWh あたり 6 ～ 98 人の死亡を引き起こし (平均 25 人/TWh)、天然ガスは 1 TWh あたり 1 ～ 11 人の死亡を引き起こし (平均 3 人/TWh) ます。これらの数字には、事故による死亡と汚染関連の死亡の両方が含まれます。[77]石炭採掘は米国で最も危険な職業の 1 つであり、年間 20 ～ 40 人の死亡を引き起こします。一方、石油およびガス採掘では 10 ～ 20 人です。[78]労働者の事故リスクも、ガスよりも石炭のほうがはるかに高くなります。米国では、石油およびガス採掘業界では、毎年 100 人の労働者あたり 1 ～ 2 人の負傷者がいます。一方、石炭採掘では、毎年 100 人の労働者あたり 4 人の負傷者がいます。炭鉱は崩壊し、道路、水道管、ガス管、建物、そして多くの命を奪う可能性があります。[79]
石炭による汚染物質による平均的な被害は、天然ガスによる被害より2桁大きい。石炭火力発電所からのSO2、NOx、粒子状物質による被害は、 1基当たり年間1億5,600万ドルであるのに対し、天然ガス火力発電所では1基当たり150万ドルである。 [80]米国の石炭火力発電所は、天然ガスに比べてMWh当たりSOx排出量が17～40倍、MWh当たりNOx排出量が1～17倍多い。[81]石炭火力発電所からのライフサイクルCO2排出量は、天然ガス排出量の1.8～2.3倍（1KWh当たり）である。[82]
RANDコーポレーションとペンシルベニア州環境保護局の調査によると、ペンシルベニア州では石炭よりも天然ガスの空気の質の利点が実証されている。ペンシルベニア州のシェールブームは、二酸化硫黄、微粒子、揮発性有機化合物（VOC）の排出量を大幅に削減した。 [9]
物理学者リチャード・A・ミュラーは、シェールガスが石炭による有害な大気汚染を排除することで公衆衛生にもたらす利益は、環境コストをはるかに上回ると述べている。政策研究センターの2013年の報告書で、ミュラーは、主に石炭燃焼による大気汚染によって、主に発展途上国で毎年300万人以上が死亡していると書いている。報告書では、「シェールガスの開発と水圧破砕に反対する環境保護主義者は悲劇的な間違いを犯している」と述べている。[10]中国では、シェールガス開発は[いつ? ]石炭からの転換と石炭燃焼によって引き起こされる深刻な大気汚染問題を軽減する方法と見なされている。[83]
社会的影響
シェールガス開発は、好況時に一連の段階的な社会経済的影響をもたらす。[84]これらには、プラス面とマイナス面の両方が含まれる。他の非在来型エネルギーと同様に、シェールオイルとシェールガスの採掘には、労働需要（雇用）の増加、[85]所得創出（賃金上昇）、[86]土地やその他の経済活動への撹乱（補償につながる可能性あり）という3つの直接的な初期側面がある。これらの主要な直接効果に続いて、次の二次効果が発生する。移民（労働需要を満たすため）、一時的および/または永住者の誘致、商品やサービスの需要増加。間接雇用の増加につながる。[87]後者の2つは、好況時には循環的な関係で互いに刺激を与える可能性がある（つまり、商品やサービスの需要増加が雇用を創出し、それが商品やサービスの需要を増やす）。これらの増加は、既存のインフラに負担をかける。これらの状況は、住宅価値の上昇、賃貸料の上昇、新しい住宅の建設（完成までに時間がかかる場合がある）という形で三次的な社会経済的影響につながる。新しいタイプの人々がホスト地域に移住することによる人口動態と文化の変化、[88]所得分配の変化、紛争の可能性、薬物乱用の増加の可能性、新しいタイプのサービスの提供。[84]これらの効果の逆が不況時に発生し、一次効果の減少が二次効果の減少につながるなどです。ただし、非従来型抽出の不況期は、従来型エネルギー抽出ほど深刻ではない可能性があります。[89]業界の分散した性質と掘削速度の調整能力により、文献では不況期がどれほど激しいのか、ホストコミュニティが不況時に社会的回復力をどのように維持できるかについて議論されています。[90]
景観への影響
石炭採掘は山や森の景観を根本的に変える。地中から石炭が採掘されるだけでなく、広大な森林が有毒な放射性化学物質で黒く変貌する。再生に成功した例もあるが、米国では放棄された露天掘り鉱山の何十万エーカーもの土地が再生されておらず、特定の地形（急峻な地形を含む）の再生はほぼ不可能である。[91]
石炭探査では石炭がある地域をはるかに超えた地形を変える必要があるが、地上の天然ガス設備は、ガスが抽出される全地表面積のわずか1％を占めるにすぎない。[92] 近年、ガス掘削の環境への影響は劇的に変化した。従来の地層への垂直井は、資源上の表面積の5分の1を占めていたが、これは現在の水平掘削に必要な20倍の影響である。したがって、6エーカーの水平掘削パッドは、1,000エーカーの地下地域からガスを抽出できる。
天然ガスが景観に与える影響は、風力タービンの影響よりもさらに少なく、その期間も短い。シェールガス掘削機の設置面積（3～5エーカー）は、風力タービン1基に必要な土地面積よりわずかに大きいだけである。[93]しかし、必要なコンクリートは少なく、高さは3分の1で、存在期間は20～30年ではなく30日間である。掘削パッドを設置し、実際の水圧破砕を完了するには、7～15週間かかる。その時点で掘削パッドは撤去され、ガレージほどの大きさの坑口が1つ残り、坑口の寿命中はそのまま残る。[要出典] 2015年に発表されたフェイエットビル・シェールに関する研究では、成熟したガス田が約2%の土地面積に影響を与え、エッジ・ハビタットの形成が大幅に増加したことが判明した。坑口1基あたりの平均土地への影響は3ヘクタール（約7エーカー）であった[94]
水
石炭採掘では、廃棄物が鉱山の表面に積み上げられ、地上に流出水が作られ、地域の川の流れを汚染し、変化させます。雨が廃棄物の山に浸透すると、可溶性成分が流出水に溶け、地元の水域の総溶解性固形物（TDS）レベルを上昇させます。[91]石炭鉱山の廃棄物の典型的な流出物である硫酸塩、カルシウム、炭酸塩、重炭酸塩は、水を産業や農業に使用できなくし、人間が飲めないようにします。[95]酸性の鉱山廃水は地下水に流れ込み、重大な汚染を引き起こす可能性があります。鉱山での爆破により、地下水が通常よりも低い深さに浸透したり、以前は別々だった2つの帯水層がつながったりして、両方が水銀、鉛、その他の有毒な重金属による汚染にさらされることがあります。
表面水路や地下水がフラッキング流体で汚染されることは問題である。[96]シェールガスの鉱床は一般的に地下数千フィートにある。メタンの移動、回収された廃水の不適切な処理、再注入井戸による汚染の事例がある。[97]
ほとんどの場合、石炭の生産と燃焼に関連するライフサイクルの水使用量と汚染は、シェールガスの生産に関連するものをはるかに上回ります。石炭資源の生産には、シェールガスの生産と比較して、100万英国熱量単位あたり少なくとも2倍の水が必要です。[98]また、ペンシルベニア州などの地域では、シェールブームのおかげでエネルギー生産のための水需要が絶対的に増加しましたが、シェール井戸は、従来の天然ガスと比較して、エネルギー単位あたりの廃水の半分以下しか生成しません。[92]
石炭火力発電所は天然ガス発電所の2～5倍の水を消費する。石炭1MWhあたり520～1040ガロンの水が必要であるのに対し、ガス複合サイクル発電では1MWhあたり130～500ガロンしか必要としない。[99]発電地点での水消費による環境への影響は、発電所の種類によって異なる。発電所では、余分な熱を放出するために蒸発冷却塔を使用するか、近くの川に水を排出する。[100]天然ガスを燃焼させて発生する排熱を回収して蒸気発生器に動力を供給する天然ガス複合サイクル発電（NGCC）は、最も効率的な大規模火力発電所と考えられている。ある調査によると、テキサス州の石炭火力発電所のライフサイクル全体の水需要は、発電所をNGCCに切り替えることで半分以下に削減できる可能性があるという。[101]
全体として、米国におけるシェールガス開発は国内の淡水消費量全体の0.5％未満を占めるに過ぎないが、特に乾燥した地域ではこの割合は25％に達することもある。[102]
危険
岩石を破砕してガスを放出するには、1,000～3,000メートルの深さまで掘削し、水、砂、洗剤からなる流体を圧力（600バール）をかけて注入する必要がある。これらの作業は、主にケーシングに沿った炭化水素の漏れの結果として、すでに大西洋全域で地下水汚染を引き起こしている。[引用が必要]さらに、抽出された燃料の2％～8％が油井（依然として米国内）で大気中に放出される。[引用が必要]しかし、それは主にメタン（CH 4 ）で構成されており、これは CO 2よりもかなり強力な温室効果ガスである。
地上施設は、道路網に接続されたコンクリートまたは舗装された土壌を基盤とする必要がある。生産物を避難させるためにガスパイプラインも必要である。全体として、各農場は平均3.6ヘクタールの面積を占める。しかし、ガス田は比較的小さい。そのため、シェールガスの採掘は景観の断片化につながる可能性がある。最後に、ボーリングホールには約2,000万リットルの水が必要であり、これは約10万人の住民の毎日の消費量である。[103]
経済
シェールガスは、米国のアパラチア盆地とイリノイ盆地で100年以上生産されてきたが、井戸の採算性は限られていた。水圧破砕法と水平仕上げ法の進歩により、シェールガス井戸の採算性は高まった。 [104]掘削リグを近隣の場所に移動する方法の改善や、複数の井戸に単一の井戸パッドを使用する方法により、シェールガス井戸の掘削生産性が向上した。[105] 2011年6月現在、これらの井戸の採算性に関する主張の妥当性は公に疑問視され始めている。[106]シェールガスは、シェールガスの生産に必要な大規模な水圧破砕処理と水平掘削の費用がかかることから、従来の井戸からのガスよりも生産コストが高くなる傾向がある。[107]
英国における沖合シェールガスの採掘コストは、原油換算1バレルあたり200ドル以上と推定されている（2012年4月の英国北海原油価格は1バレルあたり約120ドル）。しかし、陸上シェールガスの採掘コストは公表されていない。[108]
北米はシェールガスの開発と生産のリーダーであり、特にテキサス州のバーネットシェールの経済的成功により、米国とカナダ全土でシェールガスの他の供給源の探索が促進されました。[要出典]
テキサス州の住民の中には、水圧破砕法によって地下水が過剰に使用されていると考える者もいるが、干ばつやその他の用途の増加も同州の水不足の原因の一部となっている。[109]
ビジョンゲインの調査レポートでは、2011年の世界シェールガス市場の価値は266億6000万ドルと算出されている。[110]
2011年にニューヨークタイムズが業界の電子メールと内部文書を調査したところ、企業が意図的に油井の生産性と埋蔵量の規模を誇張しているため、非在来型シェールガス採掘の経済的利益はこれまで考えられていたよりも少ない可能性があることが判明した。 [111]この記事は、ニューヨークタイムズのパブリックエディターなどから、シェールガスの生産と経済に有利な事実と視点を省略しているとして批判された。[112]
2012年第1四半期、米国は8400億立方フィート（Bcf）（カナダから785Bcf）を輸入し、4000億立方フィート（主にカナダ向け）を輸出した。どちらも主にパイプライン経由である。[113] LNGとして船で輸出されることはほとんどなく、高価な設備が必要になるためである。2012年にはシェールガスの影響で価格が100万英国熱量単位あたり3ドル（10ドル/ MWh）まで下がった。[114]
米国におけるシェールガス開発の経済的影響に関する最近の学術論文によると、シェール鉱床のある地域では探査が活発に行われており、天然ガス価格が劇的に下落している。工業用天然ガスは米国の他の地域に比べて約30％安くなっている。[115]これは地元のエネルギー集約型製造業の成長を刺激するが、米国におけるパイプライン容量の不足を浮き彫りにする。[116]
シェールガス探査の副産物の1つは、地下深くのシェール層を「タイトオイル」またはシェールオイル生産に利用できるようになることである。プライスウォーターハウスクーパース（PwC）の報告書によると、2035年までにシェールオイル生産は「世界経済を最大2.7兆ドル押し上げる可能性がある。これは世界の総石油生産量の12％に達する可能性があり、1日あたり1,400万バレルに達し、今後数十年間で世界のエネルギー市場に「革命を起こす」ことになる」 [15]
2013年のフォーブス誌の記事によると、天然ガス価格が100万英熱量単位あたり3ドル（10ドル/MWh）以下、または1000立方フィートあたり約3ドル以下であれば、天然ガスを燃やして発電する方が石炭を燃やすよりも安価だという。[20]また、2013年に、ベイカー研究所エネルギー研究センターのケン・メドロック上級所長は、米国のシェールガス損益分岐点価格を調査した。「1000立方フィートあたり2.65ドルで採算が取れる井戸もあれば、8.10ドルかかる井戸もある…中央値は4.85ドルだ」とメドロック氏は述べた。[117]エネルギーコンサルタントのユーアン・マーンズ氏は、米国では「最低コストは1000立方フィートまたは100万BTUあたり4～6ドルの範囲だ」と推定している。[118] [119]
参照
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- ^ 変換「$/MM [百万] Btu × 1.025 = $/Mcf」
さらに読む
- ガンパー・ラビンドラン、シャンティ編『シェール・ジレンマ：フラッキングとシェール開発に関する世界的視点』（ピッツバーグ大学出版、2018年）オンラインレビュー
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、シェールガスに関連するメディアがあります。
- クリストファー・ガスコインとアレクシス・エイクによる「非在来型ガスとLNG市場への影響」。これは、国立アジア研究局が主催した2011年太平洋エネルギーサミットのために書かれたワーキングペーパーです。
- シェールガスブーム：非在来型化石エネルギーの台頭による世界への影響、FIIAブリーフィングペーパー122、2013年3月20日、フィンランド国際問題研究所。
- 中国のシェールガスと米国の非在来型燃料開発の比較: 健康、水、環境リスク、パオロ・ファラーとリカルド・トレモラーダ著。これは、バーモント・ロー・スクール主催の 2013 年環境研究会議で発表された論文です (2013 年 10 月 11 日)
- 米国のシェールガス評価地図、2012年米国地質調査所
- 登録はシェールガス井の近くに住むことによる健康への影響の研究に役立つ、子供のための出生異常研究ニュースレター、2017 年 5 月