マグマの热エネルギーを利用する地热発电とは？种类や普及しない理由は？
この记事の目次
地热発电は、再生可能エネルギーを有効活用する発电方法として世界中で注目されています。特に日本は火山大国であるため地热资源も多く、今后の発展が期待できる分野です。
では、地热発电はどのような仕組みで行われているかご存知でしょうか？
この記事では、地热発电の仕組みや歴史、メリット?デメリット、今後の展望について解説しています。地热発电に関する基本的な知識や近年の動向などを知りたい人は必見です！
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- 更新日
- 2024年6月12日
地热発电とは
まずは、地热発电の仕組みや開発の歴史について解説していきます。
地热発电、どうやって発电するの？
地热発电は、火山や天然の噴気孔、硫気孔、温泉、変質岩などがある「地熱地帯」と呼ばれる地域で行います。地熱地帯には深さ数キロメートルの比較的浅い地点にマグマだまりがあり、その近くには地上から浸透した雨水が加熱され水蒸気となってたまっている地熱貯留層があります。この地下にたまった水蒸気を取り出し、タービンを回して発電するのが地热発电の仕組みです。
地热発电の歴史
地热発电の始まりは、1900年代のヨーロッパ?イタリアからでした。1904年にイタリアのラルデレロ地方で世界初となる地热発电実験が成功し、その後1942年には総出力12万kWを超える発電所が開発されました。このイタリアの技術を取り入れたニュージーランドやアイスランドなどの国々が、現在世界有数の地熱大国へと成長しています。
一方日本では、1925年に初めて大分県別府市で出力1.12kWの地热発电に成功しました。その後第二次世界大戦終了後や石油ショック、さらに最近では東日本大震災による深刻なエネルギー危機の度に、国内における再生可能エネルギーの重要性が見直されてきました。その中でも、火山大国である日本では、安定して発電ができる地热発电への期待は高まりつつあります。
出典:
地热発电の种类
地热発电には、大きく分けて3つの種類があります。
フラッシュサイクル
フラッシュサイクルは、日本でもっとも多く使用されている方式です。地下から200℃以上の高温の热水をくみ上げる场合に适しています。地中から取り出した水蒸気を「蒸気」と「热水」に分离させ、蒸気によってタービンを回し発电します。
このフラッシュサイクル方式には「シングルフラッシュ」と「ダブルフラッシュ」とがあります。ダブルフラッシュでは、シングルフラッシュで分离させた热水にさらに圧力をかけて蒸気をつくるため、発电量が増加します。
ドライスチーム
ドライスチームは、地中から取り出した水蒸気に热水がほとんど含まれていない场合に、蒸気と热水を分离させず、水蒸気をそのままタービンに送り発电する方式です。
バイナリーサイクル
バイナリーサイクルは、水蒸気の温度が低くタービンを回す力が得られない场合に、沸点の低いアンモニアなどの媒体を加热することよって、媒体蒸気で発电する仕组みです。既にある温泉热(水)?温泉井戸等を活用するため、新たな掘削、热水还元井等は必要ありません。
100度程度の热水であれば発电が可能なので、まだまだ导入の余地があり、既存の温泉施设に设备を追加することで新たに発电が可能です。环境にも优しく、近年注目されている方式です。
地热発电の事例
国内の代表的な地热発电所の事例をいくつか紹介します。
- 八丁原地热発电所
- 所在地：大分県玖珠郡九重町
- 运転开始年：1967年（昭和42年)
- 発电方式：フラッシュサイクル（ダブルフラッシュ）
- 阿蘇くじゅう国立公園や耶馬日田英彦山国定公園の山々に囲まれた温泉地に位置する地热発电所です。大岳発電所（出力：12,500kW）、八丁原1号機（出力：55,000kW）、八丁原2号機（出力：55,000kW）の3施設が稼働しています。
出典:
- 八丈島地热発电所
- 所在地：东京都八丈岛
- 运転开始年：1999年（平成11年）
- 発电方式：フラッシュサイクル（シングルフラッシュ）
- 東京都八丈島に位置する関東初の地热発电所です。島の自然環境の保全と地域との共生を考え、現存する林をほとんど残した施設設計を実現しています。この発電所では、島全体で必要な最低電力需要に近い約3,300kWを供給しており、発電時に発生する二酸化炭素の排出を約4割削減することができています。
出典:
- 九重地热発电所
- 所在地：大分県玖珠郡九重町
- 运転开始年：2003年（平成15年）
- 発电方式：フラッシュサイクル（シングルフラッシュ）
- 九重観光ホテルの温泉蒸気を利用した、出力990kW規模の地热発电設備です。
牧の戸温泉と九重観光ホテルの敷地内で発電された电気は、ホテルやキャンプ場の電力、暖房、給湯、浴場温泉に利用されています。
出典:
地热発电のメリット?デメリット
地热発电には、メリット?デメリットが存在します。以下でひとつずつ見ていきましょう。
地热発电のメリット
地热発电のメリットは、以下の4つになります。
环境负荷が少ない
二酸化炭素などの有害物質をほとんど排出せず、环境负荷が少ない点が最大のメリットです。
资源エネルギー庁の「」によると、kWhあたりの二酸化炭素排出量（g?CO2）は石炭火力が975、石油火力が742、太陽光発電は53、風力発電は29、地热発电は15であり、地热発电は他の発電方法を比较すると二酸化炭素の排出量が圧倒的に少ないです。
纯国产のエネルギーである
地热発电は、その土地で発生する地熱を活用した発電方法なので、纯国产のエネルギーであるといえます。海外からの輸入に頼ることもないので、世界情勢に左右され価格が急激に変動することもありません。
発电量が安定している
太陽光発電や風力発電とは異なり、地热発电は天候?昼夜を問わず発電量が安定しています。また、地热発电は地下のマグマの熱を利用するので、エネルギー源が枯渇する心配もありません。環太平洋火山帯に位置している日本は、世界的に見ても豊富な地熱資源を所有しています。まだまだ導入を進めることができるでしょう。
蒸気?热水の再利用が可能
地热発电で使用した蒸気と熱水は、再利用が可能です。農業用の温室や魚の養殖場、施設の暖房などに再利用する発電施設も増えています。
地热発电のデメリット
メリットばかりの地热発电ですが、デメリットもあります。ひとつずつ見ていきましょう。
発电设备开発に时间とコストがかかる
地热発电の発電設備をつくるためには、入念な地質調査が必要になります。また、土地ごとに規模や発電方式が異なるため、その土地に合わせた設備開発から工事完了までにかなりの時間とコストを要します。これが、日本で地热発电がなかなか広まらない1つの要因です。
自然や地域产业を破壊する可能性がある
地热発电に適しているのは、国立公園や温泉地など自然の景観に恵まれた場所が多いです。自然保護区域に手を加える場合は自然破壊につながる危険性がありますし、温泉資源を活用するとなれば地域の温泉産業?観光産業に影響が出ます。地热発电施設の設置には、地元関係者との調整や環境との調和をはかる必要があり、計画の進行がとても難しいのです。
騒音や振动の问题がある
地热発电施設の建設は、生産井や還元井を掘るため大規模な工事となります。ボーイング作業をはじめとするさまざまな作業工程によりかなりの騒音?振動が発生するため、近隣への影響が大変大きく、トラブルの原因になりかねません。
地热発电の现状と今后の展望
世界の地熱資源量を見てみると、日本はアメリカ、インドネシアに続く第3位に入るポテンシャルがあります。しかし、地热発电の稼働状況で日本は第10位にまで順位を下げており、地熱エネルギーをうまく利用できていないのが現状です。
しかし、2030年度の再生可能エネルギー普及目標を見据えた補助金支援や、国立?国定公園の一部開放などの動きもあり、今後日本国内の地热発电設備は増加していく見込みです。
日本地热协会の「」によると、資源エネルギー庁のJOGMEC助成制度を利用し調査開発中の大規模?中規模案件は、平成30年9月末時点で34か所あり、地热発电の開発が進んでいる様子がわかります。
また、地下构造の探査精度の向上、掘削费用の低减?期间の短缩化、运転开始后の蒸気量の维持など、开発コストとリスクの低减を実现するための技术开発も进んでいます。
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火山大国である日本は、世界有数の地熱資源を持つ国です。これから再生可能エネルギーの利用が進むにつれ、地热発电の重要性もさらに高まってくるでしょう。ぜひこの機会に、消費者としてエネルギーに対する理解を深めておきましょう！
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