活かそう！ 地 熱 発 電！ 日本地熱協会事務局 所 ： 〒101- 0031 東京都千代田区東神田 1- 4 -11 ＫＫビル５階 住 F 日本 地 熱 協 会 話 ： 03 - 5823 - 4639 電 A X ： 03 - 5823 - 4640 E - m a i l ： [email protected] U R L ： http://www.chinetsukyokai.com/ Japan Geothermal Association 2015.9 地 熱発電のしくみ 噴気 噴気 再生可能なエネルギー！ 還元井 火山 生産井 地熱資源は火山性の地熱地帯で、マグマの熱で高温に なった地下深部（地下 1,000∼3,000m 程度）に存在します。 地表面に降った雨や雪が地下深部まで浸透し、高温の流体、 すなわち地熱流体となります。 これが溜まっているところを 地熱貯留層といいます。 地 熱 発 電の特長 地下水 地熱発電は、地熱貯留層より地熱流体を取り出し、 タービンを回転させて電気を起こして 地熱発電は地球内部にある います。 高温のエネルギーを使って 発電方式は複数ありますが、最も 発電するんだよ 一般的なフラッシュ発電と、最近増え ているバイナリー発電を紹介します。 温泉 地下水 割れ目 熱水 地熱貯留層 みに 大地の恵 ね だ 謝 感 マグマ 18 11 9192 40 1919 8 ロシア 5 8889 カナダ 3 81 アメリカ 0 72 必要なエネルギー資源を 外国から輸入しなければならない 31 7172 ブラジル 59 54 69 中国 100 必要なエネルギー資源を 自国で生産できる 180 174 インド 還元井へ 地熱発電は、昼夜、天候を問わず 24 時間、しかも安定的 に発電することができます。 また自然エネルギーの中でも出力が非常に安定しており、 ベースロード電源として利用できます。 80 60 40 0 120 kWh 150.5 年間発電電力量（億kWh） 設備容量（万kW） 1432 利用率 1600 1200 58％ 80 800 47.49 40 0 20％ 25.96 400 271 12％ 51.2 地熱発電 kW ︶ 20 160 年間発電電力量、設備容量、利用率の比較 （地熱発電、風力発電、太陽光発電） 設備容量︵万 発電し終わった二次媒体は、凝縮器で液体に戻し、循 環ポンプで再度、蒸発器に送る。 1,000 162 153 イギリス 二次媒体の蒸気でタービンを回転させ発電する。 800 原子力を国産とした場合 ドイツ 3 4 600 原子力を輸入とした場合 ︶ 地熱流体で二次媒体を温め、 蒸気化する。二次媒体を温 めた後の地熱流体は、 還元井から地下に戻す。 400 主要国のエネルギー自給率 （2011年） 年間発電電力量︵億 2 200 200 利用率︵％︶ 生産井から地熱流体を取り出す。 943 （864） 出典：今村（2010） 「日本の発電技術のライフサイクルCO2排出量評価−2009年に得られた データを用いた再推計−」をもとに作成 火山の多い日本は地熱資源が豊富で、世界第 3 位（2,347 万 kW）の地熱資源量を有しています。 地下に眠る地熱資源を 取出して発電する地熱発電によるエネルギーは、まさに純国産 のエネルギーとして、エネルギー自給率の向上に貢献します。 バイナリー発電 1 738 （695） 石炭火力 安定的な電源として使えるエネルギー！ ダブルフラッシュ方式は、セパレータで分離した熱水をフラッシャー（減圧器）に導入して低圧の蒸気をさらに取り出し、高圧蒸気と 低圧蒸気の両方でタービンを回す方式です。 高温高圧の地熱流体の場合に採用され、シングルフラッシュよりも約２０％出力が増加 します。 八丁原発電所や森発電所で採用されています。 バイナリー発電は、水よりも沸点の低い二次媒体を 使うので、より低温の地熱流体での発電に適しており、 地熱流体で温められた二次媒体の蒸気でタービンを回し て発電します。 石油火力 出典：IEA「Energy Balances of OECD Countries 2013 Edition」, 「Energy Balances of NON-OECD Countries 2013 Edition」をもとに作成 4 地熱貯留層 発電し終わった蒸気は 復水器で温水にし、 さらに冷却 塔で冷ました後、復水器に循環して蒸気の冷却に使用 する。 599 （476） イタリア 蒸気でタービンを回転させ、 発電する。 474 （376） LNG火力（汽力） フランス 3 4 3 1 38 LNG火力 （複合） 日本 セパレータ （気水分離器） で地熱流体を蒸気と熱水に 分け、熱水は 還元井から地下に戻す。 還元井 25 韓国 2 生産井 復水器 20 風力 太陽光 自給率 ︵％︶ 地熱貯留層に生産井を掘り、地熱流体を取り出す。 タービン 原子力 ライフサイクルCO 2 排出量(g-CO 2 /kWh) 純国産エネルギー！ 空気 1 発電機 その他（間接） 13 地熱 ※原子力は使用済燃料再処理、 プルサーマル利用、高レベル放射性破棄物処分等を含めて算出 送電線 冷却塔 発電燃料（直接） 11 （中規模ダム水路式） 0 地熱発電では燃料が不要なため、燃料を燃やして CO 2 を 排出するということがありません。 また、発電所建設から運転中、発電所解体までに発生する 総 CO2 量もきわめて少なく、地球温暖化の軽減に効果的です。 セパレータ （気水分離器） 2 地熱発電は、地熱貯留層から地熱流体を蒸気として地上 に取出して発電するものです。 地熱流体を取り出すと、地熱 貯留層では減った分を補うように地熱流体の流れが生じます。 また、セパレータで分離した熱水は還元井から地下へ戻します が、これも地熱貯留層で再び温められ地熱流体となります。 このように、熱水や地熱流体は循環します。 この自然な回復 サイクルに合うように発 電を行うことで、 地 熱エネルギーは 永続的な利用が可能です。 クリーンなエネルギー！ フラッシュ発電 フラッシュ発電は、主に200℃以上の高温地熱流体 での発電に適しており、地熱流体中の蒸気で直接ター ビンを回します。 シングルフラッシュ方式は次のように発電を行います。 電源別平均ライフサイクルCO2排出量 水力 風力発電 太陽光発電 0 出典：地熱発電は「電気事業便覧 平成26年版」 （電気事業連合会編） 太陽光と風力は「再生可能エネルギー発電設備の導入状況について（平成26年3月末）」 （資源エネルギー庁） 蒸発器 1 生産井 2 送電線 地地 熱域とともに 発 電の特長 3 発電機 タービン 凝縮器 ∼地域との共生を第一に考えます∼ 還元井 冷却水 媒体循環ポンプ 二次媒体 地熱貯留層 4 ■ 温泉バイナリー発電 80℃を超えるような温泉が湧出する温泉地では、その高温の温泉をバイナリー発電の熱源として使え、熱の有効利用になります。 発電に利用された後の温泉は、温度が下がり、浴用に適温となります。 森発電所では、還元熱水と沢水を熱交換することによって得られる 85℃の 交換熱水をハウス暖房用に給湯し、ブランドトマトとキュウリの生産に役立 てています。 地熱発電所は長年にわたり運用するものですので、地域の方々と の共生を第一に考えます。地熱発電は地産地消の電源として、地域 の方、周辺の温泉事業者の方に理解を頂くことが最も重要です。そ のため、地熱発電の調査・開発を行う場合には、地域協議会の設置 や説明会の開催、対話等を行っています。 温泉のタイプによっては影響するおそれがあるので、地熱発電の ための調査・開発・操業を行う際は、並行して温泉モニタリング等の 環境調査を行い、周辺環境への影響の有無を調べています。 地熱発電に伴って発生する熱水や温水については、地域協議会等 の場を通じて、地元で有効利用できるように努めています。
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