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地熱発電

 地熱発電(ちねつはつでん、じねつはつでん)というものは主に火山活動によって発生する地熱を用い、発電を行うという事で、核融合エネルギーに由来しない数少ない発電方法の一つだと言われています。これらはウランや石油といった枯渇性エネルギーの価格高騰への対策の一つとなることから、エネルギーの安全保障を考える意味でも、非常に注目されている発電方法だといえるでしょう。特に日本はこの地熱がイヤと言うほどあるので、これらの発電方法を上手く用いることによって、効果的な発電が可能だと見込まれています。また、そうした培われた技術を海外の電気の無い国、電気が不安定な国に対して輸出して、地熱が存在する外国に、地熱発電所を建てるというビジネスなども今は進んでいるそうです。

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地熱発電の大まかな仕組み

 地熱発電は、地熱によって生成された水蒸気により発電機に連結された蒸気タービンを回すことによって電力を発生させる仕組みになっています。このエネルギーは当然気候や天候、季節や時間帯を問わず常時安定した電力を供給でき、資源量も非常に多い一方で、初期費用や、探索、開発費用の高さに加え、火山性の自然災害に遭いやすいといった問題点も指摘されています。

 基本的に現在では以下の3つの仕組みの地熱発電方式があります。

  • ドライスチーム
  • フラッシュサイクル
  • バイナリーサイクル

 さらにこれらに加えて、将来的に実現しそうな技術としては、熱水・蒸気資源が無くとも発電可能な高温岩体発電、またマグマ発電といったものが研究されており、今後の発展が期待されています。

ドライスチーム

 ドライスチームは蒸気発電を行う場合に、蒸気井から得られた蒸気がほとんど熱水を含まなければ、簡単な湿分除去を行うだけで蒸気タービンに送って発電を行うことができるという仕組みです。日本では松川地熱発電所、八丈島発電所などで実施されています。

フラッシュサイクル

 このフラッシュサイクルは日本で最も主流な地熱発電方式であり、得られた蒸気に多くの熱水が含まれている場合に、蒸気タービンに送る前に汽水分離器で蒸気だけを取り分けるというものです

 また蒸気を分離した後の熱水を減圧して、更に蒸気が得られるというダブルフラッシュサイクルという手法もあり、この蒸気をタービンに投入すれば、設備は複雑にはなってしまいますが、15~25%前後の出力の向上と、地熱エネルギーの有効利用が可能になります。

バイナリーサイクル

 バイナリーサイクルを用いれば、たとえ地下の温度や圧力が低いかったり、熱水しか得られなかったとしても、アンモニア、ペンタン、フロンといった水よりも低沸点の熱源体を熱湯水で沸騰させてタービンを回すという手法です。日本では温泉発電などに利用されてるといいます。

ほかにもある地熱発電

 地熱の最もたる恩恵と言えばやはり温泉だと思いますが、そんな温泉を一時的に発電に利用する方法もあったりします。そんな温泉発電に関してもすこし見ていきましょう。

温泉発電(温泉水温度差発電)

 温泉発電が用いられるのは、ほとんどの場合、かなり高温すぎる為、直接入浴に適さない温泉などが上げられます。例えば70~120度といった状況の温泉を、50度程度に冷ますのであれば、余剰の熱を発電に利用してしまった方が非常に効率的だといえると思います。先ほど説明したように、発電自体にはバイナリーサイクル方式を利用し、余剰の熱エネルギーを利用して発電していきます。

 発電能力自体は小さいですが、占有面積が比較的小規模ですみ、熱水の熱交換利用するだけなので、既存の温泉の源泉の湯温調節設備(温泉発電)として設置した場合は、源泉の枯渇問題や、有毒物による汚染問題、熱汚染問題とは無関係に発電可能な方式であるといえます。

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高温岩体発電

 現在は、地熱発電をもう一段進めた高温岩体発電という手法もあったりします。通常の地熱発電ですと、蒸気の吹き出るところを探し当てなくてはいけませんが、この高温岩体発電であれば、それらを探す必要はありません。地下に高温の岩体が存在する箇所を水圧破砕して、水を送り込み、蒸気や熱水を得るという手法で、日本では少なくとも、大型発電所四〇基に相当する電力をまかなうことが出来ると期待されています。基本的に日本ではこの高温岩体発電が行える場所が至る所にあるため、まさに日本にぴったりの発電方法だといえるのかもしれません。しかし、一つの課題として、やはり持ち上がるのが、その発電所を建てるためのコストです。ランニングコスト自体は非常に少なくはあるのですが、しかし、初期コストが非常に多くかかるため、現在はそういったコスト高を理由に停止されています。

マグマ発電

 さらに将来の構想として、マグマ溜り近傍の高熱を利用するマグマ発電というものが検討されているらしいです。これを実現可能にするには少なくとも今から50年はかかると言われていますが、潜在資源量は6TW(6千万MW)におよぶと見積もられていて、実際にこれが実現した暁には現在の日本の全電力需要の3倍をまかなう電気を発電することが出来ると言います。ただ、技術的にはまだまだ課題が多いため、実際に実現するまでにはまだまだ時間がかかることと、これらの開発を率先して政府が進めていく姿勢が無いため、実現するかどうかは未知数です。