Japan

トップページ > 学ぶ(ヒストリー・サイエンス) > てくのろじぃ解体新書 > 地熱発電システム

地熱発電システム

マグマの力を使った再生可能エネルギー

自然の力を利用した発電が注目されています。
火山国・日本に豊富にあるエネルギー源=地下のマグマの熱を利用するのが地熱発電。
その仕組みを電力システム社の前泊先生に伺いました。

地球の活動そのものがエネルギー源

今月の先生 電力システム社 火力・水力事業部 前泊 淳一郎さん 東芝の地熱発電システムは世界に52台、シェアNo.1!

ニャンダロー:休みの日に家族で温泉旅行に行って来たニャ。温泉の源はものすごく熱そうだけど、あの熱はエネルギーとして使えないのかな?

前泊先生:日本には火山や温泉がたくさんあるよね。それは豊富な地熱エネルギーに恵まれているということでもあるんだ。実は今、火山の下のマグマの熱を利用する地熱発電が、CO2排出量の極めて少ない再生可能エネルギーとして注目されているんだよ。

ニャ:マ、マグマで発電するんですか?

先生:正確に言うと、地下に浸み込んで地熱貯留層に溜まった雨水がマグマのエネルギーで熱水になり、その蒸気を取り出して使うんだ。この蒸気の力でタービンを回し、その回転する力を使って発電するんだよ(図1)。

図1:自然の蒸気を利用する地熱発電の仕組み
(1)生産井(地熱貯留層に掘り抜いた井戸)から噴出した蒸気と熱水を分離。蒸気はタービンへ送られ、熱水は還元井より再度地中へ注入・還元されます。
(2)蒸気エネルギーでタービン・ローターを回します。
(3)タービンで得られた回転エネルギーを電気エネルギーに変換(発熱)します。
(4)タービンで仕事をした排気蒸気を、冷却塔からの水で冷やし、凝縮して再度水に戻します。
(5)復水器から送られた温水を冷却し、システム全体の冷却水を作ります。冷却水は復水器などを冷却して、再度冷却塔へ送られ再利用されます。余った水は還元井より地中へ注入され、地中の熱により再び蒸気となり、循環再利用されます。

地中の蒸気を使う地熱発電特有の技術

図2:蒸気の湿分を取り除くドレインキャッチャー蒸気の凝縮で発生した湿分をタービン翼の前面に刻んだ溝でとらえ、ドレインキャッチャーに集めてタービンの外に除去

ニャ:地熱発電特有の工夫もあるのかニャ?

先生:地中から取り出した蒸気には、砂などの固形物や硫黄・塩分などが含まれているから、タービンを傷めたり、腐食させたりしないような工夫(耐食性向上)が必要なんだ。コバルト合金などの特殊なコーティングをタービンに施したりするよ。また、蒸気そのものの湿度が高く、湿った蒸気がタービンの効率を下げてしまうので、タービン翼に溝を刻んだりして湿分(空気中の水分など)をタービンの外に取り除く工夫もしているんだ(図2)。

ニャ:自然の力を利用するのも、なかなか大変なんですね。

先生:地下の熱水をくみ上げるだけでなく、タービンで仕事の終わった蒸気を冷やして再び水に戻し、還元井という井戸を使って地下に戻してもいるよ。地中の熱水をただ使うだけでなく、地熱貯留層の水をできるだけ減らさないことも考えているんだ。この水は、またマグマによって熱せられ、蒸気として働いてくれるからね。

地下深くに眠る地熱貯留層を掘り当てる

ニャ:地下の蒸気は自然に沸くから燃料代はタダだし、一度地熱発電所を作れば永久に使えそうですね。

先生:たしかに雨が降り、地下に溜まった水が熱せられて蒸気となる活動は永久的だから、常にエネルギー源が再生されていることになるね。でも、どこでも地熱発電ができるわけではないんだ。

ニャ:温泉は、日本中いたるところにありますけど…。

先生:発電に利用できる熱水の溜まった地熱貯留層を見つけて、そこに井戸を掘らないといけないんだ。地熱発電をおこなうには高い圧力がかかった150℃くらいの熱水が必要で、これは地下1000mより深い地層にある。普通の温泉よりずっと深いから、その場所がわかっていればいいけれど、有効な地熱貯留層を掘りあてるのはかなり大変なんだよね。もちろん、日本は火山国だから地熱発電が可能な場所は多いよ。でも、こうした地熱貯留層の多くは国立公園内にあるから、厳しい規制があって地熱発電所のような施設をつくるのはなかなか難しいんだ。最近は地熱発電を後押しするために、環境省が規制の緩和に乗り出しているけどね。 海外からの燃料資源の輸入に頼らず、自国の安定的な自然資源を活用できるという意味で、地熱発電はこれからますます注目されていく技術なんだ。

世界で活躍する東芝の地熱発電

地熱のパワーはすごいニャ〜!

先生:東芝は、1966年に日本初の地熱発電所向けにタービン・発電機を納入して以来、さまざまな工夫を重ね、今では北米、東南アジア、アイスランドほか、国内外合わせた累計発電出力2650MW、25%のシェアを持つ世界No.1の地熱発電システムメーカーなんだ。豊富な地熱資源を有する世界の火山国では、CO2排出量が極めて少なく、他の自然エネルギーのように気象状況の影響を受けることのない、安定した自然エネルギー源としての地熱利用のニーズが高まっているんだ。

ニャ:実績のある東芝の技術は、これからますます活躍の場が広がりそうですね。
前泊先生、ありがとうございました。

関連リンク

てくのろじぃ解体新書 一覧へ

学ぶ(ヒストリーサイエンス)トップページ

東芝未来科学館 〒212-8585 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地34 スマートコミュニティセンター(ラゾーナ川崎東芝ビル)2F

このページのトップへ