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国内22年ぶり地熱発電所が完成

地下の熱水を活用して1万5000世帯分の電気を作り出す地熱発電所が、国内では22年ぶりに八幡平市に完成し、東日本大震災後に進む自然エネルギーの普及につながると期待されています。

「松尾八幡平地熱発電所」は、岩手県と秋田県を結ぶ観光道路、「八幡平アスピーテライン」沿いに完成したもので、およそ1500メートルの地中から水蒸気や熱水などの高温のエネルギーを取り出し、タービンを回して7000キロワット以上、一般家庭で1万5000世帯分の電気を作ります。


この規模の地熱発電所が国内に完成するのは、22年ぶりです。
19日、現地で開所式が開かれ、運営会社の「岩手地熱」の水田幹久社長が、「天候に左右されない地熱で、電気を安定して供給し、地域の役に立ちたい」とあいさつしました。


この発電所で作った電気は、震災のあと、国が電力会社に対して自然エネルギーをすべて買い取るよう義務づけた買い取り制度によって、一定の価格で東北電力に売電されます。
現在、すでに一部が市の施設などに供給されていて、発電所では地元での利用の拡大を目指すということです。


「岩手地熱」の梶原竜哉取締役は、「地熱は温水にも利用もできる。温泉と共生しながら、地産地消のエネルギーとして使えるようにしていきたい」と話していました。


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源泉を活用した「バイナリー発電所」、宝温泉と洸陽電機が稼働

  • 工藤宗介=技術ライター、金子憲治=日経BP総研 クリーンテック研究所
  • 2017/11/09 09:53

洸陽電機(神戸市)は、源泉の余剰熱エネルギーを活用した「バイナリー発電所」が完成したと発表した。

 「バイナリー発電」は、地熱発電の技術の1つ。一般的な地熱発電が地下からの蒸気で直接タービンを回すのに対し、バイナリー発電では、蒸気や熱水で水より沸点の低い液体(作動媒体)を加熱・蒸発させ、その蒸気でタービンを回す。

 今回、稼働したバイナリー発電所は、洸陽電機と奥飛騨宝温泉協同組合(岐阜県高山市)が建設を進めてきたもので、宝温泉の源泉からの余剰熱を活用した。名称は、「奥飛騨第1バイナリー発電所」で、11月6日に竣工式を開催した。

 同発電所は、神戸製鋼所製の小型バイナリー発電機「MBー70H」を設置した。奥飛騨宝温泉協同組合3号泉(温泉給湯用源泉)を活用する。送電端電力は49.9kW。年間の発電量は、一般家庭110世帯分に相当する約37万kWhを見込む。

 源泉の余剰熱を活用したバイナリー発電としては東海3県で初めてという。バイナリー方式の採用により、宝温泉に加盟する旅館と組合員に安定した給湯を行うとともに、組合員の給湯利用料の安定化を目指すとしている。

 洸陽電機が自社発電所として設備設計、施工、維持管理を行う。発電した電力は中部電力に全量売電する。宝温泉と洸陽電機は、4つの源泉所有者と洸陽電機が設立した「奥飛騨自然エネルギー合同会社」と連携し、エネルギーの地産地消を推進するとしている。

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産総研の20万分の1日本シームレス地質図編集委員会は、2005年からWeb上で公開してきた日本全国の地質情報を継ぎ目なく表示する「20万分の1日本シームレス地質図」をリニューアルした。

2017年05月26日 13時00分 更新
[長町基,スマートジャパン]

PCやスマホなどから誰でも閲覧可能

 産業技術総合研究所(産総研)の20万分の1日本シームレス地質図編集委員会は、2005年からWeb上で公開してきた日本全国の地質情報を継ぎ目なく表示する「20万分の1日本シームレス地質図」を完全リニューアルし、2017年5月に一般公開した。

 地質図とは、植生や土壌の下にある地層や岩石の種類・時代・分布、それらの相互関係を表した地図である。地質図の情報により地盤の状態や活断層の位置、石炭、天然ガス、温泉、地熱といった地下資源の有無、火山活動の歴史などが分かる。資源探査、土木・建築、防災・減災、近年では観光など幅広い分野で利活用されてきた。
 特に日本は4つのプレートがせめぎ合う場所であるため、世界の中でも非常に複雑な地質をしており、その成り立ちの背景や現在の状態が分かる地質図は、安全・安心な社会を実現する上で、重要な役割を果たしているという。

 地質調査総合センターは、20万分の1地質図幅を基に地質図をデジタル化し、1つの地質図で日本列島をカバーした同地質図をWebサイトで公開してきた。継ぎ目のない日本全土の地質図を、PCやタブレット端末、スマートフォンで誰でも簡単に見ること可能だ。この地質図は日本全国を単一の凡例で見ることができる唯一の地質図で、世界的にもこのような情報量をもつ地質図を高速に閲覧できるシステムはないとする。公開以降のアクセス数は順調に増加し、トップページのアクセス数は100万件を超えている。

 しかし同地質図は、1992年に刊行された「100万分の1日本地質図」の凡例を基に作成されたため、用いられている凡例の基本概念は既に約25年が経過していた。凡例は地質図に情報を表現するための「言葉」であり、それが刷新されない限り、新しい考え方を盛り込んだ地質図を作ることは困難だ。そのため、この25年間の地質学の進展を基に刷新した凡例を作成し、それに基づく新たな地質図の編さんが求められていた。

http://image.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1705/26/ts170526_AIST01.jpg
地質図の旧版(左)と新版(右)の比較 出典:産総研

 そこで、産総研では2010年に各分野の専門家を集めた20万分の1日本シームレス地質図編集委員会を立ち上げ、最新の知識に基づいた凡例の作成と再編さんを行った。全面的に刷新した凡例は「地質の年代」「岩石の種類」「地層・岩石ができた環境」を組み合わせた2400超の凡例からなり、従来の386に比べて大幅に増えている。岩石の区分を全て見直すことで、より詳細な凡例による地質図を提供できるようになったという。

 これまでも20万分の1日本シームレス地質図は、地質図の上に活断層の位置などさまざまな情報を重ね合わせて表示できていたが、今回はより詳細な地質図となったため、重ね合わせる情報との相関関係がより分かりやすくなると期待される。

 また地質図に各地域の行政情報などを合わせて的確な避難経路を導き出すなど、より効果的で、合理的な防災・減災対策を講じることも可能となる。観光分野においても、最新の地質情報でその地域の景観の成り立ちを説明できるようになるとする。

 今後はこれまでのシームレス地質図と同様、活断層などの情報を重ね合わせることができるようにするなど利便性を向上させるとともに、ダウンロードデータも用意する予定だ。これまでのシームレス地質図を下敷きにして各種の情報をオーバーレイして表示する外部のWebサイトに対して、新版の完成を案内するともに、階層構造化された凡例を生かした各種アプリケーションソフトの開発と提供にも取り組んでいく。

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資源に影響を与えない地熱発電所、日本一の温泉県で動き出す

地熱発電で全国の先頭を走る大分県では、さまざまな方式で電力を作る。低温の蒸気と熱水を利用するバイナリー方式のほか、温泉水を使わずに地中の熱を吸収して発電する実証設備が世界で初めて運転に成功した。森林地帯と臨海工業地帯では大規模なバイオマス発電所が電力の供給を開始した。

2017年02月28日 09時00分 更新
[石田雅也,スマートジャパン]

 圧倒的な地熱発電の規模を誇る大分県の九重町(ここのえまち)で、新しい発電方式を採用した実証プラントが2016年9月に世界で初めて運転を開始した(図1)。ベンチャー企業のジャパン・ニュー・エナジー(JNEC)が京都大学と共同で開発した「JNEC地熱発電方式」を採用している。

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図1 「ジャパン・ニュー・エナジー水分発電所」の設備(画像をクリックすると拡大)。出典:ジャパン・ニュー・エナジー

 この発電方式の特徴は地中の温泉水を使わない点にある。通常の地熱発電設備は地中から高温の蒸気と熱水をくみ上げて、発電した後に熱水を地中に戻す方法をとる。温泉資源に影響を与える懸念があるため、温泉事業者などが発電所の建設に反対するケースも少なくない。

 JNEC地熱発電方式では地下1000メートル以上の深さまで、二重管構造の地中熱交換器を埋設する。地上から二重管の外側に水を加圧して送り込み、地中の熱で高温になった水を内側の管を通じてくみ上げる(図2)。地上に出た高温の熱水を減圧すると蒸気が発生して、タービンを回して発電する仕組みだ。このサイクルを続ければ、地中の温泉資源に影響を与えずに地熱を取り出すことができる。

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図2 「JNEC地熱発電方式」の仕組み。出典:ジャパン・ニュー・エナジー

 それに加えて発電所を建設できる対象の場所も広がる。従来のように地中で温泉水がたまっているところを特定する必要がなく、高温の地熱が分布している地域であれば二重管を埋設して熱を回収できる(図3)。地熱発電の大きな課題になっている開発期間の短縮と開発コストの低減につながる。

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図3 地熱発電所の建設に向けた掘削工事の様子。出典:中村建設

 ただし現在の実証プラントの発電能力は24kW(キロワット)と小さい。JNECと京都大学は性能向上の研究開発を続けて、2025年をめどに3万kW級の大規模な発電設備の建設を目指す。

 日本には世界で第3位の地熱資源量がありながら、環境保護や導入コストの問題で開発が進んでいない。温泉水に影響を与えない発電方式を低コストで実用化できれば、全国各地に広がっていく期待がふくらむ。

低温の熱水で発電量を増やす

 九重町では九州電力の大規模な地熱発電所が3カ所で稼働している。そのうちの1つ、「滝上(たきがみ)発電所」で新しい発電設備の建設が始まっている(図4)。地中からくみあげる蒸気と熱水は従来のままで、地熱発電の導入量を増やす試みだ。

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図4 「滝上発電所」の全景。出典:九州電力

 滝上発電所は1996年に運転を開始して、発電能力は2万7500kWにのぼる。年間の発電量は1億9700万kWh(キロワット時)に達して、一般家庭の使用量(年間3600kWh)に換算すると5万5000世帯分に相当する。地中からくみ上げた蒸気と熱水のうち、高温の蒸気だけを発電に利用して、低温の熱水は使わずに地中に戻してきた(図5)。

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図5 「滝上発電所」の蒸気供給設備(画像をクリックすると発電設備も表示)。出典:九州電力

 滝上発電所では蒸気の供給を出光興産グループが担当して、その蒸気を使って九州電力が発電する分業体制をとっている。出光興産は発電に使っていなかった低温の熱水を利用できる地熱発電所を新たに建設中だ。低温でも蒸発する沸点の低い媒体を使って発電できる「バイナリー方式」を採用する。

 発電能力は5050kWで、2017年3月中に運転を開始する予定だ。バイナリー方式の地熱発電所では国内最大の規模になる(図6)。年間の発電量は3100万kWhを見込み、一般家庭の8600世帯分に匹敵する。この地熱発電所だけで九重町の総世帯数(3900世帯)の2倍以上に相当する電力を供給できる。

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図6 「滝上バイナリー発電所」の完成イメージ。出典:出光興産

 九重町にある地熱発電所の中で最も古い「大岳(おおたけ)発電所」でも、新たな取り組みが始まった(図7)。大岳発電所は1967年に運転を開始して、ちょうど50年目を迎えている。地熱を取り出す現在の設備を生かしたまま、発電機やタービンを更新して発電能力を増強する。地下からくみ上げる蒸気と熱水の量は変えずに、再生可能エネルギーの電力を増やす取り組みだ。

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図7 「大岳発電所」の所在地。出典:九州電力
 現在の発電能力は1万2500kWだが、同じ量の地熱資源を使いながら1万4500kWへ引き上げる。従来は高温の蒸気だけを使って発電する「シングルフラッシュ方式」を採用していた。新しい設備では低温の熱水も組み合わせて蒸気の量を増やす「ダブルフラッシュ方式」に進化させる(図8)。
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図8 更新後の地熱発電設備の仕組み(画像をクリックすると拡大)。出典:九州電力

 発電設備の更新には環境影響評価の手続きを実施してから工事に着手する必要がある。新しい発電機やタービンを収容する建屋は敷地内の別の場所に建設して工事期間を短縮する。約2年間の工事の後に、試運転を経て2020年12月に営業運転を開始できる見通しだ(図9)。

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図9 設備更新後の「大岳発電所」のイメージ(画像をクリックすると周辺地域も表示)。出典:九州電力

電力の自給率は全国トップクラス

 全国随一の温泉資源を誇る大分県では新しい地熱発電所の開発が進む一方で、太陽光や小水力発電、バイオマス発電の導入量も伸びてきた。固定価格買取制度の認定を受けた発電設備がすべて稼働すると、県内の全世帯数の2倍を超える電力を供給できる(図10)。すでに運転を開始した発電設備だけでも50%以上の世帯をカバーできる状況だ。

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図10 固定価格買取制度の認定設備(2015年11月末時点)

 特に最近はバイオマス発電の拡大が目ざましい。2016年に入って大規模な木質バイオマス発電所が大分県内で相次いで運転を開始した。1カ所は南部の豊後大野市(ぶんごおおのし)で2016年8月に稼働した「豊後大野発電所」である(図11)。

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図11 「豊後大野発電所」の全景(画像をクリックすると拡大)。出典:ファーストエスコ

 発電能力は1万8000kWで、年間に330日の稼働を予定している。年間の発電量は1億2000万kWhを見込んでいて、一般家庭の3万3000世帯分の電力を供給できる。豊後大野市の総世帯数(1万6400世帯)の2倍に匹敵する規模だ。燃料は周辺地域の森林で発生する間伐材などを利用する。

 年間に消費する木質チップは21万トンにのぼる。発電所を運営するエフオングループは大分県の西部に広がる日田市(ひたし)でも木質バイオマス発電所を運転中だ。日田市の周辺地域から燃料の木材を集めて、県の北部と南部に分かれた2つのバイオマス発電所で共同の備蓄体制をとっている(図12)。木質バイオマス発電で課題になる燃料の安定確保を図るためだ。

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図12 大分県内で稼働する2カ所のバイオマス発電所を連携した運営体制。出典:エフオン豊後大野

 大規模な木質バイオマス発電所は臨海工業地帯でも動き出した。南部の佐伯市(さいきし)にある太平洋セメントの工場の構内では、発電能力5万kWの木質バイオマス発電所が2016年11月に運転を開始した(図13)。

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図13 「佐伯発電所」の全景。出典:イーレックス

 この木質バイオマス発電所では港に隣接する立地を生かして、東南アジアから輸入するパームヤシ殻(PKS)を燃料に利用する。PKSはヤシの実からパームオイルを抽出した後に出る廃棄物で、実の中に入っている大きな種の殻の部分を乾燥させて砕いたものだ(図14)。東南アジアでは大量のPKSが発生して処分が課題になっている。バイオマス発電に利用することで廃棄物の処理とCO2(二酸化炭素)の削減を両立できる。

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図14 燃料のパームヤシ殻。出典:イーレックス

 年間の発電量は3億1500万kWhを想定している。8万7500世帯分に相当する電力で、佐伯市の総世帯数(3万3500世帯)の2.6倍に匹敵する。バイオマス発電は再生可能エネルギーの中でも天候の影響を最も受けにくい。長期にわたって燃料を確保できれば、安定した電力源として有効だ。海外から輸入する木質の燃料も組み合わせながら、エネルギーを地産地消する手段として全国に広がり始めた。

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建設通信新聞

関電工/オゾン泡でシリカ付着防止/バイナリ発電のメンテ低減

 関電工は、温泉水と井戸水の温度差を利用した地熱発電の一種であるバイナリ発電施設向けに、オゾンナノバブルを使ったスケール付着防止技術を確立した。井戸水にはシリカなどのスケール成分が含まれており、それが配管や冷却塔などに付着すると、熱交換率が下がり発電効率を低下させてしまう。実際の施設にオゾンナノバブル装置を設置した結果、従来の薬液注入装置と同等以上の付着防止効果を確認したほか、既に付着したスケールをはく離させる効果も見つかった。

 九州の地熱発電事業者が運用するバイナリ発電施設で効果を実証した。従来は薬液と循環水でスケール成分を管理していたが、2−3カ月に1回は発電機を止めて清掃する必要があった。特に、ガラス質になりやすいシリカが多い井戸水は注意が必要で、付着に伴う発電効率の低下やメンテナンスの増加が課題になっていた。

 関電工は強い酸化作用を持つオゾンと、水中に長期的に存在できるナノバブルを合わせた「オゾンナノバブル」に着目。その発生装置を取り付けて効果を検証した。

 オゾンナノバブルによる井戸水の改質試験では、注入後6時間でシリカ成分を約30%低減できた。約20日間、冷却塔内に新たなスケールの付着はなく、順調にバイナリ装置は発電していた。

 スケールの付着具合を測る指標の1つである冷却水系統の流量変化も少なく、薬液注入方式と同等の付着防止効果を確認した。薬液注入の場合は、排出基準を満たすために希釈排出が必要なケースもあるが、オゾンナノバブルは安全安心なため、井戸水を有効利用できるというメリットもある。また、オゾンナノバブルが既に付着してしまったスケールと反応し、それをはく離させる力があることも判明した。

 現在も実施設での試験を継続中で、長期的なスケール付着防止効果を調べている。今後は、ボイラー施設や水冷式変圧器といった水を使う装置などを念頭に、新たな分野への適用可能性も探っていく考えだ。
            
[ 2017-02-17  3面]

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