「地熱発電」

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日本で始まって50年。太陽光や風力などと比べて、長らく注目されてこなかった地熱発電に、再び脚光が集まりつつある。事前調査に時間がかかるなどのマイナス面はあるものの、安定的に発電できるなど、大きなメリットも持っている。

誕生から50年も経つのに

長らく成長が止まっていた地熱発電

いまからちょうど50年前の10月8日。国内初の商用地熱発電所として、岩手県八幡平市に建設された松川地熱発電所が運転を開始した。太陽光や風力発電と比べると認知度は低いが、実は日本は米国、インドネシアに次ぐ世界第3位の地熱資源国。にもかかわらず、発電設備容量で見ると、世界第9位にまで後退している。

気象状況に左右されやすい自然エネルギーが多いなか、地熱発電はその安定性が魅力だ

つまり、資源量は豊富だが、発電設備の普及が進んでいないのだ。

松川地熱発電所の誕生以降、オイルショックなどが追い風となり、国内の地熱発電量は段階的に伸びた。しかし、1990年代半ば以降、ぴたっと成長が止まってしまう。

多くの再生可能エネルギーと同様に、火力や原子力と比べると、地熱発電の発電容量は小さい。たとえば、原発なら1基で100万キロワットクラスのものも多いが、地熱発電は大規模なものでも数万キロワット。原発の10分の1以下だ。発電容量の大きい火力や原子力のコストダウンが進んだこともあり、地熱を推進しようという機運が生まれなかったのだ。

しかし、2011年に起きた東日本大震災以降、潮目は変わった。12年7月からは再生可能エネルギーを電力会社が固定価格で買い取る「フィード・イン・タリフ(FIT)」制度がスタート。これによって、発電コストが高めの再生可能エネルギーでも採算が取れるようになり、20年ほども動きが止まっていた地熱発電も再び、前進し始めた。

地熱発電の方式は大きく分けると2つある。比較的大型なのは、「蒸気発電」と呼ばれる方式。地下の地熱貯留層にある、200~300℃超の高温天然蒸気で直接、タービンを回す方法だ。火力発電は、燃料を燃やしてお湯を沸かし、その蒸気の力でタービンを回すというのが基本的な仕組み。地熱発電は、地下から出てくる蒸気をそのまま活用する。だから燃料いらずなのだ。

蒸気発電は、数万キロワットクラスと、地熱発電としては大容量発電の実現が可能だ。一方、「バイナリー発電」と呼ばれる方式は、数十キロワットクラスから、最大でも5000キロワットまでの小規模設備となる。

バイナリーは、蒸気が150℃以下と低温の場合に適用される。低温蒸気では直接タービンを回すことができない。そこで、水よりも沸点が低い媒体(水とアンモニアの混合物など)と熱交換し、この媒体の蒸気でタービンを回す。

2030年までに現在の3倍が国の目標に

ようやく日本も国策で地熱推進2030年までに3倍を目標に

地熱発電のメリットは、なんといっても発電の安定性だ。設備稼働率で見ると、太陽光は10%強、風力も2割程度だ。太陽光は夜間は発電できないし、風力発電も無風なら風車は動かないからだ。しかし地下の蒸気は常に使用できるから、地熱発電は71%と、原発よりは若干劣るものの、ほぼ同等と言っていいレベルの安定性を誇っている。

ちなみに、原発や火力であっても、設備稼働率が100%にはならない。定期点検などで止める必要があるからだ。地熱も同様で、天然蒸気に含まれる不純物、たとえば金属成分やシリカなどが設備に付着するため、定期的にメンテナンスを行う必要がある。

コスト面ではどうか。「初期投資は大掛かりなので、回収までに時間はかかります。しかし、40年ほどの長期で運用すれば、大型の火力発電所と同等と、国では試算しています」−−独立行政法人の石油天然ガス・金属鉱物資源機構(JOGMEC)の高橋由多加・地熱部地熱開発課担当調査役は、こう語る。

FITのスタートも追い風になり、長らく頭打ちだった地熱発電は現在、バイナリー発電を中心に増えてきた。1~2年ほどで発電所を作る事ができるからだ。

国内最大の大分県・八丁原地熱発電所。国はこうした大型の蒸気発電所を増やしていく方針だ

一方、国が本腰を入れて増やしたいのは、発電容量の大きい蒸気発電だ。

JOGMECの西川信康・地熱部部長は「蒸気発電は地下資源の調査から実際の運転開始まで、大規模なものになると10〜15年もかかりますが、日本では国策として、地熱発電を2030年までに現在の3倍に拡大するという方針も出ており、大型の蒸気発電所を増やして行く必要があります」と話す。

国は、12年度に調査事業に関する助成金制度を創設。JOGMECが実施機関となっている。また、民間企業が開発を手がける際に、開発を行うプロジェクト会社への共同出資や、発電所建設費用を借り入れでまかなう場合の債務保証など、さまざまなサポートメニューも用意している。

デメリットは、前述したような開発期間の長さ。日本の地熱資源のうち、7~8割が自然公園内にあることが、開発時間を長期化させる。地点によっては、硫化水素成分が一緒に出てくることもある。また、騒音なども含め、周辺の動植物への影響を慎重に見極めなければならず、大規模発電所を建設する際には、環境アセスメントも必須となる。

一方、大型の蒸気発電所よりもインパクトは小さいものの、バイナリー発電にもメリットはある。「温泉業者が地熱発電所を運営するケースが増えています」(JOGMECの小川久典・地熱部地熱開発課長)。100℃近いお湯が出る温泉では、湯船にお湯を張る前に冷やす必要がある。そんな地域でバイナリー発電所を作れば、発電の工程でお湯の温度が下がる。また、観光スポットとして見学できるようにしたり、余ったお湯を地域に還元する試みもある。

ケニアでは地熱で電気料金が2割もダウン!

国を挙げて地熱を推進するケニア

一方、電力インフラが未発達で、燃料を輸入する資金にも乏しい発展途上国では、安定的に発電できる地熱発電を国策で推進している国がある。

ケニアでは、1981年にヘルズ・ゲート国立公園内でオルカリア発電所をスタート。現在、4つの発電所が運営されており、2015年に完工した「オルカリアIV」は、豊田通商が韓国の現代エンジニアリングと共同して完成させたプロジェクトだ。

国立公園内にあるオルカリアIVは、配管を環境になじむように緑色に塗装したり、動物が下を通れるように形をコの字型にするなど、さまざまな配慮をした

「地熱発電は、確かに環境への影響はゼロではありませんが、地中に井戸を掘るので、たとえば大型水力発電所のような巨大設備は必要ありません。オルカリアIVでは、配管なども自然に調和するように設計するなど、国立公園の環境を壊さないように心を配りました」(大岩秀之・豊田通商プラント・プロジェクト部理事)

ケニアでも、やはり地熱発電のイニシャルコストは割高だ。そこで、オルカリアの各プロジェクトは、世界銀行や欧州投資銀行、日本からはJICAなどが低利子での融資を行い、ケニア政府がそれを借り入れて実現した。つまり、国が「地熱発電を推進する」、という明確なイニシアチブを取ったからこそ、ケニアでは地熱発電が発達したのだ。

今では、ケニアの総発電設備容量のうち、地熱発電の占める割合は25%程度にまで上昇している。また、地熱発電のおかげで、ケニアの一般市民向け電気料金は2割ほども下がった。

ケニアは水力発電が最大シェアを占めるが、渇水で発電が止まるなど不安定さが問題となっている。電力の安定供給という点でも、地熱発電は歓迎されている。

実は、地熱発電設備に関していえば、東芝、三菱日立パワーシステムズ、富士電機の3社で、世界シェアの約7割を占めている。オルカリアIVの発電設備も東芝製だ。

世界3位の地熱資源を豊富に持ち、高い技術力も誇る日本が発電設備容量では世界9位に甘んじているという事実は、日本における地熱発電のポテンシャルがまだまだ眠ったままだということを示している。

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