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地熱発電の3要素とは

地熱発電は、地下で熱エネルギーを持っている水を地上に汲み上げて、その熱エネルギーでタービンを回して電気エネルギーに変える仕組みを持っています。地熱発電は、太陽光発電や風力発電のように発電量が天候に左右されません。したがって、発電量が安定した石炭火力や原子力のようなベースロード電源という位置づけがされています。今後、太陽光発電や風力発電が増加する状況では、ベースロード電源の存在は重要になってきます。地熱発電はCO2の発生も少ない電源ですので、非常に期待される電源です。

現在、地球の平均気温は15℃ほどと言われていますが、地下の温度はどうなっているのでしょうか。地球の中心の温度は約6,000℃と言われています。深さが増すほど温度が増加する割合を地温勾配と言い、10,000mほどの深さまで平均0.03℃/m前後とされています。地面の地温が15℃だとしたら、2,000mの深さでは、75℃ほどとなります。地球上どこでも、地面の中は温度が高い状態なのです。

では、どこでも地熱発電ができるかと言うと、そうではありません。3つの要素が必要になります。先ず、熱エネルギーを地上の発電所に効率よく運ぶ媒体が必要です。その媒体は身近な存在である「水」が最も適しています。

次に地中の構造が水を溜める「容器」のような構造になっていなければなりません。通常は、裂け目、つまり断層が多く集まった一帯が、その「容器」の役割をします。さらに、その「容器」の蓋の役目をするキャップロックが必要になります。キャップロックは粘土などの緻密な地層でできていて不透水層を形成し、下からの高温の地下水が拡散しないような役割と地表からの冷たい浸透水を遮断する役割を果たします。それらの条件がそろった「容器」は地熱貯留層と呼ばれます。

そして、その容器の中にためられた「水」に熱エネルギーを与え続ける「熱源」が必要になります。このように「水」「容器」「熱源」の3要素が必要なのです。

【参考文献】

  • ・「令和元年度 地熱開発技術者研修会テキスト」 新エネルギー財団

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