地熱発電に関する情報

地熱発電のしくみ

地熱資源は火山性の地熱地帯で、マグマの熱で高温になった地下深部(地下1,000〜3,000m 程度)に存在します。地表面に降った雨や雪が地下深部まで浸透し、高温の流体、すなわち地熱流体(ちねつりゅうたい)となります。これが溜まっているところを地熱貯留層(ちねつちょりゅうそう)といいます。

地熱発電は、地熱貯留層より地熱流体を取り出し、タービンを回転させて電気を起こしています。
発電方式は複数ありますが、最も一般的なフラッシュ発電と、最近増えているバイナリー発電を紹介します。

フラッシュ発電

フラッシュ発電は、主に200℃以上の高温地熱流体での発電に適しており、地熱流体中の蒸気で直接タービンを回します。
シングルフラッシュ方式は次のように発電を行います。

地熱発電(シングルフラッシュ)のしくみ

  • 地熱貯留層に 生産井 ( せいさんせい ) を掘り、地熱流体を取り出す。
  • セパレータ(気水分離器)で地熱流体を蒸気と熱水(ねっすい)に分け、熱水は還元井(かんげんせい)から地下に戻す。
  • 蒸気でタービンを回転させ、発電する。
  • 発電し終わった蒸気は 復水器 ( ふくすいき ) で温水にし、さらに 冷却塔 ( れいきゃくとう ) で冷ました後、復水器に循環して蒸気の冷却に使用する。

ダブルフラッシュ方式は、セパレータで分離した熱水をフラッシャー(減圧器)に導入して低圧の蒸気をさらに取り出し、高圧蒸気と低圧蒸気の両方でタービンを回す方式です。高温高圧の地熱流体の場合に採用され、シングルフラッシュよりも約20%出力が増加します。八丁原発電所や森発電所で採用されています。
海外に目を向けると、ニュージーランドにはトリプルフラッシュ式の発電所があります。

バイナリー発電

バイナリー発電は、水よりも沸点の低い二次媒体(にじばいたい)を使うので、より低温の地熱流体での発電に適しており、地熱流体で温められた二次媒体の蒸気でタービンを回して発電します。

地熱バイナリー発電のしくみ

  • 生産井から地熱流体を取り出す。
  • 地熱流体で二次媒体を温め、蒸気化する。二次媒体を温めた後の地熱流体は、還元井から地下に戻す。
  • 二次媒体の蒸気でタービンを回転させ発電する。
  • 発電し終わった二次媒体は、凝縮器で液体に戻し、循環ポンプで再度、蒸発器に送る。

【温泉バイナリー発電】

80℃を超えるような温泉が湧出する温泉地では、その高温の温泉をバイナリー発電の熱源として使え、熱の有効利用になります。
発電に利用された後の温泉は、温度が下がり、浴用に適温となります。

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