地熱発電は本当に環境に優しいのか、デメリットはあるのか気になる方も多いでしょう。
地球の熱を利用してクリーンな電力を生み出す革新的な技術ですが、実用化には課題があり、メリットだけあるとは限りません。
この記事では、地熱発電のデメリットとメリット、基本情報や導入事例をわかりやすく解説します。
地熱発電のリスクや注意点を詳しく知りたい方は、ぜひ本記事を最後までご覧ください。
地熱発電とは？
地熱発電は、地球が持っている熱エネルギーを活用して発電する方式です。
地下深くの高温の岩石や熱水を活用し、タービンを回して発電します。
地球の熱を直接利用するため、化石燃料を燃やす必要がありません。そのため、CO2の排出が極めて少なく、環境負荷の低い発電方法として注目されています。
特徴は、天候や時間帯に左右されず、安定した電力供給が可能な点です。太陽光発電や風力発電と異なり、24時間365日稼働できるのが大きなメリットになります。
地熱発電は、地域の特性を活かした発電方式でもあります。温泉地や火山地帯など、地熱資源が豊富な地域で有効です。
日本は世界有数の地熱資源保有国であり、潜在的な可能性は非常に高いとされています。
地熱発電の種類
地熱発電には、主に以下3つの方式があります。
- フラッシュ発電方式
- バイナリー発電方式
- ドライスチーム発電方式
これらの方式は、地熱資源の状態や温度によって使い分けられます。
ここでは、地熱発電の種類を詳しく解説します。
フラッシュ発電方式
フラッシュ発電方式は、地熱発電で定番の方式です。
地下から高温高圧の熱水を汲み上げて利用します。
地上に汲み上げた熱水は、急激に圧力が低下します。この圧力低下により、熱水の一部が蒸気に変わるフラッシュ現象が起こります。
この蒸気を使ってタービンを回し、発電機を動かして電気を生み出すのがフラッシュ発電方式の仕組みです。
特徴は、比較的高温（150℃以上）の地熱資源を効率よく利用できる点です。また、設備がシンプルで運転コストが低いメリットもあります。
一方で、熱水に含まれる鉱物成分がスケール（付着物）となって設備に堆積しやすい課題もあり、定期的なメンテナンスが必要です。
バイナリー発電方式
バイナリー発電方式は、低温の地熱資源を活用して電気を生み出す方式です。
熱水よりも沸点の低い媒体（作動流体）を使用できます。
具体的な仕組みは、以下の通りです。
- 地下から汲み上げた熱水で作動流体を加熱する
- 気化した作動流体でタービンを回す
- タービンが発電機を動かし、電気を生成する
- 使用済みの作動流体は冷却され、再び液体に戻る
メリットは、従来の方式では利用できなかった低温（80〜150℃程度）の地熱資源を活用できる点です。これにより、地熱発電の可能性が大きく広がりました。
また、熱水を直接使用しないため、スケール問題が少なく、メンテナンスが比較的容易です。環境への影響も小さいため、温泉地での導入にも適しています。
ドライスチーム発電方式
ドライスチーム発電方式は、地熱発電のなかでもっともシンプルな仕組みを持つ方式です。
地下から直接蒸気を取り出して発電に利用します。
具体的な流れは、以下の通りです。
- 地下から高温高圧の蒸気を直接取り出す
- 取り出した蒸気でタービンを回す
- タービンが発電機を動かし、電気を生成する
特徴は、熱水を介さずに直接蒸気を利用できる点です。そのため、設備がシンプルで効率が良いメリットがあります。
しかし、ドライスチーム方式に適した地熱資源（乾いた蒸気が豊富に存在する場所）は世界的にも稀です。日本では大分県の八丁原発電所などで採用されていますが、事例は限られています。
また、蒸気に含まれる不純物による設備の腐食や、環境への影響にも注意が必要です。適切な処理設備や定期的なメンテナンスが欠かせません。
地熱発電のデメリット
地熱発電は環境にやさしい発電方式として注目されていますが、いくつかの課題も抱えています。
デメリットを理解すれば、地熱発電の現状と将来の可能性をより正確に把握できます。
主なデメリットは、以下の3点です。
- 開発コストが高い
- 自然の景観を損ねる可能性がある
- 発電効率が低い
これらのデメリットは、地熱発電の普及を阻む要因となっています。ただし、技術の進歩や社会の理解が進めば、克服できる可能性があります。
ここでは、地熱発電が抱える3つのデメリットを詳しく解説します。
開発コストが高い
地熱発電のデメリットは、開発コストが高い点です。
地熱発電所の建設には、膨大な初期投資がかかります。
まずは、地熱資源の探査から始まります。地下の状況を正確に把握するため、地質調査や地盤調査が必要です。これらの調査には高度な技術と専門知識を要します。
次に、実際の掘削作業です。地下数キロメートルまで掘り進める必要があり、非常に高額です。さらに、掘削してみないと実際の地熱資源の状態がわからないため、リスクも高くなります。
これらの調査や掘削作業には、長い時間がかかります。実際の発電開始まで10年近くかかるケースも珍しくありません。長い準備期間中のコストも、開発費用を押し上げる要因です。
その結果、地熱発電所の建設コストは他の再生可能エネルギー発電所と比べて高くなりがちです。この高いコストこそが、地熱発電の普及を妨げる大きな要因といえます。
自然の景観を損ねる可能性がある
地熱発電所の建設は、自然環境に大きな影響を与える可能性があります。
特に景観の変化が問題となる可能性が高いです。
地熱発電に適した場所は、温泉地や国立公園などの自然豊かな地域です。これらの地域に大規模な発電設備を建設すると、周囲の景観が大きく変わってしまう可能性があります。
具体的には、以下のような影響が考えられます。
- 発電所建屋や冷却塔などの大型構造物の出現
- 蒸気を放出する配管システムの設置
- アクセス道路の建設による森林の伐採
特に温泉地では、地熱発電所の建設による影響が懸念されています。温泉の湯量や温度への影響だけでなく、観光地としての魅力が損なわれる可能性が挙げられます。
景観への影響は、地域住民や観光客の反対を招く要因です。そのため、地熱発電所の建設には、地域との連携や合意が欠かせません。
発電効率が低い
地熱発電は、他の発電方式と比較すると発電効率が低いという課題があります。
発電効率の低さは、地熱発電の経済性や普及に影響を与えています。
地熱発電の発電効率は、一般的に8％前後です。一方、太陽光発電は約10％、風力発電は約25％の効率を持っています。
低い発電効率の主な原因は、以下の通りです。
- 地熱資源の温度が比較的低い
- 熱エネルギーから電気エネルギーへの変換ロスが大きい
- 発電に使用できる蒸気量が限られている
低い発電効率は、発電コストの上昇につながります。同じ電力を得るためにより多くの設備投資が必要となるため、経済性の面で他の発電方式に劣る場合があるでしょう。
ただし、技術の進歩により効率は徐々に向上しています。とくにバイナリー発電方式の導入により、従来は利用できなかった低温の地熱資源も活用できるようになりました。
今後も効率改善の取り組みが続けられており、将来的には地熱発電の競争力が高まることが期待されています。
地熱発電のメリット
地熱発電のメリットは、以下の通りです。
- 枯渇しない再生可能エネルギーのひとつ
- 天候や時間帯の影響を受けず安定して発電できる
- 蒸気と熱水を再利用できる
- 国内でも供給できる
これらのメリットは、地熱発電が将来のエネルギー供給において重要な役割を果たす可能性を示しています。
ここでは、地熱発電のメリットを詳しく解説します。
エネルギーが枯渇しない再生可能エネルギーのひとつ
地熱発電のメリットは、枯渇するリスクがない再生可能エネルギーという点です。
地球内部にある熱は、人類のタイムスケールでは底が見えないエネルギー源といえます。
地熱エネルギーは石油や石炭などの化石燃料と異なり、地球が存在する限り利用可能です。このため、エネルギー資源の持続可能性という観点から、地熱発電は非常に優れた選択肢といえます。
さらに、地熱発電はCO2排出量がきわめて少ないです。発電時にほとんど温室効果ガスを排出しないため、カーボンニュートラル実現に大きく貢献できます。
地熱発電のCO2排出量は、以下のように他の発電方式と比較して非常に低いのが特徴です。
- 地熱発電：13g-CO2/kWh
- 太陽光発電：38g-CO2/kWh
- 石炭火力発電：943g-CO2/kWh
地熱発電は環境負荷の低い持続可能なエネルギー源として、今後のエネルギー政策において欠かせません。
天候や時間帯の影響を受けず安定して発電できる
地熱発電のメリットは、電力を途切れずに供給できる点です。
雨や雪などの天候や昼と夜などの時間帯に左右されず、24時間365日稼働できます。
一方、太陽光発電や風力発電などの他の再生可能エネルギーは、天候条件によって発電量が大きく変動します。例えば、太陽光発電は夜間や曇りの日には発電できません。風力発電も、風の強さによって出力が変わります。
しかし、地熱発電は地球内部の安定した熱を利用するため、外部要因の影響をほとんど受けません。これにより、電力需要の変動に左右されないベースロード電源としての役割を果たせます。
太陽光や風力などの変動の大きい電源が増えると、電力系統の安定性が損なわれる可能性がありますが、地熱発電はこの問題を緩和し、電力系統全体の安定性向上に寄与します。
蒸気と熱水を再利用できる
地熱発電の魅力は、発電に使用したあとの蒸気や熱水を再利用できる点です。
カスケード利用と呼ばれ、地熱資源の有効活用を可能としています。
発電後の蒸気や熱水は、まだ十分な熱を持っている状態です。以下のようなさまざまな用途に活用されています。
- 温泉施設への熱供給
- 農業用ハウスの暖房
- 融雪システム
- 魚の養殖
- 地域暖房システム
例えば、大分県の八丁原地熱発電所では、発電後の熱水を利用してアワビやクルマエビの養殖を行っています。岩手県の松川地熱発電所では、余剰蒸気を利用した温室でバラやメロンの栽培を行っていることで有名です。
このような多段階利用により、地熱資源の利用効率は大幅に向上します。エネルギーの無駄を減らし、地域経済の活性化にも貢献可能です。
さらに、熱の段階的利用は、地域全体のエネルギー効率を高め、CO2排出量の削減にもつながります。これは地熱発電が単なる発電設備ではなく、地域の総合的なエネルギーシステムとして機能できる証といえるでしょう。
国内でも供給できる
地熱発電のメリットは、日本国内で供給可能なエネルギー源という点です。
エネルギー安全保障の観点からすると、重要な特徴といえます。
日本は、世界有数の地熱資源保有国です。火山国として知られる日本には、地熱発電に適した地域が多く存在します。
具体的には、以下の地域です。
- 東北地方（秋田県、岩手県など）
- 九州地方（大分県、鹿児島県など）
- 北海道
これらの地域で地熱発電を推進すれば、国内のエネルギー自給率を高められます。
現在、日本のエネルギー自給率は約11％と低く、多くを海外からの輸入に頼っている状態です。しかし、国内供給が可能になれば、以下のようなメリットを期待できます。
- エネルギー供給の安定性向上
- 国際情勢の影響を受けにくくなる
- エネルギー輸入コストの削減
- 地域経済の活性化
特に近年の国際情勢の不安定化を考えると、国内で安定的に供給できるエネルギー源の重要性は高まっています。地熱発電は、この課題に対する有力な解決策となる可能性があります。
日本国内における地熱発電の導入事例
ここでは、日本国内における地熱発電の導入事例を紹介します。
松之山温泉バイナリー発電
松之山温泉バイナリー発電所は、新潟県十日町市松之山にある小規模な地熱発電所です。
温泉資源を活用したバイナリー発電方式を採用しています。
松之山温泉バイナリー発電所では、温泉の源泉（約90℃）を熱源として利用しているのが特徴です。従来は捨てられていた温泉熱を有効活用し、環境への負荷を最小限に抑えつつ発電を行っています。
主な取り組みは、以下の通りです。
- 既存の温泉資源を活用し、新たな掘削を必要としない
- 小規模でも効率的な発電が可能
- 温泉地の新たな収入源となる可能性を示している
この事例は、日本全国の温泉地での小規模地熱発電の可能性を示すモデルケースとなっています。
松川地熱発電所
松川地熱発電所は、日本で最初に商業運転を開始した地熱発電所として有名です。
岩手県八幡平市に位置し、半世紀以上にわたって安定した発電を続けています。
主な特徴は、以下の通りです。
- 長期間の安定運転（50年以上にわたり安定した発電を続けている）
- 発電後の熱水を利用した温泉施設や農業用ハウスの運営
- 長年の運転を通じて得られた技術やノウハウの蓄積
松川地熱発電所の成功は、日本における地熱発電の可能性を示す事例です。長期間の安定運転は、地熱発電の信頼性を証明するものであり、他の地域での地熱開発の参考にもなっています。
山葵沢地熱発電所
山葵沢地熱発電所は、秋田県湯沢市に位置する日本最大級の地熱発電所です。
2019年に運転を開始し、最新の技術を駆使した大規模地熱発電の代表例となっています。
主な特徴は、以下の通りです。
- 単機としては日本最大の出力を持つ
- 高効率タービンや環境保全技術の採用
- 地元自治体や温泉事業者との協力体制の構築
山葵沢地熱発電所の建設と運営には、地元との丁寧な合意形成がありました。温泉への影響を懸念する声に対し、綿密なモニタリングシステムを導入するなど、地域との共生を重視した取り組みが行われました。
このように、山葵沢地熱発電所の成功は日本における大規模地熱開発の可能性を示すものです。
家庭で再生可能エネルギーを導入するなら太陽光発電がおすすめ
地熱発電は地球の熱を利用するクリーンなエネルギーですが、家庭用としてはまだ実用化が進んでいません。
家庭に再生可能エネルギーを導入するなら、太陽光発電がおすすめです。太陽光パネルを設置すれば、自宅で発電した電気をそのまま使用できます。
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地熱発電に関するよくある質問
ここでは、地熱発電に関するよくある質問を紹介します。
地熱発電が多い国はどこですか？
地熱発電が盛んな国は、地熱資源が豊富な地域に集中している傾向です。
上位には、アメリカ、インドネシア、フィリピンなどが挙げられます。
これらの国では、地熱発電が電力供給の重要な一部を担っています。日本も地熱資源のポテンシャルは高いですが、開発が間に合っていないため遅れを取っている状況です。
日本で地熱発電が普及しない理由は？
日本は地熱資源が豊富にもかかわらず、地熱発電の普及は遅れています。
その理由は、開発コストの高さです。
地熱発電所を建てるには、高額な初期投資が欠かせません。また、環境アセスメントの手続きが煩雑であることや、温泉事業者との調整が難しいことも普及を妨げる要因です。
ただし、これらの課題を解決すれば、日本の地熱発電は大きく発展する可能性があります。
地熱発電と地中熱利用の違いは？
地熱発電と地中熱利用は、どちらも地中の熱エネルギーを活用する技術です。
しかし、利用方法に違いがあります。
地熱発電は、地下にある蒸気や熱水を活用して電気を生み出します。地中熱利用は、地中温度が年間を通して安定している状況を利用し、冷暖房や給湯などに利用します。
地中熱利用は、地熱発電に比べて低温の熱を利用するため、広範囲な地域で導入が可能です。
まとめ
地熱発電のデメリットとメリット、基本情報や導入事例を解説しました。
地熱発電は、地球の熱を利用したクリーンなエネルギー源です。エネルギーの安定供給やカーボンニュートラル実現に貢献する可能性を秘めています。
今後の技術革新と社会の理解が進めば、普及していくことが期待されます。日本における発展と普及を期待しましょう。