地熱発電のしくみ

地熱発電において、火力発電所のボイラーにあたるのが地熱貯留層※1です。そこに坑井と呼ばれる井戸(生産井)を掘り、地熱流体※2を取り出し、気水分離器で蒸気と熱水に分離します。蒸気はタービン※3を回して発電し、熱水は還元井を通して再び地中深くに戻されます。仕事を終えた蒸気はタービン出口の復水器で冷却され、凝縮して圧力が急減し、タービンを回す蒸気の効率を高めます。凝縮して復水器に溜まった温水は、冷却塔を通りさらに温度が下げられ、冷却水として蒸気の凝縮に再利用されます。

地熱発電のしくみ

※1地熱貯留層
マグマによって熱せられた高温・高圧の地下水が溜まっている層。

※2地熱流体
マグマによって熱せられ、高いエネルギーを得た高温・高圧の熱水、蒸気など のこと。

※3タービン
蒸気やガス等の流体を動翼に吹き付け、それによって羽根車を回転させることで動力を得る原動機。

地熱貯留層とは?

国内には110もの活火山が存在します。火山地帯の地下数kmから十数kmには地下深くから上昇してきたマグマ溜まりがあり、まわりの岩石を熱しています。地表に降り注いだ雨水や河川水の多くは海へ注がれますが、一部は長い時間をかけて地下深くに浸透し、さらにその一部がマグマ溜まりの近くにたどり着きます。

地熱貯留層の地表調査

マグマ溜まりの熱で加熱された水は高温の熱水や蒸気となって水を透しにくい岩盤の下やその隙間に溜まります。これを地熱貯留層と呼びます。地表から地熱貯留層まで井戸を掘ることでそこに溜まった高温・高圧の蒸気や熱水を取り出して発電するのが地熱発電です。熱源となるマグマ溜まりの温度は650〜1,000℃、寿命は数万年から数十万年以上と考えられています。また浸透する水はほとんどが雨水です。そのため地熱貯留層は、計画的に使用すれば再生可能で永続的な利用が可能と考えられているのです。

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