NHK札幌放送局

電気からトマトまで 地熱発電の恵み

番組スタッフ

2021年3月25日(木)午後8時31分 更新

「東京ドーム79杯分」
 石炭火力発電所と比較した場合に、北海道・森地熱発電所が1年間に削減できるCO2の量です。あくまで一定の条件の下での計算上の数字ですが、なかなかのボリュームですよね。 地熱発電には、様々な利点があるとされています。今回は、まず地熱発電の仕組みをご紹介したあと、具体的にどのようなメリットがあるのか、見ていきたいと思います。

地熱の恵みを感じる土地

道南・森町の中心部から車で北西に20分ほど行くと、地熱発電所のある濁川カルデラに到着します。
カルデラというのは、火山噴火でできた巨大な窪地のことです。濁川カルデラは、約1万年前に作られた直径3kmほどのカルデラで、その中心に立つと、周囲がぐるりと山で囲われているのが良くわかります。

この地域の地下に熱源があることを私たちに知らしめてくれるのが温泉です。町内会の調べでは、この地域に130もの源泉があるそうで、自宅に温泉を引いているご家庭も少なくありません。
そのうちの一人、松田力家さんは、自宅の横に温泉風呂専用のハウスを作りました。源泉の温度は約60度。熱交換を行って住宅の暖房やロードヒーティングとして利用し40度前後にしてから、かけ流しの状態で風呂に温泉を流し込んでいます。

松田力家さん(写真左)宅の温泉風呂

ナトリウム炭酸水素塩の温泉。仕事終わり、このお湯に浸かって疲れを取るのが、何よりの楽しみだといいます。

地下の蒸気を使った発電

地熱発電では、地下にある蒸気・熱水を利用してタービンを回し、電気を作り出していきます。
蒸気だけが出てくるのか、熱水と混ざった状態で出てくるのか。温度がどのくらいか。量はどのくらいか…などの条件によって、発電の方法も変わってきます。
ここでは、温度が200度前後の蒸気と熱水が出てくる場合に多く用いられる「フラッシュ発電」について、ご説明します。北海道電力の森地熱発電所(1982年運転開始)もこの方式で発電を行っています。

雨水などは、地下に浸透した後、マグマの熱によって暖められます。その蒸気・熱水が、地中の亀裂の中に閉じ込められて「地熱貯留層」を形成します。

地熱発電では、地熱貯留層にある蒸気・熱水を取り出すために、「生産井(せいさんせい)」という坑井(井戸)を掘ります。その深さは、1000m~3000mに達します。

JOGMECホームページの図を一部改編

森地熱発電所には、最も深いもので3250mの生産井があります。これは、東京タワー約10本分の深さまで井戸を掘った計算になります。

森発電所の生産井

生産井によって取り出された蒸気・熱水は、「気水分離器」で蒸気と熱水に分けられます。そして、蒸気がタービンに送られて、発電が行われます。

森発電所のタービン

地熱発電が再エネであるための条件

一方、気水分離器によって蒸気から分けられた熱水は、「還元井(かんげんせい)」という井戸を通じて、地中に戻されます。
さらに、タービンを回し発電を終えた蒸気は、冷却塔で冷やされ、これも還元井を通じて地中に返していきます。

森発電所の還元井

森発電所の冷却塔

還元井を通じて地中に戻される水は、再び地熱で暖められながら、ゆっくりと地熱貯留層に戻っていきます。
地熱発電では、「発電に使うために取り出す蒸気・熱水」と「貯留層に戻されていく水」+「貯留層に深部から新たに供給される熱と蒸気・熱水」+「新たに供給される雨水」のバランスが保たれた状態であれば、持続可能な「再生可能エネルギー」となります。

ただ、過去には、蒸気の減衰(貯留層から取り出せる蒸気・熱水が減っていくこと)が起こったこともありました。蒸気・熱水を使いすぎたことによって、「新たな蒸気・熱水」の供給が追いつかなかったり、還元井から戻された水が短期に大量に流れ込むことによって貯留層が冷えてしまったりしたことが原因と見られています。
熱資源を守るため適切な蒸気使用量を探ることも、地熱発電では非常に重要になってくるのです。(この件については、後の記事で改めてご紹介いたします)

地熱発電のCO2・燃料削減効果

地熱発電は、CO2の発生が少なく、発電のための燃料も必要ありません。地熱発電によって、どれくらいの量が削減できているのか、北海道立総合研究機構 エネルギー・環境・地質研究所 主査の岡大輔さんの監修のもと、計算してみました。

まず、CO2について、森地熱発電所を例に考えてみます。森地熱発電所の発電設備の設備容量(持っている設備でどのくらいの発電ができるかを表した数値)は、2万5000kWです。計算のために、この地熱発電所が能力の全てを使って24時間365日発電した場合を想定してみます。結果は、森地熱発電所が排出するCO2の量と、同じ電力量を石炭火力で発電した場合に出るCO2の量の差が、1年間で札幌ドーム62杯分となりました。ちなみに、東京ドームは札幌ドームより少し小さいので、東京ドームに換算すると79杯分のCO2削減効果、という結果になります。

続いて、燃料です。道内の地熱資源を地熱発電に最大限活用した場合、発電出力は約140万kWになると推定されています(こちらの記事を参照)。これに相当する発電所を仮にLNGで賄うとした場合、どのくらいの燃料費がかかるのか。資源エネルギー庁の「100万kWの発電設備を1年間運転するのに必要な燃料」などをもとに計算してみたところ、1年間で約570億円という計算になりました。こちらもある条件下での試算ではありますが、道内の地熱資源を地熱発電に最大限活用できれば、1年間で、LNGに換算して約570億円分の燃料を、海外から買わなくてすむ可能性があるということになります。

地熱発電が地域の暮らしを変えた

地熱発電のメリットの一つに、余熱の利用があります。
森地熱発電所では、地熱発電の時に出る熱水を活用したハウス栽培が行われています。
奥山俊輝さん(29)も、その一人です。奥山さんは、ハウスでトマトを栽培しています。

私たちがハウスにお邪魔した時の外気温は、マイナス2度。一方、ハウスの中は約20度に保たれていました。

ハウスのすぐ裏には、地熱発電所があります。先ほどご紹介したように、地熱発電には、副次的に熱水が発生します。地中に返す前に、その熱水で沢の水を温め、ハウスに引き込んでいるのです。

ハウス内の地面には、暖められた水の通る12本のホースが張り巡らされていました。このホースを通じて、熱が空気に伝わり、ハウスが暖まる仕組みになっています。

この仕組みのおかげで、冬もトマトを栽培することができ、3月~4月と9月~10月、年2回の収穫が可能になりました。奥山さんの売り上げは、数千万円にのぼるといいます。
一方、ハウスに温水を引き込むためのポンプにかかる電気代は、所有する5棟分で年間70万円ほど。これを灯油で賄おうとしたら、何倍もの金額になることが予想されます。

奥山さんは、9年前、祖父の跡を継いでこのハウス栽培を始めました。

祖父は、元々稲作と畑作を行っていました。その時代には、冬に農業ができないので、収入が低かったと聞いています。発電所ができた2年後の1984年から、地熱発電の熱を使ったハウス栽培を、祖父が始めました。これによって、収入が安定したんです。もしこの温水がなければ、農家を継いでいなかったと思います

森地熱発電所がある濁川の町内では、1970年ごろから、温泉の熱を使ったハウス栽培を約30軒の農家が行っていました。発電所から出る熱水の熱が使えることになって、温泉の源泉を持たない人を中心に、新たに17軒の農家がハウス栽培を始めました。

濁川町内会長で、ご自身もトマトのハウス栽培を行っている前本幸政さん(60)は、ハウス農家が増えたことによるメリットは、非常に大きかったといいます。

トマトにちょうどいい温度で栽培することができるので、味も非常に良くなるんです。ただ、農家の数が少ないと、安定供給の面で、産地としての認知度が上がらないんです。新たに17軒が加わって50軒になったことで、安定した量が出荷される産地として市場からも認められるようになりました。今では、一般的なトマトと比べて、3割から4割ほどの高値で取引してもらえています

そして、このことが、地域の人たちの生活も大きく変えたそうです。

昔は、冬に出稼ぎにいく人が非常に多かったんですが、今では少なくなりました。濁川の地区には98軒が住んでいますが、その半分の50軒が地熱の恩恵を受けているわけです。その意味でも、地熱発電所は、私たちの暮らしに大きく貢献してくれていると思います

このように、地熱発電所が地域の振興に直接的に役立っているケースもあります。
しかし一方で、前回もお伝えしたように、地熱発電には多くの課題があることも事実です。地熱発電に取り組む人たちは、そうした課題にどう向き合っているのか。次回以降ご紹介していきたいと思います。

エネルギー取材班
2021年3月25日

※この記事に関するご意見やご感想、関連する情報のご提供などがありましたら、NHK北海道のシラベルカまで、ご投稿ください。

この記事は、3月19日に放送した「北海道道」の取材成果をもとに作成しています。

継続取材の一連の記事は、こちらからご覧いただけます

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