地熱エネルギーとは何か、その分類方法、メリット・デメリットなどを解説します。また、その特徴と用途は何ですか。
地熱エネルギーとは何ですか?
地熱エネルギーは、地球内部の熱を利用して得られる再生可能エネルギーの一種として知られています。この熱は、地球内部の岩石、鉱物、マグマを介して地表に伝わります。
地球の核は鉄とニッケルでできています。深さ約 5000 km に位置し、その温度は6700 °C を超える場合があります。この熱は地表に伝達され、地熱技術によって回収され、人々に熱や電気を供給するために使用されます。
地熱エネルギーは再生可能で比較的クリーンなエネルギー源です。無尽蔵のエネルギー源である地球の核の熱から得られるため、再生可能です。また、温室効果ガスやその他の汚染物質を生成しないため、比較的クリーンです。しかし、地熱地帯を掘削して設置する際には、汚染や環境悪化が発生する可能性があります。
「地熱」という言葉は、「地球」を意味するジオスと「熱」を意味するサーモスという2 つのギリシャ語の結合に由来しています。それは「地球の熱」と訳されます。
- 参照:エネルギー
地熱鉱床
地熱エネルギーは、地球の地殻の下にある鉱床から抽出されます。岩石の層の下に埋もれているのは、非常に高温の熱水と蒸気です。
熱水と蒸気の抽出プロセスは、堆積物に達するまで掘削し、沸騰した物質を除去することから構成されます。一方で、水を再度注入して再び加熱することで、地熱生産量が更新され、長期にわたって持続的に利用できるようになります。
また、乾燥鉱床もあります。これは、高温であるが水が存在しない地下領域です。これらの堆積物は、水の注入とその後の回収による熱回路の作成に使用できます。このプロセスは「地熱刺激」として知られており、堆積物には自然に水や蒸気が存在しないにもかかわらず、蓄積された熱を利用するのに役立ちます。
世界の地熱エネルギーの分布
地熱鉱床は世界中で発見されていますが、その地理的分布は均一ではありません。鉱床のほとんどは、次のような地殻変動や火山活動が活発な地域にあります。
- 太平洋盆地。この地域は、地震活動と火山活動が活発であるため、「環太平洋火山帯」として知られています。米国、メキシコ、グアテマラ、エルサルバドル、ニカラグア、コスタリカ、パナマ、チリ、日本、フィリピン、インドネシア、ニュージーランドなどの国には重要な地熱鉱床があります。
- ヨーロッパ。アイスランド、イタリア、フランス、ポルトガル、ギリシャは、この大陸で最も多くの地熱鉱床を持つ国です。
- アフリカ。ケニア、エチオピア、タンザニアは、最も多くの地熱鉱床を有するアフリカ諸国です。
これらの場所では、地質活動や火山活動により、地球の内部からの熱が地表に近くなり、取り出しやすくなります。
地熱エネルギーの種類
水温に応じて、地熱鉱床は次の 3 種類のエネルギーを得ることができます。
- 高温地熱エネルギー。 150℃以上です。大規模な発電に利用されています。
- 中温地熱エネルギー。 90℃から150℃の間です。これにより、小規模な発電所や工場など、より限定的なベースでの利用が可能になります。
- 低温地熱エネルギー。 90℃以下です。建物の暖房や、多くのエネルギーを必要としない工業プロセスに使用されます。
地熱エネルギーのメリット
地熱エネルギーの利点は、経済的および生態学的に分類できます。
- 経済的な観点から。地熱エネルギーは運転に燃料を必要としないため、運転コストが低くなります。同時に、預金の耐用年数は通常長いため、初期投資は非常に長期にわたって時間の経過とともに償却されます。
- 生態学的観点から。地熱エネルギーは、温室効果ガスの排出レベルが低く、汚染廃棄物を大量に生成せず、長期にわたって再生可能で持続可能なエネルギー源を構成します。
地熱エネルギーのデメリット
このタイプのエネルギーの主な欠点は、地理的な制限があることです。地熱エネルギーの採掘は、地熱活動が顕著な場所でのみ実行可能です。
一方、鉱床の設置後は他のエネルギー源に比べて採掘コストは低くなりますが、地熱エネルギーの利用を開始するために必要な初期投資は通常非常に高額です。
最後に、この種のエネルギー鉱床の建設は汚染を引き起こし、地元の生態系に重大な変化を引き起こす可能性があります。
地熱エネルギーの利用
地熱エネルギーの主な用途は次のとおりです。
- 暖房と冷房。地熱ヒートポンプを設置することで、地熱エネルギーを建物の冷暖房に利用できます。これらのポンプは、冬には地球から熱を取り出して建物の暖房に使用し、夏には建物から熱を取り出して地球に伝えます。
- 発電。地熱発電所は、地面から抽出した蒸気または熱水を使用してタービンを駆動し、電気エネルギーを生成します。
- 産業プロセス。地熱エネルギーは、食品の殺菌、物体の殺菌、製品の調理や乾燥など、大量の熱を必要とする工業プロセスに使用できます。
- 脱塩。地熱エネルギーは、蒸発および凝縮プロセスを通じて脱塩水を生成するためにも使用されます。地熱エネルギーのおかげで、海水は加熱されて蒸発し、その後凝縮されて淡水が生成されます。
地熱発電所
世界初の地熱発電所は 1904 年にイタリアのラルデレロに建設されました。それ以来、地熱発電所は世界中に拡大してきました。世界地熱エネルギー評議会の 2020 年のデータによると、世界中で約 14.9 GW の地熱エネルギーが使用されていると推定されています。
米国は最大の生産国であり、80以上の地熱発電所と3.7GWの発電量がある。インドネシアは 47 以上のプラントと 2.1 GW のエネルギー生産量を擁し、2 番目に重要であり、20 を超えるプラントと 1.9 GW のエネルギー生産量を持つフィリピンは世界で 3 番目に重要です。
メキシコやトゥルキエなど他の国にも多くの地熱発電所がありますが、その生産量は上記に比べて低いです。
地熱エネルギーの未来
地熱エネルギーは再生可能エネルギーとして大きな可能性を秘めており、今後もその重要性が高まることが期待されています。地熱エネルギーは 2050 年までに世界の電力の最大 10% を生成できると推定されています。
地熱エネルギーの成長を促進する要因には次のようなものがあります。
- 温室効果ガスの排出量を削減し、気候変動と闘う必要性に対する意識が高まっています。
- 地熱エネルギーの探査と生産技術が進歩し、より深く、より遠くの地熱資源にアクセスできるようになりました。
- 電気エネルギーの需要は世界中で増加し、特にインドネシアやフィリピンなどの地熱活動が活発な発展途上国で増加しました。
- このエネルギーの生産コストは長期的に安定しているため、投資家にとって魅力的なエネルギー源となっています。
地熱エネルギーは、電力生産に加えて、建物の冷暖房や工業プロセス、農業プロセスなどの直接用途にも大きな影響を与えると予想されています。
参考文献
- カタルーニャエネルギー研究所 (sf)。地熱エネルギーの種類。