作成者別アーカイブ: 樋口 廉

2024年度　卒業論文　20F1812　樋口廉

地熱発電は、単なるエネルギー供給源にとどまらず、地域社会に多方面でポジティブな影響をもたらす。これまでは、地熱発電の普及に向けた課題と解決策について述べたが、ここでは地熱発電が地域経済、環境、そして住民生活に与える良い影響について論じる。 地熱発電所の建設や運営には多くの労働力が必要となる。これにより地域住民に新たな雇用機会が生まれ、地域経済の活性化が期待される。発電所の建設においては、土木工事や設備の設置、発電所が稼働を始めると、維持や管理などといった専門的な職種から、地熱発電所に付随するような観光施設の職員などの地元の労働力が活用されることになるだろう。このように地熱発電は雇用を創出し、経済的な利益を地域内に還元することができる。 次に、地熱発電が観光業に与える影響についてである。地熱発電所が設置される地域には温泉地が多く存在している。前章で述べたように温泉水を使った発電や、発電所から出る熱水を利用した農業の振興などが行われている地域もある。これにより、観光業と農業が連携し、地域全体の経済がさらに活性化することができる。地熱発電が観光業の発展に寄与する一方で、環境保護や資源の持続可能な利用にも貢献しており、観光客にもその価値が伝わることが期待される。 地熱発電の導入は、地域のエネルギー自給にも大きな影響を与える。特に、遠隔地やエネルギー供給が不安定な地域において、開発が成功した際には地熱発電は安定した電力供給源となり得る。地熱発電所は、天候や季節に左右されることなく、24時間安定して電力を供給できるという特性がある。この安定性は、地域の電力供給を確保する上で重要な要素となり、地域住民の生活の質の向上にも寄与する。地元で生産されるエネルギーを地元で消費することにより、エネルギー輸送コストや依存度が減少することも期待できる。 さらに、地熱エネルギーの利用は環境への配慮という点でも重要である。地熱発電は、二酸化炭素排出量が非常に少ないため、温暖化対策としても有効である。地域住民は、自らのエネルギー供給が環境に優しいものであることを実感することができ、地域全体の環境意識が高まることになる。このような環境意識の向上は、持続可能な社会づくりを目指す地域社会にとって重要な要素となり、地元の人々が地熱発電を積極的に支援する原動力となる。 地熱発電は、地域社会に対してさまざまな利益をもたらす。地域経済の活性化や雇用創出、観光業の振興、エネルギー自給の向上、環境保護といった多方面でのポジティブな影響が期待される。地熱発電が地域社会に与える影響を最大限に引き出すためには、地域住民と自治体の協力が不可欠である。地熱発電が広がることで、持続可能な地域社会の実現が一歩近づくといえる。

日本の地熱発電が抱える課題を解決するためには、規制の緩和・温泉事業との調和・技術革新の3つが大きな鍵になると考える。これらの解決策をこの章では論じる。 まず規制の緩和についてだ。自然公園法や温泉法による制約が、地熱発電の普及を阻む要因になっているが、この状況を改善するために取り組みが徐々に進んでいる。例えば、自然公園法の規制緩和により一部の国立公園内では地熱開発が可能になり、掘削の条件が見直された事例がある。しかし、多くの国立公園では依然として厳しい制約に課されており、特別保護地区や第1種特別地域での開発は困難である。 今後は、環境保護と地熱開発を両立するための制度設計が必要になる。例えば、開発が許可される地域をさらに拡大しつつ、最新の環境保全技術を活用することが考えられる。 その一例として開発途中ではあるが「クローズド方式」による地熱開発がある。 クローズド方式は、地下に存在する高温岩体から熱資源のみを活用する技術であり、熱水や蒸気の兆候がない地域でも発電事業として成立する可能性がある。この方式では、地下から採取した熱水や蒸気を地表に放出せず、循環システムの中で閉じ込めることで環境への影響を最小限に抑えることが可能だ。 地熱発電の技術が進歩した現在、開発に伴う環境負荷を低減する方法も増えており、それに応じた柔軟な規制緩和が求められる。また、規制緩和対象地機を選定する際には、地域住民との協議を通じて合意を得る必要がある。このような取り組みが進むことで、国内の膨大な地熱資源を活かすことができるだろう。 次に温泉事業者との調和について述べる。 地熱発電と温泉事業者は、地下の熱水資源を共有しているため、資源の利用を巡って利害の対立が起きることがある。特に温泉地では、地熱発電が温泉資源に与える影響が懸念されており、湧出量の減少や温度の低下が観光業や地域経済に悪影響があるのではという声も多い。これに加え、地元住民が抱く「温泉の枯渇や品質劣化」という不安が、地熱発電の開発に対する反対運動を引き起こしたことがあった。 これらの課題を解決するためには、温泉事業者と地熱開発業者が協力し、資源の持続可能な管理に向けた取り組みを強化する必要がある。例えば、秋田県の田沢湖温泉では、地熱発電所の設置前に温泉資源への影響を調査し、温泉事業と地熱開発事業者が密接に連携し、発電所が利用する熱水の量を制限し、温泉資源への影響絵大最小限に抑える仕組みを導入している。さらに、温泉市の品質や湧出量を監視する体制を整え、地元住民の不安の解消するための情報の共有も行われている。このような取り組みによって、温泉事業者と地熱開発者は、温泉資源を守りながら地熱発電の導入が進められ、地域経済への貢献が実現している。 さらに、地域住民や温泉事業者が地熱開発の利益を享受できるよう、地域活性化などに還元する取り組みが効果的である。 北海道の森地熱発電所では、還元熱水の一部が熱交換され、トマト・キュウリ等を栽培する温室ハウスで活用されたり、鹿児島県の霧島国際ホテル地熱発電所では発電された電気はホテル内で浴室だけでなく暖房等にも利用し自家消費を行っていたりしている。 これにより、観光業が活性化し、地元の経済が潤うとともに、地熱発電の利益が地元住民に還元されている。地熱開発の利益が地域住民らに還元されることで、地熱開発の利益が具体的に感じられるようになり、温泉地での地熱開発がより受け入れられやすくなるだろう。 最後に、技術革新による地熱発電の効率化とコスト削減である。地熱発電は他の再生可能エネルギーと比べ、稼働するまでに時間とコストがかかり、この点において普及を妨げる一因となっている。地下資源の調査や掘削には多額の費用がかかり、特に調査段階での成功率が３割と低い現状では事業のリスクが大きい。しかし、技術の進歩により、これらの課題を克服する可能性が大きくなっている。 例えば、AIやビッグデータを利用した地下資源の解析技術が進歩しており、地熱資源の分布や特性をより正確に予測できるようになっている。この技術は、調査段階でのリスクを大幅に低減し、成功率の向上に寄与するだろう。さらに、発電効率を向上させるための新技術の開発も進んでおり、これにより地熱発電所の運用コストが削減されると期待されている。 地熱発電の普及をさらに進めるためには、こうした技術革新を活用しつつ、地熱発電がもたらすエネルギー供給の安定性や持続可能性を強調する必要がある。また、地熱発電が地域社会にもたらす経済的利益を明確にすることで、地域住民や自治体からの支持を得やすくすることが重要である。 以上のように、規制の緩和、温泉事業との調和、技術革新の3つをバランスよく進めることで、地熱発電の普及は大きく加速するだろう。これらの課題に対処しつつ、日本が持つ豊富な地熱資源を最大限に活用することは、持続可能なエネルギー社会の実現に向けた重要な一歩となる。 第2・３章では地熱発電の開発の課題と解決策について論じたが、次の章では地熱発電を導入することでもたらす良い影響について論じる。

日本の地熱発電が十分に活用されていない大きな理由は以下の通りだ。 まずは自然公園法の問題だ。 自然公園法は国立公園、国定公園、都道府県立自然公園の優れた風景地の保護や生物多様性の確保を目的として制定された。特に地熱資源は国立公園の位置している場所にあることが多い。初期の規制では国立公園内の地熱発電は、自然環境保全の観点から厳格に制限されていた。特に国立公園の特別保護地区、1種特別地域では原則として地熱開発は原則禁止されていた。しかし、2012年には “原則開発禁止” ではあるが第2種特別地域、第3種特別地域の条件付きでの垂直掘削が容認された。さらに2015年では特別保護地区、第1種特別保護地区の地表部での開発は禁止であるが、傾斜掘削であれば第一種特別保護地区への開発は条件付きで容認された。それに付け加え、第２・3種特別保護地区については “原則開発禁止” との文言が外されることとなった。 その結果、2012年までの国立公園内での操業している地熱発電は０件であったが、2023年では15件にまで増えた。 しかし、自然公園内の特別保護地区の地熱資源量は700万kW、第1種特別地域では260万kW、第2種特別地域は250万kW、第3種特別地域は520万kWとなっており、自然公園内で国内の約80％を占めているので規制緩和が十分な効果を得られているのかは定かでない。 次に温泉との共生問題だ。 はじめに温泉事業と地熱開発は競合関係にあると場合が多いことだ。 地熱発電では地下の高温流体を利用するが、温泉でも同じ資源を利用するため、大規模な地熱発電所が稼働すると、温泉の湧出量が減少、温度が低下する可能性がある。また、調査段階を含め掘削を行うことで、地下資源が枯渇し圧力低下の要因になることが懸念されている。さらに、地熱発電所の建設や稼働で環境や景観に影響を及ぼすことがある。その上、温泉観光が経済基盤となっている地域では、これらが観光客減少させる可能性があることから温泉事業と地熱開発は競合関係になることが多い。 さらに、温泉地は温泉法という法律で守られていて、地下の熱水利用が温泉資源に悪影響を与えないように規制されている。また、温泉事業者からの「温泉の枯渇や品質劣化を引き起こす」との懸念が拭えなければ、開発の合意を得ることが難しくなる。 実際に2002年に熊本県小国町の地熱発電開発計画は「温泉枯渇の懸念が拭えない」とし、地元住民の合意を得られずに頓挫していることがあった。 最後に経済的な課題だ。 地熱発電は初期投資が他の再生可能エネルギーと比べ高額であることが課題である。太陽光発電は約23.9万円/kW、陸上風力発電は34.7万円/kW、それに比べて地熱発電は170万円/kWと高額なことがわかる。しかし、地熱発電は24時間運転可能で、天候の影響がないため安定したエネルギー供給が可能な重要な資源の一つと考えられている。 しかし、上記以外にも費用はかかり、地下資源の調査では地下1000〜2000メートルを掘り下げ、蒸気の噴出量を確かめる必要があり、この工程だけで10億円以上の調査費用が必要となり、開発初期段階での成功率は約３割と言われている。また、掘削費用の3分の２を補助する制度があるが、失敗した場合は残りの費用が企業負担となり投資リスクが高いのが現状だ。 以上の課題に対し、どのような解決策が考えられるのか、次章ではその具体的な方策について論じる。

日本はアメリカ、インドネシアに次いで世界第3位の地熱資源量（約2300万kW）を有している。しかし、全国の地熱発電所の発電設備容量は約54万kW（世界第８位）であり、世界全体（12,653MW）の約4％にとどまっている。また、2015年度末の国内認可出力合計約231GWに対して地熱発電の比率は0.2％であり、資源が十分に活かせていないことがわかる。 日本の地熱発電が十分に活用されていない大きな理由は以下の通りだ。 まずは国立公園の問題だ。 初期の規制では国立公園内の地熱発電は、自然環境保全の観点から厳格に制限されていた。特に国立公園の特別保護地区、第1種特別地域では原則として地熱開発は原則禁止されていた。しかし、2012年には“原則開発禁止”ではあるが第2種特別地域、第3種特別地域の条件付きでの垂直掘削が容認された。さらに2015年では特別保護地区、第1種特別保護地区の地表部での開発は禁止であるが、傾斜掘削であれば第一種特別保護地区への開発は条件付きで容認された。それに付け加え、第２・3種特別保護地区については“原則開発禁止”との文言が外されることとなった。このように国立公園の問題は少しずつではあるが規制が緩和され、以前と比べれば開発はしやすくなっているのではないかと言える。 次に地元住民との協力体制だ。 開発に成功した福島県の柳津西山の地熱開発では建設に移る際、住民が信頼を置いている町役場を仲介に温泉への影響が出た際の補償などを規定した協定書を事業者・温泉組合の三者で交わし、万が一のリスクに対して対策が事前に取られている。一方の開発を途中で断念した熊本県の小国町地熱開発計画では、開発事業者の「温泉に影響はない」といった主張に対し、噴気試験の際に近隣温泉で減衰が確認されたことから、一部の住民に不信感を与え計画は頓挫することになった。 以上のことから、地元住民の協力を得るためには話し合いはもちろんのこと、リスクに対して事前に対応策を用意しておくことの大切さがわかった。 最後に経済的課題だ。 地熱発電は初期投資が他の再生可能エネルギーと比べ高額であることが課題である。太陽光発電は約23.9万円/kW、陸上風力発電は34.7万円/kW、それに比べて地熱発電は170万円/kWと群を抜いて高額なことがわかる。 地下資源の調査や掘削には多額の費用がかかり、開発時期も長期化することがほとんどである。また、日本の地質特性として、活火山帯が多く、掘削リスクが他の国と比較して高い点も費用が高額になる原因だ。 次章ではこれらの課題を克服し、地熱発電を普及させるための具体的な施策について論じる。  

一方の日本は世界第3位の地熱資源ポテンシャルを有しながら、設備容量は世界全体（12,653MW）の約4％（526MW）にとどまっている。また、2015年度末の国内認可出力合計約231GWに対して地熱発電の比率は0.2％である。 日本の地熱発電が十分に活用されていない理由には様々な理由が存在している。 第一に、地熱発電の開発可能地域が多くの温泉地と重なるため、観光業との折り合いがつかないことが挙げられる。日本には数多くの温泉地があり、その温泉地は観光産業において重要な役割を果たしている。温泉業者や地域住民からは、地熱発電所の開発が温泉資源の枯渇や水温低下を招くのではないかという懸念が強くある。 第二に、規制や法的な制約が厳しいことだ。地熱資源が存在する地域の多くは国立公園や自然保護区域内にあり、開発が制限されている。 これら二つの要因は2011年の東日本大震災以降に規制緩和が行われたが、開発まで長い年月を必要とするため地熱発電量の増加には至っていないのが現状である。 次の章ではこのような課題点がありながらも地熱発電開発が成功した事例を紹介する。

世界的に地熱発電を見ると、インドネシア、ニュージーランド、ケニア、トルコといった国々で急速に成長している。これらの国々は、政府の主導によって地熱発電の普及に積極的に取り組んでおり、設備容量の増加も顕著だ。例えばインドネシアは190MWという大規模な設備容量を誇り、2位のアイスランドの７５MWの2倍以上である。 世界全体で2020年までに導入された地熱発電の累計設備容量は15,945MWに達しており、その内訳はフラッシュ方式が40％、バイナリー発電が約20％をとなっている。しかし、ドイツを始めとしたヨーロッパの非火山国を中心にバイナリー発電の導入が増え、20011年〜2020年の導入量は新規ユニットの50％がバイナリー方式を採用している。その背景には近年厳しくなっている環境規制が要因の一つだと考えられる。

地熱発電は、地中の高温熱源を利用して発電する再生可能エネルギーの一種である。地下の熱を利用したエネルギーで、気候や天候、昼夜の影響を受けず安定的に発電が可能だ。その設備利用率は約70％と高く、風力発電の20％、太陽光発電の12％を大きく上回っている。 さらに、エネルギー密度が高く、ライフサイクルを通じて二酸化炭素の排出が少ないことから、地熱発電は環境に優しいエネルギー源と位置付けられている。 地熱発電の主な方式にはフラッシュ方式とバイナリー方式が挙げられる。 フラッシュ方式は、取り出された地熱エネルギーが直接タービンを回して発電するため、使用後の蒸気に含まれる有毒ガスが微量ながら大気に排出される。 一方、バイナリー方式は地熱流体を沸点の低い媒体と熱交換させ、その蒸気でタービンを駆動する。バイナリー方式はほぼすべての地熱流体を地下に還元する特徴があり、フラッシュ方式と比べ環境への影響がさらに低減されている。 日本は世界でも有数の地熱資源を保有しているが、地熱発電の利用率はまだ限られている。地熱発電の安定性と環境負荷の低さから見ても、今後は日本が地熱発電の導入を推進する必要がある。

第1章: 世界の地熱発電の現状 世界的に地熱発電を見ると、インドネシア、ニュージーランド、ケニア、トルコといった国々で急速に成長している。これらの国々は、政府の主導によって地熱発電の普及に積極的に取り組んでおり、設備容量の増加も顕著だ。例えばインドネシアは190MWという大規模な設備容量を誇り、これは他国を大きく上回っている。 世界全体での地熱発電の累計設備容量は2020年時点で15,945MWに達しており、フラッシュ方式が40％、バイナリー発電が約20％を占めている。しかし、非火山国を中心にバイナリー発電の導入が増え、近年では新規ユニットの50％がこの方式を採用している。その背景には近年厳しくなっている環境規制が要因の一つだと考えられる。

地熱発電は、地中の高温熱源を利用して発電する再生可能エネルギーの一種である。地下の熱を利用したエネルギーで、気候や天候、昼夜の影響を受けず安定的に発電が可能だ。その設備利用率は約70％と高く、風力発電の20％、太陽光発電の12％を大きく上回っている。 さらに、エネルギー密度が高く、ライフサイクルを通じて二酸化炭素の排出が少ないことから、地熱発電は環境に優しいエネルギー源と位置付けられている。 地熱発電の方式は主に2種類あり、その一つはバイナリー方式だ。 バイナリー方式は地熱流体を沸点の低い媒体と熱交換させ、その蒸気でタービンを駆動する。バイナリー方式はほぼすべての地熱流体を地下に還元する特徴があり、環境への影響もさらに低減されている。 日本は世界でも有数の地熱資源を保有しているが、地熱発電の利用率はまだ限られている。地熱発電の安定性と環境負荷の低さから見ても、今後は日本が地熱発電の導入を推進し、エネルギー自給率を向上させるべきだと考える。