地熱エネルギーは、化石燃料への依存度を下げるために重要な役割を果たす可能性のある、クリーンで再生可能なエネルギー源である。地熱発電所は、地中深くから取り出した蒸気を利用して電気を作る仕組み。しかし、地熱発電は、従来、拡張性の高いエネルギーとは言い難い壁に直面していた。
カナダの地熱技術開発スタートアップ企業エバー・テクノロジーズ社（英：Eavor Technologies）が開発した新しいクローズドループシステムは、地熱発電の参入障壁を下げ、様々な環境下でこの技術を真に拡大することを可能にし、再生可能エネルギーの主力電源化を実現するための切り札になることが期待されている。
目次
欧州、革新的な地熱技術への支援を拡大
エバー・テクノロジーズ社は、欧州革新基金（EIF）から、カナダ企業として初めてドイツで実施する商業規模の地熱発電プロジェクトを支援する9,160万ユーロ(約135億円)相当の助成金を授与された。 すでにミュンヘンの南、バイエルン州のゲレトリードという町の近くで建設中のこのプロジェクトは、世界初のEavor-Loop™の商業導入となる。次世代地熱技術の見せ所となり、Eavor-Loop™がエネルギーの安全性と自律性を提供するという基本能力を世界に示すチャンスになる。2022年10月に着工し、2023年7月に掘削を開始する予定である。
エバー・テクノロジーズ社の社長兼共同創業者のジョン・レッドファーン氏は、次のように述べてた。
「この最初の商業用Eavor-Loop™は、グリーンなベースロード電源で真にスケーラブルな形態であるものを広く導入するための門戸を開くものであると信じています。このように、私たちは、気候変動とエネルギーの自律性の欠如という、ヨーロッパが抱える2つの脅威の解決に貢献したいと願っています。」
ドイツのゲレッツリートで導入されるEavor-Loop™は、地域暖房と発電のためのクリーンなベースロード電源を供給する。これは、4.500メートルの深度に埋設された複数の大型地下ラジエーターのようなパイプで構成されており、ポンプや帯水層を必要としない構造で地下にループを設置し、内部に水を循環させることで、地下の熱水や蒸気が十分に得られない地域でも効率的な熱の取り出しを可能にする。
このプロジェクトにより、年間8.2MWe、4万４千tCO2eの温室効果ガス排出が回避されるという。エバー・テクノロジーズは、地球から取り出したクリーンエネルギーで20,000世帯分の電力を供給し、プロジェクトの建設期間中に最大600人年の雇用が創出されると予測している。運転中の温室効果ガス（GHG）排出がないため、Eavor-Loop™は基準シナリオと比較して、ほぼ100％のGHG排出量を回避することができる。また、Eavor-Loop™は環境に優しいソリューションであり、幅広いエリアでの地熱利用が可能となるほか、掘削後に地下の熱水や蒸気の不足で開発が中止となるリスクも回避できる特徴があるため、スケーラブルで安全な地熱エネルギーを提供することができます。
欧州連合（EU）は、気候変動と安全保障の両面から、化石燃料エネルギー源への依存からの脱却を加速させるために、地熱の可能性に注目している。
欧州地熱エネルギー協議会の事務局長であるフィリーぺ・ジュマス氏は、次のように述べてた
「EUのイノベーションファンドが、ドイツのゲレッツリードで革新的な再生可能な地域暖房・電力供給を商業的に実証するためにエバー社が開発する地熱プロジェクトを支援していることをうれしく思います。エネルギー、気候変動、食糧安全保障の危機と、2030年までに地熱発電の目標を3倍にする必要性を考えると、この革新的なプロジェクトは最も重要です。電力供給の安定性を高め、地域暖房部門の脱炭素化を助け、温室効果ガスの排出を減らし、技術革新を刺激し、これらはすべて他の場所でも再現することができます。」
地熱発電の普及を阻むもの
地熱エネルギーは、社会が必要とするエネルギーミックスにおいて重要な役割を果たす可能性がある。しかし、その大きな可能性にもかかわらず、その拡張性に関わる課題により、地熱エネルギーは100年以上の歴史があるにもかかわらず、風力や太陽光などの他の再生可能エネルギー源に遅れをとっているのが現状だ。最初の地熱発電所は1900年代初頭にイタリアのトスカーナ州に設置されたが、現在、世界中で設置されている地熱発電の容量は約14ギガワットしか存在しない。これは、2021年に約28,000テラワット時であった世界の総設備電力容量の数パーセントにやっと達する程度である。しかし、技術の進歩と研究開発への投資の増加により、地熱発電はようやくこれらの課題を克服し、急速に規模を拡大することができるようになっている。
適地の特定
世界の地熱発電所の配置図を見れば、地熱発電所はアイスランドやインドネシア、フィリピンなど、プレートの境界付近に位置し、地熱資源が豊富な国に集中している。これは、地表に近い場所ではない場所で地熱資源にアクセスするには、本当に熱い岩盤を深く掘削する必要があり、それは決して簡単なことではないからだ。そのため、従来は地熱発電所をプレートの境界付近にある地域以外へ拡大することは困難とされてきた。
資源の制約
地熱貯留層は、地域によっては大規模な発電を行うには十分な大きさがない場合もあり、また、熱の回収が追いつかず、時間とともに枯渇してしまう場合もある。地熱を利用した最初の発電所は1910年代にイタリアのラルデレッロに設置されたが、1950年代以降、蒸気圧は25％以上低下している。また、地熱資源の品質は一般的に事前予測が難しく、掘削するまで保証されないため、化石燃料の探査と同様に、地熱探査は時間とコストがかかるプロセスとなっている。
技術的な課題
地熱エネルギーは、その利用しやすさにはかなり差があるものの、普遍的に利用できるものである。しかし、ほとんどの場所で、地下の貯水池から地熱を取り出すには、地殻を深く掘り下げる必要がある。この温度は、水が超臨界状態になり、液体と気体の境界がなくなる温度である373℃を超える。しかし、そこまで深く掘るのは容易ではなく、掘削コストは深さによって指数関数的に上昇するため、現在のほとんどの地熱発電所では5 km以上掘ることはない。しかし、地熱エネルギーを本当に大規模化し、どこでも利用できるようにするには、毎年何千もの深いボーリング孔を掘ることができるようにする必要がある。
高額な初期費用
地熱発電所の運転コストは他の発電所に比べて一般的に低いのですが、初期資本コストは高いのが特徴的だ。特に地熱発電の技術が確立されていない地域では、初期費用が高いために事業者が大規模なプロジェクトのための資金を確保することが難しく、このことが技術規模の拡大の障害となることが多い。
地熱発電所の初期費用は、井戸の掘削、発電所の建設、必要な設備の設置にかかる費用で、高額になる。井戸は地表から数キロメートル離れた高温の水や蒸気に到達するのに十分な深さが必要なため、掘削にかかるコストは大きくなる。
環境負荷
最後に、地熱発電所は、地域の生態系の変化、温室効果ガスの排出、地震など、環境にさまざまな影響を与える可能性もある。しかし、地熱発電所は化石燃料発電所と比較して、酸性雨の原因となる硫黄化合物の排出量が97％、二酸化炭素の排出量が約99％少なく、環境への影響は小さいと言える。しかし、比較的軽微な環境問題であっても、必要な許認可を得ることが困難な場合もあり、技術の拡大には障害となり得る。また、環境問題への懸念が大規模な地熱発電事業への反対運動につながり、技術の拡大が困難になるケースもある。
Eavor-Loop： 地熱発電技術のブレークスルーとなる可能性
エバー社は、地熱エネルギーシステムの開発と商業化に特化したカナダのエネルギー技術企業。同社の技術は、"Eavor-Loop "と呼ぶ地熱エネルギーへのユニークなアプローチに基づいており、従来のシステムとは異なり、エバー社の技術は、地熱の拡張性を阻む重要な障壁のいくつかを解決できるため、拡張性が期待できる。ここでは、Eavor-Loopがどのようなもので、どのようにこれらの問題を解決することを目指しているのかをご紹介する。
Eavor-Loop（エバー・ループ）とは？
Eavor-Loopは、クローズドループシステムを利用して発電する地熱エネルギー技術である。他の地熱エネルギー技術とは異なり、地熱資源が少ない地域を含む様々な環境で発電できるよう拡張性を持たせて設計されている。
同プシステムでは、地中からの熱がパイプでできた閉じたループ内を循環する流体に伝わり、その熱を利用して沸点の低い液体を気化させ、タービンを回して電気を作る。ループが閉じているため、流体は絶えず循環し、熱も絶えず補充されるため、連続的に電気を作ることができるのが特徴的だ。
"Eavor-Loop "のメリット
１．スモールフット・プリント
Eavor-loopは、他の地熱技術よりも侵入しにくく、表面積も小さくなるように設計されている。熱資源の乏しい地域を含むさまざまな環境下で、確実に導入することができる。また、特定の場所のエネルギー需要を満たすために、必要に応じて規模を拡大したり縮小したりすることができるため、他の地熱技術よりも柔軟で適応性が高く、補完的な技術であるといえる。これは、生産量を自由に増減させることができない化石燃料発電所とは対照的だ。
２．水の使用量は限定的
また、Eavor-Loopは、従来の地熱発電所よりも費用対効果が高く、水の消費量も少ない設計となっている。水不足が世界的に懸念されている中、この技術による水の経済性は、特に持続可能なものとなっている。水の代わりに熱的に安定した流体を使用することで、安定した熱伝達と長期にわたる安定した発電を可能にしている。
３．環境への影響を最小限に抑える
Eavor-loopは、化石燃料を使用する発電所に代わるクリーンで環境に優しい発電所でもある。完全に閉じたループシステムであるため、採掘、温室効果ガスの排出量、地震のリスク、水の使用、生成ブラインや固形物、帯水層の汚染はないことが特徴的である。エバー社のシステムは、従来のラジエーターの巨大な地下版のような閉回路で、環境から隔離された良質の作動流体を循環させる。このシステムは、地球の自然な地熱勾配から、一般的な岩石温度で熱を集めるだけのシンプルな作りとなっている。クローズドループ設計のため、水質や地震活動に伴うリスクとなる環境中への汚染液の流出を回避することができるので、従来の地熱発電技術と比較して環境リスクは限定的とされる。
4. 地震への影響も少ない
Eavor-loopは、他の先進的な地熱技術である強化地熱システムとは異なり、地震への影響が少ないように設計されている。つまり、地震を発生させたり、周辺地域に被害を与えたりすることはない。これは、Eavor-loopのクローズドループシステムが、地震や地盤沈下を引き起こす可能性のある地中への流体の注入や引き抜きを行わないことを意味する。
5. 調整可能な電源
また、Eavor-loopの生産能力は簡単に増減させることができ、風力や太陽光のように環境条件が整って初めて機能するエネルギー源を補完するのに最適なものとなっている。また、Eavor-loopはモジュラーデザインを採用しており、必要に応じてモジュールの追加や削除が比較的容易に行えるため、さまざまな環境や用途に柔軟に対応できるソリューションとなっている。
今後の展望、日本での展開も？
Eavor-Loopは、地熱エネルギーにおける画期的なソリューションであり、移行を容易にする計り知れない可能性を秘めたスケーラブルなソリューションを提供する。ドイツでのプロジェクトに続き、エバー・テクノロジーズ社はすでに、米国カリフォルニア州ソノマ郡のGeoZoneイニシアチブを通じて、最大200MWeの新しい地熱発電を開発するため地域の発電事業者との協力協定に調印した。このように、地熱を利用した発電は、ベースロード電源として注目されている。
日本には膨大な地熱エネルギーの可能性があるため、従来の温泉や帯水層への影響を回避し、輸入化石燃料に代わる再生可能でクリーンな電力を地産地消することができる新技術の探求が急務となっている。中部電力は、この可能性に着目し、22年10月にエバー社に直接投資し、Eavor-Loop技術の商業化を支援する契約を締結したことを発表した。中部電力の出資により、エバー社が日本での新しいプロジェクトを始め、世界的な商業化を拡大できることを期待されている。
参考記事
https://eepower.com/news/closed-loop-geothermal-power-generation-demonstration-facility/#