無火山國家利用「高溫岩體發電」技術也躍躍欲試

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【日經能源環境網】1小時的噴出量為1500噸

       就滝上地熱發電站來說，生產井的深度為地下2千米，地熱儲層的溫度大約為250度。從生產噴出出的熱水及蒸汽量每小時為1500噸，大約可裝滿一個深1.5米、長50米的游泳池。

       另一方面，利用汽水分離器分離的熱水通過管道運至「回灌井」，通過延伸至地下深處的回灌井重新送回地下。

       把熱水送回地下的理由有兩個。一是從地下深處汲取的水含有有毒的砷，不能不經處理就排放到河流中。

       另一個目的是抑制地熱儲層衰減。如果僅汲取熱水而不回灌，噴出的熱水量很可能會減少。在美國等的一些地方就陷於熱水量減少、不得不降低發電站輸出功率的狀況。

       據在滝上地熱發電站負責供應蒸汽的出光大分地熱公司的森山清治社長介紹，通過回灌井送回地下的水量每小時可達到1300噸以上。

       以上介紹的是被稱為「閃蒸方式」的發電方法。這是日本國內的地熱發電站基本都在採用的主流方法。熱水和蒸汽的溫度如果接近200度，採用該方法最簡單且成本較低。  


       日本地熱資源僅次於印度尼西亞和美國，擁有全球第3的資源量。日本是一個火山國，因此存在大量條件有利的地熱儲層。不過，擁有適合採用閃蒸方式、溫度約為200度的熱源的場所有限。

       那麼，如果得到的熱水溫度低於200度，比如為100度左右，就不能進行地熱發電了嗎？當然不是，在這種情況下，可以利用「二進位方式」發電。二進位發電方式是利用蒸汽和熱水，使沸點低於水的物質沸騰，利用其蒸汽驅動渦輪。

       作為代表性介質之一的氨水沸點為零下33度。利用換熱器使熱水和氨水通過管道進行熱交換，熱水的能量向氨水轉移，使氨水沸騰。

       出光正在研究在滝上地熱發電站採用蒸汽快閃記憶體方式和二進位方式配套的聯合發電方式。現在是利用汽水分離器分離蒸汽和熱水，蒸汽送至渦輪處，熱水通過回灌井送回地下。今後計劃利用這些熱水進行發電。

       2011年度繼續對此進行探討。如果能夠實現聯合發電，預計發電量可增加13％左右。


全球出現地熱發電建設熱潮

       目前全球出現了地熱發電站建設熱潮。印度尼西亞制定了《地熱法》，將充分利用地熱發電定為國家方針，開始著手地熱開發。這一行動受到全球各國企業的關注，日本的住友商事、伊藤忠商事、九州電力和富士電機系統等也準備參與。

       西日本技術開發公司地熱部長田篭功一稱：「從2008年起，連澳大利亞等地熱資源貧乏的國家都開始涉足地熱開發。」沒有火山的國家幾乎不存在具備有利條件的地熱儲層。在這種情況下是採用「高溫岩體發電」。  


       地下岩盤吸收岩漿熱量而變熱，這在地球上是共通的。朝著較熱的岩盤挖掘幾千米的井，將水灌入井中。用泵汲取利用地下熱能加熱的熱水，用於二進位發電。2007年以德國為開端開始進行商業運營，澳大利亞目前正在推進100兆瓦的發電站計劃。

       高溫岩體發電與日本採用的閃蒸方式相比，獲得的電量少，成本也高。不過即便如此，全球依然為這種蘊藏于地下、取之不盡用之不竭的能源而狂熱。

       不過與全球其他國家的活躍氛圍相反，日本在採用方面卻顯得平淡。自1999年在東京都八丈島啟動了一座地熱發電站之後，10多年之內再也沒有新建過地熱發電站。

       據獨立行政法人日本產業技術綜合研究所估算，日本全國大約存在2207萬千瓦擁有150度以上熱水的優良地熱資源。僅此就可滿足日本十分之一左右的電力需求。

       那麼，為何地熱發電在日本停滯不前？首先第一個問題是成本。地熱儲層探測及挖井等初期成本高達幾百億日元。由於設備利用率較高，發電成本為每千瓦時接近20日元。處於風力和太陽能電池之間，但企業卻沒有進行新開發的餘力。其原因在於由出光、三井金屬等資源公司製造蒸汽、由電力公司負責發電的這種結構。

       這是因為，目前正在運轉的地熱發電站大部分建於電力自由化之前。資源公司的蒸汽每千瓦時只能賣到幾日元，屬於高風險低收益業務。

       第二個問題是選址。地熱資源豐富的火山附近多被指定為國立公園，按照法律規定不能進行開發。而且如果選址靠近溫泉區，還會遭到擔心溫泉枯竭的溫泉協會等的反對。最近在群馬縣嬬戀村及熊本縣小國町等，建設計劃因反對運動而不得不中止。


利用溫泉發電實現與溫泉區共生

       在日本國內，雖然長期以來地熱發電的發展環境都較為嚴峻，但光明的前景也開始顯現。日本政府開始著手修訂《自然公園法》及《溫泉法》。而且如果2012年開始實施自然能源固定價格收購制度，業務環境應該多少會有好轉。

       實際上，三菱材料公司和電源開發公司（J-POWER）已在秋田縣進行商業化調查。並且由約30家從事地熱發電業務的企業出資成立的地熱技術開發公司日前開發出了發電容量為50千瓦的小型溫泉發電裝置。現在正使用日本環境省的補貼進行實證實驗。2011年度內還將在新潟縣松之山溫泉開始實證運轉。

地熱技術開發公司正在進行驗證實驗的溫泉發電裝置

       之前利用國家補貼實施的調查顯示，日本全國有90處已確認存在具有開發價值的地熱儲層，但尚未得到開發的地點。也就是說，可穩定獲得大量電力的資源就在我們腳下。 （《日經商務週刊》記者：山根小雪）【日經能源環境網】

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