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強化地熱システム（EGS）は、自然の対流熱水資源を利用せずに地熱発電を行います。従来、地熱発電システムは、自然に発生する熱、水、岩石の浸透性がエネルギー抽出に十分である場所でのみ稼働していました。 [1]しかし、従来の技術で利用できる地熱エネルギーのほとんどは、乾燥した不浸透性の岩石にあります。[2] EGS技術は、「水圧刺激」などの刺激方法を通じて地熱資源の利用可能性を拡大します。
概要
多くの岩石層では、自然の亀裂や孔により、経済的な速度で水が流れることはありません。浸透性は、高圧水を注入井から自然に亀裂のある岩石に注入するハイドロシェアリングによって高めることができます。注入により岩石内の流体圧力が上昇し、既存の亀裂を広げるせん断現象を引き起こし、その場所の浸透性を高めます。注入圧力が維持されている限り、高い浸透性は必要なく、亀裂を開いた状態に維持するための水圧破砕プロパントも必要ありません。 [3]
ハイドロシェアリングは、石油・ガス産業で使用されている、既存の亀裂を拡大するだけでなく、新たな亀裂を作り出すことができる水圧引張破砕とは異なります。 [4]
水は亀裂を通過し、熱を吸収して温水となって地表に押し上げられる。水の熱は蒸気タービンまたはバイナリ発電所システムを使用して電気に変換され、水を冷却する。[5]水は地中に循環され、このプロセスが繰り返される。
EGS発電所は、一定の割合で電力を生産するベースロード資源です。水熱発電とは異なり、EGSは資源の深さに応じて、世界中のどこでも実現可能であるようです。適切な場所は通常、熱損失を遅らせる3〜5キロメートル（1.9〜3.1マイル）の断熱堆積層で覆われた深い花崗岩の上です。[6]
高度な掘削技術により、深さ15km以上の硬い結晶質岩石を掘削することができ、深さとともに温度が上昇する高温の岩石（400℃以上）に到達することが可能になる。[7]
EGSプラントの経済的寿命は20～30年と予想されている。[8]
EGS システムは、オーストラリア、フランス、ドイツ、日本、スイス、米国で開発中です。世界最大の EGS プロジェクトは、オーストラリアのクーパー盆地にある 25メガワットの実証プラントです。クーパー盆地は、5,000～10,000 MW の発電能力を誇ります。
研究開発
EGS 技術は、さまざまな方法を使用して追加の流路を作成します。EGS プロジェクトでは、水圧、化学、熱、爆発の刺激方法を組み合わせています。一部の EGS プロジェクトは、掘削された井戸が高温で不浸透性の貯留岩と交差する熱水サイトの端で稼働しています。刺激方法はその浸透性を高めます。以下の表は、世界中の EGS プロジェクトを示しています。[9] [10]
オーストラリア
オーストラリア政府は高温岩石技術の開発に研究資金を提供してきた。プロジェクトにはハンターバレー（1999年）、クーパー盆地：ハバネロ（2002年）、クーパー盆地：ジョロキア1（2002年）、オリンピックダム（2005年）などがある。[78]
欧州連合
フランスのソルツ・スー・フォレにおける EU の EGS R&D プロジェクトでは、1.5 MW の実証プラントをグリッドに接続します。ソルツ プロジェクトでは、複数の刺激ゾーンの接続と、3 連井構成 (注入器 1 基、生産器 2 基) のパフォーマンスを調査しました。ソルツはアルザス地方にあります。
バーゼルでの誘発地震により、同地での EGS プロジェクトは中止された。[要出典]
ポルトガル政府は 2008 年 12 月、ポルトガル本土で最も恵まれた地域のひとつで地熱エネルギーの探査と調査を行う独占ライセンスを Geovita Ltd に付与しました。Geovita はコインブラ大学科学技術学部の地球科学部門と共同で約 500 平方キロメートルの地域を調査しています。[引用が必要]
韓国
浦項EGSプロジェクトは2010年12月に開始され、1MWの発電を目標としている。[79]
2017 年の浦項地震は、浦項EGS プロジェクトの活動に関連していた可能性があります。すべての研究活動は 2018 年に停止されました。
イギリス
ユナイテッドダウンズ深部地熱発電は、英国初の地熱発電プロジェクトである。イングランドのコーンウォール州レドラス近郊に位置し、英国の民間企業である地熱エンジニアリング（GEL）が所有・運営している。掘削現場はユナイテッドダウンズ工業団地にあり、地質、既存の送電網接続、アクセス道路への近さ、地元コミュニティへの影響が限られていることから選ばれた。[80]エネルギーは、自然に高温の貯留層に水を循環させ、その温水を使ってタービンを駆動して発電し、直接加熱することで抽出される。同社は、2024年に電力（2MWe ）と熱（<10MWth ）の供給を開始する予定である。井戸ではリチウム資源が発見された。 [81]
アメリカ合衆国
初期の頃 — フェントン ヒル
最初のEGSプロジェクト（当時はホット・ドライ・ロックと呼ばれていた）は、ニューメキシコ州フェントン・ヒルで連邦ロスアラモス研究所が運営するプロジェクトで実施された。[82] これは、深部で本格的なEGS貯留層を作る最初の試みであった。
フェントン ヒルの EGS 貯留層は、1977 年に深さ約 2.6 km に完成し、185 °C の岩石温度を利用しました。1979 年に貯留層は水圧刺激を追加して拡張され、約 1 年間稼働しました。その結果、低浸透性の高温結晶質岩石の水圧刺激領域から、適切な速度で熱を抽出できることが実証されました。1986 年に、最初の水圧循環および熱抽出テストのために 2 番目の貯留層が準備されました。一定の再注入温度 20 °C での 30 日間の流量テストでは、生産温度は着実に約 190 °C まで上昇し、これは約 10 MW の熱出力レベルに相当します 。予算削減により、この研究は終了しました。
2000-2010
2009年、米国エネルギー省（USDOE）は、強化地熱システムに関連する2つの資金提供機会公示（FOA）を発行しました。2つのFOAを合わせると、6年間で最大8,400万ドルの資金が提供されました。 [83]
DOEは2009年にアメリカ再投資・復興法による景気刺激策資金3億5000万ドルを使って別のFOAを開設したが、そのうち8000万ドルはEGSプロジェクトに特化したものだった。[84]
フォージ
フロンティア地熱エネルギー研究観測所（FORGE）は、地熱エネルギーの研究を支援する米国政府のプログラムです。[85] FORGEのサイトはユタ州ミルフォードの近くにあり、最大1億4000万ドルの資金が提供されています。2023年現在、多数のテスト井が掘削され、フラックス測定が実施されていますが、エネルギー生産はまだ開始されていません。[86]
コーネル大学 — ニューヨーク州イサカ
地域暖房システムと連携したEGSの開発は、コーネル大学のイサカキャンパスの気候行動計画の一部です。 [87]このプロジェクトは、実現可能性を判断し、資金を獲得し、ベースライン地震活動を監視するために2018年に開始されました。[88]このプロジェクトは、米国エネルギー省から720万ドルの資金提供を受けました。[89]テスト井は、2021年春に、温度が85°Cを超える岩石をターゲットに、深さ2.5～5kmで掘削される予定でした。この場所は、キャンパスの年間暖房負荷の20％を供給する予定です。貯留層の有望な地質学的場所として、トレントン-ブラックリバー層（2.2km）または基盤結晶質岩（3.5km）が提案されました。[90] 2マイルの深さのボーリングホールは2022年に完成しました。[91]
EGS「アースショット」
2022年9月、エネルギー省エネルギー効率・再生可能エネルギー局内の地熱技術局は、エネルギーアースショットキャンペーンの一環として「強化地熱ショット」を発表しました。[92]アースショットの目標は、2035年までにEGSのコストを90%削減し、1メガワット時あたり45ドルにすることです。[93]
その他の連邦政府の資金援助と支援
インフラ投資・雇用法は、 4つの実証プロジェクトを通じてEGS開発を支援するために8,400万ドルを承認しました。[94]インフレ削減法は、再生可能エネルギー源（地熱を含む）に対する生産税控除（PTC）を2024年まで延長し、2024年に開始される新しいクリーン電力PTCに地熱エネルギーを含めました。[95]
誘発地震
誘発地震とは、人間の活動によって引き起こされる地震のことです。地震は、高圧が関与するEGSではよく発生します。[96] [97]カリフォルニア州ガイザーズ地熱地帯での地震活動は、注入活動と相関しています。[98]
バーゼルでの誘発地震により、市はプロジェクトを中断し、後にプロジェクトを中止した。[99]
オーストラリア政府によれば、「水圧破砕による地震活動に伴うリスクは自然地震に比べて低く、慎重な管理と監視によって軽減できる」ため、「さらなる開発の障害とはみなされない」とのことである。[100]誘発地震活動は場所によって異なり、大規模な流体注入を行う前に評価する必要がある。
EGSの可能性
アメリカ合衆国
2006年にMIT [8]が米国エネルギー省の資金提供を受けて発表した報告書は、EGSに関するこれまでで最も包括的な分析を行った。この報告書はいくつかの重要な結論を示した。
- 資源規模：報告書では、米国の地熱資源は深さ3～10kmで合計13,000 ゼタジュール以上あり、そのうち200ZJ以上が抽出可能で、技術向上により2,000ZJ以上に増やすことができると計算されています。[8]地熱資源（熱水資源と地圧資源を含む）は14,000ZJに相当し、これは2005年の米国の一次エネルギー使用量の約14万倍に相当します。
- 開発の可能性: 報告書では、15年間で10億ドルの研究開発投資が行われれば、2050年までに米国で100GWe（ギガワットの電力）以上が利用可能になると推定されています。さらに報告書では、「回収可能な」資源（現在の技術でアクセス可能）は、保守的シナリオと中程度のシナリオでそれぞれ1.2～12.2TWであると判明しています。
- コスト: 報告書では、EGS は 1kWh あたり 3.9 セントという低価格で電力を生産できると主張しています。EGS のコストは、主に次の 4 つの要因に左右されることがわかりました。
- 資源の温度
- システムを通る流体の流れ
- 掘削コスト
- 電力変換効率
参照
- キャップロック
- 掘削
- 掘削リグ
- オーストラリア中部における地熱エネルギー探査
- 米国の地熱エネルギー
- 地熱探査
- 高温岩体地熱エネルギー
- アイスランド深海掘削プロジェクト
- レーザードリリング
- ローズマノウズ採石場
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外部リンク
- EERE :
- 地熱の基礎
- 高温岩石（HDR）
- 強化地熱システムの仕組み
- NREL : インタラクティブ データ マップ - 地熱探査ツール (地熱 - 深部地熱ポテンシャルを参照)
- DLA フィリップス・フォックス氏、地熱投資は素晴らしいと語る 2011-10-06ウェイバックマシンでアーカイブ
- メグソルグ
- EGS