(57)【要約】【課題】電力の生産効率を向上させること。【解決手段】地熱発電所１０に近接する上池２から地下の水車１４に水圧管１２によって水３１を供給し、水車発電機１３が水車１４の回転を利用して発電する。水車１４から水車１４とマグマだまり６が形成された地下深部との間に開削された地下空洞１１に放水管１５によって水３１を供給し、地下空洞１１からマグマだまり６に水下降用配管１６によって水３１を供給する。マグマだまり６により水３１が蒸気化されたときに発生する水蒸気３２を水蒸気上昇用配管８によって地熱発電所１０に供給する。その水蒸気に含まれる蒸気を熱源として地熱発電所１０の蒸気タービン９が駆動し、地熱発電所１０の地熱発電機２３が蒸気タービン９の回転を利用して発電する。水力発電と地熱発電とを兼用させることにより、電力の生産効率を向上させることができる。【選択図】図１
2013136969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地熱発電所に近接する上池とマグマだまりが形成された地下深部との間に開削された地下空洞と、
前記上池と前記地下空洞との間に配設された水車と、
前記水車の回転を利用して発電する水車発電機と、
前記上池から前記水車に水を供給する水圧管と、
前記水車から前記地下空洞に水を供給する放水管と、
前記地下空洞から前記マグマだまりに水を供給する水下降用配管と、
前記マグマだまりにより発生する蒸気を前記地熱発電所に供給する水蒸気上昇用配管と、
前記地熱発電所に設けられ、前記水蒸気上昇用配管から供給される蒸気を熱源として駆動する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの回転を利用して発電する地熱発電機と、
を具備することを特徴とする地熱発電兼用水力発電システム。
【請求項２】
地熱発電所に近接する上池から地下の水車に水圧管によって水を供給する工程と、
水車発電機が前記水車の回転を利用して発電する工程と、
前記水車から前記水車とマグマだまりが形成された地下深部との間に開削された地下空洞に放水管によって水を供給する工程と、
前記地下空洞から前記マグマだまりに水下降用配管によって水を供給する工程と、
前記マグマだまりにより発生する蒸気を水蒸気上昇用配管によって前記地熱発電所に供給する工程と、
前記水蒸気上昇用配管から供給される蒸気を熱源として前記地熱発電所の蒸気タービンが駆動する工程と、
前記地熱発電所の地熱発電機が前記蒸気タービンの回転を利用して発電する工程と、
を具備することを特徴とする発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、地熱発電兼用水力発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水力発電は、二酸化炭素などの地球温暖化の原因となるガスを排出しない上に、比較的大容量の電力が得られることから、近年注目されている発電技術である。
【０００３】
その発電技術を利用したシステムとして、海水揚水発電システムと水力発電システムとが挙げられる。海水揚水発電システムは、海を上池または下池とし、上池から海に落ちる水（海水）により水車を回転させ、水車の回転を利用して発電するものである（たとえば特許文献１）。水力発電システムは、標高の高い場所にある水源を上池とし、水源から下池に落ちる水により水車を回転させ、水車の回転を利用して発電するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−７８５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、海水揚水発電システムでは、夜間の余剰電力により水をくみ上げる必要がある。また、夜間に余剰電力を使用することにより電力の生産効率が低下してしまう。さらに、海水揚水発電システムは、海水を利用するため、土壌の塩害の恐れがある。また、塩害により生態系に影響を与える恐れがある。
【０００６】
一方、水力発電システムでは、標高の高い場所に上池を設ける必要があり、立地地点が限られている。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、電力の生産効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の地熱発電兼用水力発電システムは、地熱発電所に近接する上池とマグマだまりが形成された地下深部との間に開削された地下空洞と、前記上池と前記地下空洞との間に配設された水車と、前記水車の回転を利用して発電する水車発電機と、前記上池から前記水車に水を供給する水圧管と、前記水車から前記地下空洞に水を供給する放水管と、前記地下空洞から前記マグマだまりに水を供給する水下降用配管と、前記マグマだまりにより発生する蒸気を前記地熱発電所に供給する水蒸気上昇用配管と、前記地熱発電所に設けられ、前記水蒸気上昇用配管から供給される蒸気を熱源として駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転を利用して発電する地熱発電機と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
また、実施形態の発電方法は、地熱発電所に近接する上池から地下の水車に水圧管によって水を供給する工程と、水車発電機が前記水車の回転を利用して発電する工程と、前記水車から前記水車とマグマだまりが形成された地下深部との間に開削された地下空洞に放水管によって水を供給する工程と、前記地下空洞から前記マグマだまりに水下降用配管によって水を供給する工程と、前記マグマだまりにより発生する蒸気を水蒸気上昇用配管によって前記地熱発電所に供給する工程と、前記水蒸気上昇用配管から供給される蒸気を熱源として前記地熱発電所の蒸気タービンが駆動する工程と、前記地熱発電所の地熱発電機が前記蒸気タービンの回転を利用して発電する工程と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電力の生産効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る地熱発電兼用水力発電システムの構成を示す概略立断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る地熱発電兼用水力発電システムの実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る地熱発電兼用水力発電システムの構成を示す概略立断面図である。
【００１４】
本実施形態に係る地熱発電兼用水力発電システムは、上池２と、マグマだまり６と、地熱貯留層７と、水蒸気上昇用配管８と、蒸気タービン９と、地熱発電所１０と、地下空洞１１と、水圧管１２と、水車発電機１３と、水車１４と、放水管１５と、水下降用配管１６と、汽水分離器２１と、復水器２２と、地熱発電機２３とを具備している。
【００１５】
本実施形態に係る地熱発電兼用水力発電システムは、水力発電システムと地熱発電システムとを兼用させるシステムである。
【００１６】
まず、地熱発電システムについて説明する。地熱発電システムは、マグマだまり６、地熱貯留層７、水蒸気上昇用配管８、蒸気タービン９、地熱発電所１０、汽水分離器２１、復水器２２および地熱発電機２３により実現する。
【００１７】
火山や天然の噴気孔、温泉および変質岩などがある地域は地熱地帯と呼ばれる。この地熱地帯の深さ数ｋｍの地下深部には、その温度が１０００℃前後であるマグマだまり６が形成されていることがある。
【００１８】
その場合、地中に浸透した雨水などがマグマだまり６によって加熱されて、マグマだまり６上に地熱貯留層７が形成される。マグマだまり６により水が蒸気化されて水蒸気３２が発生する。その水蒸気３２は、マグマだまり６上に形成された地熱貯留層７に蓄えられる。
【００１９】
地熱発電所１０内には蒸気タービン９、汽水分離器２１、復水器２２および地熱発電機２３が設けられている。
【００２０】
水蒸気上昇用配管８は、その一端が地熱貯留層７に設けられ、その他端が地熱発電所１０に設けられている。この水蒸気上昇用配管８は、地熱貯留層７に蓄えられた水蒸気３２を地熱発電所１０内の汽水分離器２１に供給するものである。
【００２１】
汽水分離器２１は、水蒸気上昇用配管８から供給される水蒸気３２を蒸気３３と水３１とに分離する。汽水分離器２１は、上記蒸気３３を蒸気タービン９に供給し、上記水３１を地中に還元する。
【００２２】
蒸気タービン９は、汽水分離器２１から供給される蒸気３３を熱源として駆動する。
【００２３】
地熱発電機２３は、蒸気タービン９と連結している。この地熱発電機２３は、蒸気タービン９の回転を利用して発電する。
【００２４】
復水器２２は、蒸気タービン９に用いられた蒸気３３を復水し、その水３１を地熱発電所１０に近接する上池２に供給する。
【００２５】
次に、水力発電システムについて説明する。水力発電システムは、上池２、地下空洞１１、水圧管１２、水車発電機１３、水車１４、放水管１５および水下降用配管１６により実現する。
【００２６】
本実施形態では、地熱発電所１０に近接する河川または湖などの水源を上池２とする。
【００２７】
また、本実施形態では、上池２とマグマだまり６が形成された地下深部との間に地下空洞１１を形成（開削）する。
【００２８】
水車１４は、上池２と地下空洞１１との間の地下室１に配設されている。この水車１４は、上位から下位に落ちる水により回転する。
【００２９】
水車発電機１３は、地下室１に配設され、水車１４と連結している。この水車発電機１３は、水車１４の回転を利用して発電する。
【００３０】
水圧管１２は、一端が上池２に設けられ、他端が水車１４の入口に設けられている。この水圧管１２は、上池２から水車１４に水３１を供給する。
【００３１】
放水管１５は、一端が水車１４の出口に設けられ、他端が地下空洞１１に設けられている。この放水管１５は、水車１４から地下空洞１１に水３１を供給するものである。
【００３２】
水下降用配管１６は、一端が地下空洞１１に設けられ、他端が地下深部に設けられている。この水下降用配管１６は、地下空洞１１からマグマだまり６に水３１を供給するものである。
【００３３】
次に、本実施形態に係る地熱発電兼用水力発電システムの動作（発電方法）について図１を用いて説明する。
【００３４】
まず、水圧管１２によって、上池２から水車１４に水３１が供給される。このとき、水車発電機１３が水車１４の回転を利用して発電する。次に、放水管１５によって、水車１４から地下空洞１１に水３１が供給される。
【００３５】
次に、水下降用配管１６によって、地下空洞１１からマグマだまり６に水３１が供給される。このとき、マグマだまり６により水３１が蒸気化されて水蒸気３２が発生する。次に、水蒸気上昇用配管８によって、上記水蒸気３２が地熱発電所１０内の汽水分離器２１に供給される。
【００３６】
汽水分離器２１は、水蒸気上昇用配管８から供給される水蒸気３２を蒸気３３と水３１とに分離し、その蒸気３３を蒸気タービン９に供給し、その水３１を地中に供給する。蒸気タービン９は、汽水分離器２１から供給される蒸気３３を利用して発電する。復水器２２は、蒸気タービン９に用いられた蒸気３３を冷却水などにより水３１に復元し、その水３１を上池２に供給する。
【００３７】
本実施形態に係る地熱発電兼用水力発電システムでは、水力発電システム（上池２、地下空洞１１、水圧管１２、水車発電機１３、水車１４、放水管１５、水下降用配管１６）において、水源の上池２から地下空洞１１に落ちる水３１により水車１４が回転し、水車発電機１３が水車１４の回転を利用して発電することにより電力を生産する。さらに、地熱発電システム（マグマだまり６、地熱貯留層７、水蒸気上昇用配管８、蒸気タービン９、地熱発電所１０、汽水分離器２１、復水器２２、地熱発電機２３）において、マグマだまり６により水３１が蒸気化された水蒸気３２が地熱貯留層７に蓄積され、その水蒸気３２の上昇を利用して蒸気３３により蒸気タービン９が回転し、地熱発電機２３が蒸気タービン９の回転を利用して発電することにより電力を生産する。このように、本実施形態に係る地熱発電兼用水力発電システムによれば、水力発電システムと地熱発電システムとを兼用させることにより、電力の生産効率を向上させることができる。その結果、水力発電システムと地熱発電システムとを兼用させるシステムにより生産される電力量は、水力発電システムのみ、または、地熱発電システムのみの単独のシステムにより生産される電力量に比べて大幅に増加する。
【００３８】
また、本実施形態に係る地熱発電兼用水力発電システムによれば、水３１および蒸気３３により発電するため、土壌の塩害の恐れがなく、塩害により生態系に影響を与える恐れもない。
【００３９】
なお、本実施形態に係る地熱発電兼用水力発電システムでは、汽水分離器２１は、水３１を地中に還元しているが、これに限定されない。汽水分離器２１は、水３１を上池２に供給してもよい。
【００４０】
また、本実施形態に係る地熱発電兼用水力発電システムでは、地熱発電所１０に近接する河川または湖などの水源を上池２としてもよいが、これに限定されない。たとえば、地熱発電所１０に水源が近接していない場合、地熱発電所１０の近くに人工的に貯水槽を形成し、その貯水槽を上池２としてもよい。
【００４１】
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更することができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
１  …  地下室
２  …  上池
６  …  マグマだまり
７  …  地熱貯留層
８  …  水蒸気上昇用配管
９  …  蒸気タービン
１０  …  地熱発電所
１１  …  地下空洞
１２  …  水圧管
１３  …  水車発電機
１４  …  水車
１５  …  放水管
１６  …  水下降用配管
２１  …  汽水分離器
２２  …  復水器
２３  …  地熱発電機
３１  …  水
３２  …  水蒸気
３３  …  蒸気
【図１】
2013136969.tif 000003