二酸化炭素（CO2）を対象とした新プロジェクトの概要

独立行政法人 石油天然ガス・金属鉱物資源機構（JOGMEC）
地熱統括部 當舎 利行

2021.11.17 2021年度 第4回 地熱発電・熱水活用研究会

話の内容
1. はじめに
2. 高温岩体発電技術（HDR)
3. 二酸化炭素地中貯留（CCS)技術
4. 超臨界CO2を用いた地熱発電
5. 技術開発課題（第一期）
Ⅰ．CO2地熱発電のための全体システム設計
Ⅱ．ScCO2を破砕流体とした人工地熱貯留層造成技術
Ⅲ．地熱貯留層内でのCO2流体挙動把握技術

6. まとめと関連技術開発
7. （お知らせ）地熱シンポジウムin会津若松

2

日本の地熱資源の賦存分布

3我が国の地熱資源の約８割は自然公園〔国立・国定公園〕内に賦存。これまでは、自然公園外を中心に開発が進展。
環境省は規制を見直し、第２・３種特別地域では、地域の合意形成など優良事例としてふさわしい場合は開発を容認。更に、第１種特別地域でも、地表〔噴気帯、地獄現象等〕に影響を与えないと考えられる計画を策定することを条件に傾斜掘削を容認。えられる計【①第1種特別地域への地域外からの傾斜掘削】
第２種特別地域等【我が国における地熱資源の賦存量】（単位:万kW）

自然公園外第１種特別地域

自然公園…

21%
地下2,000m程度

賦存量

約2,340万kW

地熱貯留層
自然公園内の分類

賦存量（単位:万kW）特別保護地区

700 （ 30％）

特別地域

1,030 （ 44％）

資料:産業技術総合研究所（2011）
GREEN REPORT

第1種

260 （11％）

第2種

250 （11％）

第3種

520 （22％）

普通地域

110 （自然公園外

500 （ 21％）

合計【②建築物の高さ規制（13m以内）の緩和】
冷却塔：建築物にあたらないため規制対象外

タービン建屋：規制対象（13ｍ以下）

約７割が開発可能5％）2,340 （100％）

2号機
18.7ｍ
1号機
17.7ｍ

22.0ｍ開発が見込まれている資源量

4 エネルギー基本計画（第6次）で、地熱発電は2030年に全体の1％の発電（約150万ｋW)が要望さている。
 2050年のカーボンニュートラに向けた対策が求められている
日本の地熱資源：2,347万kW（熱水系）
温泉発電（1,000kW未満）
8,919kW
14,598MWh①エネルギー基本計画（第6次）
150万kW
94億kWh②③

地熱発電（1,000kW以上）
＠2020
529,313kW＜発電単価のイメージ＞
2,298,561MWh
安い① 特別保護地区・特別地域の外縁部から1.5kmの傾斜掘削範囲を含む53℃以上の熱水資源
1,400万kW
930億kWh（環境省調査）② 特別保護地区・特別地域の外縁部から1.5kmの傾斜掘削を含む150℃以上の熱水資源
640万kW
420億kWh（環境省調査）

熱水系資源とは異なる地熱資源（非熱水資源）利用のために必要な技術の開発③ 特別保護地区・特別地域以外の150℃以上の熱水資源
430万kW
260億kWh（経済省調査）

高いコスト等検証委員会報告書（平成23年12月19日）
地熱発電の現状と動向2020年 より

話の内容
1. はじめに
2. 高温岩体発電技術（HDR)
3. 二酸化炭素地中貯留（CCS)技術
4. 超臨界CO2を用いた地熱発電
5. 技術開発課題（第一期）
Ⅰ．CO2地熱発電のための全体システム設計
Ⅱ．ScCO2を破砕流体とした人工地熱貯留層造成技術
Ⅲ．地熱貯留層内でのCO2流体挙動把握技術

6. まとめと関連技術開発
7. （お知らせ）地熱シンポジウムin会津若松5高温岩体発電技術(HDR)

6

HDR(Hot Dry Rock)を用いた地熱発電は、1970年代より技術開発が進められた。この技術は、天然の熱水系が未発達であっても人工亀裂により熱水系を作成して、水を圧入井（還元井）から注入して生産井から取り出すことにより、地熱蒸気を取りだす。
このため、世界のどこの地域でも、深部の坑井を掘削することにより地熱発電が可能となっている。
しかし、人工亀裂を100％コントロールすることは不可能であり、実際回収率は多くの地点で半分以下のとどまってしまっている（漏洩した水の行方は不明）。

世界のHDR開発は、当初の亀裂の無い岩体というコンセプトから様々なタイプの地下構造に対応して発展を進めたが、様々な理由により開発が終了し、現在ではEGS（EnhancedGeothermal Sysｔeｍ)技術として発展をしている。

HDR研究の歴史（国内）
(1)

2003

1985

1977

1974

71978 1979
(2) 1980

高温岩体発電システム技術開発（要素技術の開発）NEDO

1984
(3)

1977

1983 1985

第一期

1991

岐阜県焼山実験場（工業技術院）
1979

第二期

2003

山形県肘折実験場（NEDO)
1986

米国フェントンヒル実験場（IEA協定に基づく)
1986

1988 1989

秋田県秋の宮実験場（電力中央研究所)(1) 火山発電方式に関するFS（工業技術院）(2) 火山高温岩体発電方式に関するFS（工業技術院）(3) 高温岩体発電方式に関するFS（工業技術院）

秋田県雄勝実験場（電力中央研究所)

2002

肘折地点における高温岩体発電実験の概要

8

1987年～2003年
2本の注入井から2カ所で人工貯留層を造成し、注入した河川水を蒸気や熱水として生産。
我が国で初めて高温岩体発電を実現。

2001年から2003年にかけて循環実験(熱出力約8MW,発電実験50kW)

多段貯留層造成→出力不足になったときにより深部に貯留層を造成

電力中央研究所の人工地熱系造成実験の概念
雄勝実験場

1989年～2002年
1本の注入井から2カ所で人工貯留層を造成し、注入した河川水を蒸気や熱水として回収。

海江田（２０２０）9

HDR研究の歴史（海外）
1970

1980

1990

2000

10

2010

2020

EGSプロジェクト

アメリカ

商用発電

ドイツ
イギリス
フランス
スイス

統合（EUとして実施）

商用発電

有感地震

オーストラリア
経済的理由

韓国
有感地震

日本

諸外国の取組状況
これまで

米国

欧州

豪州

韓国

11
今後の予定

• 1970年代～1990年代の基礎実験で蒸気生産に成功。
• 2014年、DOEが高温岩体発電実証実験プロジェクト（FORGE（※1））を公募、選定（最大140億円の支援を見込む）。⾧期的には約100GWが目標。
• 2015年からサイトの選定を開始。2018年にユタ州ミルフォードに決定。2020年10月に、注入井の掘削完了。

• FORGEでは米国内の国立研究所、大学、民間企業など多くの研究機関が地下深部の現象解明や技術開発に参画。
• 注入井の深さの異なる3か所で水圧破砕を行い、人工地熱貯留層を造成。
• 2022年に生産井を人工貯留層を貫くように掘削予定。
• 商業発電プラントの建設。

• 1980年代にイギリス、ドイツ、フランス、スウェーデンなどで独自に高温岩体発電の基礎実験実施。
【フランス】• 1987年からEUのプロジェクトとしてソルツ地点で高温岩体地熱発電を実証。2008年に1,500kWのバイナリー発電を実施。

【フランス】• ライン地溝帯のソルツで発電事業継続し、近傍のリッテショ
フェンでは生産された熱水ででんぷん工場への熱水供給• ストラスブルグで5,000m級の調査井掘削、発電と熱水供給を計画。
【ドイツ】• ライン地溝帯や南ドイツモラッセ盆地の他、北ドイツ盆地で新たな商業発電・熱水供給設備の建設予定。
• ベルギー、ハンガリーなどでも発電と熱水供給事業を実施中。

【ドイツ】• ライン地溝帯のランダウやインスハイム、および南ドイツのモラッセ盆地のウンターハヒンなど10箇所程度で1,500～3,000kWの発電所と熱水供給設備を建設。
• 2000年に連邦政府が再生可能エネルギーを重点支援対象とし、高温岩体地熱発電プロジェクトに補助金等で支援。
• 2013年にクーパーベイズンで1MWの試験発電実施。その他、10箇所程度で高温岩体発電プロジェクトを実施。
• 2015年頃にすべての高温岩体発電プロジェクトが終了。

• 天然地熱水を用いた地域冷暖房などの地熱直接利用を推進。
• 地球温暖化対策の再エネの一つとして地熱発電も徐々に関心が高まっている。石油の価格が高騰すれば、連邦政府や企業による地熱発電開発への投資拡大の可能性がある。

• 地下数10～数100mの坑井から生産した熱水でヒートポンプによる地域暖房などを実施。
• 浦項（ポハン）において、2016、2017年に水を圧入。2017
年にマグニチュード5.5の地震が発生（※1）。
• 2019年にプロジェクト中止。

（※1）FORGE:Frontier Observatory for
Research in Geothermal Energy―（※2）高温岩体地熱発電に係る水の圧入により有感地震を発生させた事例として、韓国の他ではスイス（バーゼル）が存在。

（海江田、２０２１より）

（参考）EGS技術区分

12

世界のHDR開発は、様々なタイプの地下構造に対応して発展を進められた。現在ではより広い概念としてEGS（Enhanced Geothermal Sysｔeｍ)技術として発展をしている。

技術名

涵養型EGS

能力増新型EGS

脆性域高温岩体発電

延性域高温岩体発電

超臨界地熱発電

マグマ発電(EGS Type1)(EGS Type２)(EGS Type３)(EGS Type４)(EGS Type５)(EGS Type６)

人工涵養技術透水性改善技術

発電規模

オープン型

(水)

(CO2)

超臨界地熱発電

坑井刺激により既存
脆性域にてUループ 磁性域で人工貯留の貯留層の拡張、透既存の地熱貯留層などの熱交換のた 層を造成して、CO2
水性の改善、周辺のへの水の注入めの鋼管を設置して （ないしは水）を循環
天然貯留層との連熱交換を実施させて熱抽出を行う
絡を行う

高温高圧の延性域での開発

0～2,000ｍ程度

3,000ｍ以深

深度
既存/新規

Uループ型

既存発電所の蒸気量減退改善

新規発電所建設

--

空隙圧上昇

○

○-

○

温度低下

-

○

○

○

流体の体積変化

○

○-

○

滑り面変化

△

○-

○

プレイヤー

JOGMEC他JOGMEC他

実施年

実施中

実施中

開発までの期間

電中研
Eavor社

JOGMEC

2020～21年～2003年(水)(電中研)

2021年～(CO2)

当面の技術開発目標

NEDO
産総研～2050年

話の内容
1. はじめに
2. 高温岩体発電技術（HDR)
3. 二酸化炭素地中貯留（CCS)技術
4. 超臨界CO2を用いた地熱発電
5. 技術開発課題（第一期）
Ⅰ．CO2地熱発電のための全体システム設計
Ⅱ．ScCO2を破砕流体とした人工地熱貯留層造成技術
Ⅲ．地熱貯留層内でのCO2流体挙動把握技術

6. まとめと関連技術開発
7. （お知らせ）地熱シンポジウムin会津若松

13

二酸化炭素地中貯留（CCS)技術(IPCC, 2005を和訳)

14

CO2の貯留メカニズム

トラップの割合 （％）①構造および層位トラップ②残留ガストラップ

15

CO2が炭酸塩に変化をして、鉱物として固着されるには、従来は、時間がかかると考えられていた。

貯留安全性の増加③溶解トラップ④鉱物トラップ

注入終了からの時間 （年）(IPCC, 2005を和訳)(https://www.co2captureproject.org/co2_trapping.html)

超臨界CO2の地下での鉱物化

16

Wallula玄武岩プロジェクト（米国）：鉱物化の最初の事例
サイト： コロンビア川台地－洪水玄武岩
貯留層： 深度 826～886 m
浸透率 1.2～2.5 darcy
圧入量： 1,000トン（超臨界CO2）
圧入期間： 2013年7～8月

総溶解固形分、アルカリ度、Ca、Mg濃度が1.5～3桁増加（Fe、Mn、Sr、Bも同様）
側壁コアにアンケライト（CaFe(CO3)2）のノジュールが形成。
同位体組成が注入したCO2と一致。
(McGrail et al., 2017)• 圧入されたCO2が24カ月以内に炭酸塩鉱物に変換(Tollefson, 2013)

徂徠(2020)

アイスランドの地熱を利用したCCSの事例

17【Orcaプロジェクト】

プロジェクト概念（動画）（https://edition.cnn.com/2021/10/20/world/carboncapture-storage-climate-iceland-intlcmd/index.html）

地熱発電所の廃熱を利用したDACによるCO2回収
地下約2,000mにCO2圧入
CO2は玄武岩と反応し、数年かけて炭酸塩に変換され、鉱物固定される毎年4,000tのCO2を地下に貯蔵（Audiプレスリリース（2020）より引用）

話の内容
1. はじめに
2. 高温岩体発電技術（HDR)
3. 二酸化炭素地中貯留（CCS)技術
4. 超臨界CO2を用いた地熱発電
5. 技術開発課題（第一期）
Ⅰ．CO2地熱発電のための全体システム設計
Ⅱ．ScCO2を破砕流体とした人工地熱貯留層造成技術
Ⅲ．地熱貯留層内でのCO2流体挙動把握技術

6. まとめと関連技術開発
7. （お知らせ）地熱シンポジウムin会津若松

18

超臨界CO2を用いた地熱発電

19

HDR発電にて、CO2を作動流体にした地熱発電は、Brown(2000)にさかのぼる。
当時は、フェントンヒルでの高温岩体発電（HDR)の限界が見えてきており、米国DOEにおいても地熱発電への風当たりが強かった（ちなみに、我が国でも地熱開発全般への風当たりが強く、1997年新エネ法の設立やNEDO予算の削減などなど地熱開発が冬の時代を迎えようとしていた）。この打開策的な意味合いもCO2によるHDRはあったと聞いている。
Brown(2000)

CO2はすべて超臨界状態（31.1℃、7.4MPa以上；地下800m以深で実現される）

CO2を用いた地熱発電技術
循環に用いる流体
圧入井

生産井

H2O

20

人工貯留層造成のための流体

CO2

人工貯留層

CO2の特性などにより• 粘性が小さいので、熱交換能力の高いより細かな亀裂面が造成できる• 圧縮率が大きいので、流体が上昇を始めると浮力が大きく働き、流体を産出するための動力が不要となる

圧入井

生産井

鉱物化により漏洩防止

加えて、• 循環に寄与しないCO2のは、鉱物として地中に隔離され、漏洩を防止することが期待される(上田、2009）

鉱物としてCO2隔離

話の内容
1. はじめに
2. 高温岩体発電技術（HDR)
3. 二酸化炭素地中貯留（CCS)技術
4. 超臨界CO2を用いた地熱発電
5. 技術開発課題（第一期）
Ⅰ．CO2地熱発電のための全体システム設計
Ⅱ．ScCO2を破砕流体とした人工地熱貯留層造成技術
Ⅲ．地熱貯留層内でのCO2流体挙動把握技術

6. まとめと関連技術開発
7. （お知らせ）地熱シンポジウムin会津若松

21

技術開発テーマ
Ⅰ. 全体設計（非熱水系資源ポテンシャル把握）
地下条件に合致したタービンの選定、システムに見合うCO2の選択などを検討する。併せて、非熱水系資源の資源ポテンシャルを産出する。
（技術が適用できるフィールドと期待される発電量は？）

Ⅱ. CO2を破砕流体とした人工地熱貯留層造成技術
粘性が低いためにより細かな破砕が期待できるCO2を破砕流体として高性能の人工貯留層を造成する。
圧入したCO2は、細部に広がり、人工貯留層の端部では、鉱物としてCO2が固定され、貯留層の周辺部ではCO2の「殻」が生成され、漏洩の少ない貯留層が形成される可能性がある。
（鉱物固定を促進させるため、 CO2は水に溶解している必要がある？）

Ⅲ．CO2を作動流体としたゼロエミッション地熱発電技術造成された人工貯留層にCO2を圧入井に注入して人工貯留層内の人工熱交換面にて加熱。生産井より加熱されたCO2を取り出し、その圧力にてタービンを回転させて発電を行う。
（直接タービンを回すためは、 CO2はどのような性質が必要なのか？）22プロジェクトの概要

23

Ⅰ．CO2地熱発電のための全体システム設計
Ⅱ．ScCO2を破砕流体とした人工地熱貯留層造成技術
Ⅲ．地熱貯留層内でのCO2流体挙動把握技術
大規模排出源から発生するCO2を（将来的には大気中のCO2を分離して）圧入する
高温CO2を回収

CO2を再圧入

Ⅰ：全体システム設計

Ⅲ：地熱貯留層内でのCO2の流動挙動把握

CO2を鉱物として地下に隔離貯蔵（ジオリアクターの概念）
キャップロック

CO2貯留
地熱貯留層

溶融マグマ

Ⅱ：ScCO2を破砕流体とした人工貯留層造成

プロジェクト概念図（社会実装まで）初期の5年間は基礎技術の確立を目指す。
ScCO2臨界点（温度31.06℃、圧力7.3825Mpa）

状態変化図

ScCO2 温度密度が大きく、低粘度、高拡散性の流体（https://shinko-airtech.com/supercritical/critical.html）

Ⅰ．CO2地熱発電のための全体システム設計

24⇒ どのような条件であれば、CO2でタービンを回せるのか？どこが開発の最適地なのか？

 CO2のタービンは、比較的小型とできる可能性があり、蒸気タービンに比べ高効率とされている。

【課題・疑問】CO2を地下に圧入するエネルギーよりも、発電量の方が大きい？
Orcaプロジェクトのように、水と一緒に圧入すればエネルギーは比較的少なくて済む？
 非熱水地域のポテンシャルの記載はNEDO（1994）が最新ではあるが、局所的。

【課題】全国規模のポテンシャルマップを作成する

地下3km以浅で約2,900万kWのポテンシャル（）内は、3km以浅に限ったkW単位の資源量（NEDO，1994）

 テーマⅠでは、以下の項目を実施する。
・地下の条件だけではなく、タービン等の地上設備も含め、系全体として発電可能なシステム設計
・国内の非熱水系地熱資源の熱量ポテ
ンシャルマップの作成

超臨界CO2タービンの利点
蒸気タービンとCO2タービンの比較

ScCO2サイクルの発電効率
ScCO2タービンは比出力が大きいため、設備のコンパクト化、発電単価の低コスト化が期待できる
https://www.nedo.go.jp/library/seika/shosai_201108/201100
00000909.html

25

温度(資源量)の推定

26（１） 熱水系資源
温度分布：坑井や温泉データからAI（活動度指数）値として推定
深度：重力データから重力基盤深度として推定（２） 非熱水系資源
温度分布：磁気データからキュリー点（約580℃）温度として推定
深度：経済性などを考慮して人為的に決める（例：３ｋｍ）
キューリー温度：岩石中の鉄などの磁性鉱物が磁石としての性質を失う温度。磁性鉱物の種類により異なるが、概ね400℃～580℃。岩石がキューリー温度以上に加熱すると磁化（M)はゼロになり、帯磁率（χ）もキューリー点温度の前後で急激に変化する。
地下の岩石中に生じた磁化による磁場

地球磁場
1.

地表
地下の岩石中に生じた磁化

2.
3.
4.

キューリー点深度

地下の磁性体には地球磁場が作用して磁化が生じている（小さな磁石になっている）。
この小さな磁石が磁場を作成することにより、地球磁場が減少する。
この減少分を見ることによりキューリー点までの深度が推定できる。
キューリー点深度から地表までは、直線的に温度変化をすると仮定する。

Ⅱ．ScCO2を破砕流体とした人工地熱貯留層造成技術

27⇒ ScCO2で岩盤を破砕するとどのような亀裂が発生するのか？地震のリスクは？

 水よりも小さい破砕圧で、亀裂を生成。
 水による亀裂よりも3次元的に進展する。
CO2

水

横軸：粘性、縦軸：破砕圧

 ScCO2により造成される亀裂は表面積の総量が大きく、水によって造成される亀裂よりも高温岩体発電の熱交換に有利な流路を形成すると思われる（石田ほか、2015 ）。

横軸：粘性、縦軸：フラクタル次元（石田ほか、2015）

 テーマⅡでは、地熱高温下でのScCO2による岩盤破砕について、以下の項目を実施する。
・室内実験
・シミュレーション
・現場実験
・モニタリング計画の策定・実施

超臨界CO2による岩石破砕実験
水28

ScCO2

（Pramudyo, 2020）
水（最左端）と比較すると超臨界CO2で破砕した岩石は、多くの破断面が見られる（細かく破砕をしている）

29

Ⅲ．地熱貯留層内でのCO2流体挙動把握技術⇒ 地下高温・高圧下でのScCO2はどのように挙動するのか？鉱物固定は貯留層を取鉱物（石）化？
り囲むようにうまく起こるのか？最終的に貯留層全体で鉱物固定が起こること（閉塞）はないのか？
超臨界CO2

 地下にCO2を注入すると、 CO2が水に溶解して周囲の岩石との反応が引き起こされ、岩石から Ca や Mgが溶脱する。

遮蔽層？
脱ガス？

 溶出金属イオンが水に溶解したCO2 と反応して方解石等の炭酸塩鉱物を沈殿させる。
上田（2009）

水と溶解したCO2
CO2貯留層鉱物（石）化？
CaAl2Si2O8 + H+ + HCO3- + H2O⇒ CaCO3 + Al2Si2O5(OH)4
斜長石

方解石

カオリナイト テーマⅢでは、地熱高温・高圧下での鉱物固定化も含むScCO2
流動挙動把握のため、以下の項目を実施する。
・室内実験
・シミュレーション
・将来的な現場実験を見据えたモニタリング計画策定

CO2の鉱物化を促進する岩石

全岩SiO2量70 wt%前後

60 wt%前後

50 wt%前後

30

45 wt%以下(http://www2.city.kurashiki.okayama.jp/musnat/geology/rock/igneousrock/igneousrock2.html)

苦鉄質岩・超苦鉄質岩:Ca、Mg、Fe等の2価の元素に富む
徂徠(2020)

日本の苦鉄質岩の分布(産総研シームレス
地質図)

話の内容
1. はじめに
2. 高温岩体発電技術（HDR)
3. 二酸化炭素地中貯留（CCS)技術
4. 超臨界CO2を用いた地熱発電
5. 技術開発課題（第一期）
Ⅰ．CO2地熱発電のための全体システム設計
Ⅱ．ScCO2を破砕流体とした人工地熱貯留層造成技術
Ⅲ．地熱貯留層内でのCO2流体挙動把握技術

6. まとめと関連技術開発
7. （お知らせ）地熱シンポジウムin会津若松

32

5年間（第1期）の実施項目・スケジュール

33

水および水の代わりに（超臨界状態）CO2を利用する地熱発電技術。オープンシステ
ムでは、破砕流体としてもCO2を利用する。また、漏洩等の問題となる遊離したCO2は陸域CCSとして貯留されることを確認する。
R3

R4R5

R6R7

Ⅰ．CO2地熱発電のための全体システム設計① 文献調査② 全体システム設計③ ポテンシャルマップ作成
Ⅱ．CO2を破砕流体とした人工地熱貯留層造成技術① 文献調査② 室内実験
③ シミュレーション④ モニタリング計画の策定・実施⑤ 現場実験（＊）Ⅲ．地熱貯留層内でのCO2流体挙動把握技術① 文献調査② 室内実験
③ シミュレーション④ モニタリング計画の策定⑤ 現場実験準備(＊) 計画段階では破砕の現場実験を第1期にて実施する予定であったが、状況を見据えて実施をすることになる。

成果の実用化及び普及のシナリオ(1)基礎技術の確立
2021～2025年

Ⅰ．CO2地熱発電のための全体シ
ステム設計

Ⅱ. CO2を破砕流体とした人工地熱貯留層造成
技術(2)現場実証の確立
2026-2035年

資源量評価
システム設計・デザイン

ラボ実験

現場実験

モニタリング
シミュレーション

ラボ実験

Ⅲ．地熱貯留層内でのCO2
流体挙動把握技術

シミュレーション
現場実験
現場実験
モニタリング
現場実験検討

統合
現場
実
験の適用
地域の検討

(３)社会実装と民間への移転
2036-2045年

統合
現場
実
験のパ
建イ
設ロ、ッ
運ト
転プ
ラン
ト

34

非熱水系資源の開発と課題
高温（乾燥）岩体地熱発電技術(HDR)35

HDR(Hot Dry Rock)技術は、天然の熱水系が未発達であっても人工的に亀裂（貯留層）を作成する。その貯留層に、水を圧入井から注入して地熱蒸気を生産井から取りだす。このため、どこの地域でも、温度が高い岩体（例えば、深部地層）があれば地熱発電が可能である。

オープンループ【課題】

Uループなどによる熱交換技術

・人工亀裂の造成
・亀裂内の水の流れの制御（短絡と回帰）・誘発振動

Uループによる閉鎖形作成は、Eavor Technology社（カナダ）が技術を所有している。カナダの地熱地域にてクローズループを作成。ドイツにおいても作成を計画中。
【課題】（引用）Eavor Technologies Inc.
https://eavor.com/

・掘削技術（水平掘削と指向性掘削）
・坑井の接合方法
・熱流動制御（坑井間の熱不均衡と熱回収率の向上）

単一坑井での熱交換

36

同軸二重管方式熱交換（DCHE: Downhole Coaxial Heat Exchanger)
坑井内に断熱性を有する内管を設置し、外側に冷水を注入し、暖まった温水を断熱管を通して汲み上げる（逆循環方式）

ゆるめの計算条件を用いても産出される温度は急激に低下するDCHEに水平のヒートパイプを取り付けた方式（EPRI,2021)•垂直坑の掘削•

水平坑を垂直坑の周囲に掘削•

ヒートパイプを水平抗内の設置して、熱を垂直坑に輸送•

閉回路として熱を地表まで輸送

作動媒体と抽熱システムの違いによる技術課題
クローズ＋水クローズ＋CO2

Uループ作成•水平掘削技術•地下配管結合技術

Uループ作成•水平掘削技術•地下配管結合技術
CO2特有の課題•CO2タービン技術•高圧ガスの管理•CO2の調達方法

オープン＋水オープン＋CO2

貯留層造成•水圧破砕技術•岩盤破砕に伴う微小振動の抑制

貯留層造成• CO2破砕技術• 岩盤破砕に伴う微小振動の抑制• 鉱物固定による貯留層外殻の形成（既存開発技術）

モニタリング• 貯留層・循環システムの把握
これまで把握されている課題• 発電コスト• 水の回収率の低さ• 短絡経路の形成による熱の回収率低下

小短小37

モニタリング• 高温下におけるCO2の流体挙動• 貯留層・循環システムの把握
CO2特有の課題•CO2タービン技術•高圧ガスの管理•CO2の調達方法

発電容量
大

社会実装までの期間
⾧

難易度

大話の内容1. はじめに
2. 高温岩体発電技術（HDR)
3. 二酸化炭素地中貯留（CCS)技術
4. 超臨界CO2を用いた地熱発電
5. 技術開発課題（第一期）
Ⅰ．CO2地熱発電のための全体システム設計
Ⅱ．ScCO2を破砕流体とした人工地熱貯留層造成技術
Ⅲ．地熱貯留層内でのCO2流体挙動把握技術

6. まとめと関連技術開発
7. （お知らせ）地熱シンポジウムin会津若松38

（お知らせ）地熱シンポジウムin会津若松～温泉と地熱の共存～
開催日・場所
令和3年11月22日(月)14:00～16:20（集客(100人程度)及び会場からWEB配信）
会津若松市「アピオスペース」にて開催
地熱、シンポhttps://www.chinetsu-sympo2021.jp/

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プログラム（その１）40●主催者挨拶
∟ 独立行政法人 石油天然ガス・金属鉱物資源機構（JOGMEC）理事⾧ 細野 哲弘●開催地代表挨拶∟ 福島県知事 内堀 雅雄 様
●来賓挨拶
∟ 超党派地熱発電普及推進議員連盟共同代表

参議院議員 増子 輝彦 様

●基調講演①∟ 国立研究開発法人 産業技術総合研究所
福島再生可能エネルギー研究所 総括研究主幹 浅沼 宏 様●基調講演②∟ 一般社団法人日本温泉協会 副会⾧ 佐藤 好億 様プログラム（その２）●トークセッション∟ 福島県 柳津町⾧
小林 功 様∟ ゲストタレント 飯島 直子 様
∟ フリーアナウンサー 唐橋 ユミ 様（モデレーター）●パネルディスカッション∟ 東北電力株式会社 常務執行役員 大野 貞彦 様
∟ JOGMEC 特命審議役 安川 香澄∟ 株式会社元気アップつちゆ 加藤 勝一 様
∟ 福島大学 共生システム理工学類 教授 佐藤 理夫 様
∟ The Human Miracle株式会社 代表/
クリエイティブディレクター 小橋 賢児 様
∟ フリーアナウンサー 唐橋 ユミ 様（モデレーター）●閉会挨拶∟ 経済産業省 東北経済産業局⾧ 平井 淳生 様

是非、登録をお願いいたします！

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ご静聴ありがとうございました當舎 利行（とうしゃ としゆき）

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