2020 年度「小規模地熱発電プラント
設計ガイドライン」

2020 年 7 月

委託：独立行政法人 石油天然ガス・金属鉱物資源機構
受託：一般財団法人

エンジニアリング協会

ガイドライン 目次
本ガイドラインについて
第1章

温泉発電（バイナリー発電）プラント設計ガイドライン ·························· 1

1.1

温泉発電プラント設計の流れ ··················································· 1

1.1.1 事業化フローにおける設計の位置づけ ······································· 1
1.1.2 設計フローと設計条件の整理 ··············································· 1
1.1.3 設計方針策定の際の留意事項 ··············································· 8
1.2

スケール対策に関する設計的配慮 ·············································· 11

1.2.1 既往のスケール対策技術 ·················································· 11
1.2.2 主なスケール対策における設備設計上の留意点 ······························ 11
1.3

維持管理に関する設計的配慮 ·················································· 13

1.4

坑井、源泉（温泉井）の設計 ·················································· 15

1.4.1 坑井に対する設計的配慮 ·················································· 15
1.4.2 坑井関連設備に対する設計的配慮 ·········································· 17
1.5配管の設計 ·································································· 18

1.5.1 地熱流体配管に対する設計的配慮 ·········································· 18
1.5.2 坑口装置 ································································ 19
1.6熱交換器の設計 ······························································ 20

1.6.1 プレート式熱交換器 ······················································ 21
1.6.2 シェル＆チューブ式熱交換器（多管円筒式） ································ 22
1.7

冷却装置・冷却水取水設備の設計 ·············································· 24

1.7.1 循環式冷却装置 ·························································· 24
1.7.2 冷却水取水設備 ·························································· 26
1.8発電機の設計 ································································ 26

1.8.1 発電規模の検討 ·························································· 26
1.8.2 発電機の選定 ···························································· 28
1.9モニタリングに関する設計的配慮 ·············································· 34

1.9.1 モニタリング計画に対する基本的な考え方 ·································· 34
1.9.2 モニタリング内容 ························································ 35
第2章

系統連系について ··························································· 37

2.1 概要 ········································································ 372.2低圧接続 ···································································· 40

2.3高圧接続 ···································································· 402.4電源接続案件募集プロセス ···················································· 412.5系統連系の留意点 ···························································· 43i【巻末資料集】
資料-1

小規模地熱発電プラントの設計に関するチェックリスト ··················· 資-1～3

資料-2

公益財団法人中央温泉研究所報告書「温泉発電における温泉設備等の現状調査」平成 27 年 2 月 ················· 資-4～9

資料-3

一般財団法人電力中央研究所報告書「温泉発電における発電プラント等の現状調査」平成 27 年 2 月 ··········· 資-10～13

資料-4

温泉発電の導入・運転費用の参考例 ······································· 資-14

資料-5

コンサルタント会社一覧 ················································· 資-15

資料-6

設計事例 ··························································· 資-16～21

資料-7

地熱開発に係る条例および指導要綱 ··································· 資-22～79

ii

本ガイドラインについて
１．目的
全国で小規模地熱発電の気運が高まっています。今後の計画地点における事業遅延や失敗リスクを可能な限り回避し、少しでも成功事例を増やすため、①貴重な温泉資源の更なる有効活用②地域と共生した発電事業の実現③建設計画に沿った円滑な運転開始④初期および操業コストの低減を目的に、稼働を開始した、もしくは稼働を予定している小規模地熱発電プラント（バイナリー
方式・フラッシュ方式）の現状を調査して課題を抽出し、その課題を解決する対策について「小規模地熱発電プラント設計ガイドライン」として取りまとめました。

２．本ガイドラインで取扱っている内容
小規模地熱発電には、蒸気を利用したフラッシュ発電、蒸気・熱水を利用した温泉発電（バイナリー発電）等があります。小規模発電の規模の明確な定義はありませんが、本ガイドライン作
成にあたり、2,000kW 未満の地熱発電所を対象に現状調査を実施しました。
調査の結果、本ガイドラインは電力の固定価格買取制度の施行以降実績が増えつつある、既存源泉の未利用の蒸気・熱水の熱を用いた 100kW 級の温泉発電（バイナリー発電）を想定して作成することといたしました。
本ガイドラインが小規模地熱発電の開発促進の一助となれば幸甚です。

iii

第１章 温泉発電（バイナリー発電）プラント設計ガイドライン
1.1 温泉発電プラント設計の流れ
1.1.1 事業化フローにおける設計の位置づけ
小規模地熱発電（温泉発電：バイナリー発電）の事業化構想から建設・営業運転までの標準的な事業化期間を 2～3 年と想定し、各実施項目の標準工程を表 1.1-1 に示す。設計は同表の「2.事業化の検討（概略設計）」と「3.実施設計」に該当するが、前後の実施項目も把握し、必要事項を網羅した設計を行い、事業化を円滑に進めることが重要である。
表 1.1-1 温泉発電（バイナリー発電）プラントの標準作業工程

1.1.2

設計フローと設計条件の整理

温泉発電は、低温地熱流体（蒸気または熱水

約 70～150℃）で低沸点媒体を蒸発させ、その媒体蒸気でタービンを回転させて発電するものであり、バイナリー発電プラントを設計するためのフローを図 1.1-1 に示す。同図は、源泉から系統連系までの設計手順と調査
項目をまとめている。
ここでは図 1.1-1 を参考に、設計条件として、法規・条例等の制約条件、立地条件・周辺環境条件、熱源条件、冷却水条件、系統連系条件およびビジネスモデル・地元貢献策条
件に分類して、その内容を整理する。
(1)計画地域における法規・条例等の制約条件の整理
表 1.1-2 に温泉発電設備の設置に必要な法的資格一覧を示す。また、関係する主な法規制として電気事業法、自然公園法、温泉法の概要、温泉発電に係る条例や指導要綱を示す。

-1-

温泉発電

発電方式

調査項目

①源泉管理（流量・温度・坑口圧力）

1)源泉（地熱流体）

熱水

蒸気①仕上げ施工（コンダクターケーシング）②使用部材（バルブ類）

坑口装置（クリスマスツリー）

2)坑口装置③BOP（暴噴防止装置）④サイレンサー①保温対策②スケール対策

流体輸送

3)配管系統

熱水

蒸気

熱水＋蒸気

①熱水＋蒸気の流体をセパレータで分離後に、蒸気を用いた温泉発電を行う場合

セパレータ（汽水分離機）
熱水

周辺設備

蒸気

は分離後の熱水について、利用および排水蒸気について検討する必要がある。
②蒸気のみでフラッシュ発電を行う場合、ドレイン水の排水が生じる。

熱交換器①タービン選定（復水式・背圧式）

蒸発器

熱交換器

②スケール対策

低沸点媒体③メンテナンス④媒体（温泉発電）

4)発電プラント⑤排水（還元井）タービン・発電機⑥その他設備

①水質
②スケール

凝縮器

③メンテナンス④取水源

5)冷却系統

⑤排水

冷却塔

①逆潮流

6)系統連系

電力会社との協議事項②送電容量の確保

図 1.1-1 温泉発電（バイナリー発電）設備の設計概略フロー-2-

表 1.1-2 温泉発電設備の設置に必要な法的資格一覧

法

令

電気事業法

資

格

電気主任技術者
ボイラー・タービン主任技術者

必要の有無

備

考

要
（届出）

出力2,000kW未満までの発電所は、選任しないこととすることができる（外部委託制度）。

要（不活性ガスの一部を除く）

出力300kW未満の不活性ガス（代替フロン）の一部については不要。炭化水素、アンモニア水を用いた小型バイナ
リー発電で、100kW以下については、2日間の技能講習修了と1日間の講習又は試験に合格した者を選任可能。

要（炭化水素）

危険物第四類・特殊引火物：
指定数量50㍑以上を使用する場合、危険物取扱者の届け
出が必要

消防法

危険物取扱者

高圧ガス保安法

特定高圧ガス取扱主任者

要（規模の大きいアンモニアのみ）

液化アンモニア質量3,000kg以上を貯蔵・消費する場合に必要。小型の発電設備の場合には貯蔵容量が小さく、不要となる可能性が高い。

労働安全衛生法

特定化学物質及び四アルキル
鉛等作業主任者

要（アンモニア）

アンモニアの取扱に必要（技能講習での習得が可能）

ボイラー技師ボイラー・タービン主任技術者で対応可能

排熱ボイラーの伝熱面積が6m3（蒸気ボイラー）、28m3（温水ボイラー）、60m3（貫流ボイラー）未満の場合は不要。

① 電気事業法
電気事業法でいう「電気工作物（発電・変電・送電もしくは配電または電気使用の設置に関する機械・器具等）」は、同法では一般電気工作物、事業用電気工作物および自家用電気工作物の３種類に区分され、各区分や設備の種類・規模に応じて、保安規定の届出、工事計画の届出、使用前安全管理審査申請書の提出、電気主任技術者及びボイラー・タービン主任技術者の専任届出等が必要となっている。
しかし、バイナリー発電設備に関しては、電気事業法の省令改正(2012 年 4 月・7 月、2014 年 5 月)で、次の 1)、2)の規制緩和が行われており、その概要は「小規模地熱発電
導入促進について 概要版（第五版）」JOGMEC 2020 年 6 月 に示されている。
1)媒体が不活性ガスでかつ出力が 300kW 未満等の場合に下記項目は不要
・ボイラー・タービン主任技術者の専任
・工事計画届け・定期事業者検査
2)離隔距離に関する見直し等
媒体に不活性ガスを用いる液化ガス設備においては、敷地境界との離隔距離の規制を適用しないこととする。
② 自然公園法
自然公園法は、国立公園・国定公園・都道府県立自然公園、特別地域（特別保護地区、第１種特別地域、第２種特別地域、第３種特別地域）、普通地域に区分しており、行為規制が異なる。

しかし、2010 年（平 成 22 年）6 月の再生可 能エネルギ ーの導入促 進に向けた 閣議決定と東日本大震災・福島第 1 原子 力発電所事故により、再生可能エネルギーの導入促
進の具体的 な動きが加 速し、「国 立・国 定公 園内におけ る地熱開発 の取扱につ いて（ 平成 24 年 3 月 27 日

環自国発第 120327001 号）」が 出 された 。本 通知では 、第 2 種・第-3-

3 種特別地 域に対する 優良事例の 取り扱いが 特に注目さ れたが、小 規模な地熱 開発 や 既
存の温泉水 を利用する バイナリー 発電に対し て、次のよ うな考え方 が示されて いる。
地熱開発の行為が小規模で風致景観等への影響が小さいものや既存の温泉水を利用するバイナリー発電などで、当該地域の地産地消のために計画されるもの、当該地域の国立・国定公園利用の促進や公園事業の執行に資するものなどについては、
第 2 種 、 第 3 種 特別 地域や普通 地域の自然 環境保全や 公園利用に 支障がない もの は認めること とし、取組 を積極的に 進める。
③ 温泉法
地熱発電の有望地域は温泉地に近接していることが多く、地熱発電の調査・開発に際しては、温泉法に基づく都道府県知事の許可が必要となっている。
これまでも地熱発電の開発にあたり、全国各地で地元温泉事業者等の反対により、開発を断念している事例が発生している。そのため、温泉地と地熱発電が共生を図れる地
熱発電のあり方について、地元関係者等と十分な協議を行いながら開発を進めていくことが望まれる。なお、再生可能エ ネルギーの 導入促進に 向けた規制 緩和の動き の中で 、「温泉資源 の保護に関 するガイド ライン（地 熱発電関係 ）」が、2012 年（平成 24 年 ）3 月に環境 省から都道 府県向けに 技術的助言 として通知 されている 。
④ 地熱開発に関する条例・要綱
平成 26 年から再生可能エネルギーの設備設置に伴う条例や指導要綱を策定する動きが出てきている。現在、施行および公布予定の条例・要綱の概要を表 1.1-3 に示す。巻
末資料集「地熱開発に係る条例および指導要領」を参照のこと。
表 1.1-3(1) 再生可能 エネルギー 設備設置に 伴う自治体 の条例・指 導要綱の概 要(1)-4-

表 1.1-3(2) 再生可能 エネルギー 設備設置に 伴う自治体 の条例・指 導要綱の概 要(2)-5-(2)立地条件・周辺環境条件の整理
小規模地熱発電プラント設計に必要となる立地条件、周辺環境条件を表 1.1-4 に示す。
表 1.1-4 小規模地熱発電所計画地域の立地条件・周辺環境条件
項目

内容

計画地域の土地利用・開発行
為に関する制約・農地法、農業振興地域の整備に関する法律、国土利用法、都市計画法、自然公園法などの土地利用関連法を調査し、計画地域の地目、開発行為に対する制約条件、自然環境保全に対する制約条件等を整理。
・関係する地方自治体の条例・要綱等の有無および制約条件を整理。
・活用可能な源泉の有無、所有者、坑井の健全性または老朽化状況。
・本数、複数の場合は位置関係。
・地目及び開発等の制約条件。
・取水可能な水源（地下水、河川水、海水等）の有無、水利権。
冷却水源がない場合の上水の利用条件。
・接続点の位置、送電可能量。

源泉の立地条件
冷却水源の条件
系統連系接続点の条件
発電プラント
の立地条件
周辺の温泉位置と温泉事業者の意識
周辺の自然環境状況

・プラントが立地可能な土地の有無、所有者、地目、面積等。
・源泉、冷却水源、系統連系接続点までの距離、高低差等。
・工事に使用可能な周辺の道路状況等。
・源泉付近および周辺の温泉地等の有無、源泉からの距離。
・温泉地での集中管理、モニタリング等の実施の有無。
・温泉事業者等の地熱発電に対する意識・反応等。
・自然公園法、自然環境保護法、条例等による環境保全関連の制約。
・発電所周辺の施設、住宅等の有無。

(3)熱源条件の整理
熱源と冷却水の正確なデータは、最適な発電機等の選定および発電量の算出に不可欠である。熱源条件として必要なデータを以下に示す。なお、源泉の成分は、スケール対策・
メンテナンス等の検討に必要な情報である。
・蒸気の湧出量、温度、圧力および成分
・熱水の湧出量、温度、水位および成分(4)冷却水条件の整理
冷却水条件は冷却方式の選定、発電出力等に影響を与えるデータであり、設計の際には以下の正確な数値を把握することが必要である。
・冷却水の種別：河川水（沢水含む）、地下水、海水、大気等
・冷却水データ：流量、温度の時間変動、成分・水質(5)系統連系条件の整理売電を行う場合は、系統連系接続が必要であり、計画地域における次の３項目の調整等-6-が必要である。
1)接続電圧の検討
2)接続点位置の確認
3)系統設備容量の協議(6)自然環境・景観・周辺温泉への悪影響回避に関する条件の整理
自然環境保全や風致景観保全に関しては、計画地域の条例・指導要綱、騒音規制法、自然環境保護法、国土利用法、自然公園法などの関係法規を調査して、設計条件を整理する必要がある。また、法的規制以外にも、周辺住民より高いレベルの環境保全策の要望を受ける場合もあるので、地方自治体や地元住民の意識を調査して、設計条件として整理しておくことが望ましい。主な調査項目を以下に示す。
・騒音、振動、排水等に対する規制値および制限条件
・風致景観に対する規制条件：施設規模、配色など※自然環境保全、風致景観保全に対する住民意識
また、熱源として既存源泉を利用する場合は問題ないと予想されるが、源泉の新規掘削を伴う発電事業を計画する場合には、周辺に位置する温泉地への悪影響回避が極めて重要である。温泉集中管理と温泉発電の関係を図 1.1-2 に示す。

図 1.1-2

温泉集中管理と小規模地熱発電に起因した悪影響の回避について(7)地域貢献に関する条件の整理
地域との共生、合意形成を進めるうえで、地域貢献策を検討することは非常に重要であ-7-る。このため、地域貢献に関するビジネスモデルを事業計画の段階から検討し、地元企業への各種工事の発注や維持管理の委託を念頭に置いた設計的配慮が必要な事項などを整理しておくことが必要である。熱水活用事業を含む地域貢献のためのビジネスモデルを図1.1-3 に示す。

図 1.1-3

1.1.3

地域貢献のためのビジネスモデルの例

設計方針策定の際の留意事項

小規模地熱発電プラントの設備設計で特に重要な源泉、冷却水、スケール対策、１次熱交換器などの主な留意事項を図 1.1-4 に示す。
また、事業化の構想段階から調査、設計、事業化検討プラント建設・操業までの各段階
における設計で考慮すべき主な「チェック項目」を図 1.1-5 に示す。事業全体の設備設計
条件シートを図 1.1-6 に示す。さらに、詳細なチェックリストは、巻末資料集「小規模地熱発電プラントの設計に関するチェックリスト」を参照のこと。

-8-

図 1.1-4

図 1.1-5

小規模地熱発電プラントの設備設計上の留意事項のまとめ

小規模地熱発電プラントの事業化段階毎の設計に係る「チェック項目」

注）JOGMEC ホームページで、本シートの電子ファイルを公開していますので、ご利用ください。

-9-

- 10 -

蒸気

熱水

温度
圧力
流量
温度
圧力
流量

熱源（温泉）の条件

℃
MPaG
t/時
℃
MPaG
t/時

多少ある

多少つく

+

水蒸気
非凝縮ガス

（チェック✔）（チェック✔）

分析書の写しを添付
下の欄に記載なし
あり

蒸気中のガス分析はありますか？

-

二酸化炭素
硫化水素
メタン

主な非凝縮ガス

図 1.1-6

重量%(%wt)

ミリグラム(mg)ミリグラム(mg)

）

二次媒体

導入台数
ｋW
ｋW
ｋW
ｋW
ｋW

浴用
足湯
床暖房
屋根融雪
温室栽培
養殖
道路融雪
（
（
（
（
（
（

種類

）
）
）
）
）
）

希望利用温度（℃）

冷却水（チェック✔）

河川水
地下水
水道水
（
（
（

ない
ある
供給可能な冷却水（チェック✔）

電圧 V

Hz
接続点（電柱）までの距離
ｍ
ｍ

種類

）
）
）

最大供給量(m /日）

3

設置地点の気象データがない場合は、気象庁のデータ
http://www.data.jma.go.jp/obd/stats/etrn/index.phpなどからお近くの気象観測所のデータを参考にして記載してください。

設置地点の気象条件はいかがですか？
平均気温
最高気温
最低気温
湿度
月
℃
℃
℃
％
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年間
ｍ
標高
ｍ
最大積雪量

低圧(<50kW)
高圧(≧50kW)

送電線の条件は？
電力会社
周波数（チェック✔） 種別

お近くに冷却水はありますか？その量は？

冷却装置

ｍ２
ｍ
dB

小規模地熱発電プラント設備設計条件シート（チェック✔）

しない
する
用途（チェック✔）

ｍ×

バイナリー発電機

発電後の温泉熱利用は実施しますか？

型式
二次媒体
カタログ出力（ｋW)
発電端電力①
冷却装置
所内電力
ポンプ類
②
その他
送電端①－②

メーカー名

発電設備の能力（もし判れば記載願います。）

温泉

温泉水が直接流れ込む熱交換器

一次熱交換器

利用可能な最大敷地面積
おおよその区画
敷地境界での騒音（要求値）

注）JOGMEC ホームページで、本シートの電子ファイルを公開していますので、ご利用ください。

重量%(%wt)

遊離硫化水素 H2 S

遊離二酸化炭素 CO22-

炭酸イオン CO3

メタケイ酸 H2 SiO3ミリグラム(mg)2+

炭酸水素イオン HCO3

硫酸イオン SO4

塩素イオン Cl-

（溶存ガス成分）

2+

2+

その他（

（非解離成分）（ハ）遊離成分カルシウムイオン Ca

マグネシウムイオン Mg

カリウムイオン K+

ナトリウムイオン Na（イ）主な陽イオンない
つかない

ミリグラム(mg) （ロ）主な陰イオン

温泉分析書の写しを添付
下の欄に記載pH値
試料1kgの中の成分（チェック✔）

温泉水の化学成分はありますか？

スケールの付着する場所は主にどこですか？
井戸
配管

非常につく

温泉の配湯管や湯船にスケール（湯ノ花）が付着しますか？

非常にある

年間を通じて温泉量や泉温に変化はありますか？

する
しない（チェック✔）

しない（チェック✔）

発電利用

源泉所有者

プロジェクト（温泉）名設置地点の住所
事業者名

1.2

スケール対策に関する設計的配慮

温泉におけるスケールは、温泉水が地下深部から湧出する過程で、温度・圧力などの物
理的変化や pH などの化学的変化により、温泉中の溶存成分が不溶性となって析出・沈殿・付着したものである。このスケールは、井戸内、揚湯管、ポンプのインペラ、エアー管、引湯管、配湯管、貯湯タンク及び浴槽などに付着してさまざまな障害を引き起こす。温泉
スケールの種類には、構成される成分によりイオウ質、鉄質、石灰質、ケイ酸質、硫酸塩
質、粘土質のものがある。
ここでは、既往のスケール対策技術、主なスケール対策における各構成設備の設計上の留意点を以下に述べる。

1.2.1

既往のスケール対策技術(1)システム設計によるスケール抑制
プラントの設計段階で、スケールが成長しにくい状態で運転が出来るようにシステムを形成しておくことは非常に重要である。スケール抑制対策の例を以下に示す。
①定期的にスケールを除去するシステム及び運転計画（定期的に配管内に金属球・ピグあるいは水を高圧で流すシステムの計画、温泉井内に付着したスケールの定期的な浚渫計画、運転を止めないでメンテナンスできる並列システムなど）②スケール抑制剤を使用するシステム（薬液注入法）③沈殿槽、貯湯タンクなどで炭酸カルシウムを沈殿させてから送湯するシステム④温泉水を水で希釈するシステム⑤揚湯方法の検討（エアーリフトを避けて揚湯ポンプを採用するなど）⑥温泉水中の析出物が滞留しにくい配管ルートの確保(2)メンテナンス性の確保
温泉水システム内の温度・圧力は、立ち上げ、フル運転、調整運転、立ち下げ、緊急停止、メンテナンス時などの運転条件・源泉の温度・圧力の変化などにより様々に変化する。
このため、通常運転ではスケールが付着しにくいプラントでも、運転条件の変化によりスケールが成長し、プラントのパフォーマンスの低下や、さらには流路の閉塞につながる可能性がある。このことから、スケール対策として温泉システム内の清掃が可能な構造とし、メンテナンス性を確保することが重要である。

1.2.2

主なスケール対策における設備設計上の留意点

スケール対策は小規模地熱発電プラントの設計における最重要事項であり、源泉の化学成分に基づくスケール発生の予測を行って、合理的なスケール対策を立てることが望ましい。スケール対策には、抑制対策と除去対策があり、一方または両対策を使用してスケー
ル対策を行うことになる。スケールの抑制対策は源泉設備に、除去対策は源泉・配管・1 次
熱交換器に用いられる対策である。図 1.2-1 にスケール対策の概要を示す。
スケール浚渫が年 1 回以上必要と予想される場合は、薬注法の方が経済的に優位になることが多いようである。

- 11 -

図 1.2-1 源泉・配管・1 次熱交換器のスケール対策(1)薬液注入法によるスケール対策の留意点
スケール抑制剤を用いたスケール対策は、新設および既存のプラントへの導入も比較的容易である。炭酸カルシウムスケールの抑制を行う場合のスケール抑制剤による留意点を以下に示す。
①適正な深度、位置に注入されていること
スケール抑制剤を適正な位置に注入し、スケール付着を抑制することである。スケー
ルの付着する深度と位置をよく調査してから、薬液注入の深度と位置を決める。
②適正な濃度、注入量で添加されていること
スケール抑制剤の濃度・注入量の日常管理をきめ細かく行い、スケールを抑制する。
③優れたスケール抑制剤で耐熱性に優れていること
スケール抑制効果が優れ、また高温の温泉に対する耐熱性に優れ、人体に対する安全性が高く、温泉の排出先（河川、湖、海域）への影響がないこと、さらに温泉の泉質を変えないことが必要条件である。
なお、炭酸カルシウムスケール対策（薬注法）のコストについては、「小規模地熱発電のうち温泉発電導入促進のための手引書」を参照のこと。
(2)浚渫法によるスケール対策の留意点
浚渫法は、スケール付着後に機械的に除去する方法で、源泉井戸内であれば掘削リグを用いた洗浄、配管内であればピグ等による洗浄がある。浚渫法はスケールを確実に除去できるが、浚渫期間中は発電できないなどの欠点もある。
- 12 -

1 次熱交換器については、ジェット洗浄やブラシ洗浄などの機械的除去対策もあるが、薬品洗浄のような化学的洗浄方法も多く用いられている。
なお、スケール対策に関する設計的配慮については、巻末資料集 資料-2 公益財団法人
中央温泉研究所報告書「温泉発電における温泉設備等の現状調査」平成 27 年 2 月 を参照
のこと。

1.3

維持管理に関する設計的配慮

小規模地熱発電プラント設計では、初期コストとランニングコストに加えて維持管理を考慮した設備設計にすることが必要であり、各構成設備で重視する事項を以下に示す。
①故障や不具合の発生が少ない実績のある信頼性の高い機器を選定すること。
②点検や補修等に伴う分解・組み立てなどが比較的簡単に行える構造形式の機器・設備などを選定・設計を行うこと。
③機器メーカーのメンテナンス体制等を事前に調査し、比較的迅速な故障・不具合に対する対応が期待できる機器・設備等を選定すること。
(1)温泉井＜温泉井管理＞
温泉井の管理は、流量・坑口温度・圧力を毎時測定記録し、月に一回の頻度で主要な化学成分分析を行うことが望ましい。坑井のトラブルの原因は、主に坑内崩壊、ス
ケールの付着、および温泉帯水層の変化によると想定されるので、これらのトラブルを想定した構造形式・材料・センサー等に対する設計的配慮が必要である。
また、坑口装置の漏れや異常音などの日常監視も必要であり、センサー等も必要に応じて検討しておくことが望ましい。
＜スケール付着量管理＞
温泉井内のスケールは、地熱井とは異なり少量のスケールの付着でも湧出量に大きな影響を与える可能性がある。噴出量の減衰が顕在化した場合には、早急にスケールを除去する必要があり、スケール除去（浚渫）に対する設計的配慮が必要である。
(2)配管など輸送システム関係
配管、貯湯槽のメンテナンス項目を以下に示す。主なトラブルは、スケール付着と腐食等と考えられるので、分解・組立が容易な構造形式の設計や耐腐食性の材質を選定することが望ましい。
・配管の日常点検（配管の漏れ、異音、振動）。
・温泉水、温水、冷却水系統の循環流量、圧力、温度の点検。
・スケール対策としての日常点検と定期的（例；年に３回）な高圧洗浄。
スケール防止：pH 調整、熱水の流速管理
スケール除去対策：必要に応じた高圧洗浄
・貯湯槽、送水ポンプ、熱交換器の設備保全。

- 13 -

(3)1 次熱交換器
1 次熱交換器のメンテナンス項目を以下に示す。主なトラブルはスケール付着と想定されることから、スケール発生量の目安を得るため、差圧が把握できる機器構成とし、スケール除去が行いやすい機器選定が望ましい。
(4)発電ユニット
バイナリー発電ユニットのメンテナンス項目を以下に示す。この発電ユニットの維持管理については、発電機メーカーによる対応が必要となるため、稼働実績等の信頼性が高く、保守管理体制の整ったメーカーの機器を選定することが有利である。
・法定で定められた 4 年に 1 回の発電機の開放点検。
・日常点検（温水・冷却水出入口温度、温水・冷却水出入口圧力、回転数等）。
・配電盤の点検。
(5)冷却設備
他の設備・機器と同様に、分解や組立等が容易な設備選定が望ましい。また、冷却水源に河川水や地下水を使用する場合は、水質によってはスケール発生の可能性もあるため、冷却水の取水ポンプの外部点検・整備のほか、薬注装置の検討が必要となる場合もある。
なお、維持管理に関する設計的配慮については巻末資料集 資料-2 公益財団法人中央温泉研究所報告書「温泉発電における温泉設備等の現状調査」平成 27 年 2 月 を参照のこと。

- 14 -

1.4

坑井、源泉(温泉井)の設計

既存の源泉(温泉井)を利用して温泉発電を行う場合、温泉資源の資源量・資源特性（温度・圧力・化学成分）を正確に把握することが最も重要で、発電プラント設計の基本となるものである。また、源泉の化学成分に基づくスケール予測は、源泉・配管・1 次熱交換器のスケール対策の検討の基礎となるものであり、極めて重要な項目である。源泉に対するスケール対策としては、抑制対策としての薬注装置の設計や浚渫対策に対する設計的な配慮が必要な場合もある。なお、温泉水を揚湯する場合は、湯温に適した揚湯管・揚湯ポ
ンプの検討が必要であり、複数の源泉を利用する場合には、貯湯槽の設置も検討する必要がある。さらに、利用する源泉の健全性の調査が必要であり、老朽化が進んでいる場合は補修方法を検討することが必要である。
源泉設備の設計上の留意事項の概要を図 1.4-1 に示す。

源泉設備は、事業開始の検討に際して、 資源量・資源特性の把握、
スケール発生傾向の予測、井戸の健全性の確認が大切です。
（株）元気アップつちゆ
提供

圧力・湯量・温度

腐食②スケールの発生傾向の予測
泉質（成分）と温度分布、圧力分布、変動状況
揚湯方式（自噴、エアリフト、揚湯ポンプ）
孔径検層によるスケール生成記録

ケーシング
（鋼管）

揚湯ポンプ
（自噴井を除く）

孔明管①温泉の資源量・資源特性の把握
蒸気・熱水流量、温度、圧力、水位等の数値と変動
状況

スケール

③井戸の健全性の確認
ケーシングパイプの仕様と腐食・劣化・破損状況
孔明管の目詰まり・腐食状況※データの信頼性が薄い場合は、追加調査を考慮【留意点】 源泉の現状把握とモニタリングは、温泉発電の事業性評価と維持管理の基本です。
図 1.4-1 源泉設備に関する主な設計上の留意事項

1.4.1 坑井に対する設計的配慮(1)既存源泉(温泉井)の健全性を確認するための調査項目
既存源泉(温泉井)の施工記録等の調査・整理、過去の運用状況・メンテナンス実績の把握、坑井状況等に関する調査項目を以下に示す。調査項目は健全性のデータだけでなく、湯量や湯温、成分およびスケール状況など、既存源泉調査で行うべき調査項目を網羅した。

- 15 -

a. 既存源泉(温泉井)の施工記録等の調査・整理① ケーシングプログラム、地質柱状図② 温泉調査票(温度、温度分布、圧力、流量、調査年月日)③ 泉質分析表
b. 過去の運用状況・メンテナンス実績の把握① スケール付着の有無
・スケール付着状況、スケール除去の頻度・方法・所要時間等
・スケールの種類(炭酸カルシウム、シリカ、硫酸カルシウム等)② 日常の点検記録・データ(温度、流量、圧力、化学的性状等)③ 過去の記録に基づく生産量トレンドの分析
c. 坑井状況① 坑井特性
・流量特性（流量と水位、坑口圧力と蒸気・熱水流量等）
・生産流体の化学的性状② 坑井状態(深度方向温度・圧力・流量・湧出位置等)③ 坑壁状況(キャリパー検層、テレビ検層等)
・スケール付着状況(付着個所、厚さ)・坑壁やケーシングの状況(崩壊、破損、変形等)④ 孔明管状況
・目詰まり状況、腐食状況等⑤ 地下構造モデル⑥ 周辺温泉との関連性（温泉モニタリング）⑦ 噴出時の騒音
d. 坑口装置への設計的配慮(2)既存源泉(温泉井)の補修方法
補修に先立ち、坑井内状況の整理を行い、その対策を計画する。補修の原因として次の2 項目にまとめられる。
a. スケール付着① スケール除去(化学的処理、浚渫等)

b. ケーシング・孔明管や裸坑部の不具合① 整形、崩壊防止用ケーシング設置等
健全性の状況に応じて、既存源泉の補修または代替井掘削の検討を行うことが必要である。補修の場合は坑井状況にもよるが、泉質に応じた材質を検討して、ケーシングパイプの建込とセメンチングの追加注入等を行うことも考えられる。代替井掘削の場合は、温泉法に基づく掘削申請が必要となる。

- 16 -

1.4.2 坑井関連設備に対する設計的配慮
坑井関連設備に対する設計的配慮を行う事項は、揚湯管・揚湯ポンプ・貯湯槽・薬剤添加装置であり、詳細を表 1.4-1 に示す。
表 1.4-1 坑井関連設備に対する設計的配慮事項の一覧
設備名
揚湯管

設計的配慮事項
・耐腐食、許容温度、保温性、耐電食性、作業性（軽量）、耐圧性など考慮して、材質等の選定。
・特に、腐食性の高い条件や源泉が高温（例えば 90℃以上）の場合は、耐久性を重視して慎重に選定することが必要。

揚湯ポンプ

・揚湯が必要な場合は、温泉の成分や水位、温度またはガスなどの有無を考慮して、耐久性を重視した選定が必要。
・特に、温度 90℃以上に適用可能なポンプは少ないが、耐久性を確保するため湯温に応じた揚湯ポンプの選定が必要。

貯湯槽

・複数の源泉を利用した発電を行う場合は、貯湯槽設置の検討が必要。
・源泉が単独の場合でも、発電後の温泉水を複数の施設に送湯する場
合は、受湯槽などが必要になる。
・貯湯槽、受湯槽については、耐熱性、保温性、維持管理性（掃除が簡単等）、耐久性、容量等考慮して、市販品等を選定することが必要。

薬剤添加装置・温泉水の泉質（成分）の調査結果に基づいて、スケール発生量を予測し、薬剤添加装置（薬注装置）を設置するか、スケール除去対策
で対処するか検討が必要。
・薬注装置によるスケール抑制剤の一般的な注入方法は、以下のとおりであり、効果的な箇所に注入する必要がある。
1)源泉井戸内の揚湯管に薬注装置で注入する方法
2)地上配管の源泉井戸に最も近い箇所に薬注装置で注入する方法
3)貯湯槽内へ薬注装置で注入する方法

なお、坑井、源泉（温泉井）の設計については、巻末資料集 資料-2 公益財団法人中央温泉研究所報告書「温泉発電における温泉設備等の現状調査」平成 27 年 2 月 を参照のこと。

- 17 -

1.5

配管の設計

温泉発電で特に問題となりやすい地熱流体配管および坑口装置についての留意点を以下に述べ、配管設備の区分を図 1.5-1 に示す。

【温泉水/蒸気】

図 1.5-1

1.5.1

配管設備区分

地熱流体配管に対する設計的配慮(1)坑井特性
地熱流体の形態や流量・温度・圧力および化学成分などの坑井の特性は、地熱発電プラントを設計するうえで必要となるため、事前に把握しておく必要がある。また、熱水（温泉）には地中の様々な化学成分が混入していることから、スケールによる流路の閉塞や、酸性やアルカリ性など泉質の水素イオン濃度（pH）による腐食などにも注意して配管設計を行う必要がある。一方、蒸気には、凝縮しない二酸化炭素や硫化水素といった不凝縮ガスが混入している。不凝縮ガスには腐食性を有する成分が混入しているため、使用する配管材質や肉厚などに注意が必要である。
なお、二相流体では、熱水と蒸気の双方の特性を有していることに配慮した配管設計が必要となる。
(2)地熱流体配管設備仕様
温泉発電プラントの熱源配管設備では、使用する流体の特性や設備レイアウトを考慮し、使用材質、口径、配管ルーティング、弁類の設置などについて適切に設計を行う必要がある。
ａ.配管ルーティング
配管ルーティングにおける設計的配慮事項を以下に示す。
・配管長は極力短くすることで、圧力損失と建設コストを抑えることができる。また、温度低下によるスケールの生成・付着の抑制する観点からも重要である。
- 18 -

・埋設配管のメンテナンスには困難を伴うため、地上露出配管とすることが望ましい。
・熱水配管では水頭損失を防ぐため、下り勾配や水平に配置する。蒸気配管では、輸送中に生じた凝縮水をスムーズに排水するため、下り勾配や水平になるように配置する。配管内の腐食を防止するため、空気混入を防止する配管構造も重要である。
・配管を電気設備の上部や近辺に設置すると、電気設備に熱水等がかかり事故の原因となる恐れがあるため、このような配管ルーティングは避ける。放出弁や安全弁を設置する場合は、放出口は人や設備に当たらない安全な位置とする配慮が必要である。
・主管から枝管に配管を分岐する場合は、主管の上から枝管を分岐することで主管の下側に沈殿しているゴミ等の混入を抑制することができる。
・配管は溶接接合として、接続箇所からの流体漏洩リスクを減らすことができる。
・ただし、メンテナンスのために、配管内部目視点検用に配管を分解できるポイン
トをフランジ等で設けたり、弁類は修理・交換を想定しフランジ接合とするか、バイパス系統を設けるなどの考慮も必要である。
・配管は適所で支持することで配管の緩み、たわみを防止する。蒸気や熱水配管では、高温流体が流れることで配管が伸長し、逆に高温流体の流れがなくなり温度が冷えると収縮するため、配管の伸縮を考慮した配管支持が必要となる。
ｂ.口径
配管設計において口径の選定は重要であり、口径は主に流れる流体の流量（流速）等を考慮して設計する。
流体が配管や弁を流れると管の摩擦や弁の抵抗により圧力損失が発生する。口径が小さい場合、流れる流体の速度が上昇し圧力損失が大きくなり、エネルギーを損失してしまう。ポンプを使用する配管設備では圧力損失が大きくなることでポンプ動力負荷の上昇を招く。熱水の一般的な基準流速は 3m/s 以下と言われるが、1m/s 以下の場合には、管内で流体に温度分布が生じスケール付着も懸念されるため、適切な流速を見込んだ口径選定が重要となる。また、一般的に蒸気の基準流速としては 30m/s 程度と言われる。
ｃ.材質、肉厚
配管の材質と肉厚は流体の泉質、圧力、温度を考慮して選定を行う。配管類が腐食や強度不足で損傷し、高温流体が漏洩すると重大な事故につながるため、慎重な検討が必要である。温泉発電プラントにおいては一般的に炭素鋼鋼管（SGP）や圧力配管用炭素鋼鋼管（STPG）などの炭素鋼が使用されている。

1.5.2

坑口装置

(1)材料・構造について
・硫化水素に弱い材質を選定しない（銅系材料使用不可など）。
・バルブ容器には高温高圧用鋳鋼材を使用する。
・圧力クラスは設計圧力、温度に十分余裕をもって選定する。
- 19 -

・バルブのシートは磨耗対策としてステライトを盛金する。
・バルブの選定では、補修や取替に困難を伴うことから、エロージョン対策として全開時パイプ状になり流れの変化が少ないスルーコンジット弁、仕切弁を使用することが望ましい。
・腐食対策として、導管部へライナーを取り付ける場合もある。
・外部露出面については腐食対策としてステンレス材を使用する。
・グランド部からの漏洩対策としてバックシートを付ける。
(2)保守について
・日常的に、流体の外部漏れ、異音の有無、ボルト・ナットの緩み、シートからの漏洩の有無を対象とした点検が必要。
・バルブの開閉を長期実施しないと、シリカ等のスケールにより固着し、作動が困難になるため、定期的に作動させる。
・天候上必要であれば、バルブに『防寒処置』が必要。
・ドレン排出機構のあるバルブでは、定期的にドレンを排出する。
・ハンドルのベアリング部は定期的に注油する。
・グランドパッキンの交換を実施する。
なお、配管の設計については、巻末資料集 資料-2 公益財団法人中央温泉研究所報告書「温泉発電における温泉設備等の現状調査」平成 27 年 2 月 を参照のこと。

1.6

熱交換器の設計

温泉発電プ ラントのバ イナリー発 電機では図 1.6-1 に示 すように 、温泉蒸気や 熱水（ 高温流体）で 作動媒体（ 低温流体 ）を蒸発させ る蒸発器と 、蒸発し た 作動媒体（ 高温流体）
を冷却水など（低温流体）により冷却・再液化する凝縮器と呼ばれる熱交換器が必要となる。
温泉利用でのスケール対策としては、発電機筐体外に１次熱交換器を設置しての発電
機への真水（熱水）供給が多くのメーカーで推奨されている。このため、バイナリー発
電機では、蒸発器と凝縮器が発電機筐体内に既設されているため、熱交換器の設計に自由度を有さ ないものが 多い。１次 熱交換器の 設計上の主 な留意事項 を図 1.6-2 に示す。

図 1.6-1 バイナリー発電機の熱交換器（1 次熱交換器,蒸発器,凝縮器）のシステム構成例- 20 -

図 1.6-2

1 次熱交換器の設計上の主な留意事項

熱交換器は、必要な交換熱量に対し、使用する流体の種類や温度、圧力、流量条件な
どからサイズや材質等を確定する必要がある。また温泉発電プラントで使用する熱交換器において は特に以下 の事項につ いて留意す る必要があ る。
＜スケール ＞
熱交換器は長期の設備運用では清掃や消耗品のシール材交換などメンテナンスを考慮する必要 があり、メ ンテナンス 性に優れた 熱交換器を 選定するこ とが重要で ある。
＜腐食＞
温泉蒸気を利用する場合には硫化水素や二酸化炭素などの不凝縮ガスが混入しているため、腐食を促進させる要因となる。また、使用する温泉水や冷却水の水素イオン
濃 度 （ pH） に よ っ て も 腐 食 は 促 進 さ れ る 。 腐 食 に よ る 高 温 流 体 や バ イ ナ リ ー 発 電 機 の作動媒体の漏洩は重大事故につながるため、流体の性状を事前に把握したうえで使用する熱交換 器の材質を 選定するこ とが重要に なる。
温泉発電プラントで使用される代表的な熱交換器として、プレート式熱交換器とシェル＆チュー ブ式熱交換 器がある。

1.6.1

プレート式熱交換器

波状、半球状の凹凸などにより成形された多数の金属プレートを、ガスケットなどを介して重ね 合せボルト で締め上げ たもので、 各プレート 間を 1 枚お きに高温流 体と低 温- 21 -

流体が流れ、プレートを介して熱交換をする構造となっている。プレート上に波形を設けることで、流路を作るとともに流体に渦流を起こし、伝熱の向上、伝熱面積の増加、プレート強 度の向上、 流体間圧力 差に対する プレート間 隔保持など の効果を得 ている。
流体の漏洩防止、および高圧力下での使用を検討する場合には、溶接型のプレート式
熱交換器を使用することもできる。このタイプは分解によるプレートの清掃が出来ない
ため、地熱流体への使用は一般的ではない。熱交換面となるプレートにはステンレスやチタンなど 耐食性を有 する材料を 選定するこ とができる 。

図 1.6-4

図 1.6-3 プ レ ー ト 式 熱 交 換 器（Accessen HP より）（（株）日阪製作所 HP より）

1.6.2

プレート式熱交換器の構造

シェル＆チューブ式熱交換器（多管円筒式）

管板に取り付けられた多数の伝熱管（チューブ）をはさんでシェル側、ボンネット側
を、互いに熱交換する高温流体、低温流体が流れ、チューブを通して熱交換を行う構造となっている。様々な温度・圧力条件、流体性状でも使用できるため、熱応力の大きさ
や分解洗浄 する範囲に 応じて、固 定管板型 、遊動頭型 、U チューブ 型などの構 造を選択する。
熱交換面となるチューブにはステンレスやチタンなど耐食性を有する材料を選定することができ る。

図 1.6-5

シェル＆チューブ式熱交換器（固定管板型）- 22 -構造（神威産業（株）HP より）

図 1.6-6

シェル＆チューブ式熱交換器

流体の流れ（池袋琺瑯工業（株）

HP より）

プレート式 熱交換器と シェル&チ ューブ式熱 交換器の特 徴、メン テ ナンス性 、イニシャ
ルコストに ついて表 1.6-1 に示す 。
表 1.6-1
形
特式

徴

プレート式 とシェル＆ チューブ式

プレート式

シェル＆チ ューブ式・熱 伝 達 率 が 大 き く チ ュ ー ブ 式 と 比 較 し て 小・流路が大きいため圧力損失が型化が図れる。
（シェル＆チューブ式と比小さくかつスケールや異物な較 し て 1/3～ 1/5 程 度 の ス ペ ー ス ）どによる閉塞も少ない。

・分解による清掃が容易。

・様々な温度・圧力条件、流体・プレートの増減による能力変更が可能。

性状で使用が可能。

・滞留液量が少なく、応答性が良い。
メンテ
ナンス性

・一 般 的 な 洗 浄 方 法 は 薬 液 注 入 洗 浄 や 分 解 洗・一般的な洗浄方法は薬液注入
洗浄や高圧洗浄。

浄。
・分 解 清 掃 が 容 易 で あ る が 、一 次 流 体 面 の み・シェル内流体を回収すること

又は二次流体面のみの清掃が不可能。バ

なくチューブ内を洗浄するこ

イナリー発電機の作動媒体（ペンタンやとが可能。

代替フロン等）は、大気へ放出すること・体積が大きいため設置スペーができないため回収、再充填作業が必要

スの確保が必要で、チューブとなる。

管を引き抜く場合はそのスペ・部 品 点 数 が 多 い 場 合 、シ ェ ル ＆ チ ュ ー ブ 式

ースの確保も必要。

よりメンテナンスコストが高価になるこ
とがある。
イニシャル

・シ ェ ル ＆ チ ュ ー ブ 式 と 比 較 す る と 低 コ ス ト

コスト・プレート式と比較すると高コ
スト- 23 -

1.7

冷却装置・冷却水取水設備の設計

温泉発電プラントではバイナリー発電機内の媒体を冷却するため凝縮器に冷却水を送る冷却装置や冷却水取水設備が必要となる。まず、冷却水源の種類・量に基づく冷却設
備の設計上 の留意点を 図 1.7-1 に 示す。
冷却水は、水道水や地下水を使用する場合や、河川や海から取水し使用する場合などがある。水道水や地下水を使用する場合は、循環システムにより冷却水の使用量及びコストを抑制して使用するのが一般的である。河川や海から十分な冷却水量を確保できる場合は、凝縮器で温められた冷却水をそのまま河川や海は放流して使用されるが、水温が高い場合や流量が多い場合は環境への影響が大きい。河川や海から冷却水を利用する場合には、水利権や河川法についても確認が必要となる。循環式冷却 装置や冷却 水取水設備 の設計においては、使用する水質によりスケール付着等の懸念があるため事前に水質分析を行い、適切な対策 を施すこと が重要であ る。
冷却水源を確保できない場合は、循環式冷却システムの冷却塔を空冷式とする方法がある。

図 1.7-1 冷 却設備の設 計上の主な 留意事項

1.7.1

循環式冷却装置

循環式冷却システムの設計においては特に以下の点に留意が必要である。また、各冷却塔の特徴 について表 1.7-1 に示 す。
ａ.大気条 件の設定
冷却水は冷却塔において外気と熱交換させるため、外気温度や外気湿球温度などの大気条件 が冷却能力 に大きく影 響する。冷 却塔の設計 条件として 、夏期の最 も 厳
しい大気条件で設計すると大型の冷却塔が必要となり導入費や維持費が高騰する。
- 24 -

冬場の大気 条件にて設 計すると導 入費や維持 費は安価に なるが、夏 期において は 冷
却能力が不 足し発電量 に影響する ため、事業 性を考慮し て冷却塔の 能力を決め る 必
要がある。なお、寒冷 地では冷却 水凍結の恐 れがあるた めヒーター 装置等の凍 結 対策について も検討の必 要がある。
ｂ.スケー ル、腐食対 策
冷却水として使用する水（特に地下水）には、シリカやカルシウムなど様々な化
学成分が混 入しており 、冷却塔や 凝縮器にス ケールが付 着すること での熱交換 効 率の低下や流 路の閉塞を 招く恐れが ある。ま た 水素イオン 濃度（pH）や塩素、硫 酸イオンなどの 濃度により 設備の腐食 進行速度が 増加するこ ともある。
ｃ.騒音、 景観
冷却塔やポ ンプ類から はファンの モーター音や風切り音、流水音などの騒音が発生する。騒音に関しては、発電プラントの設置場所ごとに騒音規制基準が設定されているため、個別に規制値を確認し、必要に応じてモーター類のキャリア周波数調整や防音壁の設置などの対策が必要である。
また冷却塔では、排気中に含まれる水蒸気が外気によって冷やされ凝縮し、微小な水滴となる白煙が発生して、交通障害・美観障害の原因となることもあるため注意が必要である。
表 1.7-1
冷却塔型式

冷却塔の特徴冷却塔の特徴対応する冷却システム

水冷式
開放型

冷却水と外気（空気）と直接接触させて一部の冷却水が蒸発することで残りの冷却水を冷却する
ため、冷却水は大気環境の影響を受ける。水質汚染が発生しやすい。密閉式に比べ構造が簡単でメンテナンスは容易だが頻度は多くなる。蒸発水量が多くなり補給水量が増加するため、水道水などを使用する場合、水道料金のコストが発生する。

冷却水として地下水、水
道水、工業用水を使用し、補給水量制限が緩い
地域で採用される。

水冷式
密閉型

循環水は外部配管系と接続されている密閉コイ
ル内を流れ、空気と直接接触することがない。そのため、循環水の濃縮や大気汚染物質による水質の悪化が無く、循環水管理が容易でメンテナンス
頻度を抑えることができる。ただし、散布水は外気と直接接触するため、散布水側の水処理対策を考慮する必要がある。冷却効率は開放型より劣る
ため、大型になる。

冷却水として真水を使用し、補給水量の制限が厳しい場合に多く採用される。
また水質汚染が顕著な環境などにおいても採用されている。

空冷式

自動車のラジエータと同様にフィン付きの銅管などのコイルの中を通した水を空気のみで冷却される。冷却水の水質汚染及び消費がない。
冷却効率は水冷式に比べ劣るため、大型になり、消費電力や騒音が大きくなる。

補給水源がない場所や凍結が問題になる寒冷地に採用される。

- 25 -

1.7.2

冷却水取水設備

取水設備は河川、海といった水源から冷却水を取り入れる設備である。主な設備構
成は揚水ポンプ、受水タンク、ろ過設備であり、水質によっては薬品注入装置を設置する場合がある。取水設備の設計では機器設計の他に水源の季節変動、水質、大雨時の濁水とい った水源環 境を考慮す る必要があ る。

1.8

発電機の設計バイナリー発電ユニットの設計上における主な留意事項を図 1.8-1 に示す。
バイナリー発電ユニットの設計上の留意点として、
１．適正な発電規模の検討が大切です。
２．発電機の選定が重要です。
・電気事業法の火力発電設備の汽力発電に相当します。法に則した設計・製造を行う必要があります。これは発電機だけでなく、付帯設備も同様です。
・配置技術者の選任・各種届出・検査・離隔距離などバイナリー発電の規制緩和事項にも留意が必要です。
詳細は参考資料の１.『発電能力別バイナリー発電メーカー』 ２.『代表的なバイナリー発電機選定の目安』 ３.『国内市場での主なメーカー・機種』 ４.『温泉発電導入・運転費用の参考例』 ５. 『温泉発電導入に関する電気事業法規制緩和状
況』 ６.『コンサルタント会社一覧』 を参照下さい。

【留意点】 発電機の設置スペースは，保守管理作業も考慮した広さが必要です。

図 1.8-1 バイナリー発電ユニットの設計上の主な留意事項
小規模地熱発電（バイナリー発電)のバイナリー（媒体）としては、殆どが炭化水素系（ブタン、ペンタン）又は代替フロン（ＣＦＣ，ＨＦＣ）を用いるオーガニックランキン
サイクルが主流を占めているが、アンモニア水を媒体としたカリーナサイクルも見られる。
海外では炭化水素系（ペンタン）を用いたオーマット社のオーガニックランキンサイクルが主流を占めている。
ここでは、図 1.8-1 の発電ユニット設計上の主な留意事項に従って、「発電規模の検討」と「発電機の選定」の 2 項目について、設計上のポイント等を説明する。

1.8.1 発電規模の検討
発電規模の検討に際しては、地熱流体の湧出量と温度、冷却条件（冷却水量、温度等）の正確な値を確認して、適正な発電規模を検討することが必要である。ここでは、代表的なバイナリー発電機を対象に、適正な発電規模の選定の手順を以下に示す。
1)図 1.8-2 に示す“熱源温水の水量～温度の関係”、“冷却水の水量～温度の関係”から、候補となる発電機種を選定する。
- 26 -

2)候補となる発電機種の概要を表 1.8-1 に示すメーカー機種一覧表で確認し、候補機
種のカタログ・技術資料の送電端出力の一覧表などから、発電規模を試算する。なお、必要に応じて、メーカーに問い合わせて、発電出力を推定する。

2,600
第一実業（株）（Access Energy）（Thermapower125XLT、100kW）

2,400
2,200
2,000

温泉の湧水量（ℓ/分）

1,800（株）ゼネシス（Mini‐DTEC、85kW）

1,600
1,400

（株）地熱開発 （Electratherm）（POWER＋GENERATOR POWER＋6500B、80kW）（株）神戸製鋼所（MB‐70H、45kW）

1,200
1,000

注 1） 発 電 機 メ ー カ ー 各 社 よ り 回 答 分 を 掲 載 。

（株）地熱開発 （Electratherm）（POWER＋GENERATOR POWER＋4400B、50kW）

800（株）IHI回転機械
エンジニアリング（HR20W、15kW）

600

左記は、あくまで目安とお考え下さい。
表中の電力は売電可能電力により表記してお地熱技術開発（株）（KCS‐34‐g‐50、50kW）

ります。

400
アネスト岩田（株）（小型バイナリー発電装置、5.5kW）

200

売 電 可 能 電 力 ＝ 発 電 端 出 力 ×(1-所 内 動 力 率 )アドバンス理工（株）（ECOR‐3‐Ft、2kW）※ 温泉の湧水量：70 ℓ/分以上

0
60

70

80

90

100

110

120

130

140

温泉の温度（℃）

所 内 動 力 率 に 関 し て は 、10%～ 40%と 設 置 環 境 等に 大 き く 影 響 さ れ ま す の で 、ご 検 討 を お 考 え の方 は 、諸 条 件 を 把 握 の 上 、各 メ ー カ ー に 相 談 してください。

4,500

注 2） 発 電 機 メ ー カ ー 各 社 よ り 最 新 情 報 の 回 答 が な い
第一実業（株）（Access Energy）（Thermapower125XLT、100kW）

場 合 は 、小 規 模 地 熱 発 電 プ ラ ン ト 設 計 ガ イ ド ラ

4,000

イン 概要版（第四版）から情報の改訂を行っておりません。

冷却水量（ℓ/分）

3,500

3,000

2,500
（株）ゼネシス（Mini‐DTEC、85kW）

2,000（株）神戸製鋼所（MB‐70H、45kw）（株）地熱開発 （Electratherm）（POWER＋GENERATOR POWER＋6500B、80kW）

1,500 地熱技術開発（株）（KCS‐34‐g‐50、50kW）

1,000（株）地熱開発 （Electratherm）（POWER＋GENERATOR POWER＋4400B、50kW）

500（株）IHI回転機械エンジニアリング（HR20W、15kW）
アドバンス理工（株） （ECOR-3-Ft、2kW）
アネスト岩田（株） （小型バイナリー発電装置、5.5kW）※ 冷却水量：70ℓ/分以上

0
0

10

20

30

40

50

60

70

冷却水の温度（℃）

図 1.8-2 熱源温水・冷却水による発電機選定の目安：送電端出力 150kW 前後以下の機種- 27 -

表 1.8-１ 国内市場での主なメーカー・機種

上記の表は、一つの目安であり、環境条件により大いに影響されますので、ご検討をお考えの方は、諸条件を把握の上、各メーカーに相談してください。
★
売電可能電力＝発電端出力×（1－所内動力率） ・・・・・・ 所内動力率に関しては、10%～40%と設置環境等に大きく影響されます。
★★
年間概算売電額 （税抜）＝売電可能電力(kW)×40(円/kWh、税抜)×8,760h（年間暦日時間）×85%（年間稼働率）★★★
ご計画の際には、必ずメーカーまで事前にお問い合わせをお願いいたします。
★★★★ 温水・冷却水条件は、p.参考-2の幅を有しています。

1.8.2 発電機の選定
図 1.8-1 に示したように、バイナリー発電機は電気事業法の火力設備の汽力発電に相当し、付帯設備を含めて、電気事業法に即した設計製造を行う必要があり、電気事業法を遵守した上で発電機を選定する。
熱源と冷却水の水量・温度に対応した候補発電機は、前項 1.8.1 の発電規模の検討の際に抽出しているが、次の 2 項目も考慮して最終的に発電機を選定することが望ましい。
①バイナリー発電機の規制緩和事項（配置技術者の選任・各種届出・検査・隔離距離等）②発電機の設置スペース- 28 -

(1)バイナリー発電機の規制緩和状況
温泉発電設備設置に必要な法的資格一覧を表 1.1-2（本ガイドラインの 3 ページ）に、
電気事業法規制緩和状況を表 1.8-2 に、ボイラー・タービン主任技術者の資格者となる条件を表 1.8-3 に示す。規制緩和については、必要な資格者の配置に伴う人件費が発生する
ので、ランニングコストの検討や事業性の検討に対しても影響するものである。
表 1.8-2 温泉発電事業導入に関する電気事業法規制緩和状況

出典：JOGMEC,小規模地熱発電導入促進について，概要版（第五版），2020 年 6 月- 29 -

表 1.8-3 ボイラー・タービン主任技術者の資格者となる条件

条

件

資

格

比較的危険性の低い
100kW 以下の温泉発電（温泉法の対象となる温水及び水蒸気の供給を受け原動力とするものに限る）（小型汽力発電設備）

高校卒以上でボイラーの取り扱いに関する技能講習（労働安全衛生法（昭和四十七年六月八日法律第五十七号）で規定された２日間のボイラー取扱者技能講習）を修了し、１日間の電気工作物取扱に関する講習又は電気工作物取扱に関する試験に合格した者（経済産業省で実施）

出力200kW未満・
圧力1,000kPa未満・
当該ボイラーの最大蒸気量
が4㌧毎時未満高校機械工学課程卒以上・高校卒以上で実務経験1年・１級＆２級＆３級海技士（機関）・ボイラー取扱技能講習修了者でボイラー取扱経験4月・特級＆１級＆２級ボイラー技師・エネルギー管理士（熱）・技術士（機械部門）

出力5,000kW未満・
圧力1,470kPa未満

高校機械工学課程卒以上・１級海技士（機関）・特級＆１級ボイラー技士・エネルギー管理士（熱）・技術士（機械部門）・２級＆３級海技士（機関）または２級ボイラー技士で実務経験２年

圧力2,940kPa未満

短大または高専機械工学課程卒以上・高校機械工学課程卒または１級海技士（機関）または特級＆１級ボイラー技士またはエネル
ギー管理士（熱）または技術士（機械部門）で実務経験３年(2)設置スペース
発電機設置スペースに余裕がない計画では、点検時や維持管理作業が困難を伴う恐れがあるので、バイナリー発電ユニットの大きさ（占有面積×高さ）をカタログ等で確認しておくことが重要である。
なお、発電機の設置スペースに余裕がある場合は、試算した発電規模に対する発電機は
必ずしも一台とする必要はなく、複数台としてもよい。複数台とした場合は、点検時や故障時の対応が容易になるが、必要な設置スペースは広くなるので、一台設置と複数台設置のメリット、デメリットを比較検討する必要がある。図 1.8-3 に発電能力別バイナリー発
電機メーカーの製品と概略の大きさを示す。

- 30 -

図 1.8-3

発電能力別バイナリー発電機メーカー(3)蒸気の利用
バイナリー発電は、地熱流体と水より沸点の低い媒体とを熱交換させることにより発電設備装置を大きくすることなく経済的に発電できるよう設計される。バイナリー発電が採用される理由として、①地熱資源のエネルギーが低い場合②資源量が小さく発電出力が小さいためフラッシュ式では経済性が成立しない場合の二つが考えられる。
バイナリー発電では、熱源が熱水の場合の普及が先行しているが、蒸気利用のバイナリ
ー発電所も増える傾向にある。
ａ．蒸気のエネルギー
地熱流体の持つエネルギーの大きさは一般に比エンタルピーにより表される。二相流
は蒸気と熱水の混合流体であり飽和状態である。従って、蒸気も熱水も同一温度であるが、比エンタルピーは異なり、その相違を表 1.8-4 に示す。
表 1.8-4（31 ページ）から分かるように、熱水に比べて蒸気の場合には 5 倍程度のエネ
ルギーを取り出すことができ、熱水に比べ少量でも大きな発電量が期待できる。

- 31 -

表 1.8-4
温度

温度・圧力と比エンタルピーの関係

圧

力

（℃）

（bar）

100

比 エ ン タ ル ピ ー(kJ/kg)

潜熱(kJ/kg)

蒸気

熱水

1.01

2,676

419

2,256

110

1.43

2,691

461

2,230

120

1.99

2,706

504

2,202

130

2.70

2,720

546

2,174

140

3.62

2,733

589

2,144

※ 比エンタルピー：物質が持つ単位質量あたりのエネルギーの高さを示す。

ｂ．蒸気を使う場合の留意点
蒸気を使う場合の留意点については、二相流の流体を使ってバイナリー発電を行う場
合、汽水分離器を設置して蒸気を一次熱交換器に送る場合と、二相流を直接一次熱交換器に送る場合がある。ここでは、汽水分離器を設置する場合の留意点を以下に記す。
①汽水分離器で分離された熱水にはシリカや炭酸カルシウムなどのスケールとして析出する成分が溶解している。これらのスケール成分の溶解度は温度が下がると低くなり、還元配管や還元井の内部でスケール付着する可能性が高まる。よって、スケール成分の濃度によりスケールが析出しないように還元熱水温度の選定をする必要がある。
熱水を二次利用（温泉や温室等）する場合には、スケールの析出も懸念されるので注意が必要である。
②汽水分離器は第１種圧力容器となる場合が多く、年１回の登録検査機関による性能検査が義務付けられている。性能検査は汽水分離器とそれに連なる１次熱交換器が対象となり、分解・組立作業を伴う。そのため検査費用として、30 万円/年程度が必要となる。
③蒸気の中には非凝縮性ガスも含まれており、熱交換器内部に溜まると蒸気の凝縮を阻害し、熱伝達を悪化させる。非凝縮性ガスの除去も重要である。

④ 配管仕様については、SGP（配管用炭素鋼鋼管： 1MPa 以下、 350 ℃ 以下）か STPG
（圧力配管用炭素鋼鋼管：10 MPa 以下、350 ℃ 以下）が一般的に用いられるが、腐食性ガスや強酸性の場合には、SUS への仕様変更の検討が必要となる。
ｃ．蒸気を利用できる発電機
日本における蒸気を利用できる発電機の機種（100～200kW 級）を、表 1.8-5 に示す。

- 32 -

表 1.8-5

日本における 蒸気を利用できる発電機の機種（100～200kW 級）メーカー㈱神戸製鋼所

第一実業㈱（Access Energy）

名称（型式）

マイクロバイナリー
発電システム（MB-125S）

Thermapower
125MT

熱サイクル方式

オーガニックランキンサイクル

オーガニックランキンサイクル

発電端出力

125kW

135kW

売電可能電力

79kW

100kW

蒸気 130℃
30ℓ/min
冷却水 15～20℃
2,000ℓ/min

蒸気 130℃
29ℓ/min
冷却水 15℃
2,834ℓ/min

定格出力時の温水・冷却水条件- 33 -

1.9

モニタリングに関する設計的な配慮

温泉発電事業を行う場合、温泉発電による影響の有無の確認などを行って地域との合意形成に役立てるため、源泉と周辺源泉のモニタリング計画を策定することが望ましい。モ
ニタリング実施のメリットとモニタリング内容の概要を図 1.9-1 に示す。

図 1.9-1 モニタリングの実施メリットとモニタリングの概要

1.9.1

モニタリング計画に対する基本的な考え方

地熱発電と温泉資源が共存するためには、発電による周辺温泉の源泉への影響を回避する必要がある。発電による影響の有無については、周辺源泉のモニタリング結果で確認できるが、影響の原因把握には、発電用源泉と周辺温泉源も含めたモニタリング結果を総合的に評価することが必要である。
このため、図 1.9-1 に示したように、小規模地熱発電を行う場合も発電用源泉のモニタ
リングと並行して、周辺源泉のモニタリングも計画することが望ましい。発電用源泉のモ
ニタリングは、発電源泉の維持管理に活用可能であるうえ、発電事業の事業性確保に資するものであり、さらに周辺源泉への影響把握に対する必要データとしても利用できる。また、周辺源泉モニタリングは、地熱開発の影響の有無を直接把握できるデータであり、温泉事業者が変動要因を理解する一助になることから、周辺関係者との合意形成に役立つものである。さらに、温泉事業者にとっては、周辺源泉モニタリングによる観測データを共有することで温泉資源の状況や変動要因を自ら確認でき、温泉の永続的な利用にも資することになる。

- 34 -

1.9.2

モニタリング内容

モニタリングの内容については、源泉の状態を把握できるレベルとし、観測項目、観測方式、観測頻度、観測期間を設定する必要がある。観測方式については、自動観測が一般的と考えられるが、比較的容易でかつ安価な現地観測もある。以下に、自動観測と現地観測（手動）のそれぞれの内容を説明する。
(1)自動観測
自動観測の内容は、次のとおりである。
◇観測項目：①水位（自噴では坑口圧力）、②湧出量、③温度、（④電気伝導率）◇観測頻度：1 データ/時の取得を標準連続の時系列データが蓄積され、気象変化や利用状況との時系列の関連性の把握に有効◇観測期間：常時観測（自動測定、自動記録装置による常時観測）・機器設置後の現場作業の必要がなく、欠損を防止
・遠隔操作が可能で、高温やガスに起因した事故を防止◇観測費用：機器購入費を表 1.9-1 に示す。
表 1.9-1 自動観測の観測項目と機器購入費
観測項目等

水位

坑口圧力

湧出量

温度

ﾃﾞｰﾀﾛｶﾞｰ

合計

機器購入費

10 万円

4 万円

50 万円

6 万円

10 万円

80 万円

(2)現地観測（手動）
現地観測の内容は、次のとおりである。
◇観測項目：①水位（自噴では坑口圧力）、②湧出量、③温度、（④電気伝導率）◇観測頻度：1 回/日～1 回/週の取得を標準◇観測期間：長期間のモニタリングが重要
・測定方法が簡便◇観測費用：機器購入費を表 1.9-2 に示す。
・初期投資が安価で、機器に対するメンテナンスが原則不要。
・電気伝導率測定を除けば、機器購入費は 6.5 万円。
表 1.9-2 自動観測の観測項目と機器購入費
観測項目等

水位

湧出量

温度

電気伝導率

合計

購入機器

触針式
水位計

バケツ
ｽﾄｯﾌﾟｳｫｯﾁ

温度計

EC 計

--------

機器購入費

5 万円

5 千円

1 万円

10 万円

16.5 万円

なお、モニタリングに関する設計的配慮については、巻末資料集 資料-2 公益財団法人
中央温泉研究所報告書「温泉発電における温泉設備等の現状調査」平成 27 年 2 月 を参照のこと。

- 35 -

第 2 章 系統連系について
2.1

概

要

系統連系を行う場合、小規模発電プラントの電力容量により連系電圧は以下のとおり区分されて いる。
・50kW 未 満の場合

：

低 圧接続

・2,000kW 未満の場合

：

高圧 接続

また、系統連系における電力品質を確保するためには「電力品質確保に係る系統連系
技術要件ガ イドライン【資源エネ ルギー庁：令和元年（ 2019 年 ）10 月 7 日】」や所轄 送配電会社から発行される系統アクセス基準などに基づき設備を構築する必要があり、その要点を以 下に記述す る。
a)力率
力率は原則 として 85％以上とす るとともに 、系統側か ら見て進み 力率となら な いようにする 必要がある 。送配電会 社によって は力率が指 定されるこ ともある。発 電 プ
ラントの設置環境によっては、以前に電力会社から発電機仕様の力率よりも力率を下げる要求があった事例もある。発電機で逆変換装置を介して力率調整行っている場合は容易に力率を下げることが困難なこともあるため、送配電会社との十分な協議が重要で ある。
b）周波数連続運転可 能周波数は 以下のとお りである。
標準周波数 交流 50Hz の場合：

交流 48.5Hz 以上 50.5Hz 以下

標準周波数 交流 60Hz の場合：

交流 58.2Hz 以上、 61.2Hz 以下c）電圧変 動電力系統に おいては 、低圧需要家 の電圧を標 準電圧 100V に 対して は 101±6V、標準電圧 200V に対し て は 202±20V 以内に 維 持する必要 があるため 、発電設備 等設置
者に進相無効電力制御機能又は出力制御機能などにより自動的に電圧を調整するな
どの対策が 求められる こともある 。
d）保護協 調、単独運 転防止
系統の短絡故障時の保護や発電プラントが故障した場合の系統保護、単独運転防止のため、地絡過電圧 リレー、過 電圧リレー 及び不足電 圧リレー、周波数上昇 リレ ー
及び周波数 低下リレー などの設置 が必要とな る。
単独運転検出装置として、電圧、周波数の過不足を検知し解列機能を有する装置があるが、製品によっては同一系統において複数台の設置が出来ないものもあるた
め、注意が 必要である 。
e）高調波 （電力品質 ）逆変換装置を用いた発電設備を連系する場合には、発電設備からの高調波流出電
流が、発 電 設備交流側 定格電流に 対し総合電 流歪み率 5％以下、各 次電流歪み 率 3％以下とする 。
- 37 -

2.2

低圧接続

単相 2 線 式 100V、 単相 2 線 式 200V、単 相 3 線式 100V／ 200V、三相 3 線 式 200V な
どの方式に より、電力 会社が管理 する変圧設 備、配電設 備へ接続を 行う。
接続電圧や電力品質の技術基準に準じた動力盤等の電気設備を介して系統連系を行う必要がある。 動力盤は一 般的には 500 万 円程 度の設備コ ストが必要 となる。

2.3

高圧接続

一般には 、三相３線 式 6,600V の高圧配電 線へ接続を 行う。
高圧接続 により売電 を行う場合 は、事 業者 側で発電し た電力を 6,600V に 昇 圧させる ためのキュービクル式高圧受電設備の設置が必要となる。接続電圧や電力品質の技術基準に準じたキ ュービクル 式高圧受電 設備を介し て系統連系 が行われる 。
キュービクル式高圧受電設備はそれ相応の設備コストが必要となる。またキュービク
ル式高圧受変電設備は電気事業法により電気主任技術者の資格を有する者による保安点
検を月次、 年次で行う ことが義務 付けられて いる。
発電プラントの設置者は、電気主任技術者の資格を有するものを電気保安の責任者として選任す る必要があ る。出力 2,000kW 未 満の発電プ ラントにお いては、電 気主任 技 術
者を外部へ 委託するこ とも可能と なっている 。
表 2.3-1

2.4

保安管理委 託契約料金 （参考デー タ：清水建 設(株)様ご 提供）

系統連系の留意点

図 2.4-1 に 系統連系の 設計に関す る留意点を 整理したも のを示す。
なお、系統連系や連系後の固定価格買取制度の活用については、資源エネルギー庁のHP を参 照 の上、適宜 対応する必 要がある。

- 38 -

系統連系においては、発電規模を考慮した ①接続電圧の検討、②接続点の位置の確認、③系統設備容量の協議が大切です。
標準
期間

系統連系 接続検討の手続き
事
前
相
談

【事業者】
接続検討の相談、系統図閲覧等【一般送配電事業社】
質問事項検討接続検討【事業者】（注：低圧接続では不要）
接続検討申込(検討費用20万円税別)【一般送配電事業社】
接続可否,工事工期・負担金概算検討

契
約
申
込

金の請求

【事業者】 工事負担契約の締結・入金【一般送配電事業社】 工事実施

1ヶ月

「電力品質確保に係る系統連系技術要件ガイドライン」
資源エネルギー庁｢系統アクセス基準｣類
所轄一般送配電事業社

3ヶ月

電力品質・安全の確保(ただし、連系
希望地点の状況等により標準期間を上回
る可能性あり)【事業者】 接続契約申込【一般送配電事業社】 系統連系最終確認,工事負担

検討項目
品質の基準

工事内容
による

連系開始

a)力率 b)周波数 c)電圧変動d)保護協調、単独運転防止e)高調波（電力品質） などに留意した設備

接続電圧・50kW未満低圧接続（単相2線式100V～、三相3線式 200V）
・2,000kW未満
高圧接続（三相３線式 6,600V）
昇圧用のキュービクル式高圧受電設備

保守点検（高圧接続）【留意点】①発電設備と系統連系接続点までの距離に応じて、送配電網の工事費を発電事業者に請求されます。
②系統の設備容量不足などにより、一般送配電事業社と協議が必要な場合があります。

図 2.4-1・キュービクルは電気主任技術者による月次、年次保安点検
・発電プラント設置者は、電気主任技術者を選任
・出力2,000kW未満では、電気主任技術者を外部委託可能

系統連系の 設計に関す る留意点

- 39 -

【 巻 末 資 料 集 】
資料-1

小規模地熱発電プラントの設計に関するチェックリスト ············· 資-1～3

資料-2

公益財団法人中央温泉研究所報告書「温泉発電における温泉設備等の現状調査」平成 27 年 2 月 ·········· 資-4～9

資料-3

一般財団法人電力中央研究所報告書「温泉発電における発電プラント等の現状調査」平成 27 年 2 月 ······ 資-10～13

資料-4

温泉発電の導入・運転費用の参考例 ······························· 資-14

資料-5

コンサルタント会社一覧 ········································· 資-15

資料-6

設計事例 ······················································· 資-16～21

資料-7

地熱開発に係る条例および指導要綱 ······························· 資-22～90資料-1

小規模地熱発電プラントの設計に関するチェックリスト

表-1 事業化構想・調査(データ収集)段階でのチェックリスト※チェック項目のうち，該当しない項目はチェック欄に，その旨を記入のこと
大項目
源泉

冷却源

細目
源泉数

チェック内容源泉数と位置関係の確認したか
貯湯槽の必要性は考慮したか

発電所
源泉所有者
温泉（蒸気）デ
ータ
発電方式
揚湯ポンプ
井戸状況調査
井戸の補修等スケール予測近くにバイナリー発電所があるか所有者確認，借用等は確認したか
正確な温泉(蒸気)のデータを取得したか（湧出量、温度、圧力、成分・泉質）
温泉発電かフラッシュ発電か
源泉温度に対応した揚湯ポンプか
健全性・改修の必要性等を検討したか
専門家に依頼して補修方法を検討したか
泉質によるｽｹｰﾙ発生の予測はしたか
スケール抑制策・除去策の対応方針は検討したか
温泉貯留層などの地質構造は把握したか
冷却用の水はあるか（河川水、沢水、地下水、海水、上水）、距離、水利権の有無
季節変動を含む水の正確なデータを取得したか（流量、温度、水質）
水冷式か空冷式か検討したか
空冷式は冷却水がない、又は寒冷地の条件か
水冷式の場合は、ｽｹｰﾙ対策を検討したか
低圧接続、高圧接続の検討をしたか
系統連系接続点までの距離は確認したか
送電可能量は確認したか
系統連係の制度・手続き等は把握したか
源泉、冷却源、系統連系接続点との位置関係、距離の短縮化を考慮したか
周辺気象条件・データを把握したか
配管の保温の必要性を検討したか
地目、面積、所有者等の確認はしたか
発電所立地に対する法規制は確認したか工事に利用可能な道路等の確認はしたか
周辺温泉地域の有無、距離の確認はしたか
温泉集中管理、モニタリング状況は確認したか
民家等との距離、環境対策（振動，騒音等）等の必要性を検討したか
熱水活用等の地域貢献策を検討したか
条例・指導要綱等の確認をしたか
電気事業法の関係事項を確認したか
農地、保安林、自然公園地区、市街化調整区域等に対する環境保全、風致景観保全の規制等を確認
したか

地質構造
冷却源の種類
冷却源データ
冷却方式

系統連系

発電所
候補地

ｽｹｰﾙ予測
接続電圧
接続点
送電可能量
制度等
源泉等との位
置関係
気象条件
熱源の輸送
候補地諸元
発電所立地
周辺道路等
周辺温泉情報土地利用状況

法規・
条例等

熱水活用等
条例等
電気事業法
発電所周辺の
法規制等

資-1

チェック記入欄

表-2 事業化検討（概略設計）段階でのチェックリスト※チェック項目のうち，該当しない項目はチェック欄に，その旨を記入のこと
大項目
設備計画
概略設計

細目
発電方式
冷却方式
発電ユニット

発電出力
ｽｹｰﾙ対策維持管理対策
構成設備の概
略設計
系統連系
事業性
評価＆
ビジネス
モデル

合意形成
地域との
共生

初期コスト
ランニング
コスト
事業主体
資金計画
資金回収計画
事業性評価
協議会説明
地元貢献策
熱水活用事業チェック内容温泉発電、フラッシュ発電の選定はしたか
冷却方式・冷却水源の選定はしたか
発電機・周辺機器の概略検討をしたか、その際、電事法、規制緩和、発電規模、占有スペース等を考慮したか
発電量，補器類の消費電力を算出はしたか
源泉の 化学 成分に 基づ くスケ ール 対策（ 抑制対策、除去対策）を検討したか
維持管理対策を概略設計に反映したか
保温対策・凍結対策を考慮したか
源泉関連設備、配管設備、1 次熱交換器、冷却設備等の概略設計を行っているか
接続電圧、接続位置、送電可能量などの概略検討を行っているか
正確な初期コストを把握しているか
メンテナンス費用、スケール対策費用、資格者等の人件費を含む正確なコストか
事業主体の構築は可能か
補助金の活用など資金計画は適正か
自家消費または売電計画は立てているか
ＦＩＴ手続きは考慮しているか
正確な事業性評価となっているか
協議会 で当 初から 事業 計画を 説明 してい る
か、協議会を定期的に開催しているか
工事の発注、維持管理業務の委託など、各種の地元貢献策を計画しているか
発電事 業の 二次事 業と して、 地域 活性化 に対する熱水活用事業を検討したか

資-2

チェック記入欄

表-3 実施段階でのチェックリスト※チェック項目のうち，該当しない項目はチェック欄に，その旨を記入のこと
大項目
源泉関連
設備

細目
源泉設備
貯湯槽
薬剤添加装置

配管設備

周辺設備

坑口設備
配管長
配管選定
凍結対策
腐食対策
セパレーター
１次熱交換器の必要性
１次熱交換器
補器類等

発電機

発電規模
台数
発電機の選定設置スペース

冷却設備

設備設計
ｽｹｰﾙ対策
凍結対策

系統連系

設備設計

その他

手続き
ﾒﾝﾃﾅﾝｽ計画
温泉対策
景観保全
環境対策
熱水活用事業チェック内容揚湯管、揚湯ポンプ、井戸の健全性の有無
による補修詳細検討は行ったか
貯湯槽の詳細検討は行ったか
スケール発生予測に基づく薬液注入装置と注入箇所の詳細検討は行ったか
坑口設備の詳細検討を行ったか
配管長の短縮化を考慮した詳細検討か
保守管理性、保温性を考慮した選定か
温泉水供給停止時、停電時の凍結対策を考慮した詳細検討か腐食を考慮した詳細検討か
セパレーターの詳細検討は行ったか
温泉水の直接利用（熱交換器省略）の検討
を行ったか
スケールの付着防止、除去を考慮した機器の選定を行っているか
発電プラント付帯設備の所内電力削減を考慮した最適設計となっているか
源泉条件に基づいた適正な発電規模を検討したか維持管理等による台数構成を検討したか（一台構成，又は複数台構成）
電気事業法、規制緩和状況を考慮した発電機選定を行ったか
発電機の占有スペースを考慮して、発電機選定を行っているか
冷却設備の詳細設計を行ったか
水質によるｽｹｰﾙ対策を検討したか
空冷式の採用，または水冷式での凍結対策
は詳細検討したか
接続電圧、接続位置、設備容量を詳細検討
して設備の詳細設計を行ったか
手続きを進めているか
ﾒﾝﾃﾅﾝｽ計画・ﾒﾝﾃﾅﾝｽ体制は立っているか
専門業者のリストアップは行っているか
周辺温泉地でのﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ計画は行ったか
周辺の風致景観に溶け込むデザイン、配色となる景観対策となっているか
工事中、稼働時の環境対策等の詳細検討を行ったか
熱水活用事業の詳細検討を行ったか

資-3

チェック記入欄

資料-2 公益財団法人中央温泉研究所報告書「温泉発電における温泉設備等の現状調査」
1.1 坑井・源泉（温泉井）の設計的配慮
温泉井を新たに掘削する場合，基本的な配慮は地熱井の場合と変わらない．要は，以下の点に特に配慮している．
1)

相対的な浅い深度にある低温地下水が源泉孔内に侵入しないようにケーシング構造を考慮し，遮水（ケーシング管外のフルホールセメンティング）をしっかりと行う．

2)

孔井内での腐食を考慮し，設置するケーシング管材（多くは圧力配管用炭素鋼鋼管(STPG)），
Sch40 を使用）に配慮する．

しかし，温泉井が地熱生と異なる場合の多くは，浅部でフルホールセメンティングを行うケー
シング管(多くは第 2 段のケーシング管)の部位と，深部で温泉を採取するための設置するストレーナー付きケーシング管（多くは第 3 段のケーシング管）の部位との間に設置されるケーシング
管（多くは第 2 段のケーシング管）での遮水構造である．地熱井では第 2 段ケーシング管外もフ
ルホールセメンティングされるのが普通であるが，温泉井では最終段の施工後に十分な温泉量が得られない場合に備えて，この部分にはセメンティングを施さず，せいぜい管尻セメンティングで済ましてしまうことも多い．
フルホールセメンティングしていても，掘削完了後に追加的に既設ケーシング管に孔明を施すこと（例えばジェットパーフォレーション）は可能ではあるが，温泉井では小さな亀裂でさえも温泉採取の対象としたいことから，こうした小さな亀裂を潰してしまう可能性が高いフルホール
セメンティングは避ける傾向が強い．
温泉井を運用中に，その温泉の温度が低下してしまうケースの多くは，この遮水の中途半端さに原因しているケースが多い．浅部で高地温が予想される地域では，掘削深度も深くなく，ケー
シングプログラムは２段程度とすることが多いので，上記したようなことは起こりにくいが，ある程度の大深度掘削が行われる場合は，第 2 段ケーシング管外のセメンテーションを確実に行うことが推奨される．

1.2 温泉配管の設計的配慮（スケール対策も含めて）温泉配管には，源泉から温泉を集めるための集湯管と，集めた温泉を施設に給湯するための配湯管に区分される．これは集中管理された温泉地で典型的に見られる形態であるが，一つの施設が複数の源泉を持つ場合，一つの源泉を複数の施設で分け合って使う場合にも当てはまる．一つの源泉を一つの施設が使う場合でも，可燃性天然ガス対策が必要であったり，スケール抑止剤の注入を行ったりしている源泉では，源泉から温泉利用施設までの間に貯湯槽を設けている場合も多い．
貯湯槽を設けることで，温泉供給をフレキシブルにでき，温泉利用を効率化できる．このこと
が貯湯槽を設ける利点であるが，温度低下の一因をなすこと，レジオネラ対策のため貯湯槽の温度を 60℃以上に保つことが指導されることなどのマイナス面もあり，貯湯槽の設置は功罪半ばするのが現状である．温泉配管で配慮すべき点としては，以下の点が挙げられる．

資-4

資-5

STPG

1000

100A

STPG

図-1

外径114.3mm/内径102.3mm

1500

1400

1400

100A SPG

1300

1300

1500

1200

1000

900

800

700

600

500

400

300

200

100

50

0

深度
m

1200

外径165.2mm/内径151.9mm

150A SPG

外径216.3mm/内径199.9mm

200A SPG

250A SP
外径267.4mm/内径254.2mm

ケーシングパイプ
内径／外径

1100

142.9mm

193.7mm

孔内図

ケーシングプログラムB

1100

1000

244.5mm311.2mm

掘削口径

142.9mm

193.7mm244.5mm311.2mm

掘削口径

孔内図

ケーシングプログラムC

外径114.3mm/内径102.3mm

100A SPG

外径165.2mm/内径151.9mm

150A SPG

外径216.3mm/内径199.9mm

200A SPG

250A SP
外径267.4mm/内径254.2mm

ケーシングパイプ
内径／外径

温泉掘削のケーシングプログラム事例（左 2 例は第 2 段ケーシングのフルホールセメンティングはされていない）

外径114.3mm/内径102.3mm

900

900

700

600

800

142.9mm

STPG

外径165.2mm/内径151.9mm

150A

800

700

600

500

500

300

400

193.7mm200A
外径216.3mm/内径199.9mm

400

300

244.5mm

50

0

深度
m

200

外径267.4mm/内径254.2mm

250A SP

ケーシングパイプ
内径／外径

200

孔内図

ケーシングプログラムA

100

311.2mm

掘削口径

100

0

深度
m

1) 源泉から温泉利用施設までの配管はなるべく短くする（源泉は利用施設に近いところに開発するのがベター）．このことによって，温泉の配湯に伴う温度ロスが小さくできる．また，通常の配管では温泉の配湯詰まりを解消するため，自動排気弁を必要な箇所に設置することになるが，温泉中の溶存ガス（時に炭酸ガス）が抜けることで，炭酸カルシウムのスケー
ルを生成する要因にもなるので，スケール生成の抑止効果も期待できる．
2) 配管はスケールの付着がしにくい材質（例えば，温泉が触れる内面の平滑度を高めること）とする．また，スケールは温泉の流れが滞るところ（口径の拡大部，局管部など）に生成しやすいので，配管口径は配湯量に適した口径とし，管内流速を一定化する（七味温泉ではこのことを実践されていた）．
3) スケール対策としては，スケールの生成を抑止する薬剤注入が一般的である．当研究所が把握している事例を以下に示す．
スパテック株式会社（〒399-8101 長野県安曇野市三郷明盛 3111-1）
株式会社ボーゲンファイル（〒108-0074 東京都港区高輪 2 丁目 15 番地 24 号）
地熱エンジニアリング株式会社（〒020-0758 岩手県滝沢市大釜大清水 356-6）
日本治水販売株式会社（〒101-0024 東京都千代田区神田和泉町 1-11-17
プラントビル 5 階中央オフィス）
環境サポート株式会社（〒003-0004 北海道札幌市白石区東札幌 4 条 1 丁目 2-20
安全ビル 3F）
1.3 モニタリングに対する設計的配慮
モニタリングについては，環境省（H26.4）の「温泉資源の保護に関するガイドライン（改訂）」の中に記載がある．
源泉の状態を把握し，温泉資源の保護と有効利用を促進することは，源泉所有者の義務として認識すべきことである．このことは，新規温泉掘削の許認可にあたっては既存源泉への影響を配慮していること，換言すれば，既存源泉は温泉法によって保護されていることを考慮すれば自明のことと考えられ，その具体的実践方法として温泉（源泉）のモニタリングがある．モニタリン
グ項目や実施方法，実施頻度は以下にまとめておく
モニタリング項目： 温度，湧出量，水位（自噴の場合は孔口圧力），温泉成分（通常は電気伝導度と pH）．
モニタリング方法： 手観測 or 自動観測
モニタリング間隔： 手観測ではできれば１回/日〜１回/週（最低でも１回/月を目標）．自動観測では１回/時間程度（細かな間隔での記録が推奨されるが，データ管理方法との関連で決定する）

以上のような源泉所有者の義務として行うモニタリングに加えて，新たな温泉開発や地熱開発に伴う影響監視の必要が生じ，その内容が源泉所有者の責務の範囲を超えるものであれば，その資-6

実施は原因者負担の原則で，新規開発事業者が行うことになるものと思われる．
なお，温泉分析については，温泉法で定期的な分析（10 年ごと）が義務付けられている．しかし，この分析は入浴者の健康保護等を目的として，利用施設において行うことを原則としている
ので，源泉の状況を知るものになっていない（例えば，複数の源泉を混合利用している場合には，混合泉の分析が求められている）ことに留意する必要がある．源泉の状態を知るという観点では，源泉での分析を実施する必要があるが，掲示用の分析（温泉中分析）は必ずしも必要ではなく，主要成分を必要に応じて定期的に分析することで足りることも多い．定期分析の間隔は，まさに必要に応じて，目的に応じて，ということである．なんらかの工事による影響監視であっても，温度や量に変化が生じず，温泉成分のみが変化することは考えにくいので，温度や量，水位を十分な頻度で定期的に行っておけば（できれば電気伝導度や pH の監視も），温泉分析は１回/月〜１
回/季〜１回/年といった間隔で行っておけば十分と考えられる．

1.4 維持管理（集中管理）への配慮
戦後の高度成長期に国内観光需要が増すと，人気の温泉地はより多くの宿泊客を受け入れることができるよう，温泉施設を大きくしていった．この施設の増設が，温泉地の採取可能な温泉資
源量の範囲内であれば問題はなかったが，温泉資源量の評価は後回しに，施設を大きくしたことによって生じた温泉使用量の増大を，主に源泉からの温泉採取という手法で賄った（この他に，循環ろ過浴槽の導入もある）ことから，温泉資源の枯渇化傾向が顕著になってきた．具体的には，
温泉水位の低下（このことに派生する現象として，自噴量の減少，自噴から動力揚湯への変更，
ポンプ位置の切り下げ，ポンプの変更（陸上ポンプからエアリフト，水中ポンプへの変更といったポンプ設置位置の深部化）がある）や湧出温度の低下，泉質の変化（海岸部の温泉では塩水化，内陸部の温泉では地下水化）といったことがある．
現在の温泉集中管理は，上記した温泉資源の枯渇化への対応策として生まれたものである．もとより，温泉資源の枯渇化は温泉の過剰採取が原因であるが，全ての施設・源泉が過剰採取している訳ではない．温泉資源量として余裕がある施設・源泉もあれば，温泉利用の中に大きな無駄がある施設・源泉もあり，その地域内で必要とする温泉量は，これまでその地域で採取していた温泉量よりもかなり少ない範囲内にあって，温泉利用を効率化することで，各施設が必要とする
温泉量は賄えることができた．温泉の集中管理は，地域内にある温泉を集め，一括管理して給湯することで，温泉採取量を抑える方法である．集中管理の方法とそれぞれの特徴をまとめると，以下の表の通りとなる．
当初の集中管理は，地域の合意を得るために，各施設に温泉を安定供給することに主眼を置いていた向きがある．そのことで温泉採取量を減少させ，温泉資源の枯渇化傾向を止め，資源量の回復につながったのであるが，源泉のモニタリングは当初は十分ではなかった．しかしながら，温泉給湯状況を監視することは，間接的には温泉資源の状態を良好な状態に維持することにつながった訳であり，温泉集中管理は温泉資源のモニタリングとしても有意なものであったというこ

資-7

とができる．
今後は，温泉使用の集中管理とともに，源泉の集中監視も重要になる．特に，小規模地熱発電が温泉地単位ではなく，源泉単位で行われ，しかも新たな温泉開発を伴うことになると，戦後の高度成長期に見られたような温泉資源の枯渇化が再発する恐れもある．温泉地で小規模地熱発電を導入する場合，これまでの温泉集中管理のように温泉を集中して行えば，発電規模のスケールメリットが生ずるのと，資源管理も行いやすくなる．源泉単位で小規模地熱発電を行うのであれ
ば，地域全体の資源監視は必須であり，しかもそのデータを一元化し，温泉資源管理もできるよ
うに，温泉採取量が過剰になった場合，各源泉の温泉採取量を抑止できる制度面，機能面のシステムを確立することが是非とも必要である．

表-1 集中管理の方法と特徴
魚骨

配湯方式

たこ足

循環

具体的方法

個々の利用施設が、個々

温泉配湯管の一部を複数魚骨方式の是正策、いわに配湯管を敷設する方式の利用者が共用する方

ゆる水道方式。

式。
特徴（長所）

定量分湯に向いている。

温泉を利用するのが旅

循環配管内で未利用の温古くからの定量分湯方式

館・ホテル等の常時分湯泉は全て配湯所に戻り、施設のみで、末端部（給温泉資源を有効利用でき

湯施設等）の必要湯量が

る。

多 い時。

到着温度のばらつきが小
さくできる

難点

配管口径が小さい為、温配湯所からの出発湯量が他の方式より管口径が太泉の熱量損失が最も激し

全施設の必要湯量となる

くなる、貯湯槽が必要、い 。

ため、末端部での湯量不戻り配管が必要など、建配管総延長は長くなるの

足や到着温度の低下を起設コストが高くなる。

で、補修箇所数は多くなこす恐れがある。

る。

資-8

魚骨方式

魚骨方式

循環方式

図-2 配湯 3 方式
資-9

資料-3 一般財団法人 電力中央研究所報告書「温泉発電における発電プラントの現状調査」
1. 背景
中小規模地熱発電では、大規模に比べ井戸の深度が浅く口径が小さい温泉井を用い、温泉熱を活用したバイナリー発電、あるいはフラッシュ発電を行う。バイナリー発電の場
合、余剰の温泉や蒸気、浴用としては高温すぎる温泉といった未利用エネルギーの有効活用の観点から発電を実施することが多い。温泉事業者が発電事業者になれば FIT 収益を享受できるというメリットもあるため、全国的に増加中である。
しかしながら、太陽光や風力とは異なり、規模が小さくても、FIT 認定後から運開までにある程度期間を要している。従って、今後の計画地点における事業遅延や失敗リスクを可能な限り回避し、少しでも成功事例を増やすため、先行している運開事例や計画中の案件を対象に運転状況の把握、および関係者へのヒアリング調査と文献調査に基づき、現状と課題をとりまとめた。

2. 温泉熱を用いたバイナリー発電技術の留意点
2.1 地熱ポテンシャル
環境省の平成 25 年度調査によると[1]、我が国の地熱資源量は、蒸気フラッシュ発電（150℃以上）が 2、219 万 kW、バイナリー発電は、ランキンサイクル想定（120-180℃）
が 239 万 kW、カリーナサイクル想定（80～120℃）が 143 万 kW と推計されている。バイナリー発電（国立公園あり）の導入ポテンシャル量に着目すると、ランキンサイクル想定（120-180℃）が 136 万 kW、カリーナサイクル想定が 121 万 kW と推計されている（ 表 1 - 1 , 2 ）。 し か し な がら、国立公園内は未調査地域が多いこと、温泉蒸気（いわゆる湯けむり）は測定困難のため推計値に含まれていないこと、
冷却水の確保・送電線や周辺源泉との距離・土地所有権等の利害調整など
様々な立地制約があり、推計値の不確実性が大きいことから、実際にどの程度のポテンシャルが残されているのかに関しては更なる精査が必要である。加えて、具体的な開発候補地においては予め
詳細なポテンシャル調査
資-10

を個別に実施した上で、持続可能な発電が可能な発電規模を慎重に判断する必要がある。

2.2 立地自治体における条例・要綱
地熱発電開発に対する国の方針は、電気事業法等の規制緩和など推進傾向にあり、事業者の経済的負担軽減を支援している。一方、九州地方を中心に、自然環境保護・乱開発防止を目的とした各自治体の要綱・条例化が増加中であり、手続き的な遅延リスクが生じている。これは、一地域に複数の開発事業者が参入している事例や、温泉地での新規掘削によるバイナリー発電事業の増加等が背景にある。温泉井を用いた中小規模地熱発電の場合、既存の温泉貯留層や地下水との相互干渉や、温泉地に設置する場合の騒音や景観等、周辺
温泉事業者とのトラブル防止が必要である。各自治体がバイナリー発電に反対しているわ
けではないが、既存温泉事業に影響を与えうる地域の開発行為に対して自治体の心配・警戒が高まっているためである。
これまで国内の大規模地熱発電では温泉事業への悪影響に関する科学的な報告はないが、地域の受容性が高い中小規模地熱発電事業において悪影響が生じれば、地熱発電全体への風評被害が生じかねない。特に、最近では太陽光発電の FIT 価格低下等により、これまで
地熱発電事業が未経験の企業が地熱発電事業に参入する例が増え、無秩序な開発による失敗リスクが増えつつある。今後の地熱事業の普及・拡大に向けて新たな企業の参入は重要であり拒むものではないが、地熱発電の場合は地下資源の開発に対する十分な経験やノウ
ハウが必要である点を重々留意すべきである。
従って、発電事業者は各自治体の条例・要綱を遵守し、国や自治体と綿密なコミュニケーションを図りながら入念な事業計画や書類準備を行うこと、および地域の温泉事業者等と信頼関係を構築して慎重な開発を行うことが求められている。また、各自治体においては、経産省による自治体連絡会議にて情報共有を密にし、地熱開発手続きの円滑な実施を推進し、開発の遅延をできる限り回避することが必要と考えられた。

2.3 源泉から配管系統
既存の温泉井をそのまま用いる場合は新たな掘削を伴わないが、新規掘削による開発の場合、あるいは還元井が必要とされる場合、大規模地熱発電開発と同様に掘削の失敗リス
クが存在する。また、将来的には減衰や老朽化に伴い新たな掘削の可能性もある。その場
合、条例によっては周辺温泉事業者の同意が必要な地域や、温泉保護のため新規掘削が認可されない地域もある。加えて、温泉や冷却水（地下水）の泉質によってはスケールが多い地域もあり、温泉井だけでなく熱交換器や配管等の設備維持・管理に想定外の手間や費用がかかる例が複数みられた。先行する運開事例では、これら技術的課題が、運開の遅延
や発電効率の低下を招き、事業コストの増加や FIT 収益の低下要因となっている地点もある[2]。中小規模地熱発電の場合、大規模に比べて採算効率が悪いため、トラブル等による運転停止期間や FIT 期間終了後の維持・管理費等、予め様々なケースを想定して事業性を判断することが重要である。

3. 温泉熱を用いたバイナリー発電におけるリスク対策
主なリスク対象は、①地熱発電事業、②周辺の温泉事業、③自然環境影響等と考えら
資-11

れる[3]。
まず、①の地熱発電事業における掘削の失敗リスク対策については、近年、国による地熱資源開発補助金等の支援措置（平成 26 年度は約 200 億円）を適用することが可能となり、コスト面でのリスク回避がある程度可能となってきた。また、JOGMEC による債
務保証制度等により、銀行からの資金調達条件に合った地点では開発期間中のリスクも低減されつつある。その他、落雷リスクなど発電機本体の故障についてはメーカーの保険制度がある。小規模の場合、設置する発電機を１機ではなく設備容量の小さい発電機を複数設置し、１機が万一のトラブルで運転停止した場合にも他の発電機が発電し、継続的なFIT 収益が得られるようリスク分散している地点もあった。
中小規模では事業性を向上させるため、発電後の熱水をカスケード利用した農業ハウ
ス等の取り組みも見られる。例えば、大分ベンチャーキャピタルの投資ファンド事業第１号である湯布院フォレストエナジー社では、キクラゲ栽培、国書刊行会グループのセイユ
ウでは、北海道摩周湖温泉にてホウレンソウ栽培を行っている。これら多目的利用による複数事業を実施する際は、その市場の継続性や維持・管理など、長期的な事業性を十分鑑みた事業形態の選択が重要である。
次に、②の周辺の温泉事業への悪影響を回避あるいは低減する方策として、既設の大規模地熱発電所では、予め周辺の温泉モニタリング（温度、成分、湧出量等）を実施して影響を予測・評価している。もしもモニタリング指標に有意な変化が見られた場合には、温泉に影響を及ぼす交絡因子（降雨、地震、周辺の土木工事等）を排除する。その上で、発電との因果関係がある場合には何らかの技術的対策を講じることとなる。一部の温泉事業者等は、万一、地熱発電が原因で温泉に影響があった場合、元の状態に回復できないのではないかという懸念が大きい。このため、協定等により温泉事業者に対する補償等の記載がなされている地域もある。中小規模地熱発電の場合も、予め万一の際の補償金として積み立てておくような取り組みがいくつかの地域で検討されつつある。地熱発電に対する受 容 性 は 、 利 害 関 係 者 の 事 情 や 地 域 的 背 景 に よ り 大 き く 異 な る た め [ 4 ] （ 図 1 ）、 地 元 関 係者とは予めリスク対策オプションについて十分な議論を行い、継続的に情報共有・交換していくことが重要である。
③の自然環境影響に関しては、環境アセスメントが実施される規模（7,500kW 以上）であれば法令に基づき事前調査等が行われるが、中小規模の場合は開発事業者による自主的な配慮が重要となってくる。開発規模が小さくても周辺住民とのトラブルが起きれば結果的に遅延リスクが生じかねないため、十分な配慮が必要である。

資-12

4. まとめと今後の課題
今回の調査の結果、先行事例の主な成功要因は、資源条件

大規模地熱発電受容性（十分な湯量と高温、スケールが 少 な い 等 ）、 立 地 条 件 （ 冷 却

開発リスク

中小規模地熱発電
立地条件

温泉条件

リードタイム

事業性

事業性

受容性

水の確保、送電線との距離）が良いために、事業の経済性が成立することであった。運転中のトラブルとしては、資源条件

出典：文献[3] Figure1
図 1 地熱発電開発の各障壁に関する規模別の相違点（湯量や温度の変化、スケール、硫化水素）や自然影響（豪雨や落雷）が主であり、発電機本体に由来するトラブルは殆どみられなかった。一方、建設・計画中の案件における主な事業遅延理由は、電力会社による系統連系中断が最も大きく複数地点で困っていた。その他、掘削の失敗や土木工事遅れも確認された。従って、今後新規に開発する地点は、これらの条件をいかに満たせるかが重要となる。加えて、開発地域の法制度や手続き等を予め確認し、事業計画等の申請書類準備、地元説明会、温泉モニタリング等、追加的手続きに関連する遅延リスクを回避する必要がある。
先行事例の中には、温泉や冷却水（地下水）の泉質によってスケールが多い地域もあり、温泉井だけでなく熱交換器や配管等の設備維持・管理に想定外の手間や費用がかかる
例が複数みられた。これら技術的課題が、運開の遅延や発電効率の低下を招き、事業コストの増加や FIT 収益の低下要因となっている地点もある。中小規模の場合、大規模に比べて採算効率が悪いため、トラブル等による運転停止期間や FIT 期間終了後の維持・管理費等、予め様々なケースを想定し、発電事業だけでなく温泉や自然環境など地域事情を十分鑑みた慎重な開発が必要である。
しかしながら、これまで世界では地熱発電開発の実績やノウハウが蓄積され、再生可能エネルギーの中でも今後の普及拡大が大きく期待されている電源である。今後の課題として、更なる事業コストの削減方策、法制度の改善や円滑な地元調整に向けた取り組みが求められると考えられた。

参考文献[1] 環境省, 2014, 平成 25 年度地熱発電に係る導入ポテンシャル精密調査・分析委託業
務 報 告 書 , h t t p : / / w w w. e n v. g o . j p / e a r t h / r e p o r t / h 2 6 - 0 4 / i n d e x . h t m l[2] 青島矢一・窪田ひろみ, 2014, 温泉熱を利用した小規模地熱発電の事業性, 第 23 回日
本エネルギー学会大会, 8-5-3.
[3] 窪田ひろみ, 2015, 地熱発電の不確実性, 日本リアルオプション学会機関誌 4 月号.
[4] 窪田ひろみ・青島矢一, 2014, 温泉熱を利用した小規模地熱発電の社会的受容性, 第23 回日本エネルギー学会大会, 8-5-4.

資-13

資料-4

温泉発電の導入・運転費用の参考例

発電規模 100kW 級バイナリー発電収支試算例（FIT 適用時）
№
1

項

目

蒸気発生設備･機器本体･建設費 冷却塔･系統連系設備･機器組立調整･敷地造成

金額

110.00

単位

2

償却費

7.34

百万円

3
4
5

資本費 金利
固定資産税
資本費
計

0.88
0.72
8.94

〃
〃
〃

6

人件費

0.60

〃

7
直接費 修理費
8
諸経費
9直接費
10 燃料費

3.07
0.51
4.18
0.00

〃
〃
〃
〃

11 冷却水費

2.10〃

12 労働基準監督署検査費

0.30

〃

13
一般管理費
14
間接費 事業税
15
間接費
計
16 発電直接経費

1.05
0.20
1.25
16.77

〃
〃
〃
〃

17

18

発電
コスト

計

発電原価

30.49

円

売上高

22.00

百万円

19
発電直接経費
収支
20
税引前利益
21
法人税
22
税引後利益
23 概算投資回収（目安）

16.77
5.23
1.83
3.40
10年3ヶ月備考（不活性ガス使用）
百万円 (1)/年 (2)' (1)×6.67% (15年定額、償却残存無し)(1)×0.8% (金利1.5％、15年定額)(1)×0.65% (期末簿価×1.4%)(2)
電気主任技術者 60万円/年（オーガニックランキンサイクルの場合）(1)×2.79% (15年平均)(1)×0.46%（廃棄物処理費、保険料等）(3)(4) 今回は考慮しない(5) 冷却塔の水は水道水を利用することで試算
冷却水循環ポンプ電気代は所内消費動力に含む(6) 第一種圧力容器に義務付けられている性能検査
30万円/年程度(3)×25％(9)×0.9%(7)(8)＝(2)＋(3)＋(4)＋(5)＋(6)＋(7)

/ kWh

/年

〃
〃
〃
〃

（年間稼働率85%、所内電力25%として）送電端発生電力量＝100kW×8,760hr/年×85% ＝ 0.74×106kWh/年
所内動力 ＝100kW×25% ＝ 25kW
所内消費電力量＝25kW×8,760 hr ×85% ＝ 0.19×106 kWh/年
売電可能電力量＝（送電端発生電力量）－（所内消費電力量）＝0.55×106 kWh/年
発電原価＝(8)÷（売電可能電力量）＝30.49円/kWh(9)＝（売電価格）×（売電可能電力量）＝40円/kWh×550,000 kWh/年(10)＝(8)(11)＝(9)－(10)(12)＝(11)×35% （実効税率35%と想定）(13)＝(11)－(12)＝(1)÷((2)'＋(13)) 年

注）JOGMEC ホームページで、本シートの電子ファイルを公開していますので、ご利用くださ
い。

資-14

資料-5

コンサルタント会社一覧

資-15

資料-6

設計事例

現在国内で稼働実績のある温泉発電プラントの設計事例を、発電規模およびバイナリー
発電機の冷媒種類で分けて以下に示す。
6.1

20ｋW 級：代替フロン系

20ｋW 級で媒体が代替フロン系のバイナリー発電機を用いた設計事例を表-5-1 に示し、プロセスフローを図-6-1 に、設備レイアウトを図-5-2 に示す。
表-6-1 20ｋW 級代替フロン系
設計事例
プロセス概要発電機 1 台当り

発電所概要
設備構成

IHI 製

熱源
冷却源
媒体
熱源温度
熱源流量
循環温水温度
循環温水流量
冷却水温度
冷却水流量
発電量
発電規模
敷地面積
発電機
温泉水移送ポンプ
温水循環ポンプ
冷却塔
冷却水ポンプ

図-6-1

設計事例

HR20W

温泉水
水道水
HFC-245fa

95℃
330L/min
20℃
660L/mim
発電端 20ｋW
20ｋW
30 ㎡（6.8ｍ×4.4ｍ）
IHI 製 HR20W 発電端 20ｋW ×1 台
1 台（既設）
2.2ｋW×1 台
1.5ｋW×1 台
3.0ｋW×1 台

プロセスフロー

20ｋW 級代替フロン系

資-16

図-6-2

設備レイアウト

20ｋW 級代替フロン系（各寸法は参考寸法とする）

6.2

72ｋW 級：代替フロン系

72ｋW 級で媒体が代替フロン系のバイナリー発電機を用いた設計事例を表-6-2 に示し、プロセスフローを図-6-3 に、設備レイアウトを図-6-4 に示す。

資-17

表-6-2 72ｋW 級代替フロン系

小浜温泉バイナリー発電所 注 1

設計事例
プロセス概要発電機 1 台当り

発電所概要
設備構成

設計事例

熱源
冷却源
媒体
熱源温度
熱源流量
循環温水温度
循環温水流量
冷却水温度
冷却水流量
発電量
発電規模
敷地面積
発電機
温泉水移送ポンプ
温水循環ポンプ
密閉型冷却塔
冷却水ポンプ
冷却水散水ポンプ
換気ファン・照明

温泉水
地下水、水道水HFC-245fa
97℃～100℃
95℃（70～95℃）
50ton/h
30℃
120ton/h
発電端 72ｋW
約 210ｋW（72ｋW×3 式）
神戸製鋼所製 MB-70H 発電端 72ｋW×3 台
7.5ｋW×2 台
5.5ｋW×3 台
ファン（5.5ｋW×2）×3 台
15ｋW×3 台（2.2ｋW×2）×3 台
8.0ｋW

注 1；「平成 25 年度実証試験時」

図-6-3

プロセスフロー

72ｋW 級代替フロン系「平成 25 年度実証試験時」

資-18

図-6-4

設備レイアウト

72ｋW 級代替フロン系「平成 25 年度実証試験時」

資-19

6.3

87kW 級:アンモニア水「日本三大薬湯」の一つに数えられる新潟県十日町市松之山温泉では，2010 年より環境省委託事業として温泉発電の開発・実証に取り組んでいる。
タービン発電機の設備容量は 87kW であり、十日町市の所有する温泉井からの 97℃、毎分 388 ㍑の熱水で最大出力が得られる設計となっている。システムフロー図を図-5-5 に示す。

図-6-5 松之山温泉の温泉発電・熱利用の概要

資-20

6.4

125ｋW 級：代替フロン系

125ｋW 級で媒体が代替フロン系のバイナリー発電機を用いた設計事例を表-6-3 に示し、プロセスフローを図-6-6 に示す。
表-6-3 設計事例 125ｋW 級代替フロン系
設計事例
プロセス概要発電機 1 台当り

発電所概要
設備構成

コスモテック別府バイナリー発電所

熱源
冷却源
媒体
熱源温度
熱源流量
冷却水温度
冷却水流量
発電量
発電規模
敷地面積
発電機
開放型冷却塔
冷却水ポンプ
蒸発器
凝縮器

図-6-6

温泉蒸気
地下水
HFC-245fa
126℃
1900ｋｇ/ｈ
25℃
2900L/min
発電端 125ｋW
500ｋW （125ｋW×4 式）
1110 ㎡ （37ｍ×30ｍ）
アクセスエナジー製 125MT 発電端 125ｋW×4 台
ファン（7.5ｋW×2）×4 台
15ｋW×4 台
プレート式熱交換器
プレート式熱交換器

プロセスフロー

125ｋW 級代替フロン系

資-21

資料-7 地熱開発に係る条例および指導要綱
資料-7.1: 東京都八丈町
１．八丈町地域再生可能エネルギー基本条例（逐条解説版）（平成 26 年 4 月 1 日施行）
＜条例 1/6＞資-22

＜条例 2/6＞資-23

＜条例 3/6＞

資-24

＜条例 4/6＞

資-25

＜条例 5/6＞

資-26

＜条例 6/6＞

資-27

１．八丈町再生可能エネルギー事業に関するガイドライン（平成 26 年 4 月 1 日施行）
＜ガイドライン 1/6＞

資-28

＜ガイドライン 2/6＞

資-29

＜ガイドライン 3/6＞

資-30

＜ガイドライン 4/6＞

資-31

＜ガイドライン 5/6＞

資-32

＜ガイドライン 6/6＞

資-33

資料-7.2: 大分県別府市
２．別府市地域新エネルギー導入の事前手続き等に関する要綱（最終改正：平成 30 年 3
月 3 日施行）資-34

２．別府市地域新エネルギー導入の事前手続き等に関する要綱（最終改正：平成 30 年 3
月 3 日施行）資-35

２．新エネルギー導入に関する事前手続等の手引き（別府市生活環境部環境課）

資-36

２．新エネルギー導入に関する事前手続等の手引き（別府市生活環境部環境課）

資-37

２．新エネルギー導入に関する事前手続等の手引き（別府市生活環境部環境課）

資-38

２．新エネルギー導入に関する事前手続等の手引き（別府市生活環境部環境課）

資-39

２．新エネルギー導入に関する事前手続等の手引き（別府市生活環境部環境課）

資-40

２．新エネルギー導入に関する事前手続等の手引き（別府市生活環境部環境課）

資-41

２．別府市温泉発電等の地域共生を図る条例（最終改正：平成 30 年 6 月 29 日施行）
＜条例 1/10＞

資-42

＜条例 2/10＞

資-43

＜条例 3/10＞

資-44

＜条例 4/10＞

資-45

＜条例 5/10＞

資-46

＜条例 6/10＞

資-47

＜条例 7/10＞

資-48

＜条例 8/10＞

資-49

＜条例 9/10＞

資-50

＜条例 10/10＞

資-51

資料-7.3: 大分県玖珠郡九重町
３．九重町再生可能エネルギー発電設備設置事業指導要綱（平成 26 年 12 月 1 日施行）
＜要綱 1/5＞

資-52

＜要綱 2/5＞

資-53

＜要綱 3/5＞

資-54

＜要綱 4/5＞

資-55

＜要綱 5/5＞

資-56

３．九重町地熱資源の保護及び活用に関する条例（平成 28 年 9 月 23 日施行）
＜条例 1/4＞資-57

＜条例 2/4＞

資-58

＜条例 3/4＞

資-59

＜条例 4/4＞

資-60

資料-7.4: 熊本県南阿蘇村
４．南阿蘇村地熱資源地域の活用に関する条例（最終改正：平成 29 年 9 月 15 日施行）
＜条例 1/4＞資-61

＜条例 2/4＞

資-62

＜条例 3/4＞

資-63

＜条例 4/4＞

資-64

資料-7.5: 熊本県小国町
５．小国町地熱資源の適正活用に関する条例（最終改正：平成 30 年 3 月 3 日施行）
＜条例 1/3＞資-65

＜条例 2/3＞

資-66

＜条例 3/3＞

資-67

資料-7.6: 鹿児島県指宿市
６．指宿市温泉資源の保護及び利用に関する条例（平成 28 年 4 月 1 日施行）
＜条例 1/5＞資-68

＜条例 2/5＞

資-69

＜条例 3/5＞

資-70

＜条例 4/5＞

資-71

＜条例 5/5＞

資-72

６．指宿市温泉資源の保護及び利用に関する要綱（平成 29 年 4 月 1 日施行）
＜要綱 1/1＞

資-73

資料-7.7: 鹿児島県霧島市
７．霧島市温泉を利用した発電事業に関する条例（最終改正：平成 30 年 4 月 1 日施行）
＜条例 1/6＞資-74

＜条例 2/6＞

資-75

＜条例 3/6＞

資-76

＜条例 4/6＞

資-77

＜条例 5/6＞

資-78

＜条例 6/6＞

資-79

資料-7.8: 北海道弟子屈町
８．弟子屈町地熱資源の保護及び活用に関する条例（平成 30 年 4 月 1 日制定）
＜条例 1/5＞資-80

＜条例 2/5＞

資-81

＜条例 3/5＞

資-82

＜条例 4/5＞

資-83

＜条例 5/5＞

資-84

資料-7.9: 北海道鹿部町
９．鹿部町地熱資源の保護及び活用に関する条例（平成 31 年 4 月 1 日施行）
＜条例 1/6＞資-85

＜条例 2/6＞

資-86

＜条例 3/6＞

資-87

＜条例 4/6＞

資-88

＜条例 5/6＞

資-89

＜条例 6/6＞

資-90