◼ 自然エネルギー活用レポート No.14

地熱発電が被災した温泉地に活力もたらす－福島県・土湯温泉で排熱をエビの養殖にも－⚫

概要

福島県の北部にある「土湯（つちゆ）温泉」は、2011 年 3 月に発生した東日本大震災で大きな被害を受けた。さらに原子力発電所の事故による風評被害が加わり、観光客が激減。廃業する旅館も出る中、温泉協同組合が中心になって地熱発電プロジェクトに挑んだ。7 億円にのぼる事業費の資金調達をはじめ数多くの難問を乗り越えて、2015 年 11 月に「土湯温泉 16 号源泉バイナリー発電所」の運転を開始した。出力は 400 キロワットで、年間を通じて 830 世帯分の電力を供給できる。発電に利用した後の温泉水を旅館に配給する一方、発電所で使う大量の冷却水を再利用して東南アジア原産のエビの養殖にも取り組む。地熱による発電事業と養殖事業を通じて地域の産業と雇用を拡大しながら、エコな温泉地として観光客の増加を目指す。

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基本データ
事業者名

発電所の名称①運営体制

つちゆ温泉エナジー（特別目的会社）
土湯温泉 16 号源泉バイナリー発電所

野町 17 番地
福島県福島市土湯温泉地区内
8 名（地熱発電以外の関連事業と2015 年 11 月

運営人員数

建設

JFE エンジニアリング

運転・保守

つちゆ温泉エナジー

メーカー名/製品

バイナリー発電装置：米国オーマッ

名/台数

ト・テクノロジーズ（水冷式）

送電能力

400kW

設備利用率

87％（売電量ベース）
2014 年 2 月

機器構成

レータ、造湯槽、電気制御
設備

最大出力
年間発電量

③収支計画

発電所の所在地

福島県福島市土湯温泉町字下ノ運転開始

バイナリー発電装置、セパ②発電設備

所在地

400kW
約 330 万 kWh（2016 年度実績）合わせて）

電力供給先

パルシステム電力

FIT 認定事業費

7 億 600 万円

事業期間

売上高

約 1 億 2000 万円/年

運転維持費

売電量

約 300 万 kWh/年

売電単価40 円/kWh

投資回収年数

10 年程度金融機関から借入（6 億資金調達（以降の事業継続も検討）
約 1200 万円/年（人件費および法定点検の費用を除く）

経済産業省「再生可能エネルギー4100 万円）、国の補助金（6500 万円）

15 年

補助金

発電設備等導入促進支援対策事業」

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1．発電事業の経緯
土湯温泉は福島市の中心部から南西に 16 キロメートルの位置にある（図 1）。周辺に磐梯山（ばんだいさん）などの活火山が分布する地熱資源の豊富な地域だ。1400 年以上前の聖徳太子の時代に温泉が開かれたという伝説が残るほど、古くから温泉地としてにぎわってきた（写真 1）。

図 1◇土湯温泉の位置と周辺地域。出典：福島市観光コンベンション協会

写真 1◇土湯温泉の風景

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しかし 2011 年 3 月 11 日に発生した東日本大震災によって状況は一変した。太平洋沿岸から遠い福島市に津波は及ばなかったものの、震度 6 弱の激しい揺れによって市内の多くの建物が損壊した（図 2）。
土湯温泉でも被害は大きく、旅館をはじめ観光施設は軒並み営業停止を余儀なくされた。

図 2◇東日本大震災による福島県内の震度。出典：福島県庁
さらに追い打ちをかけたのが、福島第一原子力発電所の事故による風評被害である。土湯温泉は原子力発電所から約 70 キロメートルも離れているが、放射能汚染を心配する観光客の足は遠のいてしまった。
震災前に 16 軒あった温泉旅館のうち 5 軒が廃業に追い込まれ、残った旅館も宿泊客の減少に苦しんだ。
土湯温泉が存続の危機に見舞われる状況の中で、地元の温泉協同組合が中心になって復興を推進するための新会社「元気アップつちゆ」を 2012 年 10 月に設立。地域の資源を生かした地熱発電事業と小水力発電事業を通じて、新たな街づくりに取り組むプロジェクトを開始した（写真 2）。地熱や小水力で発電した電力を固定価格買取制度で売電しながら、その収益をもとに温泉街の再開発を進める構想だ。

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写真 2◇「元気アップつちゆ」の本社事務所が入る建物（左）、入口（下）元気アップつちゆの社長に就任した加藤勝一氏は、温泉協同組合の理事長も務めている。
「実は震災が起こる前から、土湯温泉に宿泊する観光客は徐々に減り始めていた。単に震災前の状態に戻すだけでは、ジリ貧になるだけだ。全国のモデルになるような新しい温泉観光地を作り上げなくてはならない」。その中核に位置づけたのが、地域の資源を生かした自然エネルギーによる街づくりである。
加藤氏は元気アップつちゆを設立する以前から、地熱発電と小水力発電の可能性を検討してきた。地域に豊富にある地熱と、地区内を流れる川に設けられた 35 カ所の堰堤を利用して、「停電しない町を作る」ことが可能だと考えた。
2011 年度に環境省が被災 3 県（岩手・宮城・福島）を対象に実施した「再生可能エネルギー事業のための緊急検討委託業務」に温泉協同組合として応募したところ、提案が採択されて 5500 万円の調査費を獲得できた。
「この調査が大きなきっかけになった」（加藤氏）。土湯温泉地区の主な源泉の資源量を調査する一方、プラントメーカーの JFE エンジニアリングに委託して発電量などを検討した。地熱と同時に小水力発電が可能な堰堤の候補も選定できた。

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2012 年 7 月には固定価格買取制度が始まり、事業化できる見通しが立った。同年 10 月に元気アップ
つちゆの会社設立総会を開催して、その場で地熱発電と小水力発電の事業化を決定。新会社の資本金2000 万円のうち温泉協同組合が 90％出資して、残り 10％を土湯温泉の街づくりを推進する NPO 法人が出資した。
事前の調査で地熱の資源量を把握できたことから、それをもとに発電設備の選定を進めた。地熱発電には主にフラッシュ方式とバイナリー方式の 2 種類がある。地下から高温の蒸気を大量に取り込める場合には、蒸気をそのまま利用して発電するフラッシュ方式が適している。しかし温泉用の源泉から噴出する蒸気の量は通常さほど多くない。バイナリー方式は蒸気と一緒に噴出する熱水も利用して、沸点が水よりも低い液体（媒体）を蒸発させて発電することができる。
土湯温泉には数多くの源泉が存在するが、その中でも蒸気と熱水の噴出量が最も多い「16 号源泉」を発電に利用することにした（写真 3）。この源泉からは 1 時間あたり合計で 37 トンの蒸気と熱水が噴出する。蒸気と熱水を合わせた温度は 139℃になり、バイナリー方式の地熱発電に十分な量と温度を確保できる。

写真 3◇地熱発電所を建設する以前の「16 号源泉」。出典：湯遊つちゆ温泉協同組合
バイナリー方式の発電設備を選定するにあたって、国内外のプラントメーカー7 社から提案を募った。
価格や発電規模などの項目ごとにポイントを付けて総合評価した結果、事前調査を担当した JFE エンジ
ニアリングの提案が最高点を獲得した。その提案は米国オーマット・テクノロジーズの地熱発電システムを採用するものである。
「オーマットのシステムを使うと蒸気だけでは出力が 200kW（キロワット）だが、熱水も加えれば 400kW に増やせるという提案だった。そのぶん設備が増えて価格は高くなるが、発電量を大きくできる点を重視して、蒸気と熱水の両方を利用する方法を選んだ」（加藤氏）。

5並行して発電所の建設に必要な許認可の手続きと資金調達を進めた。土湯温泉は「磐梯朝日国立公園」の中にあって、自然公園法による第 3 種特別地域に入る。発電設備のような工作物の新設、土地の造成・形状変更には、国の許可が必要になる。この点は温泉協同組合が従来から手続きに慣れていたため、円滑に許可を得ることができた。
ただし発電所の建設予定地は市街化調整区域に指定されていて、建築物を新設できないという制約があった。発電設備を収納する建屋を建設できないため、雨ざらしの状態で設置する必要がある。メーカーのオーマット社に依頼して、発電設備の各部の外側を塗料で覆って耐久性を高めることにした。
建設工事を開始するまでに最も難航したのは、資金調達である。発電設備の購入などに必要な事業費は総額で約 7 億円を見込んだ。このうち 1 割弱の 6500 万円は、経済産業省の「再生可能エネルギー発電設備等導入促進支援対策事業」の補助金を受けることができた。
残る 6 億円余りは金融機関からの融資に期待した。最初に政府系の金融機関から 8400 万円の融資が決まったが、それでも 5 億円以上の資金が不足する。
「地元の金融機関に頼んだところ、担保が必要だと言われた。設立したばかりの小さな会社には、担保にできる資産などない。国の固定価格買取制度を使って 10 年くらいで返済できると説明しても、納得してもらえなかった」（加藤氏）。
資金調達が難航する中、発電設備の建設を請け負う JFE エンジニアリングから提案があった。国の資源開発を担う「石油天然ガス・金属鉱物資源機構（JOGMEC）」が地熱開発プロジェクトに対して、開発資金の債務保証などの支援策を実施していた。1 年以上の交渉を経て JOGMEC の債務保証が決まり、地元の金融機関から 5 億 5700 万円の融資を受けることができた。総額 7 億円の開発資金にめどがついた。
この時に JOGMEC の債務保証を受けるうえで 2 つの条件が課せられた。1 つは事業の透明性・専門性・継続性を明確にすることが求められた。元気アップつちゆは発電事業に限らず、街づくりに関する各種の事業を実施している。そこで債務保証を受ける対象として、特別目的会社の「つちゆ温泉エナジー」を100％子会社で設立して地熱発電事業を運営する体制をとった。
もう 1 つの条件は、発電事業で得た収益を発電以外の目的で利用できないことだ。
「本来は発電事業の収益を街づくりに生かしたかったので、JOGMEC と何度も交渉したが認めてもらえなかった」（加藤氏）。
この制約があるために、「発電事業で収益を上げても、税金と借入金の返済のほかには、内部留保や積立金にしか利用できない」。のちに発電所の運転を開始して事業が軌道に乗ると、借入先を変更して JOGMECの債務保証も解約した。
元気アップつちゆの設立から 2 年弱が経過した 2014 年 8 月に、土湯温泉の 16 号源泉で地熱発電所の建設工事が始まった。ところが工事を開始してから、新たな問題が発覚した。バイナリー方式の発電設備
では、沸点の低い媒体から蒸気を発生させる。オーマット社のシステムでは沸点が 36℃のノルマルペンタンを媒体に使うが、これが消防法で規定する危険物に該当した。

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一定量以上の危険物を取り扱う設備を建設する場合には、消防法によって周囲に 5 メートル以上の空き地を確保する必要がある。しかし 16 号源泉は川に面した傾斜地にあるため、5 メートルの幅で空き地を確保することができなかった。
「近くに人家がないことを理由に、そのままの状態で自治体に承認を求めたが、安全性を判断できないという理由で却下されてしまった」（加藤氏）。工事の途中で傾斜地に盛り土を施すことになり、6 カ月間の工事と 600 万円の費用が追加で必要になってしまった（写真 4）。

写真 4◇盛り土を施した建設用地

当初は 1 年間の工期で完成する予定だったが、計画から 4 カ月遅れて、ようやく発電所の建設工事が完了した（写真 5）。

写真 5◇完成した地熱発電所

72．発電事業の詳細
さまざまな課題を乗り越えて、「土湯温泉 16 号源泉バイナリー発電所」が 2015 年 11 月に運転を開始した（写真 6）。出力は計画どおり 400kW である。バイナリー方式の発電設備を運転するのに必要な電力を消費した後の全量を小売電気事業者に売電している。

写真 6◇「土湯温泉 16 号源泉バイナリー発電所」の全景
2016 年度は年間に 346 日の稼働で、売電量は 300 万 kWh（キロワット時）を少し超えた。当初の計画では 260 万 kWh を想定していたことから、15％も売電量を増やすことができた。標準的な家庭の電力使用量（年間 3600kWh）に換算すると 830 世帯分に相当する。
地熱で発電した電力は固定価格買取制度で 15 年間にわたって売電できる。1kWh あたりの買取価格は40 円（税抜き）になるため、年間の売電収入は 1 億 2000 万円を見込める。運転維持費に年間で 1200 万円かかり、そのほかに人件費が必要だが、「税引前で 5000 万円くらい利益が出る」（加藤氏）。このまま順調に発電事業を継続できれば、10 年程度で初期投資を回収できる見通しだ。
土湯温泉に導入したバイナリー方式の地熱発電設備は、大きく分けて 4 種類の要素で構成している。
①地下から噴出する源泉の蒸気と熱水を分離する「セパレータ」、②蒸気と熱水を使って媒体を蒸発させる「蒸発器・予熱器」、③蒸発した媒体を受けて回転する「タービン」と連動する「発電機」、④発電後の媒体を冷却して液体に戻す「凝縮器」である（図 3、写真 7～9）
。さらに媒体を循環させるためのポンプのほか、冷却用の水を取り込む取水設備が加わる。

8図 3◇バイナリー方式の地熱発電設備の構成要素と温泉水（赤）・媒体（緑）の流れ。
正面（上）と側面（下）から見た状態。出典：つちゆ温泉エナジー

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写真 7◇蒸気と熱水を分離するセパレータ（上）、分離した蒸気と熱水を供給する配管（下）10写真 8◇タービン（左、グレーのカバーで覆われた装置）と発電機（右、黄色の装置）

写真 9◇凝縮器（左上、黄色の丸い装置）、蒸発器（右上、茶色の丸い装置）、予熱器（右下、同）

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16 号源泉では地熱発電所を建設する以前から、噴出する 139℃の蒸気と熱水を温泉に適した温度まで下げるために、3 キロメートルほど上流にある池の湧水を利用していた。地熱発電で必要になる大量の冷却水は、設備を増強して同じ池の湧水をパイプで取り組んでいる（写真 10）。その量は 1 時間あたり蒸気と熱水の約 7 倍に相当する 240～260 トンにのぼる。

写真 10◇発電設備に隣接する取水設備。川を越えて対岸の上流からパイプで冷却水を送り込む
この方法によって発電後に 2 種類の温水が生まれる（図 4）。1 つは高温の蒸気と熱水が媒体を熱する過程で 65℃くらいまで温度が下がる。温泉としての含有成分は変わらないため、発電所から配管で近隣の旅館などに送り、従来と同様に温泉水として利用できる。もう 1 つは冷却に利用した湧水が媒体の熱を受けて、21℃まで温度が上昇する。

図 4◇バイナリー発電設備が排出する温泉水と温水。出典：つちゆ温泉エナジー

12土湯温泉では地熱を利用した新しい事業として、発電の過程で生まれる 2 種類の温水を組み合わせてエビの養殖事業に挑戦中だ。地熱発電所から 300 メートル下流に養殖場を建設して、東南アジア原産の「オニテナガエビ」を養殖している（写真 11）。このエビは高い水温を維持して育てる必要があり、日本国内では多額の光熱費がかかるため養殖している例は少ない。地熱発電の温かい排水を利用すれば、光熱費をかけずに養殖が可能になる。

写真 11◇エビの養殖場（左）養殖中のオニテナガエビ（下）地熱発電所から養殖場まで、2 種類の温水が別々のパイプで送られてくる（写真 12）。1 つは 65℃の温泉水、もう 1 つは 21℃の温水だ。オニテナガエビの養殖には年間を通して 26℃の温水（淡水）を供給し続ける必要がある。養殖場の屋外には、発電所から送られてきた温泉水と温水を使って 26℃の温水を作る熱交換設備が稼働している（写真 13）。高温の温泉水の熱で温水を 21℃から 26℃まで高めることができる。

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写真 12◇発電後の温泉水を貯める 16 号源泉の造湯槽（上）、発電所から養殖場へ温泉水と温水を送るパイプ（右）写真 13◇養殖場の熱交換設備。
グレーの管を通る温泉水（65℃）の熱を使って、茶色の管を通る温水（21℃）を 26℃に高める

14この養殖場は経済産業省の「地熱開発理解促進関連事業支援補助金」（2016 年度）を受けて建設した。
地域における地熱開発の理解を深めることが目的の補助金で、設備（ハード事業）を対象に補助金を交付したのは本件が初めてだ。
2017 年 4 月に養殖場が稼働した。
1 年が経過した現在は、約 4 万匹のオニテナガエビを飼育している。
「オニテナガエビは孵化して 1 年くらいで 7～10 センチメートル程度の大きさに成長する。その状態で毎月 3000 匹を出荷する計画だ」（元気アップつちゆの鈴木和広統括マネージャー）。全量を土湯温泉地区で消費して、地元の名産品として広めていく。
最初の関連事業として、オニテナガエビの釣り堀を温泉街の一角に 2018 年 4 月に開設した。釣り上げたエビは、その場でバーベキューのように焼いて食べることができる。
「オニテナガエビは釣り上げる時の引きが強いので十分に楽しめるし、味もおいしい」（鈴木氏）。温泉街の新たな観光スポットとして期待がかかる。このほかにオニテナガエビを旅館に提供して食材に利用してもらう予定だ。
地熱発電の収益を街づくりに生かす計画も着々と進んでいる。2018 年 4 月から、地元の小学校に通う児童を持つ保護者を対象に、給食費と教材費を全額支援する「土湯温泉学光サービス」を開始した（図 5）。
高齢者や高校生に定期券を寄贈する事業は 2017 年 5 月から実施している。

図 5◇地域支援事業の案内。
出典：元気アップつちゆ15

「もし地熱発電に取り組んでいなかったら、この町は大変なことになっていたね、と地元の皆さんが評価してくれている」（加藤氏）。震災後に観光客が激減したことを受けて、温泉事業者をはじめ地域住民の危機感は強かった。地熱発電に対する反対意見が出ることはなく、温泉協同組合が全面的にバックアップした。発電に利用する蒸気と熱水は温泉協同組合が無償で提供している。上流の池から冷却水を取り入れる設備を発電用に増強する必要があったが、その費用も温泉協同組合が負担した。
地熱発電事業が順調に立ち上がり、収益の一部を温泉協同組合に還元できるようになった。つちゆ温泉
エナジーから温泉協同組合に対して、冷却水の利用料のほかに、2018 年には年間で 1360 万円の資金を拠出する予定だ。加えて株主でもある温泉協同組合に配当も出す。震災後に旅館の数が減ったため、旅館から温泉協同組合に支払う温泉水の利用料が減少した。その分を地熱発電の収益でカバーできる。
土湯温泉は無色・透明の単純アルカリ泉だが、それでもカルシウムなどの成分が固まって、「スケール」と呼ぶ乳白色の固い物質が源泉の周囲や内部に付着する（写真 14）。このスケールを抑制するために定期的に薬剤を投入する必要がある。地熱発電所の運転開始後は薬剤の投入量を増やしたこともあり、年間に約 600 万円の費用がかかっている。さらに 2 年に 1 回の頻度で、地下深くまで続く井戸のクリーニングも必要になる。温泉設備を良好な状態に維持するために欠かせない作業だ。

写真 14◇地下から蒸気と熱水を噴出する源泉の地上部分
地熱発電の収益があれば、温泉設備のメンテナンスにかかる多額の費用を安定して捻出できる。
「地域に対する貢献は予想以上に大きいと思う」（加藤氏）。発電所の運転を開始して以降も蒸気と熱水の噴出量に変化はなく、地熱発電事業の不安要素は今のところ見あたらない。

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3．今後の計画
固定価格買取制度では、地熱発電による電力の買取期間は他の発電方法よりも短く、15 年に設定されている。土湯温泉 16 号源泉バイナリー発電所の場合には、2030 年 10 月に買取期間が終了する。その後の計画は未定だが、「プラントメーカーから耐用年数 20 年は大丈夫と言われている。買取期間の終了後は、地域に電力を安く供給することを検討したい」（加藤氏）。
一般の家庭や商店の電気料金は、現時点で 1kWh あたり 20 円以上の水準である。土湯温泉の地熱発電所は買取期間の 15 年以内に初期投資を回収できる見通しで、その後は運転維持費をカバーできるだけの売電収入があれば継続することが可能だ。
「通常の電気料金よりも安い 10 円台で電力を提供できれば、地域貢献の 1 つになる。地熱の資源量は枯渇しないので、発電設備の部品を交換して運転を続けられるのであれば、やめる理由は何もない」（加藤氏）。
ただし地域にある源泉の状態を考えると、地熱発電の規模を拡大することは難しい。一方で小水力発電所が地熱発電所よりも半年早く 2015 年 5 月に運転を開始した（写真 15）。出力は 140kW で、年間に 90万 kWh の電力を供給できる。地熱発電と比べて約 3 分の 1 の規模だが、今後も 1～2 カ所の堰堤で小水力発電を実施できる可能性がある。

写真 15◇小水力発電所を建設した「東鴉川第 3 砂防堰堤」（上）、発電所の内部（右）。出典：つちゆ清流エナジー

17最終的な目標は、地域で生み出す自然エネルギーを利用してスマートタウンを作り上げることにある。
「土湯温泉の地区全体で電力を自給自足できるようにしたい。夏の電力需要が最大になる時で 2400kW必要になるが、今後は太陽光発電やバイオマス発電も可能だと思う。地熱発電の買取期間が終了する2030 年までには、地区内に送配電網と蓄電池も整備して、温泉観光地のモデルになるスマートタウンを完成させる」（加藤氏）。
すでにスマートタウンに向けた取り組みは始まっている。福島市が国の補助事業の一環で「土湯温泉町地区都市再生整備計画」を 2014～2018 年度の 5 カ年で推進中だ（図 6）。温泉街を中心に約 20 ヘクタール（20 万平方メートル）を計画区域に設定して、各種の施設を整備する。

図 6◇「土湯温泉町地区都市再生整備計画」の対象区域。出典：福島市役所
この整備計画の中核になる「観光交流センター」では、工芸品として有名な「土湯こけし」の展示スペースや展望足湯施設に加えて、地域の自然エネルギーを学習できる場所を設ける（図 7）。さらに駐車場に充電ステーションを設置して、観光客向けに電気自動車のレンタルサービスを実施する予定だ。地区内には電気自動車によるコミュニティバスも走らせる。
観光交流センターを建設する場所には、震災前まで営業を続けていた旅館があった。
「廃業した旅館を放置したままの状態は観光地として望ましくない。
廃業した 5 軒の旅館を新しい施設に建て直していく。
次の計画として、自然エネルギーのミュージアムを作ることも検討している」（加藤氏）。土湯温泉の自然エネルギーを生かした街づくりは続いていく。

18図 7◇「観光交流センター」の内部イメージ。出典：福島市役所＊本レポートの内容はヒアリング実施日（下記）の時点の情報です。
ヒアリング実施日：2018 年 4 月 6 日
ヒアリング/レポート作成協力：元気アップつちゆ、つちゆ温泉エナジー
レポート作成者：石田雅也（自然エネルギー財団 自然エネルギービジネスグループマネージャー）©自然エネルギー財団

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