JOGMECの地熱発電技術開発について
令和3年度地熱事業成果報告会

2022年12月14日
独立行政法人エネルギー・金属鉱物資源機構
地熱技術部技術課長 吉川 竜太

JOGMECの地熱分野における取組み
 地熱発電の導入拡大を図る上での主な課題は、①掘削成功率が低く、開発コストが高い、②リードタイムが長い、③地域との合意形成
 これらに対応するため、JOGMECは開発フェーズに応じて、助成金・出資・債務保証、自主調査(資源ポテン
シャル調査）、技術開発、理解促進活動等で支援
約5～6年
掘削調査

地表調査

○実際に井戸を掘り、地下の詳細構造を把握

探査（調査井掘削等）

約３～４年
生産井・還元井掘削＜探査＞○小口径の調査井を掘削し、蒸気の噴出量等を確認し、持続的な発電の可能性を評価

事業化判断

地元理解

○重力探査等を実施し、地下の構造を把握

約2～４年

環境アセスの実施

＜調査＞

約３年

発電設備設置＜開発＞○大口径の坑井を掘削し発電に供する蒸気を回収＜建設＞○環境影響評価を踏
まえ、パイプライン等の設備設置や発電所を建設

資源リスク理解促進事業
地熱資源ポテン
シャル調査（先導的資源量調J査）・空中物理探査・ﾋｰﾄﾎｰﾙ調査・深部ﾎﾞｰﾘﾝｸﾞ

資源量調査事業
J（助成金事業）
開発初期のコスト負担の軽減措置

海外地熱資源調査 ： R3～ J

J

探査出資

資金規模

M J

アセス迅速化 N

開発債務保証4年程度かかるア
発電に必要な井戸を掘削
セスをおおむねするための費用や発電設半減するための備設置費用等を債務保証
実証事業
J N
技術開発

地下の熱源から十分な量の蒸気を安定的に取り出すことができるかを確認するため、井戸の掘削調査等を行う際の費用を出資
海外地熱探査出資 ： R5～ J

JJJOGMEC
制度

M

METI
制度

N

NEDO
制度

2

JOGMECの地熱関連技術開発の系譜
事業名

内容・目標

令和3年度

2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027

探査精度向上坑井近傍探査

弾性波探査

弾性波探査 • 小規模な断裂系を三次元で解析、可視化
坑井近傍探査システム設計実 証 試 験システム設計 実証試験

高効率高密度 • 弾性波探査、MT探査の高効率化、高精度化
探査

課題抽出 対策技術、実証

酸性地熱流体 • 酸性地熱流体の性状、分布状況を把握
探査

酸性流体発生機構の解明

課題抽出 対策技術、実証

掘削加速・高度化
利用率向上

PDCビット開発• 掘削能率2倍、機器寿命5倍の地熱用ビットを開発

逸泥対策• 掘削時の逸泥対策に要する期間を短縮

材料開発

実証試験

小型ハイパワーリグ• 日本特有の山岳地帯を輸送可能な小型リグを開発

概念設計

実証試験

大偏距掘削

• 高温・高圧下での高角度長距離掘削を可能化

人工涵養• 長期涵養実証試験を実施
し生産井の減衰率を改善

透水性改善• 加圧注水等の手法を確立し生産・還元能力を改善

試 作

実証試験

フォローアップ

課題抽出設計掘削

注水試験・改善工事

注水試験
改善工事

本格的連続注水開始

手法検討

実証試験

対策技術開発、実証

長期的な効果の検証
貯留層モニタリング、将来予測の高度化
フォローアップ

革新• 蒸気・熱水の無い(熱のみ)

カーボンリサイクル
エリアでの発電技術確立
CO2発電技術 • CO2の地中固定にも寄与

課題抽出

クローズド方式 • クローズド方式の技術的・経済的評価
発電技術

技術・経済性検討

要素技術開発、実証試験

実証試験？

令和3年度におけるJOGMECの地熱技術開発事業
地熱発電開発促進のため、探査・開発リードタイムやコスト削減を目的とした技術開発を実施

地熱貯留層探査技術開発

地熱貯留層
掘削技術開発地熱貯留層評価・管理技術開発

革新的
地熱発電技術開発

酸性地熱流体
探査技術

地熱発電施設にダメージを与える酸性地熱流体を避けた地熱開発の促進を図るため、化学性状の把握や酸性流体賦存域の推定を行う技術を開発

高効率高密度探査技術

地熱資源探査リスクの低減に向け、地熱探査における弾性波利用や、電磁探査における小型軽量測定機器実現のための技術を開発

大偏距掘削技術

自然公園特別地域等、地表作業に制約がある有望地域での地熱開発促進に向け、高角度の傾斜井掘削実現のための技
術を開発

人工涵養技術地熱発電所における地熱流体利用と自然涵養のアンバラン
スによる蒸気減衰に対して、地表水を地下深部に注水することで貯留層の活性化・安定化を図る技術を開発

カーボンリサイクル
CO2地熱発電技術

地熱貯留層のない高温地域等においても地熱発電を可能とするため、水の代わりにCO2を熱媒体として利用する革新的な発電技術を開発

クローズド方式
地熱発電計画策定従来の熱水系に頼らない地熱発電に関する技術について、坑井内を熱媒体が循環するクローズド方式等地熱発電技術の、国内での適用可能性を検討

令和3年度の技術開発成果①

地熱発電開発促進のため、探査・開発リードタイムやコスト削減を目的とした技術開発を実施中

地熱貯留層探査技術開発事業
酸性地熱流体探査技術：地熱発電施設にダメージを与える酸性地熱流体を避けた地熱開発の促進を図るため、化学性状の把握や酸性流体賦存域の推定を行う技術を開発を開始高効率高密度探査技術：地熱資源探査リスクの低減に向け、地熱探査における弾性波利用（DAS-VSP及び微動アレイ）や、電磁探査における小型軽量測定機器実現のための技術を開発を開始
弾性波探査によるイメージング（例）

地熱貯留層掘削技術開発事業
 大偏距掘削技術：自然公園特別地域等、地表作業に制約がある有望地域での地熱開発促進に向け、高角度の傾斜井掘削実現のための技術要素に関する情報収集を実施
 地熱井用PDCビット開発：「掘削能率：従来技術の 2 倍向上」かつ「耐久性：従来技術の 5 倍増」で掘削が可能な地熱井用PDCビットを大偏距掘削のイメージ図開発、コストダウンに向けたフォローアップ研究を実施

令和3年度の技術開発成果②

地熱発電開発促進のため、探査・開発リードタイムやコスト削減を目的とした技術開発を実施中

地熱貯留層評価・管理技術開発事業
 人工涵養技術：地熱発電所における地熱流体利用と自然涵養のアンバラン
スによる蒸気減衰に対して、地表水を地下深部に注水することで貯留層の活性化・安定化を図る技術開発を継続革新的地熱発電技術開発事業
 カーボンリサイクルCO2地熱発電技術：地熱貯留層のない高温地域等においても地熱発電を可能とするため、水の代わりにCO2を熱媒体として利用する革新的な発電技術開発を開始
 クローズド方式地熱発電計画策定：従来の熱水系に頼らない地熱発電に関する技術について、坑井内を熱媒体が循環するクローズド方式等地熱発電技術の、国内での技術的・経済的適用可能性を検討。令和5年に検討結果を公表する予定。

人工涵養のイメージ図

CRCO2地熱発電の概念図

クローズド方式地熱発電計画策定について

出典：盛田ほか（1989）
出典：Eavor社HP

出典：日本地熱協会HP

出典：日本エンジニアリング協会の資料に一部加筆

 地熱発電に必要な3要素（熱、割れ目、水）のうち、熱しかない地域においても地熱発電を可能とするため、閉鎖系の地熱坑井内を水などの熱媒体が循環することにより熱を回収して発電を可能とする技術で、現在世界各地で技術開発が行われている。
 大きく分けて、「Uループ方式」と「同軸二重管方式」が存在。
 JOGMECでは、同方式による地熱発電を日本で行う際の技術的・経済的評価を令和4年度までの2年間実施中であり、結果は公表する予定。

JOGMECによる過年度の技術開発成果
 坑井近傍探査技術：分布型光ファイバセンサを利用した弾性波探査技術（DAS-VSP）の地熱分野への適用に関する技術開発を実施。ケーブル１本による観測での微小地震を利用した弾性波の解析により、開口断裂のイメージングに成功。
 透水性改善技術：透水性を水圧等による破砕や刺激により改善し、生産や還元の能力を再生あるいは拡張するための技術を開発。現在、より安全かつ効果的な注水方法の検討に関して、フォローアップ調査を実施中。
 小型ハイパワーリグ：組立・解体作業が短縮でき、林道の拡張工事などの付帯工事を削減できるような小型化した掘削リグのコンセプトを開発。
 逸泥対策技術：逸泥対策の一環として水中不分離セメントの地熱坑井への活用技術を開発。

DAS-VSPによるイメージング（例）

水中不分離剤なし水中不分離剤あり

水中不分離セメント

技術利用ガイドライン・総括報告書をJOGMECの地熱ホームページに掲載中！
小型ハイパワーリグ模型

JOGMECによる公表情報

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