小型地熱・温泉発電の可能性（３）：九州訪問記（青島矢一）

 前回は、導入を断念した静岡県の熱川温泉のデータをもとにして、温泉を使って経済的に発電することはかなり難しそうであることを書きました。しかし、新聞記事によりますと、別府の瀬戸内自然エナジーは、神戸製鋼のマイクロバイナリーを導入して、既に売電を開始しており、投資は5年で回収できるとのことです。さらに２機目も発注したといいます。

これは確認しなければいけないということで別府にいってきました。

結論からいいますと、税込み42円／kWhという現状の買取価格であれば、確かに、5年程度で回収できるようです。

瀬戸内自然エナジーの温泉発電

瀬戸内自然エナジーの森川社長によりますと、神戸製鋼のマイクロバイナリーを使った地熱発電所は、8,000万円から9,000万円の初期投資で可能となるということです。実際には、一機目ということで、様々な準備のために追加投資が必要となり、1億円以上はかかったようなことをいわれていましたが、今から導入するのであれば、土地代も含めてこのくらいの投資でできるということだと思います。

森川社長が示してくれた初期投資の内訳は以下のとおりで、合計8,380万円となっています。

1. 神戸製鋼製のマイクロバイナリー機：2,880万円

2. 関電工による設置工事

　（熱交換機、配管、冷却塔、電気設備など全てを含む付帯工事費）：2,800万円

3. 温泉設備（温泉タンク、温泉の配管、井戸水、建屋、フェンスなど）：2,700万円

神戸製鋼のマイクロバイナリー機

熱交換機

送電端は60kW（今回は54kW出力していました）で、売電端は48kWに抑えられておいます。所内電力は12kWということですので、売電端出力との差でほぼまかなえてしまいます。50kW以下の低圧接続ということで、電気主任技術者は必要ありません。また、ボイラータービン主任技術者は規制緩和で不要となっていますので、日常的には人件費がほとんどかかりません。

その他、ランニングコストは、設備の保守料が10年で700万円程度、電気関係で保安協会に25万円といったところです。スケールの問題はないそうで、スケール対策の費用はかかっていません。

現状の稼働率は85-90％ということですので、税抜きで40円／kWhの買取価格ですと、年間の売電額が1,500万円弱となります。ランニングコストを含めますと5-6年で回収できる計算となります（資金は自分で調達したと言われていました）。買取期間は15年ですので、十分に採算性の高い事業となります。

前回の静岡県の試算となぜここまで異なるのでしょうか。それは瀬戸内自然エナジーが、以下のように、きわめて恵まれた条件下にあるからです。

（１）   温泉の温度が高い（140-150℃）

（２）   湯量が豊富（1000リットル／分）

（３）   豊富な地下水がある（2トン／時で捨てている）

（４）   既設の温泉タンクのすぐそばに設備を設置できる

（５）   スケール（湯の花）が付きにくい泉質

（６）   送電線が近くにある

前回紹介した、静岡県の熱川温泉の場合、（１）に関しては、温泉の温度は90℃以上ありますので、発電は可能です。ただ湯量が足りないので、複数の泉源から配管でお湯を集めることになっていました。瀬戸内自然エナジーでは１つの泉源の湯量が1000リットル／分、蒸気量が15トン／分ありますので、エネルギーが余っています。そのエネルギーを少し拝借するだけで発電できます。

実際には、100℃に調整された温泉タンクから熱交換機に温泉が送られ、15℃の地下水の温度を90℃まで上げ、それをバイナリー設備に送り、媒体である代替フロンに熱を渡し、その蒸気でタービンを回しています。地下水に熱を渡した温泉は85℃の温度となって、温泉タンクに戻され、そこで蒸気によって再び100℃に戻されます。

静岡県の試算では水道代が別途計上されていましたので、地下水だけではまかなえていないものと思われます。瀬戸内自然エナジーの近くには豊富な地下水が海に向かって流れており、くみ上げるポンプの電気代を除けば、タダで利用できます（同社は地下水の供給事業も行っています）。

また、静岡県の例の場合、設備は旧ホテルの跡地に設置されることになっていました。それゆえ、泉源から長い配管をつなぐ必要がありました。そのために多大な費用がかかることが想定されました。瀬戸内自然エナジーの場合には既存の温泉タンクの横の土地に発電設備を設置していましたので、お湯をひいてくる配管代はかかりません。

既設の温泉タンクから

さらに、静岡県では、スケール防止設備に初期投資として800万円弱、それに加えて、年間400万円に及ぶスケール抑制剤の費用が計上されていました。熱川温泉はスケールが付きやすい泉質のようです。温泉としては好ましいのですが、発電のためには都合が良くありません。

上記の６つの条件が全て揃う場所はそれほど多くないと思われます。森川社長に、別府で採算が合う場所は何カ所くらいありそうかと訪ねたところ、「10カ所くらいか」という答えでした。

温泉発電を考える地域であれば、おそらく温度と湯量の条件は、それなりに満たしているのではないかと思います。しかし、配管代とスケール対策が重くのしかかる傾向にあります。

温泉発電が温泉場に受け入れられる大きな理由の１つは既存の井戸を活用してできるからです。新たな掘削は、市や県で規制されているだけでなく、地元の反対が大きいのが現状です。既存の井戸だけを活用して、さらに既存の空き地を利用して設置するとなると、偶然、泉源と設置場所が隣接していればよいですが、そうでなければ配管を通さなければならず、それが大きな負担となります。静岡県の例ではそれが8,000万円から1億5,000万円くらいの幅で計上されていました。

スケールは温泉そのものの性質に依存するので厄介です。森川社長は温泉が空気に触れなければスケールはでてこないと説明されていましたが、温度や圧力変化があれば（熱交換するので当然温度は下がる）スケールはつくので、瀬戸内自然エナジーの温泉は、元々スケールがつきにくい泉質なのだと思います。泉源には櫓がありませんし、特に日常的に掃除する必要もないという説明でした。

泉源（櫓なし）

温泉場によっては、お風呂を閉めて、夜中に井戸のスケールを掃除しなければなりません。例えば、静岡の熱川温泉にはいたるところに温泉櫓があります。掃除するために櫓が必要だということです。逆にいえば、櫓があるところは、スケールが多いということになります（温泉としてはむしろ良いことなのですが）。

今回の九州訪問では、長崎の小浜温泉も訪問しました。環境省の補助事業で、瀬戸内自然エナジーと同じ神戸製鋼のマイクロバイナリーを3機導入して、実証実験を行っていました。

小浜温泉の実証機

環境省の補助事業

実証実験中ゆえデータは公表できないということで、ここでも書くことはできませんが、見学したときには、3機中、1機は停止していました（残りの2機も出力を抑えていました）。熱交換機の掃除のためです。上で説明しましたように、熱交換機には99枚のプレートがあり、温泉と水が交互に流れて、温泉から水へと熱が効率的に渡されるようになっています。この熱交換機の内部に、スケールが付着して詰まってしまうとのことでした。それゆえ頻繁に掃除をしなければならず、その度に、稼働を停止しなければならないということです。

熱交換機についたスケール

それ以外に配管にもスケールが付着するようで、スケール対策でかなり苦労しているようでした。バイナリー機の場合、蒸気を発生するのは均一な媒体であり（代替フロン、アンモニア、ペンタンなど）、タービン自体は標準的な設計が可能だと思われますが、温泉を運んだり、熱交換したりするところは、どうしても温泉の性質に合わせて個別設計しなければならないと思います。そこを標準設計してしまうと、問題が起きることは、容易に想像できます。

タービンと発電機のコストは量産によってさらに下がるのかもしれませんが、それ以外のコストは、量産で下がるようなものではなさそうです。トータルのコストの相当部分は、自然条件に依存していることからして、高い買取価格の設定→普及→量産によるコストダウン→経済性の向上、といったシナリオは簡単には実現しそうにありません。

最後に今回の調査で気になったことが2点ありました。

１つは、小型地熱発電設備に関しては、日本メーカーが競争劣位にあるようだということです。大型の地熱タービンは、三菱重工、富士電機、東芝の3社が世界シェアの70％以上を掌握しています。しかし小型は、まだこれからということではあるのでしょうが、海外企業の製品の方が優れているとう意見を聞きました（調べる必要はあります）。

もう１つは、高い買取価格のまわりに、様々な人々が群がっているという話です。太陽光発電でも、買取価格の高い間にとりあえず設備認定だけ受けて、買取価格が下がって時点で、その権利だけを転売するようなブローカーが出現しているようです。

地熱発電でも地元の人たちに儲け話を持ちかける新参業者が増えているようです。上述したように、温泉発電は、現状の税込み42円／kWhの買取価格でも、採算をあわせることは難しいというのが現状です。もちろん条件が揃えば十分に経済的なのですが、そうした場所は限られています。

電力供給は長い年月にわたって責任を持てる人や企業が担わなければなりません。一時の利潤に群がるような人々にかき乱されると、後で、ゴミの山が増えるだけです。制度設計をする人たちはそこまで考えて欲しいと思います。

小型地熱・温泉発電の可能性（２）（青島矢一）

42円/kWhで15年の買い取りを保証するFITに後押しされて、小規模な地熱発電が注目されつつあります。新たな設備の市場導入を行うメーカーも目立つようになってきました。

前回書きましたように、温泉を活用すれば、新たな掘削の必要がないため、地元の反対はありません。既存の泉源を使えば、経済性も高そうに思えます。しかし、経済性の面では、まだ課題があるようです。以下では、静岡県の事例をもとに、その課題を示したいと思います。

静岡県は、伊豆の熱川地区での温泉発電の可能性を調査していました。しかし、2013年1月に、経済性が合わないということで断念しました。税込み42円／kWhという買い取りでも採算が合わないという判断です。

静岡県の場合には、泉源をもつ温泉事業者ではなく、県の企業局が、あくまでも採算性を求められる営利事業として計画したものでした。開発の断念は、冷静に経済計算した上での判断だったと考えられます。以下は、2013年2月に出された報告書に記載されている年間収支の試算結果です（http://www.pref.shizuoka.jp/kigyou/documents/h23houkokusyogaiyo.pdf）。

カリーナサイクル、マイクロバイナリーというのは、発電システムのタイプです。温泉発電では、温泉自体の蒸気でタービンを回すことは難しいので、沸点の低い別の媒体と熱交換して、その媒体の蒸気でタービンを回すバイナリー発電が主流となります。マイクロバイナリーというのは、代替フロンを媒体としたランキンサイクルで、神戸製鋼製の設備です。もう１つのカリーナサイクルはアンモニアを媒体とした設備で、メーカーはおそらく地熱技術開発です。

表からわかるように、全てのケースで年間収支がマイナスという試算となっています。これらの中では、熱川１と熱川5が、比較的良い結果となっています（それでも赤字ですが）。熱川5は既存の配管・配湯設備を転用する特殊なケースですので、以下では熱川1のカリーナサイクルとマイクロバイナリーについて少し中身をみてみたいと思います。以下の表が詳細です。

カリーナサイクルでは、送電端で78ｋWの出力で、年間発電量は約55万6,623kWh、税抜き40円／kWhの買取価格で、年間2,186万円の売電収入が見込めます。しかし、初期投資が2億2,181万円で、15年償却で、年間の原価償却費が1,405万円となっています。発電設備も高いですが、配管工事に8,800万円かかっているのが重くなっています。

さらに大きいのは年間810万円かかる人件費です。カリーナサイクルではアンモニアを使用するためボイラータービン（BT）主任技術者を専任で雇用することが規制で義務づけられています。これに750万円。さらに電気主任技術者に60万円かかります。

一方のマイクロバイナリーでは、規制緩和によって、BT主任技術者を専従させる必要はありません。しかし、それでも電気主任技術者に60万円と現場の管理者の給与500万円が必要となっています。またマイクロバイナリーでは定格出力72ｋW に対して送電端出力が39ｋWと小さくなっていることも経済性を削いでいます。熱川温泉の温度は100℃近いので、温度の問題ではなく、湯量の問題だと思われます。

その他、スケール対策にかかる費用が大きいことがわかります。初期投資で7.540 万円、スケール抑制剤にも年間で394万円もかかります。

こうしてみていくと、温泉発電が経済的に成り立つには、いくつかの条件がうまく重なることが必要であることがわかります。

コスト側では、（１）発電設備価格のさらなる低下、（２）敷設すべき配管が短いこと、（３）規制緩和によるさらなる人件費の低下、（４）スケール対策の必要性が小さいこと、の４つが大きいです。収入側では、（５）温度が高く、（６）湯量があり、発電設備の潜在力を十分に活かすことが必要です。これらの可能性を検討してみましょう。

まず、発電設備の価格低下について。バイナリー設備の場合、決まった媒体でタービンを回しますので、タービン自体は標準化でき、量産効果はあると思われます。したがって普及が進めば、ある程度のコスト低減は見込めると思います。また温泉発電用のバイナリー設備は、工場排熱用の発電設備との共通部品が多いと思われますので、中温・低温の排熱利用が普及するようになれば、それによる量産効果の恩恵も受けることができます。それゆえ、将来的なコスト低下は見込めると思います。

しかし、現状で、神戸製鋼のマイクロバイナリーの発電設備本体の売価は2,500万円で、（しっかりした根拠はまだありませんが）この手の設備としては、既にかなり安くなっているようにも思います。むしろ費用がかかっているのは、周辺設備や工事費のようです。

静岡県の試算では、マイクロバイナリーの発電設備関係で6,000万円となっています。2,500万との差額は、周辺の補機や設置工事などです。スケールが多い場合には温水を加熱して設備に引き込み必要があるようです。そうした補機や工事費がどこまで安くなるかはわかりません（むしろそこが鍵のように思います）。

配管工事の費用は2つに分解して考えた方がよさそうです。１つは配管の距離、もう１つ１つは単位距離あたりの工事費です。配管の距離は泉源の湯量に依存します。静岡の例でも、熱川１では8,800万円程度でしたが、その他のケースでは2億円近くかかっているものもあります。１つの泉源の湯量が足りないと、複数の泉源から集めて来なければなりません。こうなると長い配管が必要となります。

これは資源条件に依存するのでどうにもなりません。ただし,近くで新しい井戸を掘ることができれば、解決できるかもしれません。しかし、地元が、大規模地熱に反対して温泉発電に賛成する最大の理由は「新たに井戸を掘らない」ということですので、簡単ではありません。

単位距離あたりの工事費に関しては、案件が増えればある程度コストは下がるかもしれませんが、製造における量産効果のようなことは期待できそうにないので、きちんと競争が働くかどうかが鍵となると思います。

3つめの規制緩和に関しては、アンモニアを媒体に使用してもBT主任技術者の専従を不要とするような緩和が行われれば、カリーナサイクルの経済性は大きく向上します。上記の熱川１のケースでは、年間収支の赤字がそれだけで250万円にまで縮小することになります。

4つめのスケール対策費用は、温泉の質に依存するので、スケールの少ない温泉であることが重要です。スケール防止設備やスケール抑制剤などのコスト低下も大きいですが、どのくらい可能なのか、現状ではよくわかりません。

最後に、収入側は、温泉の温度や湯量など、自然条件に大きく依存している。新たな井戸を掘削できないとするのであれば、条件の良いところを探すしかありませんが、これまで調査が進められてきた地域は、当然それらの条件がよさそうなところだったでしょうから、これから新たに新しい候補が次々でてくるようには思えません。

このように素人なりに考えていきますと、FITをきっかけとした普及によって、確実にコスト低下が見込めそうなのは発電設備関係だけのように思えます。しかしそれだけでは、温泉地熱の採算はまだ合わないのではないかと思います。もちろん上で示したような条件（長い配管が不必要、湯量が豊富、スケールは少ないなど）がうまくあてはまる場所はあると思います。しかしこれまでにも有望な地域の探索が行われてきたことを考えれば、そう多くあるとは思えません。

42円／kWhという破格の買取でも採算が合わないのであれば、15年の買取終了後は、こられの設備は動くことなく、放置されることさえあるかもしれません。温泉地熱が成り立つには、現状技術を前提とする限り、規制緩和と工事費の大幅削減は必須です。もちろん、今後市場が盛り上がれば画期的なイノベーションが起きるのかもしれません。以前ブログで紹介したターボブレードの湯けむり発電などの動向は見ていきたいと思います。

一方、大分の瀬戸内エナジーなど温泉地熱の事業化は実際に進みつつあるので、それらの発電所がどのように経済性を成り立たせているのか、今週別府にいって調査したいと思います。ご報告はその後にします。