クエリ: 温泉地帯や火山地帯などでみられる、地下の高温・高圧の水蒸気を利用した発電方法を何という?
文章: 高温岩体地熱発電 従来の地熱発電で利用している地熱貯留層よりも、深度が大きく、より高温の岩体を利用する。従来の地熱発電がすでに地下に貯留層として存在する熱水を利用するのに対し、高温岩体は一般に透水性が低く十分な熱水が蓄えられないため、高温岩体を水圧破砕して水を送り込み、熱水の貯留層を人工的に造成することで蒸気や熱水を得る。地熱利用の機会を拡大する技術として期待されている。生産された蒸気・熱エネルギーの利用については従来の地熱発電と同じく、主に地熱によって生成された水蒸気により発電機の蒸気タービンを回すことにより電力を得る。既存の温水資源を利用せず温泉などとも競合しにくい技術とされ、日本においては38GW (38,000MW) 以上(大型発電所40基弱に相当)におよぶ資源量が利用可能と見られている。
文章: カリーナサイクル カリーナサイクル(Kalina cycle)とは、アンモニアと水の混合液体を利用した熱機関である。 温泉水発電の一手段として考えられている。まず、70°C以上の高温の水を蒸発器に入れ、アンモニア水を沸騰させる。ここで生成されたアンモニアの蒸気と水溶液は気液分離器に送られ、分離される。蒸気はタービンに送られ、ここで発電が行われる。この排気は、気液分離器で分離された水溶液(再生器で熱回収されている)に吸収され、凝縮器に送られる。凝縮器では、水温14°Cの冷却水によって水溶液が冷却され、アンモニア循環ポンプに送られた後、再び再生器に向かう。水は蒸発器に戻り、水温50°Cほどの温水となって排出される。その後、役目を終えた冷却水は水温25°C程となり凝縮器から排出される。より多くの温泉で活用するために、小型化が望まれている。元々はアメリカのアレクサンダー・カリーナ(Alexander Kalina)が海洋温度差発電のための熱機関として考案したもので、従来のランキンサイクルと比較して発電効率が50%上昇するとされた。 文章: オートクレーブ 高い圧力下では、多くの化学反応が常圧(1気圧)の場合よりも早く進行し、また常圧ではほとんど見られない反応も起きることが知られている。また水分を含む物体を加熱する場合、常圧下では1気圧の水の沸点である100 °C付近で物体内部の水分の大部分が水蒸気に変わり失われてしまうが、高圧下では沸点が上昇し、100 °Cを大きく超える温度でも水分を保持させたまま物体を加熱することが可能となる。これによって、高温状態の水や水蒸気によって特定の化学反応を早く進行させたり、物体内部への浸透性を高めたりすることが可能である。これらの現象を利用して、耐圧容器(耐圧装置)の内部に飽和水蒸気や水素ガスなどの気体を入れて、さらに高圧(場合によっては高温高圧)にすることで、容器内部に入れた物体内部で特定の化学反応を早く進行させるのがオートクレーブの原理である。 水(水蒸気)を用いるオートクレーブ処理は、水を入れた密閉容器を加熱すれば高温高圧の状態が得られる、最も簡単なオートクレーブの例である。またその装置の機構も比較的単純ですむことから、医学や材料科学などさまざまな分野で利用されている。 オートクレーブ処理のための装置では、耐圧性かつ内部で進行する化学反応によって腐食されない材質(ステンレスなど)が加圧される部分に使用される。大きさは数十センチメートル単位のものから、数十メートルに至る大型の装置までさまざまである。 文章: ソーラー・アップドラフト・タワー この結果上部の空気は下部の空気より重くなり下降気流が発生する、それで塔の下部にある風力タービンを駆動して発電を行う、下降駆動型エネルギータワーが提案されている。ソーラー・アップドラフト・タワーでは平地にガラスや透明プラスチックで温室状のコレクターとその下の土壌で太陽エネルギーを集積・保存し、そのエネルギーで発電を行う。ソーラーポンドは深さ数m程度の池の底部に塩を溶かす、そこに太陽があたると池が温まるが、底部の塩分を含む水は含まない水より重いため、対流による熱損失が起らず底部の温度は80°C近くにもなり多くの熱が蓄積される。この現象を利用し、コレクターを用いるの代わりに塩を多く含む池をエネルギーの集積・保存に利用する発電のアイデアが提案され、特に夜間の発電用途に期待されている。またこのソーラーポンドで魚の養殖を行うなどのアイデアも提案されている。 文章: 静岡県のその他温泉一覧 伊豆半島等の著名温泉地とは異なり、主に平成以降ボーリング技術の発達に伴い地下1000m以上の深度まで採掘が可能になったことにより湧出する温泉である。地域振興も兼ねた自治体等による日帰り入浴施設等が数多く設置されているほか、旅館、健康ランド、観光ホテル、ビジネスホテル等、様々な形態で提供されている。尚、伊豆地区以外で40°C以上の温泉が湧出している地域は焼津温泉と寸又峡温泉を除くと、令和2年の統計データでは3井しか存在しない。浜松市の舘山寺温泉、静岡市内の温泉は掘削時には40°C以上の温泉が湧出したものの、そのほとんどが供給開始跡5年以降で25°C以下の温泉法適用外化、もしくは塩化物令鉱泉となっているのが現状である。これは火山や地殻変動の影響が少ない地域で起きており、全国の新興温泉で起きている事象である。 文章: エネルギー貯蔵 水素は電力貯蔵媒体としても研究されている。水素はまず他のエネルギー源を使って製造する必要があり、一次エネルギー源ではないが、エネルギー輸送手段になる。水素貯蔵は、貯蔵手段として再生可能エネルギーを普及させる重要なファクターとなる。地下水素貯蔵は、地下の洞窟や岩塩ドーム、あるいは枯渇した油田やガス田に水素を貯蔵する方式である。ICIは大量の水素ガスを地下の洞窟に長年貯蔵しているが、特に困難は発生していない。地下に大量の水素ガスを貯蔵することで余剰電力を貯蔵することができる。ターボエキスパンダーを使って水素ガスを200バールまで圧縮するのに要する電力量は圧縮する水素のエネルギー量の2.1%である。太陽エネルギーや風力エネルギーなどの間欠的な再生可能エネルギーと組み合わせれば、出力を直接電力網に供給できる。 文章: 鳴子温泉 車湯地区は、比較的浅い源泉が多数を占め、高温度で蒸気泉もある。鳴子の熱源により加温された鳴子湖成層中の温泉と、浅い温泉水層を有し、これらが常に流動している。 鳴子の温泉群は化学的にIII群に分けることができる。I群はpH値、泉温が高く、Na, Cl, HBO2, SO4等の塩類が多い。II群は一般的に泉温が低く、pH値も中性から酸性泉が多く、塩類含量もI群に比して少ないが、Fe, Al, Ca, Mg, Mn等に富んでいる。III群は、泉温が44°C以下で、Cl, SO4含量も著しく少なく、I、II群とは異質の泉質を示す。 鳴子の温泉群は、鳴子火山群の火山活動に起因する熱源に支配され、地下深部より上昇するNa, Clを主体とするアルカリ性の高温、高濃度の熱水が本流と考えられる。中心地帯より離れるに従い、酸性のSO4型、中性のHCO3型へ移行する。鳴子温泉の特徴の一つとされている泉質の多様性の成因、中間的性質を示す泉質の存在等は、Cl系高温、高濃度の温泉水と、SO4系低温、低濃度の温泉水の二源流水の共存状態、もしくは両者の混合比の現象として捉えることができる。 文章: 海洋温度差発電 海洋温度差発電(OTEC)は緯度20度までの熱帯において、深海と表層の水の間に存在する温度差を利用して熱機関を動かすことによって発電する。基本的な原理としては、アンモニアなど沸点の低い媒体を表層の暖かい温水によって気化し、気化した気体によって発電タービンを回転させ電力を得る。気化した媒体は深層の冷たい冷水により液化させた後、再度表層の温水による気化装置に供給される。装置の稼動には表層、深層から海水を取り込むポンプを稼動させるための電力を要するが、発電によって得られる電力の一部によってこれを賄う。 海洋は絶えず太陽によって熱せられ、地球表面の70%近くを覆っているのに対し、深層の水は比較的低温(10°C以下)であり、この温度の違いは人間が使うために開発される可能性を秘めた膨大な量の太陽エネルギーを含んでいる。もしもこの抽出を大規模に経済的に行えば、人口がもたらすエネルギー問題を解決できる可能性がある。水力などの他の海洋エネルギーの選択肢と比べて1桁か2桁多くの総エネルギーを利用できるが、温度差が小さいとエネルギーの抽出は困難で高価なものになる。従って典型的なOTECシステムの全体的効率は1%から3%しかない。 熱機関の概念は工学においてはごく一般的なもので、人類が利用するほぼ全てのエネルギーは何らかの形式で熱機関を利用する。熱機関では高温貯留層(コンテナなど)と低温貯留層の間に機器を置く必要がある。熱が一方から他方に流れるので、エンジンはある程度の熱を仕事の形で抽出する。この原理を用いて熱からエネルギーを取り出すのが蒸気タービンや内燃機関である。逆に、エネルギーを使うことで自然の熱の流れに逆らい熱の差を作り出すのが冷蔵庫である。OTECは燃料を燃やして得る熱エネルギーを使うのではなく、太陽熱で温められた海洋で生じる熱の差を使ってエネルギーを引き出す。 文章: 温泉 日本では温泉は温泉法と環境省の鉱泉分析法指針で定義されている。温泉には以下の要素がある。日本では、1948年(昭和23年)7月10日に温泉法が制定された。この温泉法第2条(定義)によると、温泉とは、以下のうち一つ以上が満たされる「地中からゆう出する温水、鉱水及び水蒸気その他のガス(炭化水素を主成分とする天然ガスを除く。)」と定義されている(法的な定義による広義の温泉)。環境省の定める鉱泉分析法指針では「常水」と「鉱水」を区別する。湧出時の温度が摂氏25度以上であるか、または指定成分が一定の値以上である場合、これを「鉱水」と分類する(「鉱泉」および「泉質」も参照)。鉱泉分析法指針では、治療の目的に供しうる鉱泉を特に療養泉と定義し、特定された八つの物質について更に規定している。 文章: 火力発電 火力発電(かりょくはつでん)は、化石燃料(石油、石炭、天然ガス)やバイオマス(木質燃料、廃棄物)などの反応から得られる熱エネルギーを電力へ変換する発電方法の一つである。火力発電を行う施設を火力発電所という。 水力発電に比べて建設費が安い、電源立地の自然的条件の制約が少ない、大容量機設置ができる、大消費地に近接した地点で建設できるので電力輸送の際の損失が少なくてすむのが利点。一方で、温暖化ガスである二酸化炭素(CO2)ほか、大気汚染の原因になる。燃料の種類により、窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)といった有害物質を多量に排出する。運転費が大きいという欠点もある。 CO2や大気汚染物質の排出量を抑えるため、化石燃料に他の燃料を混ぜて燃焼させる技術も開発されている(アンモニアや木質ペレット)。 文章: 山川湾 山川湾(やまがわわん)は、鹿児島県の薩摩半島先端付近にある湾。火山活動によって形成された。湾内に山川港がある。 山川湾は薩摩半島南東部の阿多カルデラに関連した火山活動によって形成された噴火口の跡である。約5500年前、池田湖や鰻池などの形成と同時期に鹿児島湾沿いの海岸付近でマグマ水蒸気爆発が発生し、形成された直径約2kmの窪地に海水が侵入して半円形の湾となった。爆発による噴出物が周辺の地層に残されており、30m以上の厚さで積もっている場所もある。その後、湾の南端付近から砂嘴が伸びて現在の地形となった。池田湖などとともにランクCの活火山に指定されている。湾の周囲は火口壁が高さ約80mの崖を形成しており、丘陵地帯へ入るには曲がりくねった道路を進まなければならない。山間部をはじめ温泉が湧き出ており、保養施設も多く点在するようになった。海岸部には川尻温泉がある。 文章: 発電 また、夜間に前照灯をつけて自転車で走る時は、乾電池式や充電式でなければ、人がペダルを踏む力でダイナモを動かして発電し、電球を点灯することも過去には多く、また、オートバイや自動車で走行する時はオルタネーターで発電し、その電気をバッテリーに充電し、その電力で電装品を働かせ、スターターモーターでエンジンを始動し、火花点火内燃機関であれば点火プラグで混合気を燃焼させる。最近実用化されはじめた燃料電池車では燃料電池で発電し、電動機を動かし走る。なお、自然界では積乱雲中での発電により雷が発生するほか、地球の内部では、自然に発生した電流によって地磁気が維持されている。また、動物の中には発電するものもいる。→#発電する生物 文章: 溶融塩 で構成される。 即ち、この発電方式は熱源が太陽エネルギーである事を除けば火力発電所と同じ汽力発電技術を使用している。この汽力発電の効率はカルノーサイクルで規定され、熱交換システムで発生する水蒸気温度が高いほど発電効率が高い事が知られている。 このため集熱システム、熱伝達システムは高温で動作する事が望ましい。多くの太陽熱発電所では熱伝達システムの熱媒体として有機オイル(有機熱媒体)が用いられているが使用可能温度が低い、引火点が低い等の課題があるため、より高温で使用でき不燃性の熱媒体が望まれている。 溶融塩は高温で低蒸気圧かつ不燃または難燃性であり、さらに低密度、低粘性率のため液体を駆動するエネルギーも少なくてすむと言う特性から、太陽熱発電の熱媒体に用いられる。スペインのAndasol太陽熱発電所ではKNO3(40%)-NaNO3(60%)溶融塩をこの目的に使用している。溶融塩を使用する蓄熱技術は、現在の大規模エネルギー貯蓄システムにおいて一番費用が低く、化石燃料や天然ガスおよび原子力発電のコストと同等とされる。 イオン液体の中には融点が有機溶媒の沸点以下かつ有機溶媒と混和しない物がある。この様な二種の液体を用いた液液抽出が行われている。またイオン液体の種類によっては水にも有機溶媒にも混和しない物があり、これら3種類の液体を利用した抽出法の研究も行われている。 文章: 火力発電 蒸気タービンで使用された蒸気を冷却して水に戻す装置。これによりタービン出口側が低圧状態(慣習的に真空と呼んでいる)となり、熱機関として動作が完結する(ランキンサイクル)。戻された水は給水ポンプに送られ、再びボイラーへ送られる 日本の火力発電所では、ほとんどが海水を冷却水として利用しているため、表面復水器が使用される。これは、冷却水が復水器冷却管内を通り、タービン蒸気とは直接接触しない方式である。海水の取水には深層取水方式が主に採用され、放水には表層放水方式が主に採用される。取放水の温度差は、日本では環境負荷低減のため7 - 9°Cとしている。 電磁誘導の法則を利用して、機械的エネルギーから電気エネルギーを得る機械である。現在の発電用では三相交流同期発電機が使用され、日本では商用電源として50Hz用と60Hz用に分けて採用されている。 文章: エマルジョン燃料 エマルジョン燃料製造装置は、CO2削減と燃料費削減のために、ホテルや温泉の24時間稼動の給湯ボイラーの付帯設備として導入されている。 文章: 太陽エネルギー 近年は屋根にドームを設置しチューブで屋内に光を入れる設備や光ファイバーなどを利用した導光設備を用いる例もある。植物に光合成を行わせて生育させ、利用する農業や園芸が古くから行われてきた。熱としての利用には、下記のように多彩な利用形態がある。太陽熱利用は、最も古くから用いられてきた太陽エネルギーの利用形態である。一般にエネルギーを熱に変換するのは容易であるため、太陽熱は太陽光のエネルギーを高効率に利用できる長所を持つ。また、蓄熱することでエネルギーを貯蔵しておき、必要な分だけを取り出して利用しやすいのも長所である。利用形態は下記のように多彩である。寒冷地北海道での設置例 実際の取得データーなど豊富に紹介しています。太陽光発電と太陽熱発電に分けられる。それぞれ、設置地域の気候や需要に応じて使い分けられる。太陽光発電は、太陽電池を用いて発電する方式である。