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: 地熱発電 火山地帯などの地下の熱により生じている水蒸気や熱水を利用した発電である。 地熱発電は、地熱によって生成された水蒸気により蒸気タービンおよびそれに連結された発電機を回し電力を発生させる。 地下の天然蒸気や熱水を地下に敷設したパイプで地上に導き出すわけだが、大きく分けると、地下から導いた天然蒸気をそのままタービンに送り込む方式と、地下から導き出した熱水や蒸気を利用して別に蒸気を発生させその(純粋な)蒸気をタービンに送り込む方式とがある。
文章: 火力発電 発電所で使用される蒸気タービンは、高圧、中圧、低圧の3つのタービンから構成されており、蒸気(主蒸気)は、高圧タービンを回した後、再熱器で再び熱せられ(再熱サイクル)、再熱蒸気として中圧タービンへ送られ、最後に低圧タービンを回し復水器へ送られる。このタービンの構成により、一軸型(タンデム・コンパウンド)、二軸型(クロス・コンパウンド)がある。70万kW以上の大出力機ではベースロード発電向けの運用が多く熱効率が重視されていたことや、高速回転に伴う低圧タービン最終段動翼の遠心力の制約などにより二軸型が使用されることが多いが、建設コストの低減や運用性向上が重視されるようになったため、軽量のチタン動翼による遠心力の緩和や材料強度の改善などにより一軸型を採用した発電所もある。 日本では近年、熱効率向上のため、蒸気条件を主蒸気温度、再熱蒸気温度ともに600°C前後まで向上させている。 なお、日本の火力発電用タービンの回転速度は、50Hzでは3000min、60Hzでは3600minである。 文章: 海水淡水化 実用化されている海水淡水化方式としては、多段フラッシュ・逆浸透法の2方式が主である。海水を熱して蒸発(フラッシュ)させ、再び冷やして真水にする、つまり海水を蒸留して淡水を作り出す方式である。熱効率をよくするため減圧蒸留されている。実用プラントでは多数の減圧室を組み合わせているので、多段フラッシュ方式 (Multi Stage Flash Distillation) と呼ばれている。生成された淡水の塩分濃度は低く、5ppm未満程度である。大量の淡水を作り出すことができ、海水の品質を問わないが、熱効率が大変悪く多量のエネルギーを投入する必要がある。この方式はエネルギー資源に余裕のある中東の産油国に多く採用されており、多くの国々では飲用水のほとんどをこれらの造水プラントで生産している。日本からはササクラ、三菱重工業、IHI、日立造船等のメーカーのプラントが輸出されている。 文章: 海洋温度差発電 OTECで得られる栄養に富んだ海洋深層水を用いてサーモンやロブスターなどの冷たい水に棲む海産物を養殖することが出来る。スピルリナ(健康食品サプリメント)のような微細藻類もまた、海洋深層水で栽培されている。オープンまたはハイブリッドサイクル・プラントは凝縮器を使用し脱塩された水を作り出すことができる。凝縮器は、オープンシステムで費やされた蒸気と冷たい海水との間接的な接触で水が凝縮する。この水を集めたものを農業のための自然な淡水供給や飲み水が限られている地方に対して売ることができ、水の供給限界を開放する。システム分析の結果、2MWの工場がおよそ4300mの淡水を生産する可能性があると示している。(出典:Block and Lalenzuela 1985年)海水には57種の微量元素が塩やその他の形で溶存しており、OTECはそれらを採鉱する中間拠点となりえる。 文章: 大涌谷 大涌谷(おおわくだに)は、神奈川県箱根町にある箱根火山の火山性地すべりによる崩壊地形。箱根火山の中央火口丘である冠ヶ岳の標高800mから1000mの北側斜面にあり、地熱地帯で活発な噴気地帯でもある。箱根火山に多数有る噴気地帯の中では最大規模のものである。 また、噴気と地下水を使った温泉の造成が行われており、多くの宿泊施設等への温泉の供給源ともなっている(後述)。 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: カリーナサイクル カリーナサイクルとは、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: 天然ガス これを解消するため、LNG発電船から電力を供給する方法が開発されている。 文章: 熱電発電 アルカリ金属熱電発電(Alkali Metal Thermoelectric Conversion、AMTEC)は、イオン伝導性があるβ‐アルミナなどの固体電解質膜の両側にイオン(Na+)の濃度差を与えて発電するセルである。両面に電極を取り付けたβ‐アルミナ板を真空密閉した二つの容器で挟み、高温側の容器に液体Naを入れて900 - 1300 Kに加熱し蒸発させ低温側は容器をNaガスが凝集する400 - 700 Kの温度とするとβ‐アルミナ板の高温側でNa原子がNaイオンと電子に解離し、イオンはβ‐アルミナ板を透過し低温側に移動する、ここで高温側と低温側の電極をつなぐと高温側から低温側に電子が流れ電力を得ることができる。電子は低温側でイオンと結合し、中性のNa原子となり、更にそれが冷やされて液体となる。この液化したNaは電磁ポンプで高温側容器に戻される。 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: 大深度地熱温泉 大深度地熱温泉の特筆事項としては、「非火山性温泉」、「モール泉」が挙げられる。前述した別府や湯布院といった温泉は火山熱によって熱せられた「火山性温泉」であるが、大分市で湧出する大深度地熱温泉は、水成の堆積層や堆積岩が厚く発達した大分川・大野川下流部の深層、地下600~800m、所によっては1,000mの地下深くに貯留する深層熱水に由来する。新生代第三紀から第四紀の頃の大分平野周辺は、大分市内から由布市庄内町にかけて淡水湖になったり、火砕流の噴出が起こったり、海面上昇により別府湾の内海になったりする等、激しい大地の営みが繰り広げられ、これが温泉水の貯留層の形成に影響を与えていると推定される。温泉の水源としては、古来の海水もしくは陸水(淡水)に由来する。 この古生代に堆積した植物が腐食して熱を発し、水を熱しつつ成分が溶け込むことでモール泉となる。この時、二酸化炭素、メタンなどの炭化水素を生み出して天然ガスを生成するほか、フミン酸などの腐食酸を生成するため、熱水はガスを含んだ淡褐色~黒色の温泉となる。 地中の温度は、100m深くなるごとに5-6.5°C程度上昇する。大分の年平均気温はおよそ16°Cであるため、700-800mも掘削すれば、50°C前後の温かい地下水が得られる。地圧と地熱の要素によって、大分平野の地底深く眠っていた水は温泉となり、それが大深度ボーリング作業によって組み上げられ、大深度地熱温泉として利用される。大深度地熱温泉がモール泉であることの一般への説明として、「あと数万年経てば(温泉水が)石油になっていたかもしれない」と表現されることもある。 文章: 流水プール 例えば、臭素を使用するスパゾーンは、リラクゼーションとマッサージのための十分な熱さに、塩素を使用するプールゾーンは、激しい運動にも適切な低い温度に保つことができる。 1994年には、「HydroWorx」(ハイドロワークス)が同社初の治療用の空圧式プールの特許を取得。リハビリテーション用として空圧式ジェットと共に水中トレッドミルを利用したものである。創立者であるPaul Hetrick博士は、怪我をした馬が業務用水中トレッドミルでリハビリしている姿を見て思いついた。その後のバージョンには、セラピストがリアル・タイムで治療を調整できるように、使用者の姿をモニターに映す水中監視システムを採用している。 こういったジェット式システムによって流水を起こす製品は「スイムスパ」やMAAX社製のPowerPools(パワープール)など世界中の数多くのメーカーが模倣し販売している。 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。 文章: 発電所 汽力発電の内でも1の化石燃料を燃やすものと、やはり化石燃料を燃やす全ての内燃力発電は、合わせて「火力発電」と呼ばれる。2のウランやウランから生まれるプルトニウムの核分裂時に生じる核エネルギーを使うものは、原子力発電と呼ばれ、化石燃料を燃やすものとは別の汽力発電である。1から4まで含めてほとんどが、放射性物質の核分裂エネルギーまたは太陽の核融合エネルギー由来であり、核エネルギーと無縁なのは天体の公転・自転エネルギーが由来の潮力発電くらいしかない。現在、放射能が問題になるのは原子力発電のみだが、将来的には、たとえ再生可能エネルギーであっても宇宙空間での太陽光発電などでは放射線が問題になる。4の分類には幾分雑多なものが含まれており、これらはほとんどが太陽と地球との関係の上で生じているエネルギーである。いずれも存在総量は大きいがエネルギー密度が低いため、集めるのに工夫が求められる。 文章: 温泉地熱料理 温泉地熱料理(おんせんちねつりょうり)とは、自然の温泉湯、温泉や間欠泉の蒸気熱、マグマの熱放射、地熱などを利用し、食品を加熱や加工をする料理法、またこの料理法で作られた料理や食品(温泉地熱食品)である。再生可能なエネルギーを利用する点で持続可能性のある料理法だが、地熱活動の活発地域での利用に限られる地理的制限がある。 日本では地獄蒸しが有名だが、アイスランドのライ麦パンであるルグブロイスの地熱利用や、ニュージーランドのマオリ伝統のハンギ料理(マオリ語: Hng)での温泉湯、蒸気、噴気孔利用などがある。 2020年には、米国のマサチューセッツ工科大学とスペインのアルカラ大学の研究チームがタンザニアのオルドヴァイ峡谷で140万年前に人類の祖先が火を利用する以前に温泉を利用して肉や植物を調理していたかもしれないという説を発表して注目を集めた。もっとも現在までの研究はヒト科の住居が地熱活動活発地帯に存在していたという内容で、実際人類の祖先が温泉を使って調理をしていたという直接的証拠は示しておらず、あくまで今後エビデンスを見つけるため研究を続けるという仮説である。 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。