《電力》〈新エネルギー発電〉[R07:問2]地熱発電の特徴や構造に関する空欄穴埋問題

Contents

1 【問題】
2 【ワンポイント解説】
3 【解答】

【問題】

【難易度】★★☆☆☆（やや易しい）

次の文章は，地熱発電の特徴や構造に関する記述である。文中の$ \ \fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$} \ $に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選べ。

地熱発電では高温の地熱流体が必要であり，熱サイクルの形式は噴出蒸気の性質により決定される。

高温の$ \ \fbox {　（１）　} \ $への生産井の掘削深度は一般的には$ \ \fbox {　（２）　} \ $程度であり，地表近くでは大口径で掘られ，深くなるに従い口径は小さくなる。生産井から噴出する気水混合流体から$ \ \fbox {　（３）　} \ $によって抽出された蒸気はタービンに供給される。また，この過程で得られた熱水を減圧器に導入して蒸気を抽出し，高圧と低圧の蒸気でタービンを回す方式は$ \ \fbox {　（４）　} \ $と呼ばれる。地熱タービンは，大きな容積流量を効率よく膨張通過させる必要があるため，同一容量の火力タービンと比較して$ \ \fbox {　（５）　} \ $となり，硫化水素などの不純物に対する耐腐食性が求められる。

〔問2の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　ダブルフラッシュ方式　　　　&（ロ）&　気水分離器 \\[ 5pt ] &（ハ）&　トータルフロー発電方式　　　　　&（ニ）&　不透水層 \\[ 5pt ] &（ホ）&　地熱貯留層　　　　　&（ヘ）&　大型 \\[ 5pt ] &（ト）&　3 \ 500\sim 5 \ 000 \ \mathrm {m}　　　　　&（チ）&　100\sim 500 \ \mathrm {m} \\[ 5pt ] &（リ）&　冷却塔　　　　　&（ヌ）&　高耐熱 \\[ 5pt ] &（ル）&　バイナリーサイクル発電方式　　　　　　　　　&（ヲ）&　復水器 \\[ 5pt ] &（ワ）&　マグマ溜まり　　　　&（カ）&　小型 \\[ 5pt ] &（ヨ）&　1 \ 000\sim 3 \ 000 \ \mathrm {m}　　　　　&& \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

地熱発電の特徴や構造に関する問題です。
地熱発電は汽力発電をベースとした発電方式で，燃料を燃焼して蒸気を得る汽力発電と異なり，燃料を使用せずに蒸気を得る方式となります。汽力発電を理解しておくと地熱発電の原理や特徴も理解しやすくなりますので，まずは汽力発電の原理をテキストや過去問等でしっかりと理解しておくようにして下さい。

1.地熱発電の方式
地中から取り出した蒸気又は熱水のエネルギーを用いてタービンを回して発電する方式です。タービンを回して発電するという意味では汽力発電と同じ原理ですが，地中の地熱貯留層の蒸気や熱水を利用するため，火山地域に多く設けられます。

①フラッシュ発電方式
地中から取り出した蒸気又は熱水を汽水分離器で蒸気と水に分離（フラッシュ）して，蒸気をタービンへ送り，タービンを回転させる発電方式です。
熱水の割合が多い場合には汽水分離後の熱水からさらにフラッシャで汽水分離し，二次蒸気としてタービン中段以降に入れる場合もあります。
地中の蒸気がタービンに送られるため，不純物やドレンが入り，腐食をもたらす可能性があるので注意を要します。

出典：ＧＤＩ株式会社地熱開発　ＨＰ
https://www.chinetsu.com/about/

②バイナリー発電方式
地中から取り出した蒸気又は熱水を蒸発器へ供給し，蒸発器で水より低沸点（気体になりやすい）の媒体（フロン等）と熱交換してタービンへ送り，タービンを回転させる発電方式です。
地中から取り出す蒸気又は熱水において，熱水の割合が高い場合，他の用途で使用した排水を利用した場合にはこの方式が採用されることが多いです。
構造が複雑になりますが，タービン側には不純物が流れない特長もあります。

出典：ＧＤＩ株式会社地熱開発　ＨＰ
https://www.chinetsu.com/about/

【解答】

(1)解答：ホ
題意より解答候補は，（ニ）不透水層，（ホ）地熱貯留層，（ワ）マグマ溜まり，になると思います。
ワンポイント解説「1.地熱発電の方式」の通り，地熱発電の生産井は地熱貯留層から蒸気を取り出します。

(2)解答：ヨ
題意より解答候補は，（ト）$ \ 3 \ 500\sim 5 \ 000 \ \mathrm {m} \ $，（チ）$ \ 100\sim 500 \ \mathrm {m} \ $，（ヨ）$ \ 1 \ 000\sim 3 \ 000 \ \mathrm {m} \ $，になると思います。
ワンポイント解説「1.地熱発電の方式」の図に記載がありますが，生産井の掘削深度は一般に$ \ 1 \ 000\sim 3 \ 000 \ \mathrm {m} \ $程度となります。

(3)解答：ロ
題意より解答候補は，（ロ）気水分離器，（リ）冷却塔，（ヲ）復水器，になると思います。
ワンポイント解説「1.地熱発電の方式」の通り，地熱発電は生産井から噴出する気水混合流体から気水分離器によって蒸気を抽出しタービンに供給します。

(4)解答：イ
題意より解答候補は，（イ）ダブルフラッシュ方式，（ハ）トータルフロー発電方式，（ル）バイナリーサイクル発電方式，になると思います。
ワンポイント解説「1.地熱発電の方式」の通り，熱水を減圧器に導入して蒸気を抽出し，高圧と低圧の蒸気でタービンを回す方式に該当するのはダブルフラッシュ方式となります。

(5)解答：ヘ
題意より解答候補は，（ヘ）大型，（ヌ）高耐熱，（カ）小型，になると思います。
地熱発電は，一般の汽力発電に比べ蒸気圧力及び温度が低く，大きな流量を膨張通過させる必要があるため，大型とする必要があります。