脱炭素経営を進めていくには、再生可能エネルギーを活用した事業モデルを検討する必要があります。中でも地熱発電は、日本に合った発電方法の1つと言えます。しかし課題もあるため、デメリットについて把握しておくのも大切です。
そこで今回は、地熱発電のデメリットやメリットについて詳しくご紹介します。脱炭素経営の方向性に悩んでいる方や、脱炭素化の方法がわからない方などは参考にしてみてください。
地熱発電の仕組み
地熱発電は地下に存在している熱を活用した発電方法で、再生可能エネルギーの1つでもあります。
地球内部にはマグマがあり、大量の熱エネルギーが存在しています。地熱発電を行う際は、地下1,500～3,000m程度にある熱水や蒸気を採掘によって取り出し、タービン式発電機に供給するとタービンの回転運動から発電を始められる仕組みです。
地熱発電には2種類の方式がある
地下の熱エネルギーを活用する地熱発電は、バイナリー発電とフラッシュ発電という2種類の方式に分かれています。続いては、2種類の発電方式についてわかりやすく解説していきます。
バイナリー発電方式
地熱発電のバイナリー発電方式は、地下に存在する80～150℃程度の低温度の熱水や蒸気を利用して沸点の低い媒体を加熱し、媒体から発生する蒸気でタービンを回すことで発電するのが特徴です。（媒体：熱を伝えるために活用される物質）
発電のために用いられた媒体は、凝縮器という装置で液化したのち再度活用されます。そのため、新たに媒体を投入することなく発電を継続できます。なおバイナリー発電には、アンモニアなど沸点の低い媒体が用いられます。
比較的低温の熱水を次の項目で紹介するフラッシュ発電に用いることが難しいため、媒体を通して蒸気を発生させ、タービンの回転運動につなげています。
フラッシュ発電方式
フラッシュ発電方式は、350℃ほどの高温の熱水もしくは蒸気を地熱発電へ流し、タービンを回転させて発電を行う仕組みです。
またフラッシュ発電方式は、以下の3種類に分けられています。
| 方式 | 概要 |
|---|---|
| ドライスチーム方式 | 気水分離器不使用 地下から噴出している蒸気をそのまま配管を通じて流し、タービンを回転させる |
| シングルフラッシュ方式 | 気水分離器で取り出した蒸気でタービンを回転させる |
| ダブルフラッシュ方式 | 気水分離器で蒸気と熱水を分離したのち、熱水からさらに蒸気と熱水を分離させ、全ての蒸気を発電に活用する |
地熱発電における気水分離器とは、熱水と蒸気を分離する設備のことです。気水分離器で分離した熱水については、井戸（還元井）から地下へ戻していきます。
ドライスチーム方式の場合は地下に存在する蒸気をそのまま使用できるため、他の方式よりシンプルな方法と言えます。
ちなみに日本の場合は、主にシングルフラッシュ方式が採用されています。
日本ではバイナリー発電方式が普及
国内で導入される地熱発電の多くがこの「バイナリー方式」を採用しています。その最大の理由は、「比較的低い温度でも発電が可能」であり、日本の環境に極めて適しているからです。
従来の「フラッシュ発電」が200℃以上の高温高圧な蒸気を必要とするのに対し、バイナリー発電は、水よりも沸点が低い媒体（ペンタンなどの代替フロンやアンモニア混合液）を熱で沸騰させてタービンを回します。そのため、80℃〜150℃程度の熱水や蒸気があれば発電が可能になります。
地熱発電のデメリット・課題
地熱発電の普及が進まない主な理由として挙げられるのは、初期費用と開発制限のリスクです。他の再生可能エネルギーと比較すると設置に関する難易度が高いため、慎重な検討が求められます。
ここからは、地熱発電の主なデメリットと課題について詳しく解説していきます。
設置場所が温泉地などと重なり難しい
地熱発電に適したエリアは温泉地や国立公園などと重なっていることが多いため、開発が難しいという事情もあります。地熱発電に必要なマグマおよび熱エネルギーは火山の周辺に存在します。また温泉旅館では、マグマだまりの熱で加熱された熱湯を活用しています。
さらに日本の場合は全国に温泉地があるため、地熱発電に適した地域を探そうとすると温泉地と重なりやすい状況です。
温泉地の周辺で地熱発電所の建設を進めた場合、地元住民や温泉関連の事業者とのトラブルにつながったり、反対運動に発展したりするリスクもあります。
また地熱発電に適した地域には、開発が制限されている国立公園が含まれていることも珍しくありません。
このように、地熱発電を始めるには、設置場所の選定および地元住民などからの理解といったさまざまなハードルが存在しているのです。
発電効率が低く経済性も低い
地熱発電の発電効率は他の発電方式より低いため、経済性という点でのデメリットもあります。地熱発電の発電効率は10％前後です。一方で、火力発電の発電効率は55％程度、原子力発電の場合は33％程度と、いずれも地熱発電より高い効率を保っています。
また、太陽光発電の発電効率は20％前後、水力発電なら80％台と、主な再生可能エネルギーと比較しても地熱発電の方が低い傾向にあります。
売電収入や自家消費による電気料金削減効果などを目指す場合は、地熱発電以外の発電方式の方がいい場合もあります。
設置に莫大な費用がかかる
土地の選定や掘削、発電所の建設など多くの工程があるため、他の再生可能エネルギーより初期費用負担が大きくなる傾向があります。
地熱発電所の運用に重要な掘削には、1本あたり数億円の費用がかかります。さらに開発場所の調査や設備の建設には、数10億円以上の費用負担が発生します。
再生可能エネルギーの太陽光発電所の場合は、出力50kW台の低圧なら1,500万円前後で導入できますし、地熱発電より高い発電効率を保っています。また、掘削工事といった費用と手間もかからないため、設置しやすさという点でもメリットがあります。
リードタイム（調査開始から運転開始までの期間）が長い
地熱発電の導入が進まない理由の一つにリードタイムの長さがあります。
太陽光発電であれば、計画から数ヶ月〜1年程度で稼働できるケースも多いですが、地熱発電（特に大規模なフラッシュ方式など）の場合、調査開始から運転開始まで10年〜15年以上の歳月を要することも珍しくありません。
地熱発電のメリット
デメリットのある地熱発電ですが、導入メリットもあります。続いては、地熱発電の導入メリットについて1つずつ確認していきましょう。
発電時の二酸化炭素排出量を抑えられる
再生可能エネルギーの地熱発電は、発電時の二酸化炭素の排出を抑えられます。脱炭素経営へシフトしていきたい企業にとっては、メリットと言えるポイントです。
近年、投資家や企業は、国のカーボンニュートラル目標や世界的な脱炭素の流れに合わせて、脱炭素経営へシフトしている企業への投資や取引を進めています。
そのため、地熱発電による二酸化炭素排出量の削減効果をアピールできれば、取引先からの信頼性向上や新たな取引先の開拓につながる可能性もあります。
発電量を比較的一定に保てる
地熱発電の場合は、他の再生可能エネルギーより安定した発電ができるのが強みです。太陽光発電や風力発電は、天候によって発電量も変わります。そのため火力発電などと異なり、24時間一定の電力を供給できません。
バイオマス発電は一定の発電量を保てるものの、燃料の調達が必要です。水力発電も発電量の安定性という点で優れている一方、ダムを建設しなければ運用できません。
発電量を一定に保ちながら運用したい場合は、地熱発電の方が適している場合もあります。
発電時に使用した蒸気や熱を再利用可能
地熱発電の際に取り出した熱水や蒸気は、発電以外の場面でも利用できるのがメリットです。
前半で解説したように、地熱発電では蒸気を直接もしくは気水分離器によって分離した蒸気や熱水を活用します。また発電時に使用しない熱水や余った蒸気については、農業や養殖など熱エネルギーの必要な場面で役立てることが可能です。
熱水や蒸気の活用機会がある場合は、地熱発電の導入によって効率よくエネルギーを利用できます。
地熱発電のデメリットを解消する「解決策」
地熱発電には多くの課題がありますが、カーボンニュートラル実現の切り札として期待されているため、現在「制度」と「技術」の両面から、課題を克服しようとする大きな動きが起きています。
規制緩和と国の支援制度
開発のハードルを下げるために、国（経済産業省・環境省）や独立行政法人によるバックアップ体制が強化されています。
- 国立公園内での開発規制緩和
これまで、地熱資源が豊富な国立公園内での開発は、自然保護の観点から厳しく制限されていました。しかし現在は、景観に調和したデザインや、掘削基地を公園の外に設けるなどの条件付きで、第2種・第3種特別地域での開発要件が緩和されるなど、以前よりも参入の余地が広がっています。 - JOGMEC（独立行政法人エネルギー・金属鉱物資源機構）による強力な支援
「掘っても蒸気が出ないかもしれない」という高い投資リスクを軽減するため、JOGMECが以下のような支援を行っています。
助成金制度: 初期段階の資源量調査にかかる費用の大部分を助成。
債務保証: 開発資金を銀行から借り入れる際、JOGMECが債務を保証することで融資を受けやすくする仕組み。
「次世代地熱発電」の技術
従来の「地下にある天然の蒸気溜まりを探す」という地熱発電の常識を覆す、新しい技術の開発が世界中で進んでいます。これらが実用化されれば、場所の制約や環境リスクが劇的に改善される可能性があります。
- EGS（強化地熱システム）：蒸気がないなら「作ればいい」
地下に熱い岩盤はあるものの、水分や割れ目が足りずに発電できない場所に対し、人工的に水を送り込み、岩盤を破砕して水蒸気の通り道を作る技術です。これにより、これまで開発不可能だった場所も資源として活用可能になります。 - クローズド・ループ（閉鎖循環システム）：温泉への影響を「ゼロ」に
地下深くにループ状のパイプを通し、その中を流れる水や媒体だけを地熱で温めて循環させる、いわば「地中の巨大なラジエーター」のような仕組みです。 地下水や蒸気を直接汲み上げないため、「温泉が枯れる」「ヒ素などの有害物質が出る」といった環境リスクを根本的に解決できる技術として期待されています。 - 超臨界地熱発電：桁違いのパワーを取り出す
地下数km〜10kmといった大深度まで掘削し、高温高圧の「超臨界状態」の水を利用する技術です。従来の地熱発電よりも飛躍的に大きなエネルギーを取り出すことができ、1本の井戸あたりの発電量が火力発電並みになるとも言われています。
地熱発電が難しい場合は？
地熱発電のメリットとデメリットを把握した方の中には、「地熱発電を検討していたが自社には難しいかもしれない…」という悩みを持つ方もいるかと思います。
続いては、地熱発電の導入が難しい場合に脱炭素経営の方法としておすすめの選択肢をわかりやすく紹介していきます。
カーボンオフセットなどの取り組みを行う
コストを抑えながら脱炭素経営に着手したい場合は、カーボンオフセットから始めてみるのもおすすめです。
カーボンオフセットとは、二酸化炭素を含む温室効果ガスの削減・吸収量をクレジットという形で購入し、環境負荷の低減を目指す取り組みのことです。購入したクレジットは、二酸化炭素削減実績として記録することが可能です。
なお国内では、Jクレジット制度を通じてクレジットの売買を進められます。
事業活動の内容や予算の都合によっては、すぐに省エネ・創エネ設備を導入できない場合もあります。カーボンオフセットを活用すれば、二酸化炭素1tあたり1万円前後のクレジットを購入するだけで、二酸化炭素削減実績を積むことができます。
再生可能エネルギーの中でも太陽光発電を検討する
脱炭素経営で再生可能エネルギーを導入したい場合は、太陽光発電の設置を検討してみるのがおすすめです。
太陽光発電は、地熱発電と異なり設置場所を選定しやすく、なおかつ初期費用の安い再生可能エネルギーです。また地熱発電より発電効率が高いため、費用対効果という点でもメリットを得られます。
特に非FIT型太陽光発電は、2023年から太陽光発電を導入する際におすすめの方法です。
非FIT型太陽光発電の強み
太陽光発電の中でも非FIT型太陽光発電は、FIT型や地熱発電と異なるメリットのある再生可能エネルギー設備です。最後は、非FIT型太陽光発電の強みについて解説していきます。
地熱発電よりも初期費用が安い
非FIT型太陽光発電は、地熱発電より初期費用負担を抑えられます。
前半でも軽く触れたように、非FIT型太陽光発電の初期費用は、出力50kW台で1,500万円前後です。経済産業省の「令和５年度以降の調達価格等に関する意見」によると、1kWあたりのコストは16.2万～24.7万円です。
一方、地熱発電のコストは1kＷあたり170万円程度と、太陽光発電の8～10倍です。初期費用負担に悩んでいる場合は、太陽光発電を検討してみるのがいいでしょう。
出典：経済産業省ウェブサイト
FIT制度の制約を受けずに済む
非FIT型太陽光発電を導入した場合は、FIT制度に関する制約を受けずに運用し続けることが可能です。
固定価格で電力を買い取ってもらえるFIT制度は、費用回収期間の短縮という点でもメリットの多い制度です。しかし、出力10kW以上50kW未満の太陽光発電は原則全量買取できなかったり、売電収入の一部を廃棄費用の積立に充てたりする必要があるなど、さまざまな制約およびルール変更の影響を受けてしまいます。
非FIT型太陽光発電ならFIT制度のルール変更による影響を受けずに済みますし、FIT認定のためにさまざまな手続きを進めなくとも運用することが可能です。
非FIT型太陽光発電なら導入だけでなく電力の調達も可能
非FIT型太陽光発電に関するサービスによっては、太陽光発電所の設置だけでなく非FIT型太陽光発電の電力調達、電力供給のサポートなど、バリエーションに富んだプランを提供してくれます。
弊社とくとくファーム0の場合は、非FIT型太陽光発電物件の紹介をはじめ、新規設置に向けた土地開発、土地を既に所有している方へ向けた非FIT型太陽光発電による売電事業などといったサービスに関する一括サポートを行っています。
単純に自家消費だけでなく、売電や再エネ電力の調達など複数の方法で脱炭素経営を進めたい時は、非FIT型太陽光発電サービスを検討してみるのがおすすめです。
地熱発電のデメリットをカバーできない場合は太陽光発電がおすすめ！
地熱発電は24時間一定の発電量を確保できる一方、太陽光発電の8～10倍程度の費用負担がかかります。また、地熱発電に適している場所の多くは、温泉地や国立公園などと重なるため開発のハードルが高い傾向にあり、導入が難しい再生可能エネルギーだと言えます。
これから脱炭素経営に取りかかる方や脱炭素経営に向けてさまざまな方法を選択肢に入れたい方は、非FIT型太陽光発電を検討してみてはいかがでしょうか。
非FIT型太陽光発電物件の掲載件数190件突破、ISO基準による施工技術保有のとくとくファーム0では、非FIT型太陽光発電由来の電力調達へ向けた仲介、非FIT型太陽光発電の新規設置、太陽光発電用地の活用サポートなどといったサービスを提供しています。
お電話やWebフォームによるご相談はもちろん、無料の個別セミナーもぜひご検討ください。個別セミナーでは、脱炭素経営や太陽光発電の基礎についても丁寧に説明いたします。
地熱発電のデメリットに関するよくある質問（Q&A）
Q1. 日本は「地熱資源大国」なのに、なぜあまり普及していないのですか？
A.「開発できる場所」と「守るべき場所」が重なっていることが最大の要因です。 日本は世界第3位の地熱資源量を誇りますが、その適地の約8割が「国立公園」や「温泉地」に位置しています。そのため、景観保護の規制（自然公園法）や、温泉の枯渇を懸念する地元関係者との調整に非常に長い時間を要し、開発がなかなか進まないのが現状です。
Q2. 地熱発電によって、地震が起きるというのは本当ですか？
A.基本的には心配ありませんが、微小な振動が観測されることはあります。 地熱発電は地下から蒸気や熱水を汲み上げるため、地盤への影響がゼロとは言い切れませんが、それが原因で建物が倒壊するような巨大地震が起きた事例は報告されていません。ただし、地盤の変化を監視し続ける必要はあります。
Q3. 一般企業が工場の敷地内などで地熱発電を導入することは可能ですか？
A.「熱源」さえあれば可能ですが、場所を選ばない太陽光に比べるとハードルは高いです。 工場の敷地内に温泉井戸や十分な熱水がある場合、小型の「バイナリー発電」設備を導入することは可能です。しかし、新たに掘削調査を行うには高額なコストとリスクが伴うため、一般的な自家消費目的であれば、屋根や遊休地に設置できる太陽光発電の方が経済合理性は高いと言えます。
Q4. 地熱発電の蒸気には有毒な成分が含まれていますか？
A.ヒ素や硫化水素などが含まれる場合がありますが、法規制に基づき適切に処理されます。 地熱蒸気には硫化水素（腐卵臭の原因）やヒ素などの化学物質が含まれることがありますが、これらは環境汚染防止のための設備で無害化処理を行ってから排出・還元されます。周辺環境への影響がないよう、厳しい管理下で運営されています。
Q5. 結局、脱炭素を進める企業は「地熱」と「太陽光」どちらを選ぶべきですか？
A.「今すぐ始めたい」なら太陽光、「10年後の計画」なら地熱も視野に入ります。 すぐにCO2削減や電気代削減の成果を出したい場合は、導入期間が短く（数ヶ月〜）、初期費用も抑えられる太陽光発電（特に非FIT型）が最も現実的な選択肢です。一方、長期的な国家プロジェクトレベルの参画や、地域創生事業として取り組む場合は、地熱発電も有力な選択肢となります。
