第1章 地熱発電の概要と展望

• はじめに
• 1. 地球の熱と地熱地域の地下における熱と水の流れ
• 2. 地熱発電システム
• 3. 地熱貯留層の探査法と地熱系モデルの作成
• 4. 持続可能な地熱資源の開発
• 5. 地熱エネルギーを何故開発すべきか
• 6. 世界の地熱発電開発の潮流とわが国の地熱発電開発
• 7. わが国の地熱エネルギー開発における諸問題
• 8. 再生可能エネルギーの一員としての地熱エネルギー
• おわりに

第2章 事業性と事例

第1節 地熱発電事業の経済性の検討

• はじめに
• 1. 地熱発電事業に投資する動機
  • 1.1 地熱発電の歴史
  • 1.2 地熱発電事業に投資する動機
• 2. プロジェクト実行プログラム
  • 2.1 有望地点絞込みのフロー
  • 2.2 探査手法の採用順序
  • 2.3 資源量評価
  • 2.4 有望地点の抽出
  • 2.5 リード・タイム
• 3. 地熱発電の規模
• 4. 発電コストの計算
  • 4.1 発電コスト
  • 4.2 蒸気流量と発電出力
  • 4.3 掘削費単価
  • 4.4 地上設備、発電設備単価
  • 4.5 重点地域地点毎発電コスト計算結果
  • 4.6 試算例
  • 4.7 建設費単価
• 5. 事業採算性
• 6. リスク・マネージメント
• 7. 地熱発電事業の将来展望
• おわりに

第2節 九州の地熱開発

• はじめに
• 1. 地熱発電所の位置の地学的背景
• 2. 九州の地熱開発の歴史
• 3. 各論
  • 3.1 事業用地熱発電所
    • 3.1.1 大岳地熱発電所 立地:国立公園普通地域
    • 3.1.2 八丁原地熱発電所 立地:国立公園第2・3種特別地域
    • 3.1.3 大霧地熱発電所 立地:国立公園普通地域
    • 3.1.4 山川地熱発電所 立地 自然公園外
    • 3.1.5 滝上地熱発電所 立地 自然公園外
  • 3.2 自家用地熱発電所
    • 3.2.1 杉乃井地熱発電所
    • 3.2.2 霧島国際ホテル地熱発電所
    • 3.2.3 九重地熱発電所
• 4. おわりに、そして、将来の展開に向けて

第3節 東日本の地熱開発

• はじめに
• 1. 東日本の地熱発電所
  • 1.1 松川地熱発電所
  • 1.2 大沼地熱発電所
  • 1.3 鬼首地熱発電所
  • 1.4 葛根田地熱発電所
  • 1.5 森地熱発電所
  • 1.6 上の岱地熱発電所
  • 1.7 澄川地熱発電所
  • 1.8 柳津西山地熱発電所
  • 1.9 八丈島地熱発電所
• 2. 開発経験から見た東日本の地熱系の特徴
• 3. 東日本の地熱開発の将来展望
• おわりに

第4節 岩手県における再生可能エネルギーの導入

• 1.はじめに
  • 1.1 はじめに
  • 1.2 岩手県の地域特性等
  • 1.3 東日本大震災津波による被害状況
• 2. 岩手県における再生可能エネルギーの導入状況
  • 2.1 これまでの導入状況
    • 2.1.1 導入目標に対する導入実績
    • 2.1.2 電力需要に対する供給の状況 (電力自給率)
  • 2.2 地熱開発の状況
• 3.再生可能エネルギー導入に係る動向と課題
  • 3.1 国等の再生可能エネルギー導入支援策
    • 3.1.1 これまでの国の主な支援制度
    • 3.1.2 これまでの県の主な支援制度
  • 3.2 再生可能エネルギー導入の主な課題等
    • 3.2.1 経済性
    • 3.2.2 系統接続の制約等
    • 3.2.3 開発のリードタイムの長期化
    • 3.2.4 開発行為に関する規制等
  • 3.3 東日本大震災津波で明らかとなった課題
• 4.再生可能エネルギー導入促進に向けた今後の施策展開
  • 4.1 岩手県東日本大震災津波復興計画への対応
    • 4.1.1 防災のまちづくり
    • 4.1.2 三陸創造プロジェクト
    • 4.1.3 復興の目指す姿を実現するための主要事業
  • 4.2 再生可能エネルギー導入促進特区
  • 4.3 大規模電源立地に向けた取組
    • 4.3.1 大規模太陽光発電の適地調査の実施
    • 4.3.2 個別プロジェクトに対する側面的支援
  • 4.4 自立・分散型のエネルギー供給体制の構築に向けた検討
  • 4.5 新エネルギービジョンの見直し
• おわりに

第5節 地熱発電に関する政策・法制度

• はじめに
• 1. 日本のエネルギー政策における地熱発電の状況
  • 1.1 戦後から石油ショックに至るまでの日本のエネルギー政策
  • 1.2 新エネルギー・省エネルギー推進に対する法的整備
  • 1.3 地球温暖化問題への対策
  • 1.4 日本のエネルギー政策における地熱発電の位置づけ
    • 1.4.1 サンシャイン計画,ニューサンシャイン計画における位置づけ
    • 1.4.2 関連法案等における位置づけ
• 2. 地熱発電導入に関する法規制等について
  • 2.1 電気事業法
  • 2.2 自然公園法
  • 2.3 温泉法
  • 2.4 環境影響評価法
  • 2.5 各種規制に対する対応
• おわりに

第6節 世界の地熱発電と主要国の概況

• はじめに
• 1. 世界の地熱発電の概況
• 2. 世界の地熱利用の概況
• 3. 主要国における状況

第3章 地熱資源の調査

第1節 熱源分布調査の概要

• はじめに
• 1. マグマ性熱源の分布
• 2. 熱構造の分布
• 3. 地熱資源量の分布
• 4. マグマ性熱源の探査法
• おわりに

第2節 地質調査

• はじめに
• 1. データベースを利用した予察調査
  • 1.1 地形判読
  • 1.2 地質判読
  • 1.3 日本温泉・鉱泉分布図及び一覧
  • 1.4 地熱資源図による情報収集
  • 1.5 日本列島及びその周辺域の地温勾配及び地殻熱流量データベース
  • 1.6 全国地熱ポテンシャルマップ
  • 1.7 地熱コア画像データベースの利用
• 2. 地下温度の調査・探査法
  • 2.1 温度検層データに基づく地下温度分布の推定
    • 2.1.1 活動度指数と地熱指数
    • 2.1.2 緩和法による地下温度推定法
    • 2.1.3 日本の地温勾配図
    • 2.1.4 深部温度の統計学的推定
  • 2.2 間接的に地下温度を推定する方法
    • 2.2.1 接触変成作用の解析
    • 2.2.2 キューリー点法
    • 2.2.3 地化学温度法
• 3. 地熱流体の調査・探査法
  • 3.1 温泉水調査法
  • 3.2 噴気ガス調査法
  • 3.3 変質帯調査
    • 3.3.1 変質帯調査 (その1) -白色変質帯
    • 3.3.2 変質帯調査 (その2) -緑色変質帯
    • 3.3.3 変質分帯
    • 3.3.4 比抵抗探査法
    • 3.3.5 微小地震探査法
• 4. 貯留層構造の調査・探査法
  • 4.1 地質構造調査法
  • 4.2 断裂・熱水鉱物脈調査法
  • 4.3 重力探査法
  • 4.4 磁気探査法
  • 4.5 地震探査法

第3節 断裂系解析

• はじめに
• 1. 岩石の脆性破壊
• 2. 断裂の種類
• 3. 断層表面構造の分類
• 4. 断裂連結構造
• 5. 断裂系の解析法
• 6. 断裂形成時の応力場の復元
• おわりに

第4節 弾性波探査

• 1. 技術概要と原理
  • 1.1 弾性波探査とは
  • 1.2 強振幅反射面の観測
  • 1.3 亀裂・断裂系の配向性の探査
• 2. 測定方法
  • 2.1 震源系
  • 2.2 受振系
  • 2.3 記録系
  • 2.4 VSP調査
  • 2.5 その他の調査
• 3. 新技術
• 4. 実例
• 5. 課題

第5節 電気・電磁探査

• はじめに
• 1. 岩石の比抵抗
• 2. 地熱貯留層の比抵抗構造
• 3. 電磁探査法
  • 3.1 MT法
  • 3.2 MT法データの解析
  • 3.3 2次元解析の問題点と3次元解析
• 4. 調査事例
• おわりに

第6節 地化学探査

• はじめに
• 1. 熱水対流系の形成と地熱水の起源の推定―循環水の確認
  • 1.1 地熱流体の起源の推定
  • 1.2 地熱水の生成 (加熱) 機構の推定
• 2. 地熱貯留層温度の推定―より適切な温度把握
  • 2.1 化学温度計
  • 2.2 化学温度と反応速度
• 3.地熱水の地下での挙動把握―地下での地熱流体の蒸発・混合・流動等
  • 3.1 熱水系ごとの分類
  • 3.2 地熱水の混合状態の把握
    • 3.2.1 混合状態の想定
    • 3.2.2 シリカ濃度-エンタルピー (実測)
    • 3.2.3 Cl イオン濃度-エンタルピー (実測,化学温度)
    • 3.2.4 その他の混合モデル
  • 3.3 地熱水の流動状態の把握
• 4. 地熱流体の性状 (化学特性、発電利用適合性) の把握
• 5. 地熱貯留層の地化学モデルと開発ターゲット
• おわりに

第7節 地熱貯留層モデリング

• はじめに
• 1. 発電開始前の貯留層数値モデルの構築
  • 1.1 概念モデル
  • 1.2 坑井を用いた調査と試験
  • 1.3 自然状態シミュレーション
  • 1.4 生産予測シミュレーション
  • 1.5 貯留層モデルの不確実性
• 2. 発電開始後における貯留層シミュレーション
  • 2.1 貯留層モニタリング
  • 2.2 ヒストリーマッチング
• 3. 貯留層モデリング技術の展望
  • 3.1 貯留層のキャラクタリゼーション
  • 3.2 地球物理学的モニタリング
• おわりに

第4章 掘削

第1節 地熱井掘削技術の概要

• はじめに
• 1. 地熱井の分類
  • 1.1 地温勾配測定井 (ヒートホール)
  • 1.2 構造試錐
  • 1.3 調査井
  • 1.4 生産井
  • 1.5 還元井
  • 1.6 その他
• 2. 掘削準備
  • 2.1 掘削地点選定
    • 2.1.1 地形
    • 2.1.2 道路
    • 2.1.3 取水
    • 2.1.4 許認可
    • 2.1.5 その他
  • 2.2 敷地造成
• 3. 掘削計画
  • 3.1 ケーシングプログラムと坑口装置
    • 3.1.1 構造試錐・調査井 (スピンドル型掘削機) のケーシングプログラム
    • 3.1.2 調査井・生産井・還元井 (ロータリー型掘削機) のケーシングプログラム
    • 3.1.3 ケーシング設置深度
    • 3.1.4 坑口装置
  • 3.2 掘削工程
  • 3.3 泥水計画
    • 3.3.1 掘削泥水の目的
    • 3.3.2 良好な泥水とは
    • 3.3.3 逸泥対策
  • 3.4 ビット選定
  • 3.5 傾斜掘削
  • 3.6 セメンチング
    • 3.6.1 ケーシングセメンチング
    • 3.6.2 逸泥セメンチング・埋坑セメンチング
    • 3.6.3 セメント材料及び添加剤
  • 3.7 物理検層
    • 3.7.1 比抵抗検層
    • 3.7.2 温度検層
    • 3.7.3 プロダクション検層
    • 3.7.4 バックオフ
    • 3.7.5 その他
  • 3.8 採揚・改修作業
  • 3.9 短期噴出試験・還元試験
• 4. 地熱井掘削の課題
  • 4.1 掘削費の削減
    • 4.1.1 坑井1 本当たりの掘削費の削減
    • 4.2.2 坑井1 本当たりの生産量・還元量の増大及び長寿命化
    • 4.2.3 その他
• おわりに

第2節 地熱井掘削技術の紹介

• はじめに
• 1. 空気を用いた掘削
  • 1.1 空気掘削 (Air Drilling)
    • 1.1.1 松川地域M-12 号井の事例
  • 1.2 空気泥水掘削 (Aerated Mud Drilling) ・空気清水掘削 (Aerated Water Drilling)
    • 1.2.1 空気泥水掘削の実施事例
• 2. 傾斜掘削
  • 2.1 傾斜掘削のジオメトリー
  • 2.2 傾斜掘削のオペレーションについて
    • 2.2.1 傾斜掘削に必要なツールス
    • 2.2.2 傾斜・方位・ツールフェイスの測定方式
  • 2.3 ステラブル掘削工法
• 3. トップドライブ掘削システム
• 4. 生産井スケール防止システム
  • 4.1 生産井薬注システムの事例
• おわりに

第3節 掘削の機材・掘削具

• はじめに
• 1. 櫓 (やぐら)
  • 1.1 スタンダード型
  • 1.2 カンチレバー型
  • 1.3 オイルスコープ型
  • 1.4 ブロック型
• 2. サブストラクチャー
• 3. 掘削機
  • 3.1 ドローワークス
  • 3.2 試錐機
  • 3.3 補助ブレーキ
    • 3.3.1 ハイドロブレーキ
    • 3.3.2 エルマゴブレーキ
    • 3.3.3 スリップブレーキ
• 4. 泥水ポンプ
• 5. 泥水システム
  • 5.1 シェルシェーカー
  • 5.2 デ・サンダー
  • 5.3 デ・シルター
  • 5.4 セントリフュージ
  • 5.5 冷却塔
• 6. 坑口装置
  • 6.1 口元装置
  • 6.2 暴噴防止装置 (BOP)
• 7. 掘削ツールス
  • 7.1 ビット
    • 7.1.1 コアリングビット
    • 7.1.2 トリコンビット
  • 7.2 スタビィライザー
  • 7.3 ドリルカラー
  • 7.4 ヘビィーウエートドリルパイプ
  • 7.5 ドリルパイプ
  • 7.6 ケリー
  • 7.7 マッドモーター
  • 7.8 ショックガード
  • 7.9 ドリリングジャールス
• 8. その他の装置
• 9. 最近の掘削機の動向
  • 9.1 トップドライブシステム
  • 9.2 コイルドチュービングシステム
  • 9.3 モニタリングシステム
  • 9.4 遠隔操作システム

第5章 発電技術

第1節 地熱を利用した発電方式の分類とその採用指標

• はじめに
• 1. 地熱エネルギーの形
• 2. 地熱発電の方式
• 3. フラッシュ式またはバイナリー式の採用基準
  • 3.1 フラッシュ式の採用
  • 3.2 バイナリー式の採用
• 4. 地熱発電所の立地 まとめ

第2節 蒸気発電

• はじめに
• 1. 原理
  • 1.1 背圧式と復水式発電設備
  • 1.2 過熱蒸気型生産井を利用する発電設備
  • 1.3 シングルフラッシュサイクル
  • 1.4 ダブルフラッシュサイクル
• 2. 最適化
  • 2.1 復水タービンの型式選定
  • 2.2 主蒸気圧力
  • 2.3 復水器圧力
  • 2.4 大気湿球温度
• 3. 主要構成機器
  • 3.1 蒸気タービン
  • 3.2 発電機
    • 3.2.1 腐食性ガスの侵入防止
    • 3.2.2 絶縁強化
  • 3.3 復水器
    • 3.3.1 構造による分類
    • 3.3.2 配置による分類
  • 3.4 温水ポンプ
  • 3.5 冷却塔
    • 3.5.1 通風方式による分類
    • 3.5.2 流動方向の分類
  • 3.6 冷却水設備
    • 3.6.1 循環水システム
    • 3.6.2 補機冷却水システム
  • 3.7 不凝縮ガス抽出装置
    • 3.7.1 構成機器
    • 3.7.2 エジェクタ
    • 3.7.3 機械式圧縮機
• 4. 地熱蒸気発電特有の技術
  • 4.1 スケール対策
  • 4.2 腐食に関わる損傷
  • 4.3 ドレンエロージョン対策

第3節 地熱バイナリー発電

• はじめに
• 1. バイナリー発電の特長
  • 1.1 再生可能エネルギーによる安定した発電
  • 1.2 二酸化炭素を排出しない発電
  • 1.3 低温熱エネルギーからの発電
  • 1.4 地熱蒸気を大気放出しない発電
• 2. 発電システムの原理と構成機器
  • 2.1 タービン
  • 2.2 凝縮器
  • 2.3 循環ポンプ
  • 2.4 予熱器
  • 2.5 蒸発器
• 3. 実例
  • 3.1 世界の建設実績
  • 3.2 日本の建設実績
• 4. 運転
  • 4.1 全出力運転
  • 4.2 部分出力運転
  • 4.3 出力変動
  • 4.4 遠方常時監視
• 5. 保守
  • 5.1 機器の保守と点検
  • 5.2 媒体補充
  • 5.3 生産井および還元井の能力回復
• 6. 新技術
  • 6.1 媒体
  • 6.2 媒体シール技術
  • 6.3 パージシステム
• 7. 課題と取組み
  • 7.1 新媒体
  • 7.2 スケール抑制
  • 7.3 高温岩体発電
  • 7.4 コスト低減
• おわりに

第4節 バイナリー発電 (温泉発電システム)

• はじめに
• 1. 温泉発電システムの原理
  • 1.1 温泉バイナリー発電システムの原理
  • 1.2 低温熱源を利用したバイナリー発電システムの媒体
  • 1.3 温泉発電で要求される性能とは
• 2. 温泉発電で期待されるサイズ
• 3. 温泉発電システムの実例
  • 3.1 アンモニア水を用いたカリーナサイクルの特徴
    • 3.1.1 カリーナサイクル発電とは
    • 3.1.2 カリーナサイクル発電の特長
    • 3.1.3 カリーナサイクルの事例
  • 3.2 カリーナサイクルを用いた温泉発電システムの開発
• 4. 温泉発電システムの新技術
  • 4.1 小型高効率の蒸気タービン発電機
  • 4.2 熱交換器
  • 4.3 制御・監視システム
• 5. 課題と取り組み
• おわりに

第5節 高温岩体発電

• 1. 高温岩体開発の歴史
• 2. HDR開発技術
• 3. HDR開発に関わる最近のトピックス

第6節 マグマ発電

• はじめに
• 1. マグマとは
  • 1.1 マグマ発電研究開発の経緯
• 2. 開発技術の現状
  • 2.1 マグマの探査
  • 2.2 マグマ溜まりの掘削
  • 2.3 熱抽出
    • 2.3.1 開放系
    • 2.3.2 閉鎖系
    • 2.3.3 ヒートパイプ
• 3. マグマ発電コスト
• 4. 最近の動向
• おわりに

第6章 運用

第1節 安定操業のための貯留層管理、モニタリング

• はじめに
• 1. 地熱貯留層管理におけるモニタリング
  • 1.1 モニタリングの概要
  • 1.2 生産ヒストリー
  • 1.3 流体地化学モニタリング
  • 1.4 坑井調査
  • 1.5 地球物理学的モニタリング
• 2. 地熱貯留層管理における生産対策および還元対策
  • 2.1 生産能力・還元能力の低下原因の把握
  • 2.2 地熱貯留層および生産井の挙動の把握と予測
    • 2.2.1 数学モデルによる地熱貯留層の挙動予測
    • 2.2.2 生産井の挙動予測
  • 2.3 生産対策および還元対策
  • 2.4 八丁原地熱発電所の生産対策の事例
• 3. 澄川地熱発電所のモニタリングと地熱貯留層管理
  • 3.1 澄川地熱発電所のモニタリング
    • 3.1.1 澄川地熱発電所の概要と開発方針
    • 3.1.2 モニタリング項目
    • 3.1.3 生産ヒストリー
  • 3.2 地熱貯留層管理
    • 3.2.1 生産能力低下の原因
    • 3.2.2 還元能力低下の原因
  • 3.3 生産対策および還元対策
    • 3.3.1 生産対策
    • 3.3.2 還元対策
  • 3.4 今後の取り組み
• おわりに

第2節 坑井の維持,管理

• はじめに
• 1. 坑井モニタリング
  • 1.1 掘削直後モニタリング
  • 1.2 操業時モニタリング
    • 1.2.1 地上モニタリング
    • 1.2.2 坑井内モニタリング
• 2. 異常時の対応:応急対策
  • 2.1 スケーリングによる坑内閉塞
    • 2.1.1 生産井内
    • 2.1.2 還元井内
  • 2.2 岩片等による坑内閉塞
    • 2.2.1 生産井内
  • 2.3 坑井内損傷
• 3. 予防措置:恒久対策
  • 3.1 スケール対策
    • 3.1.1 生産井内炭酸塩スケール
    • 3.1.2 還元井内シリカスケール
  • 3.2 腐食対策
    • 3.2.1 生産井内対策
    • 3.2.2 地上設備内対策
• おわりに

第3節 地熱エネルギーの利用におけるスケール生成と対策

• はじめに
• 1. スケールの生成機構および生成抑制について
  • 1.1 シリカスケール
    • 1.1.1 シリカスケールの生成機構
    • 1.1.2 シリカスケールの生成抑制方法
  • 1.2 カルサイトスケール
    • 1.2.1 カルサイトスケールの生成機構
    • 1.2.2 カルサイトスケールの生成抑制方法
• 2. 生成したスケールの除去方法
• おわりに

第4節 地熱発電所冷却塔ファンの運用改善について

• はじめに
• 1. 冷却塔の氷柱に関する課題
• 2. 氷柱に対する従来の取組み
• 3. 改善策の検討
• 4. 冷却塔ファン逆回転による氷柱自動解凍
• 5. 冷却塔ファン減速運転による所内電力低減
• 6. ノイズの発生と対策 まとめ

第5節 温泉への影響と共生について

• はじめに
• 1. 温泉への影響についての基本的考え方
• 2. 地上の水系に例えた地熱貯留層と温泉帯水層の関係
• 3. 不透水層の状態からみた地熱貯留層と温泉帯水層の関係
• 4. データに基づく管理の重要性と地域理解を得るポイント
• 5. 地域の信頼を得るための具体的共存策
• おわりに

第7章 発電以外の熱利用

第1節 地熱直接利用の概要と具体例

• はじめに
• 1. 地熱直接利用の概要
  • 1.1 直接利用の定義
    • 1.1.1 地熱の直接利用の定義
    • 1.1.2 温泉の定義
  • 1.2 地熱直接利用における各温度段階の用途
  • 1.3 国内における地熱直接利用の状況
  • 1.4 海外における地熱直接利用の状況
• 2. 直接利用の用途
  • 2.1 暖房・冷房
    • 2.1.1 暖房利用
    • 2.1.2 冷房利用
    • 2.1.3 カスケード利用
  • 2.2 ヒートポンプによる熱利用
    • 2.2.1 児童館での利用例
  • 2.3 農業利用
    • 2.3.1 温泉熱を利用した事例
    • 2.3.2 温熱ハウスにて地熱を利用した場合のランニングコスト
  • 2.4 道路融雪
  • 2.5 魚介類養殖
• 3. 発電と組み合わせた直接利用の効果
• 4. 地熱の直接利用が地域にもたらす恵み

第2節 地中熱利用の概要と未来像

• はじめに
• 1. 地中熱とは
• 2. 利用の仕方
  • 2.1 熱伝導
  • 2.2 空気循環
  • 2.3 水循環
  • 2.4 地中熱ヒートパイプ
  • 2.5 地中熱ヒートポンプシステム
    • 2.5.1 クローズドループ
    • 2.5.2 オープンループ
• 3. 地中熱ヒートポンプシステムの普及状況
• 4. 地中熱エネルギーのポテンシャル
• 5. 環境性に優れたシステム
• 6. 普及に向けて 地中熱を利用したコミュニティ
• おわりに