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バイナリー発電【ばいなりーはつでん】

バイナリー発電とは、地熱発電における方式の一つであり、従来の地熱発電より低温の熱水を利用し、水より沸点が低い物質と熱交換することで、より低い温度で蒸気を得られ、それによって蒸気タービンを回す方法である。

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従来の地熱発電との違い

従来の発電では、地熱の利用元となる地熱流体の温度が150°Cあたりを下回ると、蒸気タービンを回すことができなかった。これは単純に水の沸騰が弱くなるからで従来の地熱発電の問題点とされていた。バイナリー発電では、蒸気タービンを回すのは水ではなく、水より沸点の低い物質である。例えば、水とアンモニアの混合物などがある。このような沸点の低い物質を利用することで、発電用の流体がより低い温度で沸騰・蒸発し、水よりも蒸気タービンを回せる最低温度が低くなる。バイナリー発電では、従来の地熱発電と同様に、蒸気タービンを回す系統と、地熱流体を発電用の流体へと熱交換する機能が必要となる。従来は単純に蒸気タービンを回す系統のみであったため、これと比較し2つ(binary)の機能上の系統があるとして、バイナリー発電と呼ばれるようになった。

バイナリー発電の特徴

バイナリー発電のメリットは、中低温の熱水で発電できる点である。これにより、従来の地熱発電と比較して様々なメリットが浮かび上がる。まず地熱源となる熱水などの獲得が容易になることである。これはより低温の流体でよければ掘削する量も減り、さらに機器の耐熱性能も落とすことが可能であるため、非常に経済的である。さらに日本であれば温泉が数多くあり、150°Cを下回る温度帯の源泉は非常に多い。日本に多くある温泉では、その源泉を人に利用できる温度40~50°C程度までさげる必要があり、その際に放出する熱で、十分バイナリー発電が可能であることが注目されている。その従来の温泉を利用できるという点から、新たな掘削などによる温泉資源、地下水資源の乱獲を必要とせず、環境に対し非常に負荷の小さな発電方法であると言える。温泉のみならず、工場などの高温排水などにも応用が利くほか、天候などに左右されない自然エネルギーであることも大きなポイントである。

バイナリー発電の問題点

上述の通り、バイナリー発電は、環境負荷の少ない、優れた発電方法と言えるが課題はまだ残っている。通常の火力発電や原子力発電では所内率が数%と低い数字を示す。この所内率とは発電した電気のうち何%を消費してしまっているか、という数値である。実際の発電では、水を循環させるためのポンプなど、一部は発電に必要な電力として消費している。これが所内率に表れてくるのであるが、バイナリー発電では15~20%程度であるとされる。つまり発電量に対して消費量の割合が多いということである。これは経済性が低いということを示し、バイナリー発電が普及途上であることもあわせ、コスト面で課題が残っているのである。

問題

バイナリー発電の原理について述べよ

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