非地熱地域における深部地殻のヒートソースとしての利用

(非地熱地域における大深度あるいは長大DCHEの可能性)



 非地熱地域においても、深部になれば地層温度が高くなります。長大なDCHEを建設すれば、非地熱地域の深部地層を熱源(ヒートソース)として、暖房や温水プールなどに利用することができます。

 スイスでは、深さ2,300mの長大DCHEが建設されており、幾つかのアパートの暖房に使われています。また、深さ1,200mの同軸型地中熱交換器がリゾートホテルの温水プールに使われています。
 ポーランドには、石油や天然ガスの調査のために掘削された調査井(ちょうさせい)が、数千本あるといわれています。これらの未利用の坑井(こうせい)を利用してDCHEを建設すれば、化石燃料の節約と二酸化炭素の排出量の削減が可能になります。
 研究者は、ポーランドの大学と共同で、長さ3km程度の大深度DCHE の実証をめざしています。

 当面は、未利用の坑井にDCHEを適用することになると考えられますが、エネルギーの制約の問題や地球環境問題が深刻になると予想されることから、将来的には、大深度のDCHEがどこでも経済的に利用できるようになる可能性があります。



もう一つの地球のイメージ

「水の惑星」地球は「灼熱の火の惑星」

 地球の中心部の温度は約6,000℃と推定されていますが、これは太陽の表面温度と同じです。
 通常、地層の温度は100m深くなると約3℃上昇します。また、30〜50kmの深さで1,000℃になると推定されています。
 この場合、地球の1,000℃以下の部分を図に書いてみると、左図の白い線の幅になります。 (良く見えないかも知れませんが・・・。ちなみに地球の半径は6,400kmです。)

 「水の惑星」地球はまた、「灼熱の火の惑星」ということができます。
 もし、地球の深部から熱を取り出すことができれば、人類は、無限のエネルギーを手にすることができます。
 このために最も適した方法が、DCHEだと考えられます。



WeggisのDCHE

世界で最も深いDCHE

 1993年の末に、スイスのルツェルン付近のWeggisというところに深さ約2,300mのDCHEが建設されました。研究者が知る限りでは、これが世界で最も深いDCHEですが、このDCHEは研究者らがハワイで構築したDCHEを参考に建設されています。
 
 このDCHEは、現在、ヒートポンプと組み合わせて幾つかのアパートの暖房に使われています。 DCHEの断熱内管としては、鋼管で長大な二重管を作り、これを真空に引いたものを使用しています。
 このDCHEはアパートの所有者が建設したもので、個人所有です。この坑井は、当初、深層熱水を得るために掘削したものですが、それがでなかったので、DCHEにして利用されています。
 スイスではまた、同じく1993年に Weissbadというところに、 深さ1,200mの同軸型地中熱交換器が建設されています。(時期的に言えば、こちらの方が早く建設されています。)
 この地中熱交換器は普通の鋼管を内管として使用しており、DCHEではありませんが、地下水を得るために掘削した坑井を利用して建設されています。
 また、 やはりヒートポンプと組み合わせてリゾートホテルのプールのために使われています。



ポーランドの大深度坑井

ポーランドでの長大DCHE の実現に向けて

 左図は、ポーランドにある深度3,000m以上の未利用坑井の分布を示しています。ポーランドには石油や天然ガスの調査井として掘削された深さ数kmの未利用坑井が数千本あるといわれています。
 ロシアやハンガリーなどの旧共産圏諸国にも、同様に多数の大深度未利用坑井があるようです。世界的に見れば、大深度未利用坑井の数は膨大なものになると推定されます。
 これらの未利用坑井の活用に、DCHEを利用できると考えられます。

 研究者は、未利用の坑井を利用した3,000m級のDCHEの実証をめざして、ポーランドのシレジア大学と共同研究を行っています。

 (このための費用の確保が最大の問題です。経済産業省の国際共同研究支援事業はほとんど見込みがないと聞いて、今年はあきらめました。産総研の国際共同研究枠の選考にはヒアリングもなしに落ちました。今後もあきらめずに各種の補助制度あるいは支援事業にトライするつもりですが・・・。 乞ご支援 !!!)


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