[O-12] 高校生ポスター発表

[O12-P22] バイナリー発電の普及に向けたモデル開発

*梅津 尚功¹、*伊藤 ちから¹ (1. 宮城県古川黎明高等学校)

キーワード：

地熱、地熱発電、バイナリー発電

日本は世界第3位の地熱資源量を誇る「地熱資源大国」であり、その総量はおよそ2,347万kWにも相当する。
しかし、国内で稼働中の地熱発電所の出力は約52万kWと、地熱資源量のわずか2.2％であり、豊富な地熱資源量がありながら十分利用されずにいる。地熱発電が普及しない理由には、開発コストや立地条件、その他多くの要因が存在し、私たちはその一因である地熱発電のメリットデメリットの認知に目をつけた。

地熱発電には主に4つの発電方式が存在し、その中でもフラッシュ方式は広く利用されている。一方で、比較的新しいバイナリー方式は、低温の地熱資源も利用可能であるのにも関わらず、一般的な認知度は高くない。

そこで本研究ではこの2つの方式に着目し、それぞれの仕組みを模型によって広く認知させることを目的とする。

学生への発表に向けて、バイナリー発電模型の製作を行なっている。
バイナリー発電とは溶媒を加熱し気化させ、その蒸気でタービンを回し、冷却層で冷やし、液化させそれを加熱層へ戻すことで発電する方法である。バイナリー発電は他の地熱発電と比べて低温でも発電可能というメリットがある。温泉の源泉は様々な温度があり、源泉温度が80度のものも珍しくはない。
この温度では他の地熱発電は発電ができない、しかし人が入れる温度でもないので空冷式という外気温を使って冷やす方法が取られており、冷やす過程で熱エネルギーを無駄にしてしまっている。
そこでバイナリー発電を使うことにより温泉を冷ましながら発電をする事ができるようになる。現在制作している模型は将来的に学生に向けた発表に使用するため、バイナリー発電の媒体を安全なものにできないかと思い、比較的毒性の低い代替フロンを使用した。しかし、あまりにも沸点が低いことにより予期しない場所での加熱が行われ発電ができなかった。
エタノールを用いた移動量の測定と同時にタービンの回転と発電の有無の確認も行ったがタービンの回転、発電ともに確認できなかった。加熱によりエタノールの移動は確認できたがタービンと加熱部分が離れていてしまった事でエタノールが液体に戻り、充分なほど気体が流れなかった事が原因だと考えられる。又、タービンが液体用であり、エタノールの熱に耐えられなかった事も原因のひとつだ。
　認知度の向上に向けた活動として、学生に向けたシングルフラッシュ発電についての発表を行った。その際実際に製作した比較的簡易的なシングルフラッシュ発電模型を用いて説明した。
今後私達はタービンと加熱層を近づける、タービンを耐熱性が高いものにするという改善を施していく。又、バイナリー発電では部品が高いという問題点もあるので非接触タービンを使うことによりタービンとモーターを分離することにより、交換費用などをある程度抑えられると考えている。又、東北大学出前授業の方でも将来的にはバイナリー発電模型を使い、説明できることを目標としていく。