地熱発電・太陽熱発電所は環境破壊？30個の理由意見・解説考察 その5　再生エネルギーは環境破壊？3万文字レポート

そもそも地熱発電って何？

地熱発電における水の使用量は、発電の効率や環境への影響に大きく関連しています。地熱発電は、地下のマグマによって加熱された水や蒸気を利用して電力を生成する再生可能エネルギーの一形態です。このプロセスにおいて水の役割は多岐にわたります。

地熱発電の仕組み
地熱発電では、地下深くに存在する高温の地熱流体（蒸気や熱水）を取り出し、タービンを回して発電します。具体的には、以下のような流れで行われます。

地熱貯留層からの抽出　地下1,000メートルから3,000メートルの深さにある地熱貯留層から、蒸気や熱水を生産井を通じて引き上げます。

発電　引き上げた蒸気でタービンを回し、そのエネルギーを電力に変換します。

還元　発電後の蒸気は冷却され、熱水として還元井を通じて再び地下に戻されます。このプロセスにより、地熱貯留層内の水が循環し続けることが可能になります。

発電方式
フラッシュ発電 高温の蒸気を直接利用する方式で、この場合は比較的多くの水が必要です。蒸気とともに引き上げられた熱水は還元されるため、全体として循環する水量が大きいです。

バイナリー発電
熱水を用い、水よりも沸点が低い媒体（例　ペンタン）を加熱して蒸気を生成します。この方法では、直接的な蒸気使用が少ないため、水の使用量も相対的に少なくなります。

地域特性
地熱資源が豊富な火山地域では、自然に存在する水源を活用できるため、水の供給が安定しています。しかし、乾燥地域や水資源が限られている場所では、水の使用量が問題視されることがあります。

環境への配慮
地熱発電はCO₂排出量が少なく、持続可能なエネルギー源として注目されていますが、水資源への影響も考慮する必要があります。過剰な抽出や不適切な管理は、地下水位の低下や周辺環境への悪影響を引き起こす可能性があります。

タービンを回して発電するのに温泉資源を利用しているのが地熱発電
火力発電や水力発電、原子力発電もすべてタービンを回して発電している

太陽熱発電ってそもそも何？　水の無駄遣い

太陽光発電で十分であるため、日本での太陽熱発電所の商業運転の実績は少ない

冷却水の必要量
太陽熱発電所では、冷却水が重要な役割を果たします。特に、トラフ式やタワー式の太陽熱発電プラントでは、蒸気の復水器に水冷式熱交換器を用いる場合、トラフ式では約3,000リットル/MWh、タワー式では約2,000リットル/MWhの水が必要とされます。この冷却水は、発電効率を維持するために必要です。

水資源が豊富な地域では、これらの水量を確保しやすいですが、水不足が懸念される地域では、冷却用水の供給が難しくなることがあります。そのため、水冷式と比較して熱交換効率が劣る空冷式熱交換器を採用する場合もあります。

水の使用量は運用コストにも影響します。冷却水を多く使用するシステムは、その分水の供給コストや管理コストが増加します。したがって、水資源の管理は経済的な観点からも重要です。

集光型太陽熱発電は、レンズや鏡で太陽光を集め、その熱で水を蒸発させて蒸気タービンを回す方式です。このプロセスでは、水は主に冷却と蒸気生成に使用されます。効率的なエネルギー変換を実現するためには、大量の水が必要となります。

ハイブリッドシステム
一部の太陽熱発電所では、火力発電とのハイブリッドシステムを採用しています。この場合、補助的な燃料を使用して発電するため、水の使用量はその設計によって変わります。特に、夜間や日射量が少ない時間帯でも安定した出力を確保するために、水資源の管理が重要です。

太陽熱発電は再生可能エネルギーとして注目されていますが、水資源の使用は環境への影響も考慮しなければなりません。特に乾燥地域や水不足地域での運用には注意が必要です。

地熱発電所・太陽熱発電所の冷却水の取水が、河川や海洋の生態系に影響を与える可能性があります。

大量の冷却水の取水により、河川の流量が減少したり、海洋生物の幼生が取り込まれたりする恐れがあります。ただし、取水口の設計を工夫し、生物の取り込みを防ぐスクリーンを設置するなどの対策を講じることで、その影響を最小限に抑えることができます。また、河川や海洋の生態系のモニタリングを行い、取水の影響を監視することも重要です。

地熱発電は、再生可能エネルギーの一つとして注目を集めていますが、発電所の運用には冷却水が不可欠であり、その取水が周辺の河川や海洋の生態系に影響を与える可能性が指摘されています。
地熱発電所では、高温の熱エネルギーを利用して蒸気を発生させ、タービンを回して発電を行います。このプロセスで使用された蒸気は、冷却水によって冷やされ、再び水に戻されます。つまり、発電に使用する水を循環させるために、大量の冷却水が必要となるのです。
冷却水の取水は、主に河川や海洋から行われます。大規模な地熱発電所では、1日に数十万トンから数百万トンもの水を取水することがあります。こうした大量の取水は、河川の流量を大きく減少させる可能性があります。流量の減少は、河川の水位低下や、河床の露出、水温の上昇などにつながり、河川生態系に深刻な影響を及ぼしかねません。

特に、河川の水量が少ない乾季などには、取水による影響が顕著に現れると考えられます。河川の流量減少は、魚類などの水生生物の生息環境を悪化させ、種の多様性の低下や個体数の減少を引き起こす恐れがあります。また、河川の水質悪化や、河岸植生の衰退なども懸念されます。
海洋からの取水についても、生態系への影響が問題視されています。海水の取水口には、魚類や甲殻類、プランクトンなどの海洋生物の幼生が大量に取り込まれてしまうことがあるのです。これらの生物は、発電所の冷却システムに取り込まれると、高温の熱水や薬品処理によって大部分が死滅してしまいます。大量の幼生の死は、海洋生態系の食物連鎖に影響を与え、魚類資源の減少などにつながる可能性があります。
ただし、こうした影響は、発電所の立地条件や取水方法、冷却システムの設計などによって大きく異なります。例えば、河川の流量が豊富な地域や、海洋生物の幼生が少ない海域では、影響は比較的小さくなると考えられます。
また、取水口の設計を工夫することで、生態系への影響を最小限に抑えることも可能です。例えば、取水口にスクリーンを設置し、生物の取り込みを防ぐことができます。また、取水口の位置を生物の生息域から離れた場所に設置したり、取水量を必要最小限に抑えたりすることも有効でしょう。
加えて、冷却水の排水についても、適切な処理と管理が求められます。高温の排水を直接河川や海洋に放出すると、水温の上昇による生態系への影響が懸念されます。排水の冷却や、放出場所の選定など、周辺環境への配慮が必要です。
地熱発電所の冷却水取水が生態系に与える影響については、まだ十分な知見が蓄積されているとは言えません。今後、実証事例を増やし、環境影響評価の手法を確立していくことが求められます。
また、発電所の計画段階から、地域の生態系への影響を十分に調査・予測し、適切な対策を講じることが重要です。河川や海洋の生物相や水質、水量などについて、継続的なモニタリングを行い、取水の影響を監視する必要があります。

さらに、発電所の運用においては、地域の環境保全団体や漁業関係者などのステークホルダーとの対話が欠かせません。生態系への影響について、情報を共有し、理解を得ることが重要です。
太陽熱発電は、化石燃料に依存しない持続可能なエネルギー源として期待されていますが、冷却水の取水による生態系への影響は無視できない問題です。河川や海洋の生態系を保全しつつ、太陽熱発電を発展させていくためには、科学的知見に基づく適切な対策と、ステークホルダーとの合意形成が不可欠でしょう。

技術的には、閉鎖式の冷却システムの開発や、冷却水の再利用、代替的な冷却方式の導入などが求められます。また、取水口の設計や運用方法の最適化、モニタリング技術の高度化なども重要な課題です。
政策面では、太陽熱発電所の環境影響評価ガイドラインの策定や、モニタリング体制の整備、生態系保全策の義務化などが必要でしょう。同時に、環境負荷の少ない冷却技術の研究開発を支援し、技術革新を促進することも求められます。

持続可能な社会の実現には、再生可能エネルギーの推進が欠かせません。しかし、その過程で生態系を犠牲にすることがあってはなりません。太陽熱発電の健全な発展のためには、環境への影響を最小限に抑える技術と、地域社会との合意形成に基づく適切な管理が必要不可欠なのです。
私たちは、エネルギー問題と環境問題の両立という難しい課題に直面しています。太陽熱発電の可能性を追求しつつ、生態系への影響を最小限に抑える英知を結集することが求められています。科学的知見と社会的合意に基づき、持続可能な形で再生可能エネルギーを発展させていくことが求められています。

太陽熱発電所は広大な土地を必要とするため、建設によって自然環境が大きく変化し、動植物の生息地が奪われる可能性があります。

地域の生態系のバランスが崩れ、生物多様性が損なわれる恐れがあります。生態系とは、ある地域に生息する生物とそれを取り巻く環境が相互に影響を及ぼし合う仕組みのことを指します。

その結果、植生の変化や土壌浸食などの問題が生じ、周辺環境に悪影響を及ぼす可能性があります。土壌浸食とは、降雨や風などの外的要因によって土壌が流出または飛散することを指します。

太陽熱発電所がバードストライクを誘発している。

太陽熱発電所では、太陽光を反射して集光するために大型の鏡やレンズが使用されます。これらの集光装置に鳥類が衝突したり、強い光に惑わされて行動に影響が出たりする可能性があります。特に渡り鳥の移動ルート上に発電所が建設された場合、鳥類の生態系に大きな影響を与える恐れがあります。

地熱発電所では、冷却システムや蒸気タービンの運転に大量の水が必要とされます。

水資源の大量消費　水資源が限られている地域では、発電所の運営によって水不足が深刻化し、周辺の生態系や農業、地域社会に悪影響を及ぼす可能性があります。

地熱発電は、地下の高温の蒸気や熱水を利用して発電する方式です。発電プロセスには、蒸気タービンの駆動や冷却システムの運用など、多くの段階で水が使用されます。特に、冷却システムは大量の水を必要とするため、水資源への影響が懸念されています。
水資源が限られている地域に地熱発電所が建設された場合、発電所の運営によって水不足が深刻化するリスクがあります。発電に必要な水量が、地域の水資源の許容量を超えてしまうと、周辺の生態系や農業、地域社会に悪影響を及ぼす可能性があるのです。

水不足の深刻化
地熱発電所の運転に伴う大量の水消費により、地域の水資源が徐々に枯渇していく可能性があります。特に、降水量が少なく、水資源の乏しい地域では、この影響が顕著に現れるでしょう。

太陽熱発電所 地熱発電所　冷却水の排出による水質汚染

発電所で使用された冷却水は、高温で化学物質を含んでいる場合があります。この冷却水が適切に処理されずに自然水域に放出されると、水質汚染や水温上昇を引き起こし、水生生態系(aquatic ecosystem)、海洋生態系 (marine ecosystem)、淡水生態系 (freshwater ecosystem)に悪影響を及ぼす可能性があります。

太陽熱発電所　太陽熱集光器の設置による土地の減少

広大な土地に太陽熱集光器を設置することで、その土地が他の用途に使えなくなります。農地や森林などが発電所の建設によって失われると、食料生産や二酸化炭素吸収などの機能が低下し、環境に負荷がかかる可能性があります。

太陽熱発電所の建設による景観の変化

大規模な太陽熱発電所の建設は、自然景観を大きく変える可能性があります。大型の集光装置や高い塔などの施設が建設されることで、地域の景観が人工的なものに変わり、自然の美しさが損なわれる恐れがあります。

太陽熱発電所　集光装置の反射光による影響

太陽熱発電所の集光装置は、太陽光を強く反射します。この反射光が周辺の住宅地や自然環境に届くと、眩しさや熱による不快感を引き起こす可能性があります。また、反射光が動植物の行動に影響を与える可能性もあります。

太陽熱発電所の運営に伴う温室効果ガスの排出

太陽熱発電所の建設や運営には、大量のエネルギーが必要とされます。このエネルギーの多くは化石燃料に依存しているため、発電所の運営に伴って温室効果ガスが排出される可能性があります。温室効果ガスとは、地球温暖化の原因となる二酸化炭素やメタンなどのガスのことを指します。

太陽熱発電効率の低さによる土地利用の非効率性

太陽熱発電は、他の再生可能エネルギーと比べて発電効率が低いとされています。つまり、同じ発電量を得るために、より広い土地が必要になります。土地利用の非効率性は、自然環境への影響を増大させる要因の一つと考えられます。

太陽熱発電所の廃棄物処理による環境負荷

太陽熱発電所では、集光装置や熱交換器などの設備が定期的に交換される必要があります。これらの廃棄物の処理が適切に行われない場合、環境汚染や生態系への悪影響を引き起こす可能性があります。

太陽熱発電所　蓄熱システムに使用される材料の環境影響

太陽熱発電所では、夜間や曇天時にも発電を行うために、蓄熱システムが使用される場合があります。蓄熱材料の製造や廃棄の過程で、環境に負荷がかかる可能性があります。例えば、蓄熱材料に使用される溶融塩は、製造や輸送の際に環境に悪影響を及ぼす恐れがあります。

太陽熱発電所　送電線の建設による自然環境の分断

太陽熱発電所で生産された電力を消費地まで送るために、送電線の建設が必要です。送電線の建設は、森林の伐採や自然環境の分断を引き起こす可能性があります。これにより、動物の移動ルートが遮断されたり、生息地が分断されたりして、生態系に悪影響を及ぼす恐れがあります。

太陽熱発電所の建設による文化的・歴史的遺産の破壊

太陽熱発電所の建設予定地に文化的・歴史的遺産が存在する場合、それらが破壊される可能性があります。地域の文化や歴史を反映する遺跡や建造物が失われることで、地域の文化的多様性が損なわれる恐れがあります。

太陽熱発電所の事故や災害による環境汚染

太陽熱発電所では、高温の熱媒体や蒸気を扱うため、事故や災害が発生する可能性があります。事故による火災や爆発、有害物質の漏出などが起こると、周辺の環境や生態系に深刻な影響を与える恐れがあります。

太陽熱発電所の建設による地域社会への影響 生活の質の低下

大規模な太陽熱発電所の建設は、地域社会に大きな変化をもたらす可能性があります。建設工事に伴う騒音や交通量の増加、景観の変化などが、地域住民の生活の質に影響を与える恐れがあります。また、発電所の建設によって地域の伝統的な産業や生活様式が脅かされる可能性もあります。

地熱発電は、地下深くから高温の蒸気や熱水を取り出し、その熱エネルギーを利用して発電を行う方式です。発電の過程で、地下から汲み上げられた熱水に含まれる物質が、環境に悪影響を及ぼす可能性があります。
特に懸念されるのは、重金属と硫化水素です。地下の高温環境下では、岩石中の重金属類が熱水に溶け出しやすくなります。よく見られるのは、ヒ素、水銀、カドミウム、鉛などです。これらの重金属は、人の健康や生態系に有害な影響を与えることが知られています。
例えば、ヒ素は発がん性があり、皮膚や肺、膀胱などにがんを引き起こす可能性があります。水銀は、神経系に損傷を与え、特に胎児の脳の発達に悪影響を及ぼします。カドミウムは、腎臓障害や骨軟化症の原因となります。
また、硫化水素は、地下の高温環境下で硫酸塩が還元されることで生成されます。硫化水素は、悪臭があり、低濃度でも目や呼吸器に刺激を与えます。高濃度になると、呼吸困難や意識障害、最悪の場合は死に至ることもあります。
これらの有害物質が、熱水とともに地上に汲み上げられ、適切に処理されずに環境中に放出されると、深刻な汚染問題を引き起こします。土壌や地下水、河川などが汚染され、飲料水の安全性が脅かされる恐れがあります。
また、有害物質を含む蒸気が大気中に放出されると、大気汚染の原因となります。特に、硫化水素は、大気中で酸化されて二酸化硫黄となり、酸性雨の原因物質の一つとなります。
地熱発電所では、汲み上げた熱水を冷却し、蒸気と熱水に分離します。有害物質を含む熱水は、適切な処理施設で浄化する必要があります。重金属類は、凝集沈殿法や吸着法などで除去します。硫化水素は、酸化処理や活性炭吸着などで除去します。
しかし、これらの処理には、高度な技術と多額のコストが必要となります。発電コストの上昇につながるため、適切な処理が行われない事例も報告されています。
さらに、処理の過程で発生する汚泥や廃棄物の処分も課題となります。有害物質を濃縮した汚泥が、不適切に処分された場合、二次的な環境汚染を引き起こす恐れがあります。
もう一つの大きな問題は、地熱資源の枯渇です。地熱発電は、地下の熱水を汲み上げることで成り立っています。しかし、熱水の汲み上げ速度が地下の熱水の再生速度を上回ると、徐々に熱水の温度が低下し、発電効率が低下します。
実際に、長期間の運転で地熱資源が枯渇し、発電所が閉鎖に追い込まれた事例もあります。地熱資源は、化石燃料と異なり、再生可能な資源ですが、その再生速度には限界があるのです。
地熱資源の枯渇は、発電所の運営だけでなく、周辺環境にも影響を及ぼします。地下の熱水が減少すると、温泉の湧出量が減ったり、泉質が変化したりすることがあります。これは、地域の観光資源である温泉に打撃を与えるでしょう。
また、地下の熱水の減少は、地盤沈下を引き起こす可能性もあります。地下の水が減ることで、地層が収縮し、地表が沈下するのです。地盤沈下は、建物の傾斜や断水、道路の陥没など、様々な問題を引き起こします。
地熱発電による環境影響と資源枯渇の問題は、発電所の設計や運営方法に大きく依存します。環境汚染を防ぐためには、汲み上げた熱水の適切な処理が不可欠です。また、資源の枯渇を防ぐためには、熱水の汲み上げ量を適切にコントロールする必要があります。
発電所の設計段階から、環境アセスメントを徹底し、適切な処理施設や監視システムを整備することが求められます。また、周辺の温泉や地下水への影響をモニタリングし、異常が見られた場合は速やかに対策を講じる必要があります。
地域社会との対話も欠かせません。発電所の運営が地域に与える影響について、情報を公開し、住民の理解を得ることが重要です。温泉事業者など、地域の関係者とも協力し、持続可能な資源利用の方策を探ることが求められるでしょう。
技術面でも、より効率的で環境負荷の少ない発電方式の開発が期待されます。例えば、熱水を地下に戻す還元井の技術や、未利用の低温熱水を活用するバイナリー発電などが注目されています。

バイナリー発電は、80～150℃の中高温熱水や蒸気を熱源として、低沸点の媒体を加熱し蒸発させてタービンを回す発電方式です。媒体にはペンタンなどが使用されます。この方式は、従来の地熱発電では利用されなかった低温の熱水を効率的に利用できるため、地熱エネルギーの利用範囲を広げることができます。また、IoTやAI技術を活用することで、発電所の運転効率を向上させる取り組みも行われています

水質汚染・土壌汚染　太陽熱発電所の集光装置のメンテナンスに使用される化学物質の影響

太陽熱発電所の集光装置は、定期的なメンテナンスが必要です。メンテナンスには、洗浄剤や防錆剤などの化学物質が使用される場合があります。これらの化学物質が環境中に放出されると、水質汚染や土壌汚染を引き起こし、生態系に悪影響を及ぼす可能性があります。