強化地熱システムは、地球表面の地下深くにある熱エネルギーを利用できます。
新たな研究によると、風力や太陽光発電から得た余剰の再生可能エネルギーを貯蔵する上で、バッテリーなどの既存技術よりも優れている可能性もあるとされています。
再生可能エネルギーの生産は拡大していますが、それを貯蔵する最善の方法を見つけることは、世界の脱炭素化を進める上で極めて重要になるでしょう。
何千年もの間、人々は自然に湧き出る温泉を、調理や暖房、さらには入浴にまで利用してきました。このようなエネルギーは地熱として知られています。
地熱資源からの発電は、1世紀以上にわたって行われてきました。最初の地熱発電所は20世紀初頭に稼働を開始しました。これらの発電所は、地中を掘削して地下の蒸気と熱水を利用する技術を用います。この熱によりタービンを回し、電気を生み出します。
構造活動が活発な地域の国々では、地熱エネルギーが電力需要の相当な部分を占めており アイスランド、ニュージーランド、ケニア、フィリピンなどがその例です。これらの国々は、既存の熱水貯留層に直接井戸を掘れるという利点を活かしています。
一方、強化地熱システム（EGS）は、在来型の地熱エネルギーでは利用できない、地下流体や透水性が不足している地域からも熱を取り出すことができます。地下により深く掘削し、人工的な熱貯留層を造成します。
「EGSは水を注入して高温の岩石から熱を取り出し、稼働可能な地熱貯留層へと変えます」と、米国エネルギー省は述べています。「自然システムを工学的に活用することで、地下に熱があるあらゆる場所で地熱エネルギーによる発電が可能になります。」
強化地熱システムを用いた再生可能エネルギーの貯蔵
太陽光や風力発電による再生可能エネルギーの設備容量が増加するにつれ、これらの電源が発電する電力を貯蔵する必要性も高まっています。再生可能エネルギーによる発電は変動しやすく、太陽が常に照るわけではなく、風が常に吹くわけでもないためです。
バッテリーなどの貯蔵技術は、需要が低い時に余剰エネルギーを蓄え、需要が高い時に放出するために用いられることが多く、電力網への安定供給を確保しています。しかし、新たな研究により、先進的な 地熱システムは再生可能電力の貯蔵に非常に適しており、他の技術と比べて最小限のコストでそれを実現できる可能性があるとのことです。
プリンストン大学と先進地熱開発企業のFervo Energyの研究チームによると、先進的な地熱貯留層は、風力や太陽光によって発電された余剰電力を温水または蒸気の形で貯蔵できます。再生可能エネルギーによる電力が得られない時には、この熱を用いて発電用タービンを回すことができます。
研究者らの結果によると、電力は数日間にわたって、リチウムイオン電池と同程度の効率で貯蔵できるとのことです。プリンストン大学の研究者ウィルソン・リックスは、米国電気電子学会（IEEE）に対し、「貯蔵能力は、地熱貯留層の建設に伴い事実上無償で得られるものです」と語りました。「これにより次世代の地熱発電所は、従来のベースロード運転の枠組みから脱し、風力や太陽光の供給者としてはるかに大きな価値を得ることができるようになります」――そしてそれによって、3つの再生可能エネルギー技術すべてを後押しすることになります。
IEEEによると、EGSシステムは、発電だけでなくエネルギーを貯蔵するための理想的な解決策にもなり得るとのことです。「余剰の風力または太陽光エネルギーを人工貯留層への水の注入に用いることができ、そこで水は蓄積されて圧力が高まります。電力が必要になった時に、生産井を開放すればよいのです。」
地熱エネルギー推進の動き
米国エネルギー省（DOE）の推計では、米国内には5テラワットを超える熱資源があり、これは世界全体のエネルギー需要を賄うのに十分な量です。 同省によると、その一部のごく小さな割合を活用するだけでも、米国の4,000万世帯に電力を供給できるとしています。
DOEは、2035年までにEGSのコストを90%削減することを目指す「強化地熱ショット（Enhanced Geothermal Shot）」と呼ばれる取り組みを開始しました。
「米国には、私たちの足元に眠る広大な地熱エネルギー資源があり、このプログラムにより、その電力を米国の家庭や企業に経済的に届けられるようになります」と、米国エネルギー長官ジェニファー・グランホルムは述べています。
地熱による暖房・冷房の広範な導入は、コミュニティ全体にとって脱炭素化への道筋を開くことになると、DOEは付け加えています。
再生可能エネルギーの設備容量は世界的に増加している
国連の推計によると、世界の温暖化を産業革命前の水準より1.5°C未満に抑えるためには、世界の排出量を2050年までにネットゼロにする必要があります。
発電部門は世界全体の炭素排出量の約3分の1を占めており、マッキンゼーの推計によると、気候目標を達成するためには2040年までに完全に脱炭素化する必要があります。
世界の電力生産の3分の1以上は低炭素源から得られており、その割合は上昇しています。 再生可能エネルギーの設備容量は、2022年に8%以上増加すると見込まれており、国際エネルギー機関（IEA）によると、その増加分の60%を太陽光発電が占めると予測されています。
しかしIEAは、今後数十年でネットゼロを目指すと誓約する国の数は増え続けているものの、各国の取り組みを合わせても、世界の気温上昇を1.5°Cに抑えられる可能性には依然として大きく及ばないと指摘しています。
2050年までにネットゼロ排出を達成するためには、世界全体のクリーンエネルギーへの年間投資額を、2030年までに約5兆ドルへと3倍に増やす必要があり、IEAは述べています。また、「利用可能なすべてのクリーンで効率的なエネルギー技術の即時かつ大規模な導入」も必要になるとしています。
地熱とそのエネルギー貯蔵の可能性は、この点において重要な役割を果たしうるでしょう。
