湯けむり発電

展示会用パネル 湯けむり発電の良いところ

展示会用に制作したパネルで、「湯けむり発電の良いところ」を説明しています。

湯けむり発電の良い点はたくさんあります。

再生可能エネルギー発電ではもっとも安定した良い発電方式と思っています。

これが温泉噴気のエネルギーです

湯けむり発電に使う温泉噴気のエネルギーが次の噴気写真に現れています。

温泉井戸の上側にあるバルブを開けると空に向けて噴気が勢い良く噴射されます。

噴射のジェットは空気中に出た時点で小さな水滴の集まりとなったジェット流であり、相当な速度を持っています。

地下から来る熱水の温度も空気中に出るとともに急速に100度以下に下がりますから、既に蒸気は存在出来ず霧の流れのようなものとなっています。

「湯けむり発電」は、「トータルフロー発電システム」なのです

現在当社が大分県別府市にて開発を進めている通称「湯けむり発電」は、発電方式を正式の理論的な呼び方をすれば「トータルフロー発電システム」となります。

トータルフロー発電システムとは、地熱発電の方式の中のひとつであり、20年以上前には盛んに米国などで理論の確立が行われ、色々な実験研究も行われた地熱発電システムです。

つまり地熱発電の方式は次の3つが熱サイクル利用方式として考えられます。


1.通常の地熱発電

熱水温度150℃以上にて、熱水から蒸気のみを分離し蒸気タービンで発電を行う方式

2.トータルフロー発電

熱水温度100℃~150℃にて、熱水エネルギーをそのまま熱水タービンで発電する方式

3.バイナリー発電

温度100℃未満の熱水の温度を別のガス蒸気に与えて、ガス蒸気タービンにて発電する方式


これら3方式の中ではトータルフロー発電システムがそのままの熱水エネルギーを使うので、同じ熱水からは最も多くのエネルギーを得られる方式であり、元々の熱水エネルギーのトータルのエネルギーを使えることから、トータルフロー発電システムと呼ばれています。

これまではトータルフロー発電システム用の熱水タービンを高性能化することが難しく、それにより実用化が阻まれてきましたが、その高性能化に目途をつけたのが現在別府市で行っている一連の熱水タービン発電実験なのです。

せっかく別府で行っているので、「湯けむり発電」というどちらかと言えばのどかな感じの名前を付けていますが、実際は熱水エネルギーを効率良くタービンの高速回転力に換える新方式の地熱水タービン発電と言って良いと考えています。

トータルフロー発電システム実験の様子です。湯けむりがもうもうと出てます。

湯けむり発電2号実験機の製作が進んでいます

新型地熱発電である「湯けむり発電」の2号実験機の製作が進んでいます。

次のような完成姿として実験現地に据え付けられます。

1号実験機とはかなり構造に変化があり、より出力を出し易いタービン構造の採用などを行っています。

また実験時の性能測定の詳細度を上げる工夫も多く行っています。

トータルフロー発電システム「湯けむり発電」の実証実験2号機

地熱井戸のエネルギーをこれまでの方法よりも徹底的に使い切る新しい地熱発電方式であるトータルフロー発電システム「湯けむり発電」の実証実験2号機の3次元設計完成図が次です。

プロペラ水車組み立て途中1

次は外部を透明化しています。

プロペラ水車組み立て途中2

この実験機によりさらに詳細なタービン性能のアップなど色々な項目の実証実験が始まります。

湯けむり発電実用機のケーシング周りがほぼ設計完了しました

トータルフロー発電システムである新型地熱発電の湯けむり発電実用機のケーシング周り設計がほぼ完了しています。

割と複雑な構造となっていますが、いろいろな運転状況を想定するとそうなってしまいます。

これから中心部が完成して全体設計完了となります。

トータルフロー発電システム「湯けむり発電」の実証実験2号機

地熱井戸のエネルギーをこれまでの方法よりも徹底的に使い切る新しい地熱発電方式であるトータルフロー発電システム「湯けむり発電」の実証実験2号機の3次元設計完成図が次です。

プロペラ水車組み立て途中1

次は外部を透明化しています。

プロペラ水車組み立て途中2

この実験機によりさらに詳細なタービン性能のアップなど色々な項目の実証実験が始まります。

湯けむり発電2号実験機の今日の実験の様子

新型地熱発電システムである湯けむり発電の2号実験機の本日の実験の様子です。

次は復水器への配管が完成している実験機の全体です。

プロペラ水車組み立て途中1

次はタービンケーシングのサイドパネルを開けて、中のノズルからの噴出状態とタービン羽根の回転の様子が見られる状態で運転しているものです。

プロペラ水車組み立て途中2

以前よりは良い状態で運転出来ていました。

蒸気タービン部単独運転実験準備

湯けむり発電の蒸気タービン部で単独運転をしてみるための準備を、次の写真のように行ってみた。

熱水タービンと連動して運転されるのが「湯けむり発電」での蒸気タービンとなりますが、今回は蒸気タービン単体に蒸気を供給してその正確な性能を測定することとしました。

「湯けむり発電」は、トータルフロー発電システムなのです

現在開発中の「湯けむり発電」は、地熱発電の理論分類で言えば「トータルフロー発電システム」となります。

「トータルフロー発電システム」とは、地下から上がってくる熱水と蒸気の両方をそのまま使って特殊な2相流タービンで回転動力を発生し発電する地熱発電のひとつの方式です。

熱水と蒸気のエネルギーを両方使うので、同じ熱水井戸から取れる発電量は他の方式の地熱発電方式より大きくなります。

ただしそれはタービンの効率がある程度以上に高い場合です。

そこで現在、次の写真のような実験でタービンの効率を高める研究を鋭意行っています。

今後、色々なタイプの2相流タービンを試験していく予定です。

トータルフロー発電「湯けむり発電」の3号実験機設計完了

地熱発電の一つの形態であるトータルフロー発電システムとしての「湯けむり発電」の3号実験機の設計が次のように完成しました。

プロペラ水車組み立て途中1

角度を変えてもう一枚

プロペラ水車組み立て途中2

いろいろな改善案を思いつき、上図のような姿まで「湯けむり発電」タービン発電機が進化しました。

湯けむり発電の仕組み 最新の説明図

新型地熱発電である「湯けむり発電」の仕組みを説明する最新図がありますので、載せてみます。

湯けむり発電は、

1.使用する温泉熱水の温度が、既存地熱発電とバイナリー温泉発電の中間帯を使用する。

2.蒸気と熱水のエネルギーの両方をタービンが使用するので、温泉井戸から取れる発電量を他方式(既存地熱、バイナリー発電)より多く出来る。この湯けむり発電の理論をトータルフロー発電システムと言う。

3.タービンと発電機だけで構成されるので、非常にシンプルな発電装置である。

4.これまでは捨てられていた温泉の蒸気エネルギーと熱水エネルギーを利用出来る。

5.熱い温泉温度を発電をしながら適切な温泉温度に下げることが出来る。

湯けむり発電 3号実験機の仮組が出来上がりました

湯けむり発電の実験に使う3号実験機の仮組が次の写真のように完成しました。

プロペラ水車組み立て途中1

角度を変えて真横から見てみます。

プロペラ水車組み立て途中2

湯けむり発電3号実験機の全体姿が分かって頂けたと思います。

これまでに比べかなりコンパクトになっており、手軽に設置出来る構造です。

湯けむり発電 3号実験機を現地据え付けしました

湯けむり発電の性能実験用3号実験機を現地に据え付けました。

配管も含め全体を見たのが次写真です。

プロペラ水車組み立て途中1

次は、実験機本体にズームしたものです。

プロペラ水車組み立て途中2

そして最後は、反対側からタービン発電機本体を見たものです。

プロペラ水車組み立て途中2

試験的に回してみましたが、勢い良く順調に回っていました。

湯けむり発電3号実験機の性能実験を行いデータを取得しました

湯けむり発電3号実験機の性能実験を行って、各種データを取得しました。

プロペラ水車組み立て途中1

実験場全体が次です。

プロペラ水車組み立て途中2

実験の結果改良点が分かり、早速に改造手配をしています。

湯けむり発電 3号実験機運転状況

湯けむり発電3号実験機の運転状況が次です。

蒸気タービンの出口から蒸気が出ているのが見えている状態での運転です。

蒸気タービンの回転数は毎分3800回転(3800rpm)まで走りっぱなし状態で上がりました。

この走りっぱなし回転数を6000rpmまで持っていけるように来週からは調整を行います。