火山発電に関する基礎的研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01420038
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 江原 幸雄 九州大学, 工学部, 教授 (10002346)
• 研究分担者: 糸井 龍一 九州大学, 工学部, 助教授 (50108768) ; 茂木 透 九州大学, 工学部, 助手 (80182161)
• キーワード: 火山エネルギー / 地熱エネルギー / 火山活動 / 熱抽出 / 火山発電 / 地熱開発 / 熱構造 / マグマ

研究概要

本年度は前年度に予備的に掘削したボーリング孔よりさらに深く掘削し、27mの深さから、孔口温度233.2℃、蒸気量約0.5T/h(大気開放状態で)の過熱蒸気の噴出に成功した。1993年2月現在、掘削終了以後8カ月を経過しているが、噴気を継続している。このボーリング孔掘削位置選定に当たっては、特に高密度比抵抗探査法が、蒸気が存在すると推定された高比抵抗ゾーンを検出し、これを目標に掘削した結果、目的とした過熱蒸気の噴出に成功したものである。この結果、活火山体内の高温噴気探査法に有力な指針を得た。
本年度までに行われた、すべての調査結果を総合し、九重火山下の総合的熱構造モデルを作成した。その結果、本地域の地熱系は冷却しつつあるマグマの上部に発達した典型的な火山性高温地熱系であることが明らかにされた。また、得られた熱構造モデルに基づいて、九重火山下に存在する熱エネルギーの態様に関する分類を行った。その結果,(1)溶融マグマ、(2)固化マグマ、(3)マグマに過熱された花崗岩質乾燥高温岩体、(4)マグマ性流体および(5)火山熱貯留層内流体資源の5つに分類された。これらの火山エネルギーのうち、最初に開発することが望ましい資最として、(5)があげられた。このエネルギーの採取法として、従来型の坑井掘削による方法と熱交換方式による方法を検討した。従来型の手法であれば天然の噴気活動に大きな影響を与えずに10MWの発電を行うことが可能とされた。これは、低目の評価であり火山発電のパイロットプラントとしては妥当な規模と判断された。一方、火山熱貯留層内の流体資源は腐食性火山ガスを含むことから同軸熱交換器方式による抽熱量評価も行ったが火山熱貯留層は気液2相であり、熱交換面において凝縮熱伝達が期待でき、有効な抽熱法であることが実験的に確認された。

研究成果

• [文献書誌] 江原 幸雄,茂木 透: "噴気活動期の火山活動予測-九重火山の例-" 自然災害科学研究西部地区部会報. 14. 36-42 (1992)
• [文献書誌] 江原 幸雄: "活火山下の熱過程の解明と火山エネルギー抽出の試み-九重火山九重硫黄山地域におけるケーススタディー" 九大地熱研究報告. 1. 17-24 (1992)
• [文献書誌] 茂木 透: "地熱変質による岩石比抵抗の変化" 九大地熱研究報告. 1. 25-29 (1992)
• [文献書誌] 栗脇 善朗,糸井 龍一,福田 道博: "九重硫黄山の地熱貯留層解析" 九大地熱研究報告. 1. 30-37 (1992)
• [文献書誌] S.Ehara: "Magmatic gydrothermal system benearh Kuju Volcano,central Kyushu,Japan" Report,Geological Survey of Japan. 279. 53-56 (1992)
• [文献書誌] 江原 幸雄,橋本 和幸: "活動的な噴気地域の背景的熱構造-九重硫黄山の例-"
• [文献書誌] S.Ehara: "Study on thermal processes beneath Kuju volcano,Japan-A step to volcano energy utilization" Geothermal Resources Council Transactions. 16. 153-156 (1992)
• [文献書誌] 江原 幸雄,茂木 透: "活火山下の熱過程と能動的地熱エネルギー抽出" 能動的地熱抽出に関するシンポジウム論文集. 47-50 (1992)
• [文献書誌] S.Ghara: "Tthermal structure beneath Kuju volcano,central Kyushu,Japan" Jrur.Volcamol.Geotherm.Res.54. 107-116 (1992)
• [文献書誌] T.Mogi and K.Nakama: "Magnetotelluric interpretation of geothermal system in Kuju Volcano,southwest Japan" Jour.Volcanol.Geotherm.Res. (1993)