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中国の地熱資源の特性と発展対策(その2)

2016年 9月30日

周総瑛:中国石化集団新星石油公司、国家地熱エネルギー源開発利用研究・応用技術推進センター

博士、教授級高級工程師。主に石油・ガス資源評価、地熱資源評価などに取り組む。 

劉世良:中国石化集団新星石油公司、国家地熱エネルギー源開発利用研究・応用技術推進センター

劉金侠:中国石化集団新星石油公司、国家地熱エネルギー源開発利用研究・応用技術推進センター

その1よりつづき)

2 地熱資源分布の特徴

2.1 地球の地熱資源分布の特徴

 地球内部には、想象を絶する巨大なエネルギー量が内包されている。推計によると、地球内部に蓄えられた熱量は、世界の石炭埋蔵量の約1.7億倍とされる。そのうち利用可能な量は、4 948×1012標準炭トンに匹敵する[5]。現在の世界の年間エネルギー消費量190×108標準炭トンで計算すれば、人類の数十万年のエネルギー需要を満たせることとなる。

 世界的に見ると、地熱資源の分布は不均衡なものである。高温地熱資源の分布は不均一性が際立ち、大地のプレートの縁の狭い地帯に沿って分布しており、幾千キロメートルにわたって続くこともある。地 球規模の地熱帯としては、有名な「環太平洋地熱帯」「地中海—ヒマラヤ地熱帯」「紅海—アデン湾—東アフリカ地溝地熱帯」「大西洋中央海嶺地熱帯」の4つが形成されている(表2、図1)[6-8]。

 環太平洋地熱帯:世界最大の太平洋プレートと、北アメリカ・ユーラシア・インドの各プレートとの衝突の境界に位置する。際立った高熱流と若い造山運動、活火山活動を特徴とし、「東太平洋中央海嶺」「 西太平洋島弧」「東南太平洋縫合線」の3つの地熱亜帯に分けられる。分布範囲には、アリューシャン列島やカムチャッカ半島、千島列島、日本、台湾、フィリピン、インドネシア、ニュージーランド、チリ、メキシコ、米 国西部が含まれる。世界ですでに開発利用されている高温地熱田はこの地熱帯に集中し、熱貯留温度は一般的に250~300 ℃である。

 地中海—ヒマラヤ地熱帯:ユーラシアやアフリカ、インド洋などの大陸プレートの衝突する接合地帯に位置し、西はイタリアを起点とし、東に向かってトルコとパキスタンを経て、チ ベット自治区の阿里地区に入り、東に向かって雅魯蔵布江流域を経て怒江に至った後、南東に向きを変え、雲南の騰衝に至る。この地熱帯は、若い造山運動や現代火山(噴火記録のある火山)の作用、マグマの侵入、高 熱流などを特徴とする。熱貯留温度は一般的に150~200 ℃である。

 紅海—アデン湾—東アフリカ地溝地熱帯:大洋中央海嶺拡張帯と大陸地溝帯系に沿って展開し、アラビアプレートとアフリカプレートの境界に位置する。高熱流と現代火山の作用、断裂活動を特徴とする。分 布範囲は、アデン湾から北に向かって紅海に至り、南に向かって東アフリカ地溝帯へと連接する。ジブチやエチオピア、ケニアなどの国の地熱田を含み、熱貯留温度はいずれも200 ℃以上に達する。

 大西洋中央海嶺地熱帯:大西洋中央海嶺拡張帯にある巨大なグローバル地熱帯で、アメリカ・ユーラシア・アフリカなど各プレートの境界に位置し、その大部分は海底にある。大 洋中央海嶺が海面に出ている部分としては主に、アイスランドのクラプラ、ナゥマフィヤットル、レイキャビクなどの高温地熱田がある。地熱帯の陸上の主体部分の熱貯留温度は多くが200 ℃以上である。

 中低温地熱資源は、プレート内部に幅広く分布している。プレートの境界から離れた広大な地区では、活動が減少または安定したブロックができ、熱環境は通常から低温となり、地 下水の熱活動もこれによって弱まり、一般的に、中低温地熱資源が形成される。プレート内部の地熱帯には主に、プレート内部の褶曲山脈や山間盆地などによって構成された地殻隆起地区と、中 新生代の堆積盆地を主とした沈下地区で育った中低温地熱帯が含まれる。

表2 世界的に知られる4つのグローバル地熱帯の特徴
Table 2 Feature list of the four famous global geothermal zones
注:データは文献[8]より。

地熱帯名称

位置

類型

熱貯留温度/℃

典型的な地熱田と温度(℃)

環太平洋地熱帯

東太平洋中央海嶺地熱亜帯

太平洋プレートと南極プレート・北アメリカプレートの境界

大洋中央海嶺型

288~388

米国:ガイザース(288)、ソルトン湖(360)
メキシコ:セロ・プリエト(388)

西太平洋島弧地熱亜帯

太平洋プレートとユーラシア・インド洋プレートの境界

島弧型

150~296

台湾:大屯(293)
日本:松川(250)、大岳(206)
フィリピン:ティウィ(154)
インドネシア:カモジャン(150~200)
ニュージーランド:ワイラケイ(266)、カウェラウ(285)、ブロードランズ(296)

東南太平洋縫合線地熱亜帯

太平洋プレートと縫合線型南アメリカプレートの境界

縫合線型

>200

チリ:エル・タティオ(221)

地中海—ヒマラヤ
地熱帯

ユーラシアプレートとアフリカプレート、インドプレートの衝突した合併地帯

縫合線型

150~200

中国:羊八井(230)、羊易、騰沖、熱海
イタリア:ラルデレッロ(245)
トルコ:クズレデレ(200)
インド:プガ

大西洋地熱帯

アメリカ・ユーラシア・アフリカプレートの境界

大洋中央海嶺型

200~250

アイスランド:ヘンギル(230)、レイキャネース(286)、ナゥマフィヤットル(280)

紅海—アデン湾—東アフリカ地溝地熱帯

アラビアプレート(サブプレート)とアフリカプレートの境界

大洋中央海嶺型

>200

エチオピア:ダロル(>200)
ケニア:オルカリア(287)

図1

図1 グローバル地熱帯の分布

Fig. 1 Distribution of the global geothermal resources zones

2.2 中国の地熱資源分布の特徴

 中国の地熱資源の形成と分布(図2)は、中国の地質構造の特性とその地球構造における部位とによって規定され、グローバル地熱帯である地中海—ヒ マラヤ地熱帯と環太平洋地熱帯が中国の南西地区と南東沿岸を貫いている。そのため高温地熱帯の分布は主に、この2つの地区に集中している[8-9]。一つはチベット南部—四川西部—雲南西部地区、も う一つは台湾地区である。このうちチベット南部—四川西部—雲南西部地熱帯は、世界的な地中海—ヒマラヤ地熱帯の東部の支線にあたり、この地域のバックグラウンド熱流値は80~100 mW/m2で、最 高で364 mW/m2に達する。台湾地熱は、太平洋プレートとユーラシアプレートの境界に位置し、西太平洋島弧型地熱亜帯の一部分である。島上は地殻活動が活発で、第四紀火山活動が激しく、地震が頻繁で、中 国南東部の海島で地熱活動が最も強烈な帯に位置している。

図2

図2 中国の通常地熱資源の分布

Fig. 2 Conventional geothermal resources distribution in China

 中国の中低温地熱資源は、プレート内部の大陸地殻隆起区と地殻沈降区に幅広く分布している。このうち地殻隆起区においては、地質時期の違いに応じた断裂帯が形成され、複数期の活動を経て、その多くは、地 下水の運動と上昇の良好な通路となっている。大気からの降水が地殻の深部に染みこみ、深層循環を経て通常の地温勾配の下で加熱された後、地殻活動による断裂に沿って地表に湧き出し、温泉を形成する。南 東沿岸地熱帯は、地殻隆起区の温泉の最も密集した地帯であり、主に、江西東部、湖南南部、福建、広東、海南省などを含む。プレート内部の地殻沈降区は、中国では、中・新生代の堆積盆地が幅広く形成され、主 なものとしては、華北盆地や松遼盆地、四川盆地、オルドス盆地、渭河盆地、蘇北盆地、ジュンガル盆地、タリム盆地、ツァイダム盆地などが挙げられる。これらの盆地は、豊 富な中低温地熱資源[10-12]を内包している。これらの資源は往々にして、石油・ガスやその他の鉱物資源、石炭などと同一の盆地の中に存在している。

 1970年代以来、中国の一部の学者や研究機関、生産機関は、国内のいくつかの重点地区と地熱田に対する地熱資源の評価事業を展開してきた。評価の成果は、地 熱資源の調査開発と利用に積極的な指導の役割を果たしている。保有資源の規模を把握し、開発調査のターゲットを精選し、国家による中長期地熱資源発展計画の制定に科学的根拠を提供するため、中国地質調査局は、全 国的な地熱資源評価事業を展開してきた。全国地熱資源評価成果統計(表3)[13]によると、中国の12カ所の主要盆地(平原)の地熱資源量は24964.4×1018 Jで、標準炭換算で8531.9×108 tに達し、毎年採掘可能な地熱資源量は標準炭換算で6.4×108 t、毎年排出削減可能なCO2は13×108 tに達する。全国の温泉の年間放熱量は1.32×1017 Jで、標準炭451.83×104 tの産出する熱量に相当し、可採係数を5.0とすれば、中国の対流型地熱資源の可採資源量は6.6×1017 J/a、標準炭換算で2259.1×104 t/aに達する。

表3 中国の12カ所の主要盆地(平原)の地熱資源評価結果統計
Table 3 Statistics of the twelve major basins (plain) geothermal resource evaluation results in China
注:データ源は文献[13]。

盆地(平原)

面積/km2

熱貯留層系

地熱資源量/1018 J

標準炭換算/108 t

華北平原

90 000

明化鎮組、館陶組、基岩

5 420.5

1 852.5

河淮盆地

68 050

新第三系

1 984.7

678.3

蘇北盆地

31 750

新第三系

495.0

169.2

下遼河盆地

3 385

新第三系

31.9

10.9

渭河—運城盆地

24 625

新第三系、第四系

3 652.1

248.2

松遼盆地

144 400

白亜系中部、上部

992.4

339.2

オルドス盆地

159 600

下部白亜系、ジュラ系、三畳系、
二畳系

2 548.1

870.8

四川盆地

200 000

ジュラ系、三畳系、二畳系

7 783.8

660.2

銀川平原

2 515

第三系、オルドビス系

409.8

140.0

西寧盆地

834

第三系

238.7

81.6

江漢盆地

28 000

新第三系

241.5

82.5

河套平原

28 000

新第三系

1 165.9

398.5

合計

781 159

 

24 964.4

8 531.9

3 地熱資源の利用状況

 地熱資源の利用は、直接利用と発電の2つの方式に分けられる。このうち直接利用としては主に、暖房や冷却、医療保健、温泉入浴、旅行、水産養殖、温室栽培などへの利用が挙げられる。中 国での利用方式は現在、チベット羊八井を代表とする地熱発電、天津・陜西・河北を代表とする地熱暖房、瀋陽を代表とする浅層水源ヒートポンプ暖房・冷却、大連を代表とする海水源ヒートポンプ暖房・冷却、北 京と南東沿岸を代表とする療養・旅行、華北平原を代表とする栽培と養殖の開発利用の局面が形成されている。

3.1 地熱の直接利用

 中国は、地熱と温泉の開発利用ですでに2000年余りの長い歴史を持ち、世界で地熱資源の利用を早期に始めた国の一つと言える。中 国の地熱資源の直接利用量は連続何年にもわたって世界トップを維持している。2010年の世界地熱会議報告[14]によると、2010年の世界の地熱直接利用量は121696 GWhで、そ のうち中国の直接利用量は20932 GWhに達し、世界の17.2%を占めた。直接利用量が2000 GWh/a以上の国家は15カ国だった(図3)。大まかな統計によると、中国の地熱直接利用のうち、入 浴と療養は47.55%、暖房は30.77%、その他は21.68%を占めている。

図2

国名(左から):中国、米国、スウェーデン、トルコ、日本、ノルウェー、アイスランド、フランス、ドイツ、オランダ、イタリア、ハンガリー、ニ ュージーランド、カナダ、スイス

図3 地熱の直接利用量2000 GWh/a以上のトップ15カ国

Fig. 3 The top 15 countries with geothermal energy direct utilization above 2000 GWh/a

3.2 地熱発電

 地熱発電技術には主に、ドライスチーム発電とフラッシュサイクル(容量拡大)発電、バイナリーサイクル発電(有機ランキンサイクルとカリーナサイクルを含む)[15-16]がある。こ のうちドライスチーム発電は、高温地熱田の発電に用いられる主要方法である。フラッシュサイクル法とバイナリーサイクル発電法は、中低温地熱発電の最も主要な2種の方法である。西蔵羊八井地熱発電所も、ダ ブルフラッシュサイクル法発電技術を採用している。

 地熱発電にはすでに100年の歴史がある。1904年にイタリア人が世界初の地熱発電所を建造して以来[17]、地熱発電を行う国は世界ですでに24カ国に達している。中国は1970年、地 熱発電を利用する世界で8番目の国となった。だがその後の30年余り、地熱発電は中国ではなかなか前進を実現できず、発展の兆しを見せていない。世界の地熱発電国24カ国のうち、中 国の発電容量は18位にすぎない。2010年の世界地熱会議報告によると[14,18]、2010年の世界の地熱発電の発電容量は10716.7 MWに達したが、こ のうち中国の発電容量は世界18位のわずか24 MWで、世界に占める割合は0.22%にすぎなかった。

その3へつづく)

参考文献

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[18] Bertani R. Geothermal power generation in the world, 2005–2010 update report [R]. Proceedings of World Geothermal Congress 2010, Bali, Indonesia, 25-29 April 2010.

※本稿は周総瑛,劉世良,劉金侠「中国地熱資源特点与発展対策」(『自然資源学報』第30巻第7期、2015年7月,pp.1210-1221)を『自然資源学報』編集部の許可を得て日本語訳・転 載したものである。記事提供:同方知網(北京)技術有限公司


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