標題 再生能源的先驅

  • 岩手
類別:
史蹟、城蹟
媒體用途種類:
網頁
字數:
501-750
編寫年度:
2019
地區協議會名稱:
Hachimantai Farm Stay Council

A Pioneer of Renewable Energy


The Matsukawa Geothermal Power Plant located within the Towada-Hachimantai National Park in Iwate Prefecture was the first geothermal station in Japan to launch commercial operations. That was back in 1966, and the groundbreaking facility carries on today as one of the country’s largest producers of this clean, renewable energy. Over the plant’s five decades its engineers have amassed a wealth of expertise in geothermal development and the safe, stable provision of hydrothermal power. How this all came to be is also a story about the “power” of accidental discovery: the surveyors who first struck on the prolific steam reservoirs of Matsukawa were in fact looking for something else.


In the early 1950s, municipal leaders and inn operators in Matsukawa were seeking ways to expand the area’s attractions as a hot-spring resort. A geological survey team was brought over from the nearby Matsuo Mine to test-drill for new thermal springs that would support expansion of the town’s lodgings. But rather than hot water, the engineers kept tapping into rushing torrents of steam instead. Three tremendous geysers of vapor were found in as many years. The running costs of these speculative surveys continued to build as each successive strike was deemed a failure. Finally, with the seventh drilling in 1956, sufficient hot water was sourced to enable the launch of a new, moderate-sized hot-spring inn accommodating up to 40 guests. Geothermal steam supplied its indoor heating; its lamps relied on kerosene and gas. When Hachimantai acquired national park status that same summer the owner determined to introduce electric lighting, and struck on the idea of steam-driven generation to achieve it. This turn of events was, in effect, the beginning of geothermal energy production in Matsukawa.


Matsukawa’s Steady Performance

Ten years of research and state-of-the-art construction later, the Matsukawa Geothermal Power Plant came online with an initial capacity of 9,500 kilowatts. Subsequent addition of new production wells, followed by the introduction of an updated turbine in 1993, increased its capacity by 147 percent to reach the present-day (2019) output of 23,500 kilowatts. In addition to the clean, dependable electricity it provides for Hachimantai facilities and residents from its 10 wells, the plant scrubs steam of its naturally occurring hydrogen sulfate and other chemicals and converts it to hot water that is sent to local hot-spring lodgings for kitchen use, and to agricultural associations for heating their greenhouses. In 2016 Matsukawa Geothermal Power Plant was named a “Mechanical Engineering Heritage” site by the Japan Society of Mechanical Engineers for its seminal role in developing the country’s strengths in hydrothermal power.


Matsukawa Geothermal Power Plant: A Half-Century History

1966 Launched operations at 9,500 kW capacity

1968 Increased capacity to 20,000 kW

1973 Increased capacity to 22,000 kW

1993 Updated turbine; increased capacity to 23,600 kW

1994 Opened the Matsukawa Geothermal Hall

2005 Launched remote surveillance from Shizukuishi-cho

2016 Named a “Mechanical Engineering Heritage” site by the Japan Society of Mechanical Engineers

Marked 50 years of operation


How Hydrothermal Energy Works

As its name suggests, hydrothermal power is all about water and heat, two things found in abundance in Hachimantai’s volcanic belt. (As of November 2019, seven geothermal power plants lie in the Tohoku region, accounting for about 50 percent of the country’s total output.) Where magma comes near the earth’s surface, it heats up the groundwater that runs along subterranean fault lines or is pooled in fractured surfaces and trapped in porous rock. These reservoirs are drilled to capture the steam and hot water, which are then piped to drive a turbine that generates electricity.


Matsukawa is unique among Japan’s hydrothermal plants as it is the only “dry steam” facility in the country, piping hot vapor directly from its source beneath the ground to the turbine that drives a generator. Other plants use flash or binary cycles, which involve the extra steps of converting hydrothermal fluid to vapor, or vaporizing moderate-temperature water respectively. A much simpler process, Matsukawa’s direct dry-steam technology is the oldest type of geothermal conversion, developed and used experimentally for the first time in Larderello, Italy, in 1904.


松川地熱発電所の全体概要と魅力


岩手県の十和田八幡平国立公園内に位置する松川地熱発電所は、1966年に日本で最初に商業運転を開始した地熱発電所です。この革新的な施設は現在も稼働しており、日本有数の出力を誇る地熱発電所としてクリーンで再生可能なエネルギーを供給しています。その50年の歴史の中で、松川地熱発電所の技術者たちは、地熱開発や熱水を利用した電力の安全かつ安定した供給について豊富な専門知識を蓄えてきました。そして、これらすべては偶然の発見がもたらした“力”の物語でもあります。松川の豊富な蒸気源を最初に発見した調査員は、実は別のものを探していたのです。


1950年代初め、松川の自治体の長や旅館経営者は、温泉地として地域の魅力を拡大する方法を模索していました。町の宿泊施設の拡充を支える新たな温泉の試掘を行うために、近隣の松尾鉱山から地質調査チームが呼ばれましたが、技術者たちが掘り当てるのは温泉ではなく勢いよく噴出する蒸気ばかりで、3年の間に3つの巨大な蒸気間欠泉が見つかりました。こうした投機的調査のランニングコストは、その後の掘削がどれも失敗と見なされたため増加し続け、ようやく7本目の掘削で40名まで宿泊できる中規模の温泉宿の新規開業に十分な温泉が供給されたのは1956年のことでした。この温泉宿内の暖房は地熱蒸気で賄われ、照明には灯油やガスが利用されていました。同年の夏に八幡平が国立公園に指定された際、宿の経営者が電気照明を導入することを決め、その実現のために蒸気による発電というアイデアを思い付きました。この展開が事実上、松川における地熱エネルギー生産の始まりとなったのです。


松川地熱発電所の堅調な実績

10年にわたる調査と最先端の建設工事を経て、松川地熱発電所は当初9,500 kWの出力で運転を開始しました。その後、新たな生産井が追加され、さらに1993年にはタービンが更新されたことにより、出力が147%増加して23,500 kWとなり現在(2019年)に至っています。10本の生産井から八幡平の施設や住民に供給されるクリーンで信頼性の高い電力に加えて、松川地熱発電所では、自然発生する硫酸水素塩やその他の化学物質を蒸気から除去して温水に変え、地元の温泉宿泊施設や農業組合に送って厨房での使用やハウス栽培の暖房に活用できるようにしています。2016年、松川地熱発電所は、日本の熱水発電の強化において重要な役割を果たしたとして、日本機械学会により「機械遺産」に認定されました。


松川地熱発電所:半世紀の歴史

1966 出力9,500 kWで運転開始

1968 出力を20,000 kWに増加

1973 出力を22,000 kWに増加

1993 タービンを更新、出力を 23,600 kWに増加

1994 松川地熱館をオープン

2005 雫石町からの遠隔監視を開始

2016 日本機械学会により「機械遺産」に認定

運転開始から50年が経過


熱水エネルギーのしくみ

その名前が示すように、熱水発電は水と熱を利用した発電であり、これら2つは八幡平の火山帯に豊富に存在しています(2019年11月現在、7地点の地熱発電所が東北地方に存在し、国内の全出力の50%を占めています)。マグマが地表近くにある所では、地下の断層線に沿って流れる地下水、あるいは亀裂に溜まった地下水や多孔質岩内の地下水がマグマによって熱せられます。こうした貯留層を掘削して蒸気と熱水を取り出し、タービンに送って回転させることで発電します。


松川地熱発電所は国内で唯一の「蒸気卓越型(ドライスチーム方式)」の発電所で、高温の蒸気を地下の貯留層からタービンへ直接送って発電します。その他の発電所ではフラッシュまたはバイナリーサイクルが採用されていますが、これらの方式では熱水流体を蒸気に変換したり、中低温の水を蒸気化したりといった追加の手順がそれぞれ必要となります。プロセスがずっとシンプルな松川地熱発電所の直接ドライスチーム技術は、1904年にイタリアのラルデレロで初めて開発され、実験的に使用された最も古いタイプの地熱変換方式です。


再生能源的先驱


松川地热发电站位于岩手县十和田八幡平国立公园内,是1966年日本首座投入商业运营的地热发电站。作为日本首屈一指的高输出功率地热发电设备,这项革命性的巨作至今仍在运转,提供清洁的可再生能源。在这50年的漫长岁月中,松川地热发电站的工程师们,在地热开发电力的安全及稳定供应方面积累了丰富的专业知识。然而,这一切开端都是源自这偶然发现的能源。最初发现松川丰富蒸气源的勘探员,实则是在探寻其他资源。

20世纪50年代初,松川的地方政府领导和旅馆经营者,一直试图扩大温泉之乡的地域魅力。他们从附近的松尾矿山调来一支地质勘探队,测试勘探新的温泉,以支持城镇住宿设施的扩充。然而技术人员们挖掘出的并非温泉,而是气势强劲且飞速喷涌的蒸汽。3年之间,共三座巨大的蒸汽间歇泉被发现。不过,由于这类投机性勘探以及之后的挖掘活动多以失败告终,导致运营成本不断攀升。经过数次尝试,终于在1956年的第7次挖掘中,发现了充足的热泉,由此建成了一座可容纳40名住客,具中等规模的温泉旅馆。温泉旅馆内的暖气由地热蒸汽供应,照明则使用煤油和瓦斯。同年夏天,八幡平被指定为国立公园时,旅馆的经营者决定引进电力照明。为了实现这一目标,蒸汽发电的概念应运而生。这一转变实质上成为松川地区地热能源生产的开端。


松川地热发电站的坚实业绩

经过长达10年的调查以及最先进的建设工程,松川地热发电站最初以9500千瓦的输出功率开始运行。之后,追加了新的生产井,并于1993年更新涡轮,使输出功率增强了147%,达到23500千瓦,直至今日(2019年)。10座生产井将安全可靠的清洁电力能源供予八幡平的设施和居民,同时,松川地热发电站还开发自然蒸汽,将其中的硫酸氢盐和其他化学物质清除后变为热水,输送给当地的温泉住宿设施和农业协会,供厨房和温室培育使用。2016年,松川地热发电站因在发展日本热水发电方面发挥了开创性的作用,被日本机械学会认定为“机械遗产”。


松川地热发电站:半世纪的历史

1966年以9500千瓦开始运转

1968年输出功率增加至20000千瓦

1973年将输出功率增加至22000千瓦

1993年更新涡轮,输出功率增加至23600千瓦

1994年松川地热馆开幕

2005年雫石町启动远程监视

2016年被日本机械学会认定为“机械遗产”,从开始运行至今,已逾50年


热液能源的构造

顾名思义,热液发电是一种利用水和热发电的模式。这两种资源大量存在于八幡平的火山带(截至2019年11月,东北地区共有7座地热发电站,占日本国内总发电量的50%)。地下水的储藏方式不尽相同,或者沿着地下断层线流动,或者汇集在地下裂缝中,甚至蕴藏在多孔质岩石内,这些地下水被岩浆加热,而热液发电便是从这类储藏层中取出蒸汽和热水,送到涡轮促其运转发电。

松川地热发电站是日本国内独有的“蒸汽卓越型”(属于干式蒸汽)发电站,将高温蒸汽直接从地下的储藏层输送至涡轮发电。其他的发电站则采用闪燃或双循环,但这些方式需要用地热把中低温的水加热、蒸气化等追加步骤。松川地热发电站的直接干式蒸汽技术相对简易,于1904年在意大利Larderello首次开发,是最古老的实验性地热转换技术。

再生能源的先驅


位於岩手縣十和田八幡平國立公園內的松川地熱發電廠,是1966年日本第一座開始商業運作的地熱發電廠。作為日本屈指可數的高輸出功率地熱發電設施,這項革命性的巨作至今仍在運轉,提供清潔的可再生能源。歷經50年的悠悠歲月,松川地熱發電廠的技術人員們,在地熱電力的安全及穩定供應方面累積了豐富的專業知識。然而,這一切開端都是來自偶然發現的能源。最初發現松川豐富蒸氣源的調查員,實際上是在尋找其他資源。

1950年代初期,松川的地方政府首長和旅館經營業者,正摸索著擴大溫泉鄉地域魅力的方案。為了支援城鎮住宿設施的擴充,當地對新的溫泉進行勘探,並從附近的松尾礦山邀請地質調查小組。然而技術人員們挖掘而出的並非溫泉,而是氣勢強勁且飛快噴湧的蒸汽。3年之間,共發現三座巨大的蒸汽間歇泉。不過,由於這種投機性探勘以及之後的挖掘活動皆以失敗收場,開發成本因此不斷增加。經過數次嘗試,終於在1956年的第7次挖掘中,發現足夠的熱水,可建成一座容納40名住宿客,具中等規模的溫泉旅館。溫泉旅館內的暖氣由地熱蒸汽供應,而照明則使用煤油和瓦斯。同年夏天,八幡平被指定為國立公園時,旅館的經營者更決定引進電力照明。為了實現這項目標,蒸汽發電的想法應運而生。這一發展實質上成為松川地區地熱能源生產的起點。


松川地熱發電廠的堅實業績

經過長達10年的調查以及最先進的建設工程,松川地熱發電廠終於開始運行,而最初的輸出功率為9500千瓦。之後,新的生產井增建完成,並在1993年更新渦輪,使輸出功率增加147%,達到23500千瓦,直至今日(2019年)。10座生產井將安全可靠的清潔電力能源供給八幡平的設施和居民,同時,松川地熱發電廠還開發自然蒸汽,將其中的硫酸氫鹽和其他化學物質去除後變為熱水,輸送給當地的溫泉住宿設施和農業組織,供廚房和溫室栽培使用。2016年,松川地熱發電廠因在強化日本熱水發電方面發揮了重要作用,被日本機械學會認定為「機械遺產」。


松川地熱發電廠:半世紀的歷史

1966年 以9500千瓦開始運轉

1968年 輸出功率增加至20000千瓦

1973年 將輸出功率增加至22000千瓦

1993年 更新渦輪,輸出功率增加至23600千瓦

1994年 松川地熱館開幕

2005年 雫石町啟動遠距監視

2016年 被日本機械學會認定為「機械遺產」,從展開運行至今,已過50年


熱液能源的構造

正如其名所示,熱液發電是一種利用水和熱發電的模式。這兩種資源大量存在於八幡平的火山地帶(截至2019年11月,東北地區共有7座地熱發電廠,佔日本國內總發電量的50%)。地下水的儲藏方式各不相同,有時沿著地下斷層線流動,有時匯集在地下裂縫中,有時甚至蘊藏在多孔質岩石內,這些地下水被岩漿加熱,而熱液發電便是從這類儲藏層中取出蒸汽和熱水,送到渦輪使之運轉發電。

松川地熱發電廠是日本國內唯一的「蒸汽卓越型(屬於乾式蒸汽)」發電廠,直接將高溫蒸汽從地下的儲藏層輸送到渦輪進行發電。其他的發電廠則採用閃燃或雙循環,但這些方式需要用地熱將中低溫的水加熱、蒸氣化等額外步驟。松川地熱發電廠的直接乾式蒸汽技術相對容易,於1904年在義大利Larderello首次開發,是最古老的實驗性地熱轉換模式。

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