마그마의 열 에너지를 이용하는 지열 발전의 종류 및 장단점

 

 

 마그마의 열 에너지를 이용하는 지열 발전의 종류 및 장단점

 

지열 발전은 신 재생 에너지를 

활용하는 발전 방법으로 주목 받고 있습니다. 

이 문서에서는 지열 발전의 구조와 역사, 장단점, 

향후 전망 등에 대해 자세히 설명하고 있습니다.

지열 발전은 

지하에 있는 마그마의 열 에너지를 이용하여 발전하는 방법입니다.

우선, 지열 발전의 구조와 개발의 역사에 대해 설명하고 있습니다.

 

지열 발전은 화산과 자연의 통풍구, 증기 구멍,

 온천, 변질 바위 등의 '지열 지대'로 불리는 지역에서 실시합니다. 

지열 지대에 깊이 몇 킬로미터의 비교적 얕은 지점에 

마그마가 쌓여있어 그 근처에 지상에서 침투한 빗물이 

가열 된 수증기가 되어 있는 지열 저류층이 있습니다. 

이 지하에 쌓인 수증기를 제거하고 터빈을 돌려 발전하는 것이 지열 발전의 구조입니다.

지열 발전의 역사

지열 발전의 시작은 1900년대 유럽 이탈리아 입니다.

1904년 이탈리아의 라루데레로 지방에서 

세계 최초의 지열 발전 실험 성공 이후 

1942년, 총 출력 12 만 kW 이상의 발전소가 개발되었습니다. 

이 이탈리아 기술을 도입 한 뉴질랜드와 

아이슬란드 등의 국가들이 현재 세계 유수의 지열 대국으로 성장하고 있습니다.

한편 일본에서는 1925년에 처음 

오이타 현 벳푸시에서 출력 1.12kW의 지열 발전에 성공했습니다.

지열 발전의 종류

지열 발전에는 크게 3가지 종류가 있습니다.

플래시 사이클

플래시 사이클은 일본에서 가장 많이 사용되는 방식입니다. 

지하에서 200 ℃ 이상의 고온의 온수를 끌어 올릴 경우에 적합합니다. 

땅속에서 꺼낸 수증기를 "증기"와 

"온수"로 분리시켜 증기에 의해 터빈을 돌려 발전합니다.

이 플래시 사이클 방식은  '싱글 플래시'와

 '더블 플래시'가 있습니다. 

더블 플래시는 싱글 플래시에서 분리시킨 열수에 

더욱 압력을 가해 증기를 만들기 위해 발전량이 증가합니다.

건조 스팀

건조 스팀은 땅속에서 꺼낸 수증기에 

뜨거운 물이 거의 포함되지 않은 경우, 

증기 및 온수를 분리하지 않고 수증기를 

그대로 터빈에 보내 발전하는 방식입니다.

바이너리 사이클

바이너리 사이클은 수증기의 온도가 낮아 

터빈을 돌리는 힘을 얻을 수 없는 경우, 

끓는점이 낮은 암모니아 등의 매체를 가열하는 것 따라, 

매체 증기로 발전하는 구조입니다. 

이미 온천 열 (물) · 온천 우물 등을 활용하기 위한 

새로운 드릴링 열수 환원 우물 등은 필요 없습니다.

100도 정도의 뜨거운 물이면 발전이 가능하기 때문에 

아직 도입의 여지가 있는

기존의 온천 시설에 설비를 추가하여 새롭게 발전 할 수 있습니다. 

친환경 적이라 최근 주목 받고있는 방식입니다.

지열 발전의 장점

환경 부하가 적다

이산화탄소 등 유해 물질을 거의 배출하지 않고 

환경 부하가 적은 점이 가장 큰 장점입니다.

kWh 당 이산화탄소 배출량 (g · CO2)은

석탄 화력이 975 석유 화력이 742

태양광 발전은 53 풍력 발전 29, 

지열 발전은 15이며, 

지열 발전은 다른 발전 방법을 비교하면

이산화탄소 배출량이 압도적으로 적습니다.

순수 국산 에너지이다

지열 발전은 그 토지에서 발생하는 지열을 활용한

 발전 방식이므로 순수 국산 에너지입니다.

 해외에서 수입에 의존 할 수 없기 때문에, 

세계 정세에 좌우되지 가격이 급격히 변동되는 일은 없습니다.

발전량이 안정되어있다

태양광 발전이나 풍력 발전과 달리 

지열 발전은 날씨 밤낮을 가리지 않고 

발전량이 안정되어 있습니다. 

또한 지열 발전은 지하의 마그마의 열을 이용하므로 

에너지 원이 고갈될 염려가 없습니다. 

환 태평양 조산대에 위치하고있는 

일본은 세계적으로도 풍부한 지열 자원을 보유하고 있습니다. 

증기 · 온수의 재사용이 가능

지열 발전에 사용되는 증기 및 

뜨거운 물은 재사용이 가능합니다. 

농업용 온실과 물고기 양식장 시설의 난방 등에 

재사용하는 발전 시설도 늘고 있습니다.

지열 발전의 단점

발전 설비 개발에 시간과 비용이 소요

지열 발전의 발전 설비를 만들기 위해서는

 철저한 지질 조사가 필요합니다. 

또한 토지마다 규모나 발전 방식이 다르기 때문에 

그 땅에 맞춘 설비 개발에서 공사 완료까지 

상당한 시간과 비용이 소요됩니다. 

자연과 지역 산업을 파괴 할 가능성이있다

지열 발전에 적합한 것은 국립 공원과 온천 등 

자연 경관을 자랑하는 곳이 많습니다. 

자연 보호 구역으로 손볼 경우 자연 파괴로 이어질 위험이 있으며, 

온천 자원을 활용하게 되면 

지역의 온천 산업 · 관광 산업에 영향을 줍니다. 

지열 발전 시설의 설치는 지역 관계자와의 조정과 환경과의 조화를 도모해야하며, 

계획의 진행이 매우 어렵다.

소음과 진동 문제가

지열 발전 시설의 건설은 생산 우물과 

환원 우물을 파는 대규모 공사입니다. 

보잉 작업을 비롯한 다양한 작업 공정에 의해 

상당한 소음 · 진동이 발생하기 때문에 

주변에 미치는 영향이 매우 크고, 

문제의 원인이 될 수 있습니다.

세계 지열 자원량을 보면 일본은 

미국, 인도네시아에 이어 3위에 들어갈 가능성이 있습니다. 

그러나 지열 발전의 가동 상황에서 일본은 10위까지 순위를 내리고있어 

지열 에너지를 잘 활용하지 못하는 것이 현실입니다.

그러나 2030년도 신 재생 에너지 보급 목표 지향적인 

보조금 지원과 국립 · 국정 공원의 일부 개방 등의 움직임도있어, 

향후 일본의 지열 발전 설비는 증가 할 전망입니다.

 

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[이 포스팅은 일본 기사를 번역한 것 입니다.]

 

출처 - https://enechange.jp/articles/geothermal-power

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