地熱発電とは？仕組み・メリット・デメリットから日本の課題と将来性まで解説

地熱発電は、太陽光や風力のように天候に左右されることなく、24時間365日安定した発電が可能な点で期待されている発電方法です。

しかし、日本は世界第3位の地熱資源量を誇りながら、なぜか地熱発電の活用は進んでいません。日本で地熱発電の普及が進まない原因はどこにあるのでしょうか。

本記事では、地熱発電の基本的な仕組みから、現在普及していない理由、そして今後の将来性まで、わかりやすく解説していきます。

地熱発電とは？

地熱発電は、地球が持っている熱を利用して発電します。まずは地熱発電の基本的な仕組みと、注目されている理由について詳しくみていきましょう。

地熱発電の仕組み

地熱発電は、地球内部に蓄えられた熱エネルギーを利用して電気を生み出します。仕組みは火力発電に似ていますが、化石燃料を使わない点が再生可能エネルギーと言われている理由です。

地球の内部は非常に高温で、地下深くにあるマグマの熱によって岩石や地下水が温められています。この高温の蒸気や熱水を利用してタービンを回し、電気を作るのが地熱発電の基本的な仕組みです。

まず、地下数百メートルから数キロメートルの深さにある高温の蒸気や熱水を、生産井と呼ばれる井戸を掘って取り出します。次に、地下から取り出した蒸気の圧力でタービンを回し、発電機を動かすことで電気を作ります。

発電に利用した蒸気や熱水は冷却し、地下に戻します。活用した蒸気や熱水を戻すことによって地下の熱水が枯渇するのを防ぎ、環境への影響を最小限に抑えているのです。

地熱発電に適している場所

地熱発電に適しているのは、火山活動が活発な地域や温泉地帯です。

地下にマグマや高温の岩石があり、温められた地下水や蒸気が豊富に存在する必要があります。日本は、100以上の活火山を有する火山国です。地理的条件から見れば、日本は地熱発電に非常に適した国なのです。

地熱発電が注目されている理由

地熱発電が注目される最大の理由は、天候や時間帯に左右されず、24時間365日安定した発電ができる点です。

近年普及が進んでいる太陽光発電や風力発電は、気候によって発電量が大きく変動します。対して、地熱発電は天候に左右されない貴重なエネルギー源なのです。

また、地熱発電の普及によって、エネルギー自給率の向上に貢献する点も、地熱発電が注目を集める理由です。

日本はエネルギー資源に乏しく、電力の多くを海外からの化石燃料に依存しています。国内の地熱資源を活用できれば、海外情勢に影響されないエネルギーの安定供給が可能になるのです。

太陽光・風力との違い

地熱発電と太陽光・風力発電の最も大きな違いは、発電の安定性です。太陽光発電は日照時間や天候によって発電量が増減し、夜間は全く発電できません。風力発電も風の強弱によって発電量が大きく変動し、無風状態では発電できません。

対して地熱発電は、天候や時間帯に影響を受けない地下の熱エネルギーを利用します。同じ設備容量でも、地熱発電は他の発電方法に比べて年間を通じてより多くの電気を作り出すことができるのです。

また、地熱発電は1日を通して発電し続けるので、蓄電池への依存度が低い点も大きなメリットだと言えるでしょう。

再生可能エネルギーは、それぞれの特性を活かして組み合わせることが理想的です。地熱発電を安定した電力供給の基盤とし、太陽光や風力で補完するエネルギーミックスが、持続可能な社会の実現には不可欠と言えます。

地熱発電の方式

地熱発電には、フラッシュ方式・ドライスチーム方式・バイナリー方式の3つの方式があります。それぞれ特徴が異なるので、詳しく解説していきます。

フラッシュ方式

フラッシュ方式は、現在最も一般的な地熱発電の方式です。日本の多くの地熱発電所で採用されており、技術的にも進歩しています。

フラッシュ方式は、地下から取り出した高温の熱水（約150℃以上）を、地上で減圧することで蒸気を発生させ、その蒸気の力でタービンを回して発電します。高温・高圧の熱水を地上に取り出すと、圧力が下がることで水が急激に蒸発（フラッシュ）する現象を利用している発電方法です。

フラッシュ方式では、発生した蒸気でタービンを回した後、蒸気を冷却して再び地下に戻すことで、資源を循環利用できます。高温の地熱資源が必要ですが、発電効率が良く、大規模な発電が可能です。

ドライスチーム方式

ドライスチーム方式は、地下から直接、純粋な蒸気を取り出してタービンを回すシンプルな方式です。

地下に高温の乾いた蒸気が存在する特殊な地熱資源が必要で、蒸気をそのまま利用できるため設備がシンプルで効率が良いのが特徴です。

しかし、ドライスチーム方式の条件を満たす場所は、世界的にも限られています。日本では、地下水が豊富なため、純粋な蒸気だけが存在する地熱資源は少なく、ドライスチーム方式はほとんど採用されていません。

バイナリー方式

バイナリー方式は、比較的低温の地熱資源（100〜150℃程度）を利用できる発電方式で、日本でも導入が進んでいる注目の方式です。

バイナリー方式では、地下の熱水の熱を、沸点の低い別の液体（イソペンタンなど）に伝え、その液体を蒸発させてタービンを回します。

最大のメリットは、従来は発電に利用できなかった低温の地熱資源を活用できる点です。低温でフラッシュ方式が採用できない温泉地帯でも、バイナリー方式なら発電が可能になります。

温泉地で小規模なバイナリー発電所が増えれば、温泉と発電の両立が可能になり、地域経済の活性化にもつながると期待されています。技術の進化により、今後さらに普及が進む可能性が高い方式です。

地熱発電のメリット

地熱発電には、他の発電方式にはない多くのメリットがあります。活火山が多い日本では、今後発展が期待される発電方法です。ここでは、地熱発電の主なメリット5つを詳しく解説します。

天候に左右されない

地熱発電の最大のメリットは、天候や時間帯に関係なく、24時間365日安定した発電ができることです。

太陽光発電は夜間や曇りの日に発電量が大幅に減少し、風力発電も風が弱い日は発電できません。対して、地熱発電は地下の熱エネルギーを利用するため、季節や天候の影響をほとんど受けません。

蓄電池への依存度が低く、24時間365日安定した電力を供給できる点も大きな強みだといえます。

災害が多く、エネルギー自給率が低い日本では、安定的に電力を供給できるエネルギー源の確保が課題となっています。地熱発電は、発電量の変動が少なく、電力の安定供給に貢献できる発電方法です。

環境にやさしい

地熱発電は、発電時にCO2排出量が非常に少ない環境にやさしい発電方法です。

地球の自然エネルギーを活用した発電方法のため、化石燃料を燃やす火力発電に比べて大幅にCO2を削減できます。2050年カーボンニュートラル達成に向けて、CO2削減が急務となっている中、地熱発電はクリーンなエネルギー源として高く評価されているのです。

また、地熱発電所から発生する蒸気や熱水に含まれる硫化水素などの有害物質も、最新の技術によって処理されるため、環境への影響を最小限に抑えられます。

さらに、燃料の輸送が不要なため、輸送時のCO2排出もありません。地域で完結する地産地消のエネルギーとして、環境負荷を大幅に削減できます。再生可能エネルギーの中でも、特に環境負荷が低いエネルギー源と言えるでしょう。

発電コストが安定している

地熱発電は、初期の設備投資には大きなコストがかかりますが、一度発電所を建設すれば、燃料費がほとんどかからないというメリットがあります。

火力発電は、石炭・石油・天然ガスなどの燃料を継続的に購入し運搬する必要があり、燃料価格の変動や国際情勢の影響を受けやすいのが課題です。対して地熱発電は、地下の熱エネルギーを利用するため、燃料を輸入したり、運搬したりする必要がありません。

さらに、運転開始から30年、40年と長期間稼働できるため、ライフサイクルコスト全体で見れば、非常に経済的な発電方式と言えます。

また、燃料費がかからないため、電力価格の安定化にも貢献します。化石燃料の価格高騰の影響を受けないので、燃料高騰による急激な電気代高騰のリスクもありません。長期的に見れば、発電コストの予測可能性が高く、事業計画を立てやすいというメリットもあります。

持続可能エネルギー

地熱発電は、適切な管理を行えば半永久的に利用できる持続可能なエネルギーです。地下の熱水や蒸気を使用した後、冷却して地下に戻すことで資源を循環利用できます。

この循環システムにより、地熱資源が枯渇するのを防ぎながら、長期にわたって発電を続けることができます。人間のタイムスケールで見れば、ほぼ無限に利用可能なエネルギー源と言えるのです。

化石燃料のように、いつか無くなってしまう心配がないのは大きなメリットだと言えるでしょう。

また、バイナリー方式の研究が進み、これまで利用できなかった低温の地熱資源も活用できるようになってきました。バイナリー方式の普及により、地熱発電の可能性はさらに広がっています。将来的には、さらに多くの地熱資源を利用できるようになることが期待されています。

エネルギー自給率が上がる

日本のエネルギー自給率は12.6％と非常に低く、電力の多くを海外からの化石燃料に依存しています。

エネルギー自給率が低いと、国際情勢の変化や資源価格の高騰に振り回されます。近年、世界情勢によって電気代やガソリン代が急変動しているのも、日本のエネルギー自給率が低いことが要因となっているのです。

地熱発電は、完全に国内の資源だけで発電が可能なため、エネルギー自給率の向上に直接貢献します。日本は世界第3位の地熱資源量を持つ国であり、地熱資源を活かすことができれば、エネルギーの安定供給と自給率の向上を同時に実現できます。

特に、離島や山間部など、送電網の整備が難しい地域では、地域の地熱資源を活用した分散型発電が有効です。エネルギーの地産地消を進めることで、送電ロスを減らし、地域の経済活性化と雇用創出にもつながります。

エネルギー安全保障の観点からも、国内資源の活用は重要な意味を持つのです。

参考：日本のエネルギー自給率は1割ってホント？｜エネこれ｜資源エネルギー庁

地熱発電のデメリット

多くのメリットがある地熱発電ですが、いくつかのデメリットや課題も存在します。ここでは主な5つのデメリットを解説します。

開発コストと期間がかかる

地熱発電所の開発には、非常に長い時間と多額のコストが必要です。まず、地下に十分な地熱資源があるかを調査する必要があり、この地質調査だけで数年かかることもあります。

さらに、試掘して実際に蒸気や熱水が取り出せるかを確認する必要がありますが、掘削には1本あたり数億円の費用が必要なのです。掘削した結果、期待したほどの蒸気や熱水が得られないケースもあり、その場合は投資が無駄になってしまいます。

開発リスクの高さが、企業が地熱発電への投資をためらう大きなデメリットです。地表からの調査では地下の状況を完全に把握することは難しく、実際に掘ってみないとわからないという不確実性が存在します。

地熱発電は、開発から運転開始までに10年以上かかることも珍しくありません。調査や地域との協議、建設など多くの段階を経る必要があり、太陽光発電や風力発電と比べて、はるかに長期的な視点と忍耐が求められます。

この長い開発期間も、事業者にとっては大きなデメリットとなっているのです。

適した立地が限られる

地熱発電に適した場所は、火山がある地域や温泉地帯です。太陽光発電や風力発電のように、どこでも開発が進められるわけではない点がデメリットです。

さらに、発電に適した地熱資源の約80%が国立公園内に存在するため、環境保護の観点から開発に厳しい規制がかけられています。国立公園内での開発は、自然公園法による許可が必要で、景観や生態系への影響を最小限に抑えることが求められます。

近年は規制緩和が進んでいますが、まだまだ制約は多く、新しい発電所の建設が難しい状況が続いています。

また、地熱発電に適した場所であっても、送電線までの距離が遠い場合、送電設備の建設に多額の費用がかかります。山間部や離島など、インフラが整っていない地域では、この送電コストが大きな障壁となるのです。

温泉との兼ね合い

日本の地熱資源の多くは温泉地帯と重なっており、地熱発電の開発に対して温泉業界や地域住民から懸念の声が上がることがあります。

科学的には、発電用の地熱資源と温泉は異なる地下の層から供給されることが多く、適切に管理すれば温泉への影響は最小限に抑えられるとされています。

しかし、地域住民や温泉業者の理解を得ることは難しいケースも多く、合意には長い時間と丁寧な説明が必要です。万が一、地熱発電によって温泉に影響が出た場合、地域経済に深刻な打撃を与える可能性もあります。

このため、地熱発電と温泉が共存できる仕組みを作り、地域全体にメリットをもたらすモデルを作り出さなければいけないのです。

地震リスク

地熱発電には、地下から熱水を取り出し、使用後に地下へ戻すプロセスがあります。この地中の流体を移動させることにより、小規模な地震が発生する可能性が指摘されています。

海外では、地熱発電所の運転中に小規模な地震が発生した事例もあります。ただし、これらは通常マグニチュード3以下の微小な地震で、大きな被害をもたらすものではありません。それでも、地震大国である日本では、誘発地震のリスクに対するデメリットは大きく、慎重な対応が求められます。

地震リスクを最小限に抑えるためには、事前の詳しい地質調査や適切な管理、継続的なモニタリングが不可欠です。最新の技術と科学的知見を活用し、安全性を確保しながら開発を進める必要があります。

設備のメンテナンスが必要

設備の劣化が早い点も、地熱発電のデメリットです。特に、地中から取り出した蒸気や熱水には腐食性物質が含まれていることがあり、設備が腐食しやすいのが課題です。

このため、定期的なメンテナンスが必要となり、コストと技術的な知識が求められます。配管の交換、タービンの点検、防食処理などを適切に行わなければ、発電効率の低下や突然の故障につながる可能性があります。メンテナンスを怠ると、安全性の問題だけでなく、経済性も損なわれます。

また、専門的な技術者の確保も課題です。地熱発電は他の発電方式とは異なる特殊な技術が必要で、経験豊富な技術者が限られています。運営には高度な専門知識と技術が求められるため、人材育成も重要なテーマとなっています。

地熱発電の現状（日本と海外の比較）

地熱発電の導入状況は、国によって大きく異なります。ここでは、日本と海外の現状を比較し、その違いを見ていきましょう。

日本の地熱発電の現状

日本の地熱発電所は、東北と九州に集中しています。現在、日本には数十か所の地熱発電所が稼働しており（小規模を含む）、代表的なものとして、澄川（秋田県）や八丁原１号機（大分県）などがあります。

日本は世界第3位の地熱資源量を誇りますが、実際に地熱発電に利用されているのはわずか数％未満にとどまっています。これは、太陽光発電の約11.2%、風力発電の約1%と比べても、非常に低い水準です。

ただし、近年は小規模な地熱発電所の開発も進んでおり、これまで利用できなかった低温の地熱資源を活用する事例も増えている傾向があります。

今後は開発規制が厳しいこと、温泉業界との調整などの課題をクリアし、地熱発電の普及に向けて動き出しているのが現状です。

参考：2023年の自然エネルギー電力の割合（暦年・速報） | ISEP 環境エネルギー政策研究所ISEP 環境エネルギー政策研究所

海外の地熱発電の現状

海外では、すでに地熱発電が普及している国が多く存在します。

発電量で言うと、一番多く地熱発電の容量を持っているのはアメリカです。特にカリフォルニア州のガイザース地熱発電所は世界最大規模の地熱発電所です。

アメリカに続くのはインドネシアとフィリピンで、両国とも火山帯に位置し、豊富な地熱資源を活用しています。

地熱発電が活発な国の中でも特に注目すべきは、アイスランドです。アイスランドは、電力の約9割を地熱と水力で賄う「再生可能エネルギー大国」として知られています。アイスランドには、原子力発電所はなく、電力の大半を再生可能エネルギーで賄っています。

アイスランドの発電容量は他国と比べて大きくはありませんが、国全体の電力の約30%を地熱発電で賄っています。一般家庭でも、地熱による地域熱供給システムが整備され、ほぼすべての建物が地熱による暖房を利用しているのです。

地熱発電が盛んな国に共通するのは、政府や企業の強力な支援、規制の整備、地域との協力体制が確立していることです。日本もこれらの成功事例から学ぶべき点が多くあります。

日本における地熱発電の課題

日本で地熱発電を普及させるためには、3つの課題をクリアしなければいけません。次に、日本が地熱発電普及のため、クリアしなければいけない主な3つの課題を詳しく見ていきましょう。

開発制限

日本の地熱資源の約80%は、国立公園内に存在します。国立公園は、優れた自然の風景地を保護するために自然公園法によって守られており、開発には厳しい規制がかけられています。

近年は、一部の規制緩和が行われ、特別保護地区でも掘削が認められるようになりました。しかし、緩和された現在も手続きは複雑で、許可を得るまでに長い時間がかかります。

地熱発電を普及させるためには、環境保護と地熱開発の両立をどう図るか、慎重な議論と調整が必要です。景観や環境への影響を最小限に抑える技術の開発や、手続きの迅速化などが求められています。

温泉業界との対立

地熱発電の開発に対して、温泉業界から反対の声が上がることがあります。温泉業者にとって、温泉は生活の糧であり、貴重な観光資源です。

「地熱発電によって温泉の湧出量が減ったり、温度が下がったりするのではないか」という不安は、決して軽視できません。実際には、発電用の地熱資源と温泉は異なる地下の層から供給されるケースが多く、適切に管理すれば大きな影響はないとされています。

しかし、地域住民や温泉業者の信頼を得るには、科学的なデータを提示し、継続的なモニタリング、万が一影響が出た場合の補償制度など、丁寧な対応が必要です。

最近では、地熱発電と温泉を両立させる新たな開発モデルも模索されています。

例えば、発電後の温水を温泉地に供給する、地域に電力や熱を供給して地域経済に貢献するなど、win-winの関係を築く取り組みが進んでいます。地域全体にメリットをもたらす仕組みを作ることが、温泉業界と地熱発電が共存する鍵となります。

初期投資の高さ

地熱発電所の建設には、莫大な初期投資が必要です。地質調査、試掘、本格的な井戸の掘削、発電設備の建設など、すべてを合わせると数十億円から100億円以上の費用がかかることもあります。

特にリスクが高いのは、掘削段階です。数億円をかけて掘削しても、期待した量の蒸気や熱水が得られないリスクがあり、その不確実性が企業の投資判断を難しくしています。

また、投資回収期間が長いことも課題です。地熱発電所は建設から運転開始まで10年以上かかり、総合的な回収期間は20〜30年にも及ぶことがあります。太陽光発電や風力発電と比べて、リスクも高く回収期間も長いため、民間企業の参入が進みにくいのです。

この課題を解決するには、政府による補助金や低利融資、リスク保証制度などの支援策が重要です。特に、リスクの高い調査・掘削段階への支援を手厚くすることが求められています。

日本の地熱発電の将来性

地熱発電の普及は、課題は多いものの大きな将来性があります。最後に、地熱発電の普及に向け、将来の発展を支えるポイントについて詳しく解説します。

技術向上による進歩

バイナリー発電の普及により、100〜150℃程度の低温地熱資源でも発電が可能になりました。小規模なバイナリー発電所は、地域分散型のエネルギー源として注目されており、温泉地での導入事例が増えています。

さらに、掘削技術も進歩しています。他の分野の技術が地熱分野にも応用され、今まで活用できなかった深い場所の熱源を利用できるようになっています。

方向制御掘削技術により、地上の設備を国立公園外に置きながら、地下の地熱資源にアクセスすることも可能になりました。これにより、環境規制の厳しい地域でも開発の道が開けています。

また、超臨界地熱発電の研究も進んでいます。これは、マグマの近くにある超高温（約400℃以上）の熱源を利用する発電技術です。超高温の熱源を利用するので、通常の地熱発電よりも圧倒的に高い発電効率が期待されています。

日本でも東北地方などで実証実験が進められており、実用化されれば地熱発電の可能性が大きく広がるでしょう。

政府によるサポート

日本政府は、2050年カーボンニュートラル達成に向けて、再生可能エネルギーの導入を加速させています。地熱発電もその一環として、以下のような支援策が進められています。

・規制緩和と許認可手続きの簡素化

・補助金、助成金の拡充（探査・掘削費用補助する制度の整備）

上記以外でも、FIT（固定価格買取制度）で地熱発電で作られた電気を一定価格で売電できる仕組みが整っています。2026年の地熱発電のFIT価格は、最大で40円/kWhでした。2026年は、出力によって連続的に変化する方針です。

売電価格を高くすることにより、事業者は長期的な収益の見通しを立てやすくなり、投資リスクの軽減が可能になります。

参考：再生可能エネルギーのFIT制度・FIP制度における2026年度以降の買取価格等と2026年度の賦課金単価を設定します （METI/経済産業省）

環境と災害リスクへの配慮

近年は、地熱発電による環境負荷を最小限に抑える技術が開発されています。

地熱発電では、わずかながら二酸化炭素や硫化水素が排出されます。しかし、最新の技術で排出ガスをほぼゼロにするシステムが開発されているのです。

また、誘発地震のリスクについても、地震活動を常時監視し、データを蓄積・分析することで、より安全な運転方法の確立が進んでいます。万が一異常が検知された場合は、すぐに運転を停止できる体制も整えられています。

地熱発電の今後の普及見通し

日本における地熱発電の今後の普及については、楽観的な見通しと慎重な見方が混在しています。短期的には、大幅な導入拡大は難しいと考えられていますが、長期的に見れば一定の成長が期待できるでしょう。

政府は、2030年のエネルギーミックス目標において、地熱発電を約1%程度まで拡大する計画を掲げています。現在の0.3%から見れば3倍以上の増加です。それでも全体に占める割合は小さいままですが、安定した発電方法としての価値を考えれば、この1%は重要な意味を持ちます。

技術革新によって発電コストが下がり、バイナリー発電の普及や手続きの簡略化が進めば、民間企業の参入も進むでしょう。また、地域全体にメリットをもたらす開発モデルが確立されれば、地域主導の小規模地熱発電が増える可能性があります。

政府による継続的な支援も重要です。地方自治体と連携した小規模な地熱発電プロジェクトへの支援を強化することで、地域経済活性化と再生可能エネルギー導入を同時に実現できる可能性があります。

地熱発電の普及率は低いものの、日本特有の課題を克服し、技術開発と地域との共生を進めることで、アイスランドのように再生可能エネルギーの供給率が高い国を実現できるかもしれません。

まとめ

地熱発電は、地球内部の熱エネルギーを利用して24時間365日安定した発電ができるクリーンなエネルギーです。天候に左右されずエネルギー自給率向上に貢献するなど、多くのメリットがあります。

2026年現在、バイナリー発電などの技術革新により、地熱発電の将来性は広がっています。海外の成功事例に学び、地域との共生を図りながら開発を進めることで、2050年カーボンニュートラル達成への重要な貢献が期待できるでしょう。