エネルギー
地熱エネルギー：赤熱するグリーンエネルギー
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再生可能なベースロード電力の探求
As solar and wind energy grow, we are still highly dependent on fossil fuels for our global energy mix, when including transportation, manufacturing, shipping, fertilizer production, etc.
太陽光と風力エネルギーが拡大する中でも、輸送、製造、船舶、肥料生産などを含めた世界のエネルギーミックスでは、依然として化石燃料への依存度が高いままです。
部分的には、1900年代以降、エネルギーへの人類の膨大な欲求と、消費が絶えず増加していることが原因です。
出典: OurWorldInData
他にもいくつかの要因が影響しています。まず、太陽光と風力が化石燃料とコスト競争力を持つようになったのは最近のことです。そのため、投資やエネルギーインフラの追いつきには数年から数十年の時間が必要です。
もう一つの問題となる要因は、風力と太陽光が本質的に間欠的なエネルギー源であることです。
So, as they are becoming a larger and larger part of the electric grid, they are increasingly required to be coupled with expensive energy storage systems, from batteries to pumped hydro or compressed, something we covered in more detail in “エネルギー貯蔵の未来 – ユーティリティ規模バッテリー技術” and “エネルギー転換のための非化学的バッテリー代替策”.
ベースロード電力の選択肢
Hydropower is maybe the only baseload/deliverable on-demand renewable energy, but it is limited in scope by natural resources and geography, with most of the potential already in use.
水力発電は、おそらく唯一のベースロード／オンデマンドで供給可能な再生可能エネルギーですが、自然資源や地理条件により範囲が制限されており、潜在能力の大部分はすでに利用されています。
復活しつつあるもう一つのカーボンニュートラルな選択肢は原子力です。天候に左右されずベースロード電力を供給できる点でも優れています（ただし、干ばつは出力を低下させる可能性があります）。
これは主に技術革新によって推進されており、SMRs（小型モジュール原子炉）から第4世代原子炉設計（これらのトピックに関する完全なレポートはリンクをご参照ください）まで幅広く進んでいます。さらに、AI企業であるMicrosoftが原子力取引を締結し (MSFT ) 、今後20年間にわたってAIデータセンター用の電力を確保しようとしています。
しかし、原子力エネルギーは依然として議論の的であり、潜在的に危険であるため、この技術に懐疑的な多くの国々のエネルギーミックスを支配する可能性は低いです。
There is a 4th form of renewable energy, besides solar, wind, and hydropower, that has been barely tapped so far: geothermal energy.
地熱エネルギー
All other forms of renewable energy are ultimately solar energy, including wind and hydro (rain) created from the weather patterns powered by the Sun.
風力や水力（雨）を含むすべての再生可能エネルギーは、最終的には太陽エネルギーに起因しています。
しかし、地熱エネルギーは異なり、地球の核での放射性反応によって生成されます。この熱が地球内部からゆっくりと表面に現れるため、非常に安定して予測可能です。
使用する技術によっては、地熱熱から電力への変換を数時間遅らせることさえ可能です。これにより、風力や太陽光が低下した際に地熱が不足分を補完できるため、理想的な相補関係となります。
他の再生可能エネルギーと同様に、地熱エネルギーの潜在性は場所に大きく依存します。興味深いことに、再生可能エネルギーも化石エネルギーも乏しい地域、例えば中欧や日本でも見込めます。
地熱の潜在性の評価
Geothermal energy depends on the temperature of the underground layers of rocks. This can vary greatly, with volcanic or mountainous regions being much hotter, as well as any area with seismic activity.
地熱エネルギーは地下岩層の温度に依存します。火山帯や山岳地域、または地震活動がある地域では温度がはるかに高くなることがあります。
深部掘削においては、地下水の存在と岩石の透水性も重要な要素です。透水性が高いほど、熱がより速く、広範囲に伝導されます。
イタリアのCNRが2020年に実施した「地熱発電所の地理的適合性予測」という研究では、世界的な地熱潜在性マップが作成されました（上図参照）。
米国を拡大すると、地熱潜在性の大部分が西部に集中しており、テキサス州やルイジアナ州の一部も興味深い地域です。
出典: EIA
ヨーロッパでも地熱潜在性は高く、全大陸に分布しています。特に、ライン渓谷や中欧の工業地域で顕著です。イタリア中部の潜在性はアイスランドに匹敵し、コルシカ、ポルトガル、ギリシャも注目すべき地点です。
出典: International Journal of Terrestrial Heat Flow and Applied Geothermics
アジアでは、太平洋の「火山帯」に位置する日本、インドネシアなどの国々が最大の潜在性を有しています。
地熱エネルギーの規模
When talking of geothermal energy, we need to distinguish between 3 levels of depth and, therefore, technical complexity and energy.
浅層ヒートポンプ
Geothermal heat pumps are now a somewhat common system in many countries. The idea is not so much to tap into geothermal energy than to use the capacity of the ground to stay at a constant temperature and have a lot of thermal inertia.
地熱ヒートポンプは現在、多くの国である程度一般的なシステムとなっています。その概念は、地熱エネルギーを直接利用するというよりも、地下が一定温度を保ち、熱慣性が大きいことを利用することです。
地下が十分に深ければ、その温度は年間平均に近くなります。つまり、冬に熱を取り出し、夏に冷却に利用できるということです。
出典: NPR
地下から熱を抽出するループの構築方法に応じて、この技術には多くのバリエーションがあります。
出典: GSI
ほとんどのシステムはエネルギー転送効率と省エネのためにヒートポンプを使用しますが、受動的な地熱システムを利用することも可能です。特に温室加熱に関しては、地熱と受動的温室 – 農業の炭素排出削減で取り上げました。
深層地熱エネルギー
This is usually when heat is extracted from depths of 500m or deeper (1,640 feet). At these depths, the temperature increases steadily for every kilometer of extra depth, depending on the local geothermal resources.
これは通常、深さ500メートル以上（1,640フィート）から熱を抽出する場合を指します。この深度では、地域の地熱資源に応じて、深さが1キロメートル増すごとに温度が一定率で上昇します。
イングランドでは、地下1000メートル、3000メートル、5000メートルでの平均温度がそれぞれ約40°C、90°C、140°Cです。
通常は中深度で、1,000〜2,500メートル（0.6〜1.5マイル）程度が熱供給専用に掘削され、建物や産業施設の直接暖房、特に地区暖房（ブロック全体の集中暖房）に利用されます。
例として、フランスのパリ・オルリー空港は74°Cの水を300立方メートル抽出し、10メガワットの熱出力を生み出しています。これにより、年間約4,000トンの石油換算の化石燃料消費が削減されます。
超深層地熱エネルギー
This can also be called high-temperature geothermal energy.
これは高温地熱エネルギーとも呼ばれます。
深さ3,000メートル以下では、岩石が沸点以上の温度に達し、圧力が上昇するため、掘削はより複雑になり、過酷な条件に耐える高度な掘削機械が必要となります。
ここでは熱が最も強く、電力生成を含む最大のエネルギー生産が可能です。
出典: BGS
地熱エネルギーで電力を生産する
While still niche in most of the world, a few countries have demonstrated the potential of geothermal energy in power production. Notably, Kenya (50% of national power generation), Iceland (30%), and the Philippines (17%).
まだニッチな分野ですが、ケニア（国内電力の50%）、アイスランド（30%）、フィリピン（17%）など、いくつかの国では地熱エネルギーの潜在力が実証されています。
アイスランドのように、輸出手段があればさらに抽出できると主張することもできます。米国、日本、フランス、イタリアなど多くの国は、非常に大きな未開発の地熱潜在性を有しています。
In most cases, the ultra-hot water (>150°C) can be used for both electricity generation and co-generation of heat as well.
従来型、強化型、先進型地熱
従来型地熱
Traditional geothermal energy generation relies on finding the perfect situation of hot enough rocks, preexisting water, and high rock permeability.
従来型地熱発電は、十分に高温の岩石、既存の地下水、そして高い岩石透水性という理想的な条件を見つけることに依存しています。
これは理想的な状況ですが、同時に地熱エネルギー開発の障壁ともなっています。掘削しても適切な岩石や透水性が見つからないリスクは、プロジェクトを失敗させ、巨額の財務損失を招く可能性があります。
したがって、従来型の地熱掘削は、地下地質が十分に理解されていないことが経済的実現性を左右する石油掘削と大きく変わりません。
強化型地熱
In contrast, enhanced geothermal techniques use “hydraulic stimulation.”
対照的に、強化型地熱技術は「水圧刺激」を利用します。
その考え方は、岩層の既存の割れ目に水を注入して透水性を高めることです。油・ガス採掘のフラッキングと異なり、追加の割れ目（フラッキング）を作成したり、フラックサンドを使用して割れ目を開いたままにする必要はありません。
理論的には、強化型地熱は世界中で利用可能です。実際には、深部の花崗岩が3〜5キロメートル（1.9〜3.1マイル）の断熱堆積層で覆われている地域が理想的で、熱損失が抑えられ、高温地域に位置しています。
それでも、強化型地熱は地熱活動の潜在的なサイトを大幅に拡大でき、さらに重要なのは、はるかに予測可能な出力を実現できる点です。
出典: Think GoeEnergy
先進型地熱
クローズド・ループ
Some researchers and companies are looking to go a step beyond enhanced geothermal. Instead of injecting water and collecting it back, they want to develop a fully closed-loop system.
一部の研究者や企業は、強化型地熱をさらに一歩進めようとしています。水を注入して回収するのではなく、完全なクローズド・ループシステムの開発を目指しています。
出典: Think GoeEnergy
理論上、クローズド・ループシステムはどこにでも設置可能で、最終的なエネルギー出力は現地の岩石温度と深さだけで変わります。
超臨界地熱
The idea here is to tap into super hot rocks at 400°C. At these temperatures, the reservoir liquid is expected to be supercritical, a matter state where gas and liquid states merge.
ここでの考え方は、400°Cという超高温の岩石にアクセスすることです。この温度では、貯留層の液体は超臨界状態になると予想され、気体と液体が融合した状態になります。
超臨界液体は通常の液体に比べて4〜10倍のエネルギーを含むことができます。
200°CのEGSプロジェクトが5MWの容量を持つのに対し、400°Cの超臨界プロジェクトはその10倍の50MWとなります。400°Cの井戸3本は、200°Cの井戸42本よりも大きな容量を持ちます。
アイスランド深部掘削プロジェクト（IDDP）はこの分野で最も顕著なプロジェクトですが、2022年以降の更新はほとんどありません。
このプロジェクトに取り組んでいる別の企業はQuaiseです。彼らはマイクロ波「ジャイロトロン駆動」掘削プラットフォームを開発しており、岩石を通じて掘削孔を蒸発させます。この技術で20kmの深さに達し、500°Cの熱、すなわち「テラワット規模の電力」にアクセスすることを計画しており、超臨界地熱エネルギーでベースロード電力をすべて置き換えることを目指しています。
鉱物抽出
In some cases, the underground water that is extracted for its heat is also rich in dissolved brine. These brines can be abundant in useful minerals, and as the extraction process is already done, it provides a complementary revenue stream to the geothermal energy producer.
場合によっては、熱抽出のために採取された地下水に溶存した塩水が豊富に含まれており、これらの塩水は有用な鉱物が多く含まれています。抽出プロセスが既に行われているため、地熱エネルギー事業者にとっては補完的な収益源となります。
例えば、Vulcan Energy（VUL.AX）は、ライン渓谷の地下塩水から熱と電力、さらにリチウムを生成しようとしています（以下でVulcanの詳細をご覧ください）。
コージェネレーション
The heat produced with geothermal energy is usually either used as heat for housing or for producing electricity.
地熱エネルギーで生成された熱は、通常、住宅用暖房または電力生成のいずれかに使用されます。
However, other applications could be developed to maximize the use of energy on-site, especially in remote locations. For example, it could be used to desalinate seawater or produce hydrogen and/or ammonia, which could then be exported where it is needed.
しかし、特に遠隔地では、エネルギーの現場利用を最大化するために他の用途も開発可能です。例えば、海水の淡水化や水素・アンモニアの製造に利用でき、必要な場所へ輸出することができます。
地熱経済学
Geothermal energy is overall a relatively cheap energy source. The market is expected to grow by only 3.14% CAGR in the 2023-2033 period.
地熱エネルギーは全体として比較的安価なエネルギー源です。市場は2023〜2033年の期間で年平均成長率3.14%程度の伸びが予測されています（出典）。
この技術の利点の一つは、石油・ガス業界で培われた数十年にわたる掘削経験を活用できる点です。実際、グリーン転換期において石油労働者の雇用と技術スキルを維持する有効な手段ともなり得ます。
他のエネルギー源と比較しても、ユーティリティ規模の太陽光＋エネルギー貯蔵に対抗できる実力があります。
出典: Lazard
さらに、太陽光の潜在性が低い地域や、冬季に大量の熱・エネルギー需要があるが太陽光発電が最も少ない（ドイツ、ノルウェー、北米の一部など）地域では、地熱がより適している可能性がある点は考慮していません。
したがって、地熱エネルギーの発電は収益性がありますが、巨額の初期投資が必要で、投資回収には10〜20年かかる可能性があります。
また、歴史的に太陽光や風力が優遇されてきた補助金や税制優遇、全体的なグリーン政策の対象外となっており、地熱は補助金の効果で太陽光よりも高コストになる様子が上のグラフに示されています。
貯蔵の必要性や太陽光・風力の間欠性に関する課題が政策立案者の関心の中心になるにつれ、状況は変わる可能性があります。
地熱の長所と短所
最良のグリーンエネルギー？
Geothermal energy is truly renewable, while also being easy to produce on demand and stable throughout the day and year, making it a good equivalent for hydropower more than solar or wind.
地熱エネルギーは真に再生可能で、オンデマンドでの生産が容易かつ昼夜・季節を通じて安定しているため、太陽光や風力よりも水力に近い代替エネルギーと言えます。
Another advantage over all other renewables (including hydro) is a very limited land footprint, with most of the facilities invisible underground. This leads to minimal ecological and environmental disruption, where the same capacity would have covered hectares in solar panels or wind turbines or under the water of a dam.
他のすべての再生可能エネルギー（水力を含む）に対するもう一つの利点は、施設の大部分が地下にあり、土地面積が極めて小さいことです。そのため、同等の容量を太陽光パネルや風力タービン、ダムの水中に設置した場合に比べ、環境や生態系への影響が最小限に抑えられます。
出典: Wikipedia
Lastly, geothermal energy mostly uses drilling technology used by the oil & gas industry. If anything, this is a technology most advanced in Western countries, reducing drastically the risk of dependence on supply chains located in China, as in the case of solar panels, wind (rare earth magnets), and batteries.
最後に、地熱エネルギーは主に石油・ガス業界で使用されている掘削技術を利用しています。この技術は西側諸国で最も進んでおり、太陽光パネルや風力（レアアース磁石）、バッテリーのように中国のサプライチェーンに依存するリスクを大幅に低減します。
地熱の課題
資源枯渇
Underground heat does replenish over time. However, geothermal heat extraction can remove heat quicker than it is accumulating.
地下の熱は時間とともに補充されますが、地熱抽出は熱の蓄積速度を上回って熱を除去する可能性があります。
So the real rate of production should be calculated to either avoid depletion totally or to incorporate that the resources need a production pause of a few years /decades after 30-50 years of extraction.
したがって、枯渇を完全に防ぐか、30〜50年の抽出後に数年から数十年の生産停止期間を設けるか、実際の生産率を計算する必要があります。
地震リスク
Any drilling, especially one affecting deep underground water layers, can theoretically cause earthquakes. For example, a geothermal energy project triggered a damaging 5.5 magnitude earthquake in 2017 in Pohang, South Korea.
特に深部の地下水層に影響を与える掘削は、理論的に地震を引き起こす可能性があります。例えば、2017年に韓国浦項で地熱エネルギープロジェクトがマグニチュード5.5の被害的地震を誘発した事例があります。
これは、フラッキングが地震と関連付けられるのと同じ現象が原因です。地下に流体を注入することで、岩層が潤滑され、移動しやすくなります。
全体として、これらの地震は大規模ではありませんが、局所的には被害をもたらす可能性があります。
したがって、特に地震活動が活発な地域では、比較的遠隔または無人の地域で地熱発電を行うのが最適かもしれません。
あるいは、地震が頻発するが地熱資源が豊富な地域では、初期掘削以降に岩石を乱さず、地下岩層に水を注入しないクローズド・ループ設計が最適です。
地熱エネルギーへの投資
The sector is still relatively small compared to other renewables, and quickly evolving technologically.
このセクターは他の再生可能エネルギーに比べてまだ比較的小規模で、技術的に急速に進化しています。
This means that many of the most advanced startups in the sector are still privately listed. For example, closed-loop geothermal energy Eavor, supercritical geothermy Quaise, or funds only accessible to accredited investors like Baseload Capital.
そのため、セクター内の最先端スタートアップの多くは未上場です。例えば、クローズド・ループ地熱エネルギーのEavor、超臨界地熱のQuaise、または認定投資家のみがアクセスできるBaseload Capitalなどがあります。
This also means that some advanced geothermal companies, like Iceland Drilling, might be just a small part of a much larger oil & gas drilling company (Archer Wells – ARCH.OL in this case).
また、アイスランド・ドリリングのような先進的地熱企業は、（この場合はArcher Wells – ARCH.OL）といったはるかに大規模な石油・ガス掘削会社の一部に過ぎない可能性があります。
Still, some companies are publicly listed and available to retail investors. You can invest in geothermy-related companies through many brokers, and you can find our recommendations for the best brokers on this website in the the USA, Canada, Australia, the UK, and many other countries.
それでも、一部の企業は上場しており、個人投資家が利用できます。多くのブローカーを通じて地熱関連企業に投資でき、当サイトでは米国、カナダ、オーストラリア、英国、その他多数の国におけるベストブローカーの推奨リストをご覧いただけます（米国、カナダ、オーストラリア、英国、その他多数の国）。
If you are not interested in picking specific space-related companies, you can also look into ETFs like the Shares Global Clean Energy ETF (ICLN), the First Trust NASDAQ Clean Edge Green Energy Index Fund (QCLN), or the ALPS Clean Energy ETF (ACES) to capitalize on the growth of the geothermal energy sector.
特定の宇宙関連企業を選びたくない場合は、地熱エネルギーセクターの成長に乗るために、Shares Global Clean Energy ETF (ICLN)、First Trust NASDAQ Clean Edge Green Energy Index Fund (QCLN)、またはALPS Clean Energy ETF (ACES)などのETFも検討できます。
地熱企業
1. Ormat Technologies, Inc.
Ormat is the world’s 2nd largest geothermal owner and operator and the largest publicly traded. The company has assets in the US, Kenya, Indonesia, and Central America + the Caribbean, with a capacity of 1.23 GW and 125 MW in development.
ORA 価格チャート
Ormatは世界で2番目に大きい地熱所有・運転企業で、上場企業としては最大です。同社は米国、ケニア、インドネシア、中央アメリカ＋カリブ海に資産を持ち、1.23GWの容量と、開発中の125MWを有しています。
Ormat is also entering the energy storage market, with 190 MW online. The company aims to reach a capacity of 1 GW by 2028.
Ormatはエネルギー貯蔵市場にも参入しており、190MWが稼働中です。同社は2028年までに1GWの容量に達することを目指しています。
出典: Ormat
同社はニュージーランドとインドネシアでのプロジェクトを中心に、電力生産容量の大幅な成長を目指しています。
また、これまでに3.4GWの地熱設備を導入しており、富士電機と東芝に次ぐ地熱プラントの第3位プロバイダーです。
インフレーション削減法（IRA）はOrmatの積極的な成長目標を支援し、税制優遇により年間最大1億2500万ドルの現金収入が見込まれます。
出典: Ormat
地熱エネルギーは現在急速に成長しているセクターですが、多くの公益事業者や産業企業が技術に不慣れであるため、依然として保守的です。
この点で、Ormatは需要増に乗じる好位置にあり、業界でも最も確立されたプレーヤーの一つです。
2. Vulcan Energy (VUL.AX)
Vulcan is a German company targeting geothermal energy production in the Rhine Valley while also extracting lithium from the geothermal brine.
Vulcanはドイツの企業で、ライン渓谷での地熱エネルギー生産と、地熱塩水からのリチウム抽出を目指しています。
The project targets the production of renewable heat for 1 million people, enough lithium for 1 million EVs per year, and 1 million tons of CO2 emission avoided per year.
このプロジェクトは、100万人分の再生可能熱供給、年間100万台分のEV用リチウム、そして年間100万トンのCO2排出削減を目標としています。
The heat production matches well the local market, with Germany rich in district heating systems currently relying on coal or gas.
ドイツは地区暖房システムが豊富で、現在は石炭やガスに依存しているため、熱供給は地域市場に適合しています。
Phase one of the project should result in 275 GWh of power and up to 560 GWh of heat per year.
プロジェクトの第1フェーズでは、年間275GWhの電力と最大560GWhの熱が生産される見込みです。
出典: Vulcan Energy
同社はまだリチウムを生産していませんが、Stellantis、Volkswagen、LG、Umicore、Renaultとのオフテイク契約を確保しています。所有権にも反映されており、Stellantisは5,000万ドルの投資で同社の6%を保有しています。
リチウム資源は非常に緩やかに減少すると予測され、2055年までに50%未満の希釈にとどまります。生産は2025年末に開始予定で、世界で最も低コストのリチウム生産を実現し、採掘リチウムやほとんどの塩水由来リチウムを上回ります。
Vulcanはより投機的なプロジェクトで、2026年以前に大きなキャッシュフローは見込めません。それでも、2024年の最初のリチウム生産はプロジェクトの実現性を示しており、低コスト抽出と地熱発電の相乗効果は興味深いです。
これにより、EU製EVのカーボンフットプリントも削減できる可能性があります。現在、ほとんどのリチウムは化石燃料エンジンや部分的に化石燃料で稼働する施設で抽出されており、Vulcanは世界で唯一のCO2ニュートラル、化石燃料ゼロのリチウムプロジェクトです。また、ヨーロッパ最大のリチウム資源でもあります。
