再生可能エネルギーに取り組む！／日本地下水開発株式会社桂木聖彦さん（前編）

インタビュー

2022.07.14

温泉王国とか果樹王国とか、さまざまな「王国」を冠される山形ですが、じつは「地下水王国」であるということをご存知でしょうか。特に山形市民は非常に豊かな地下水に恵まれていることの恩恵を享受して生活しています。にもかかわらず、多くの山形市民はそのことに気づいていないかもしれません。

たとえば冬。山形駅前や七日町大通りなどを中心とするさまざまなエリアで、こんもりと雪が積もっている景色のなかでなぜかそこだけは雪が積もらず路面が露出している歩道や車道を見かけます。どんな雪の日でもそこだけは雪がなく、おかげで歩いたり運転したりするのが非常にラク。通勤通学も安心だったり、冬でも快適にジョギングできたり。その道路の消雪に利用されているのが「地下水のもつ熱エネルギー」です。そして、この地下水の熱こそ、さらなる可能性を秘めた再生可能エネルギーです。

この仕組みを開発し、暮らしのインフラとして整備してきたのが、山形市に本社を置く日本地下水開発株式会社です。同社は「地下水のもつ再生可能な熱エネルギー」に注目し、より効率的でより環境負荷が少ない熱エネルギー利用のあり方を研究開発する世界屈指の地下水カンパニーです。こんかいは、同社専務取締役桂木聖彦さんにお話を伺います。聞き手は、やまがた自然エネルギーネットワーク代表で東北芸術工科大学教授の三浦秀一さんです。

日本地下水開発株式会社専務取締役桂木聖彦さん

桂木：まずは地下水について、お話しします。地下水はそもそもどうやってできるかというと、その源となるのは海です。海に太陽が降り注ぐと海水が蒸発して水蒸気になって、水蒸気が冷えて雲になり、雨や雪が降ります。山形の場合、降った雨や雪の一部は出羽三山や蔵王連峰に染み込み、山形盆地に向かって流下します。このため山形盆地はものすごく豊富な地下水に恵まれたエリアなのです。

水の惑星と呼ばれる地球ですが、その97.5%は海水です。淡水はわずか2.5%のみ。しかもそのうちの7割は氷河や永久凍土です。河川水や湖沼水というのは実は1割すらなく、残り約3割を占めるのが地下水。つまり、人類が使える淡水のほとんどを占めるわけで、地下水というのはとても重要かつ貴重な資源と言えます。

再生可能エネルギーに取り組む！／日本地下水開発株式会社桂木聖彦さん（前編）

地下水の特徴のひとつは、温度です。深さ約100mにある地下水は冬も夏もほぼ15度で安定しています。この15度という温度は、私たちにとって、冬には温かく感じられ、夏には涼しく感じられます。この地下水の温かさ・涼しさをうまく活用しましょう、というのが地下水熱という再生可能エネルギーの利用の基本的な考え方です。

さて、ところで、人口25万人の山形市には１年間で3メートル弱の雪が降ります。12月から3月までに毎日降った雪を足した数字です。200万人都市札幌は5メートルです。世界的にみて、これほど多くの雪が積もる都市はありません。北欧フィンランドの首都ヘルシンキも、ノルウェーの首都オスロもこれら日本の都市よりはるかに少ない。日本は島国で周りを海で囲まれているため水蒸気に覆われ、冬にはシベリアから冷たい空気が流れ込んでくることから、ものすごい雪が降るのです。つまり日本は世界的にも稀な豪雪の国。世界にもっと雪が多いエリアはありますが、そこにはあまり人が住んでいません。これだけたくさんの雪が降るところにこれだけ多くの人口が暮らしているのは、日本だけです。

なかでも特に積雪寒冷特別地域と呼ばれるエリアには、約2,500万人が生活し、冬の雪と戦いながら暮らしています。1963（昭和38）年には「38（サンパチ）豪雪」と呼ばれるとんでもない雪に襲われました。新潟県長岡市は２週間ほど陸の孤島になったそうですし、広い地域に多くの死者が出ました。そのような出来事を契機に誕生したのが、地下水を汲み上げて道路に流す「散水消雪」という技術です。1960年代から北陸地方を中心として広く普及し、威力を発揮しました。

しかし、散水消雪というこのシステムには大きな問題がありました。それは、汲み上げた地下水を道路に散水してしまうと水を地下に戻すことができません。散水消雪をつくるほど、地下水利用における需要と供給のバランスが崩れてしまう可能性があるのです。地下水を生業にしている私たちの会社にとってこれはマズイ、という危機感から、1975年より地下水の熱エネルギーだけを利用して消雪できないか、研究開発をスタートさせました。これが、地下水を地上に散水することなく、地下で循環させながら消雪する「無散水消雪」というシステムです。1981年に実証に成功しました。

地下水還元式無散水消雪のシステム。舗装体に放熱菅を埋設し、放熱管に地下水を送水。地下水のもつ熱エネルギーを路面に伝える。（提供：日本地下水開発）

地下水還元式無散水消雪というこのシステムは、地下水を汲み上げる「揚水井」、地下水を還元する「注入井」、「操作盤」、「放熱管」から構成されます。雪が降ってきたことを操作盤が感知すると、揚水井内の水中モーターポンプが自動で動き出し、地下水を汲み上げます。温度が15度である地下水が、路面の下5~6センチのところにある放熱管を通ることによって熱が伝導し、道路の表面が1度くらいにまで上昇し雪を融かすのです。雪を融かすために放熱することで15度あったものが10度くらいまで温度が下がった地下水は、注入井から地下に還元されます。

三浦：日本初だったんでしょうか。

桂木：日本初です。世界初かもしれません。
最初の試験施工は秋田で行われました。その後山形市でもやっていくことになるのですが…。実は山形市ではなかなか採用してもらえず、当時社長であった私の父が自分でお金をだして「実験させてくれ」とお願いして試験施工したのです。小荷駄町の市立図書館のところの道路です。いまはもうありませんが、そこにプロトタイプを埋め込んで実験し、成功させたのです。

現在では、山形市内のさまざまなところにこの仕組みが整備されています。高速道路、山形駅前、七日町、東北芸術工科大学に繋がる勾配のある小立地区の道路、蔵王温泉…。山形市役所近くには「無散水消雪の記念碑」というのも建っています。