| Project/Area Number |
22K05895
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 41030:Rural environmental engineering and planning-related
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
三木 昂史 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, 研究員 (70759688)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | ソーラーポンド / 水熱源ヒートポンプ / 熱源施設 / 温室 / 再生可能エネルギー熱 / 施設園芸 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、塩分濃度の差を利用して太陽熱を蓄える池であるソーラーポンドと、熱を取り出す仕組みのヒートポンプを組み合わせることで、施設園芸用の新たな熱資源開発にかかる基礎的研究を実施する。小型のソーラーポンドを園芸施設に隣接して作成し、年間を通じて採取可能な熱量や、日射量や風速等の気象条件と塩分躍層の安定度の関係等を詳細に観測するとともに、ヒートポンプを使った園芸施設への熱利用にかかる基礎的知見を収集する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、農村における独立した熱源施設の開発を目的として、水熱源ヒートポンプ（以下、HPと記す）による熱利用時のソーラーポンド内の熱環境や、熱利用と蓄熱によるポンド内の環境制御を実験により解明する。
室内実験では、塩分濃度20%の高濃度ソーラーポンドを製作し、HPシステムを利用して、ポンドへの蓄熱及び熱利用実験を実施した。なお、室内試験では、日射による蓄熱の影響を無視している。HPを冷房運転させると、ソーラーポンドの塩水層の水温は、稼働から720分間で約16℃上昇し、熱量として約55.5MJ蓄熱できた。昨年度実施した低濃度（塩分濃度4%）ソーラーポンドの蓄熱試験の結果（冷房運転720分間で約57.2MJの熱量を蓄熱）と比較すると、高濃度ソーラーポンドと低濃度ソーラーポンドは、同程度の蓄熱能力を有することが確認された。HPを利用すれば、海水と同程度の濃度（塩分濃度4%）のソーラーポンドをHPシステムの熱源施設として有効に活用できると考えられる。
屋外実験では、低濃度ソーラーポンドを製作し、HPを用いてポンドへの蓄熱及び熱利用実験を日射の影響を考慮して実施した。太陽光のみでポンドに蓄熱すると、14日間で塩水層の水温は約9.5℃上昇し、熱量として約67.3MJ蓄熱できた。また、蓄えた熱を利用してHPを暖房運転させたところ、熱交換特性が高い値を示すとともに、HPのシステムCOPは5.7となり、効率的にHPを稼働できることが確認された。冷房による蓄熱試験では、HPを日中の420分間、稼働させると、塩水層の水温は6.4℃上昇した。一方、太陽光のみでソーラーポンドに6.4℃分の蓄熱に要した時間は約10日であった。したがって、HPシステムをソーラーポンドと組み合わせると短時間で蓄熱でき、貯めた熱は、夜間の暖房時の熱源として、有効に活用できると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は実験室内で高濃度ソーラーポンド（最高塩分濃度20%）、屋外で低濃度ソーラーポンド（最高塩分濃度4%）の蓄熱及び水熱源HPによる熱利用試験を実施した。異なる濃度のソーラーポンドの熱環境やソーラーポンドを熱源としたHPシステムの熱利用特性を評価する実験をおおむね計画通り実施できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
屋外フィールドにおいて、低濃度ソーラーポンドの蓄熱及び熱利用の長期試験を実施する。さらに、無塩ソーラーポンド（濃度0％）の蓄熱及びHPシステムを組み合わせた熱利用実験を実施し、ソーラーポンドの熱環境や蓄熱特性、HPシステムの熱交換特性を評価する。無塩ソーラーポンドの試験では、塩分勾配がない条件下において、日射による蓄熱とHPによる蓄熱、熱利用を繰り返すことで、低濃度ソーラーポンドとの蓄熱特性や熱利用可能性について比較、検討する。異なる形式のソーラーポンドとHPシステムの熱利用実験により、ソーラーポンドの熱環境を評価するとともに、熱源施設としての利用可能性や温室への熱利用方法等について検討する。また、無塩ソーラーポンドを熱源とした際のHPシステムの熱交換効率について，低濃度ソーラーポンドとの違いについて比較、評価する。
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