Spatial Planning and Assessment for Waste-energy-based Regional Heat Exchange Networks
| Project/Area Number |
19K23530
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0303:Civil engineering, social systems engineering, safety engineering, disaster prevention engineering, and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
竇 毅 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任研究員 (10851107)
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| Project Period (FY) |
2019-08-30 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 未利用熱 / 地域熱供給 / 省エネルギー / 地域計画 / 産業共生 / 脱炭素社会 / 未利用エネルギー / 循環型社会 / 低炭素社会 / 熱交換 / 蓄熱 |
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| Outline of Research at the Start |
地下熱、産業排熱等未利用エネルギーは都市域にも豊富に存在し、それを最大限活用することは持続可能な低炭素社会への転換に対して重要な手段である。本研究では、次世代地域熱供給、高効率ヒートポンプ、大規模蓄熱等技術開発の進捗を把握しながら、地域エネルギー需給の時空間分布に応じた広域熱交換ネットワークの計画と評価モデルを開発することで、経済性と環境性両方を考慮して未利用熱を最大限活用する地域エネルギー計画方法を提示する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度の研究では、東京都市圏（一都三県）を対象地域に、火力発電所、製造工場、廃棄物焼却施設及び既存の地域熱供給システムの間に熱交換事業の展開の可能性を評価し、事業の実施可能な場所を地図上に表示ができた。その上で、昨年度ではエネルギー政策と事業開発のための投融資政策等を要因として、工場に対する年間排熱発生量と利用量の公表制度の有無、融資額の上限及び事業マッチング戦略（投資回収年数の最小化を優先にするか、事業投資額の最小化を優先にするか）の変化が東京都市圏全域における熱交換事業のポテンシャルに与える影響をシナリオにて評価してみた。他に、地域の熱需要密度や技術開発の進展も熱交換事業の展開に影響する要因であるため、熱需要密度の変化が排熱利用の最適な技術選択に与える影響、そして将来性の高い蓄熱輸送技術の普及が従来の導管に比べる優位性等を評価してみた。
結果では、エネルギーや投融資政策の変動と事業マッチング戦略が都市圏における熱交換事業の全体ポテンシャルに対して大きく影響されると示した他、技術の将来進展に伴う熱交換事業の相対的優位性も変わることが明らかにした。もっと積極的なエネルギー政策と事業支援制度を講じれば、都市圏では大規模な熱交換市場を展開することが望まれるが、それは必ず熱導管等従来の技術を通用することではなく、施設の立地状況等を考慮した適切な技術組合せを選定し、計画的に排熱の利活用を推進するべきだと分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
コロナ禍の影響で、昨年度の研究では当初の計画より遅れている。当初に参加予定であった国内外の学会ではすべて延期になった一方、連携のある地域実装事業の進捗が遅れ、研究打合せの中止等により必要なデータ収集には支障が発生した。具体的に、エネルギー・投融資政策等の変動について、一定の根拠で想定した数値をモデルに代入してシミュレーションすることができたが、現在実装実験を行っている焼却排熱のスマート供給及び蓄熱輸送技術に関しては、実験進捗の遅れにより最新の情報を獲得されていない。
ここまでは、施設の立地分布といった地域特性、及びエネルギー政策等マクロ市場への環境変動が広域熱交換事業の展開に多大な影響をされることを明らかにした。さらに、技術の進捗をある程度で予想する上で、地域特性に応じた最適な技術組合せを反映した排熱利活用のための地域計画の作り方を示唆したい。これは当初の計画通りであり，今年度の研究計画に映す予定である。特に、技術の交代をモデル開発とシナリオ設計に考慮した、熱交換事業計画の現実性を向上する上で、産学官連携を通じて積極的に未利用熱の利活用できる熱供給技術の社会実装・早期普及へ支援を行いたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度の研究成果を受け、未利用熱計画の現実性向上及び社会実装への支援に着目し、さらに評価モデルを改善し、将来性のある技術の進捗を、政策導入と複合したシナリオに反映した、広域熱交換事業計画の作り方の提案を行う。具体的に3つの課題に取り組むと考えている。
（1）排熱利活用のための技術リストと技術特性に関するデータベースを補完する。特に、排熱回収・発電技術、蓄熱輸送技術等熱交換・導管輸送技術を代替される新興技術に注目したい。その上に、工場の熱需要分布や地域の容積率等地域特性を反映する指標を軸に、各種熱交換技術の評価・比較を行う。
（2）排熱発生量の推計方法を改善する他に、最新の工場立地データを入手して熱交換事業マッチングの結果を更新する。現在使用中の工場立地データでは、熱消費が大きいと見なされる一部の製造業で、かつ温対法の対象になる工場のみを考慮したが、より規模の小さいが数が多い、相対的に多くの熱を消費する施設を含めていない。最新の工場立地データにより、熱交換事業のポテンシャルをもっと深く掘り出す。
（3）都市圏という広域計画から個別事業への特定を試みる。特に、川崎エコタウンと北九州エコタウンを対象に、本研究が開発したモデルを適用して熱交換技術の実装支援を行う。地域熱供給事業の現実性と将来性を再認識する上で、各ステークホルダーの意思決定プロセスをより複雑なシナリオに反映し、広域熱交換事業計画の作り方について提案を行う。
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Report
(2 results)
Research Products
(4 results)
