A experimental study on multi-scale thermal dispersion and its generalization for enhanced utilization of shallow geothermal energy

• Project/Area Number: 24K00979
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 22030:Geotechnical engineering-related
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 阪田 義隆 金沢大学, 地球社会基盤学系, 准教授 (10754236)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 葛 隆生 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (60552411) ; 藤井 光 秋田大学, 国際資源学研究科, 教授 (80332526)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2027: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2026: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2025: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000)
• Keywords: 熱分散 / 地中熱 / 地下水 / 見かけ熱伝導率 / スケール依存性

Outline of Research at the Start

本研究では熱需要の高い都市部の地下水流速が遅い地盤条件に対し地中熱利用効率を極限に高めるため，熱分散に着目し，その現象解明と熱利用に向けた汎用化を行う。カラム試験では異なる熱物性の自然・人工材料を用い，指標となる見かけ熱伝導率の地下水流速との非線形特性を明らかにする。また中型大型土槽実験，現場熱応答試験を組み合わせ熱分散現象のスケール依存と異方性を評価する。更に実証試験を再現する数値モデルでのシミュレーションによって疑似見かけ熱伝導率の教師データを用意し，その機械学習から多次元応答局面として見かけ熱伝導率を推定する手法の汎用化を行う。最後にそれを用いた局限地中熱利用ポテンシャルを全国評価する。