| 研究課題/領域番号 |
21H01485
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分23020:建築環境および建築設備関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
長野 克則 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80208032)
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| 研究分担者 |
阪田 義隆 金沢大学, 地球社会基盤学系, 准教授 (10754236)
葛 隆生 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (60552411)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
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| キーワード | 地中蓄熱 / 地域熱供給 / ヒートポンプ / 太陽光発電 / 蓄電池 / 地盤物性 / ネットゼロエネルギービル / 最適化 / 地中熱 / 地盤情報 / 最適化運用 / CO2排出量 / BTES / 再生可能エネルギー / 最適運用 / 熱供給 / 地中熱利用 / 第5世代地域熱供給 / 地下蓄熱 / 熱源ネットワーク / 地盤情報データベース / アネルギー / 地中熱交換器 / スマートコミュニティ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は大規模地中蓄熱を伴う第５世代地域熱供給(5GDHC)の計画・設計・最適運用に関する研究である。5GDHCとは、大規模地中蓄熱群と水熱源ヒートポンプで構成される熱源ネットワークである。多種多様な低温排熱が利用可能で、かつ低コスト・高効率が期待できるので、欧州では既に30か所以上導入が進んできている。ここでは、5GDHCの設計に必要な大深度3次元地質情報データベースと大深度地中熱交換器に対応可能な新しい熱応答試験方法を構築すると共に、大規模BTESの設計・性能予測ツールを開発し、熱供給地域にメガソーラーやウィンドファームなど創エネ設備を含む自律型最適運用システムを開発するものである。
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| 研究成果の概要 |
太陽光発電システムを有する建物単体やコミュニティを対象にAIを用いてた気象予測システムを組み込み，最適化計画手法を用いて再エネ電力利用を最大化してCO2排出量が最小化になる冷暖房・給湯ヒートポンプ，蓄電池充放電などの最適運用システムを構築した．これを適用した場合のCO2排出量削減量やピーク負荷削減効果，負荷平準化効果などを明らかにした．同時に，大規模BTESの設計・性能予測ツールも開発した．3次元確率補完法の一つであるインジケーター・クリギング法を適用し，平面分解能250mメッシュ，深さ１ｍ毎で各深度の地質構成割合を示し日本全国大深度3次元地質情報データベースを構築した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果は地域環境―建物―設備―人間という生活環境において近年日本の一次エネルギー消費量の約４０％を占める民生用エネルギー消費量を，地域の再生可能エネルギーで発電われた電力よび地中熱など地域の再生可能エネルギー熱を最大限利用して我々の生活の質を落とすことなく大幅にCO2排出量を最小化し削減する冷暖房・給湯ヒートポンプ，蓄電池充放電などの最適運用システムを構築した．また，地中熱利用に必要な日本全国大深度３次元地盤物性データベースも構築した．これらを公開することによる地中熱・地下水熱利用などを含めた再生可能エネルギー利用熱供給システムの普及拡大に大きく貢献するものと考える．
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