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2022 年度 実施状況報告書

衛星熱画像を活用した次世代型地中熱源ヒートポンプの適地評価手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22K05012
研究機関埼玉県環境科学国際センター

研究代表者

濱元 栄起  埼玉県環境科学国際センター, 土壌・地下水・地盤担当, 主任研究員 (40511978)

研究分担者 宮越 昭暢  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (30392666)
宮下 雄次  神奈川県温泉地学研究所, 研究課, 専門研究員 (40416079)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワード地中熱利用システム / 地中利用ヒートポンプ / ドローン画像 / 熱画像 / 再生可能エネルギー / 地中熱エネルギー / 地表面温度 / 地理情報解析
研究実績の概要

【研究背景と目的】
地球温暖化やエネルギー問題に対応するために再生可能エネルギーへの転換が求められている。地中熱システムは、コスト面での課題となっており、これを解決するひとつの方法として、複数の用途の異なる施設間で熱交換井を共有して活用する「地中熱の面的利用」が注目されている。その際に、施設間を結ぶ熱導管の埋設深度は、地表面温度の変動の影響が小さい深い深度に設置することが望ましい。このような評価方法を確立し、社会に発信することで社会実装に役立てることができる。
【研究方法】
熱導管の埋設深度を評価する直接的な方法は、土壌中の温度を深度別に測定することである。ただし、この方法では、多地点で1年以上の長期間測定することは困難である。そこで、本研究では地表面における温度をモニタリングし、熱輸送方程式を用いて深度別の温度を推定する。ただし地表面における温度測定も、多地点で長期間測定することは難しい。そこで、本研究では衛星による熱画像を解析し、地下温度変動を推定し、熱導管の最適深度を評価する方法を新たに提案する。この衛星熱画像は1㎞程度の低分解能であることから、地表面の実測データやドローンを活用した高分解能な熱画像も活用し、評価手法を検討するものとする。
【本年度の研究成果】
本年度は高解像度の赤外画像を得るためにドローンを活用した調査を行った。対象地域は埼玉県環境科学国際センターの生態園と神奈川県温泉地学研究所の敷地である。その結果、土地利用と地表温度は関連があることが分かった。本研究で活用しているドローンでは、数値データを解析時にそのまま利用できない仕様であることから、プログラム言語Pythonを活用した解析プログラムを新たに作成し、グレースケールと温度情報が対応するような画像を新たに作成し、解析することができる。さらに実測値と比較するために7地点で土壌温度モニタリングを行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初計画の通り順調に研究が進展している。

今後の研究の推進方策

本年度は、衛星熱画像とドローン画像の両方を解析し、解像度等の比較や温度情報の精度の比較をおこなう。さらに土壌温度モニタリングを引き続き行う他、温度検層を埼玉県内4箇所(川口、八潮、三芳、熊谷)で実施するほか、関東平野における既存情報の収集と解析を行う。さらに関東平野における3次元熱輸送解析を行うための基礎情報を収集し、広域モデル化を進める。また、簡易的な地形勾配から推定する地下水流動との結果との比較を行う。

次年度使用額が生じた理由

情報収集や成果発表の時期を変更したため。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 学会発表 (3件) 図書 (4件) 備考 (1件)

  • [学会発表] 埼玉県における地中熱源ヒートポンプシステム実証試験 ―2021年夏の冷房運転結果―2022

    • 著者名/発表者名
      濱元栄起,白石英孝,相澤和哉,山崎身枝
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2022年連合大会
  • [学会発表] 埼玉県における地中熱源ヒートポンプ実証試験2022

    • 著者名/発表者名
      濱元栄起
    • 学会等名
      日本地熱学会
  • [学会発表] 都市域臨海部における地下温度の長期変化-東京港埋立地お台場地区で観測された地下温暖化、2022.52022

    • 著者名/発表者名
      宮越昭暢,林武司
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2022年大会
  • [図書] 埼玉県地質地盤資料集 2022年度版  Ⅰ ボーリング柱状図集2023

    • 著者名/発表者名
      濱元栄起,石山高,柿本貴志,髙沢麻里,八戸昭一
    • 総ページ数
      1068
    • 出版者
      埼玉県
  • [図書] 埼玉県地質地盤資料集 2022年度版  Ⅲ 地下温度データ及び地中熱ポテンシャル2023

    • 著者名/発表者名
      濱元栄起,八戸昭一,石山高,柿本貴志,宮越昭暢,林武司
    • 総ページ数
      16
    • 出版者
      埼玉県
  • [図書] 埼玉県地質地盤資料集 2022年度版  Ⅳ 地下水質データ集2023

    • 著者名/発表者名
      柿本貴志,石山高,濱元栄起,八戸昭一
    • 総ページ数
      17
    • 出版者
      埼玉県
  • [図書] ぶぎんレポート, 2023年3月号 埼玉県における地中熱エネルギーの活用2023

    • 著者名/発表者名
      濱元栄起
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      ぶぎん地域経済研究所
  • [備考] 研究員紹介(濱元栄起)

    • URL

      https://www.pref.saitama.lg.jp/cess/torikumi/kenkyuin-list/hamamoto-hideki.html

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公開日: 2023-12-25  

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