国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）は2019年2月7日、岐阜県の長良川扇状地で地中熱利用空調システムの実証運転を実施し、その結果を公表した。岐阜市内の公民館に地下水を直接活用する地中熱利用空調システムを設置し、併設の吸収式冷温水機空調システムと運用コストを比較したところ、地中熱利用空調システムの方が73％低いコストで運用できると確認した。
図 岐阜市内の公民館に設置した地中熱利用空調システム
出所 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
地中熱を利用する空調システムでは、ヒートポンプで地中の熱を室内に輸送して冷暖房に利用する。これは、季節によって大きく温度が変化する地表と異なり、地下10mよりも深いところの温度は年間の平均気温とだいたい一致し、年間を通して大きな変動がないという現象を活用している。つまり、夏期は地表に比べて地中は低温を維持しており、この冷熱を冷房に利用する。冬季は地表に比べて地中が高い温度を維持しているため、地中熱を暖房に利用するというわけだ。
今回の実証運転の場となった長良川扇状地は、ほかの地域に比べて地中熱利用に有利な条件が揃っている。この地域では、冬季に冷えた河川水が地下の「帯水層」に浸透し、半年ほどの間に冷たい河川水が帯水層で流動し、移動する。つまり、冬季の冷えた河川水を夏期の冷房に利用できるわけだ。反対に、夏期は温かい河川水が帯水層に浸透し、半年ほどの間に帯水層で流動、移動する。こうして、夏期の温かい河川水を冬季の暖房に利用できる。
図 冬季に冷えた地下水を夏期に利用し（左）、夏期に暖まった地下水を冬季に利用する（右）
出所 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
この現象は以前から判明していたが、複数の河川や旧河川が存在する地域では地下水の流れが複雑で、地中熱利用に有利な地点を高い精度で突き止めることが難しかった。今回は、先述の条件が揃っている長良川扇状地で実証運転を実施した。そして、長良川扇状地のような地中熱利用に有利な地域で地中熱利用空調システムを導入し、実証運転を実施した例はこれが始めてだという。
運転の結果、既存の空調システムと比べるとヒートポンプを利用した効率向上で31％、ちな水熱交換ユニットを利用してポンプ動力を削減した効果で42％、合計で73％も運用コストが低いと判明した。
今後は、今回実証運転を実施した空調システムの普及に向けて、地域によって異なる地中熱の採熱可能量を示す「ポテンシャルマップ」を作成し、このマップを利用して、今回の実証運転に使用した方式の地中熱利用システムの事業化を目指すとしている。
