地中熱利用で高効率冷暖房、その原理と課題とは

地中の熱を利用すれば効率的な冷暖房ができる

井戸水は、一年中一定の温度を保っているので、冬は温かく、夏の暑いときには冷たく感じます。これと同様に地中の熱の「恒温性」を使って、効率的に冷暖房を行おうというのが、地中熱利用の技術です。
例えば、東京の地下の温度は年間通じてだいたい15℃ぐらいですが、この温度を利用して夏場は7℃ぐらいの冷水を作り、冬場は45℃ぐらいの温水を作って冷暖房に使います。水温を上げ下げするために使う電力は、地中熱を使わず一般的なエアコンを使った場合に比べると3分の2ほどで済むと試算されています。

都市を暑くするヒートアイランド現象の抑制効果も

エアコンで冷房する際は、室外機からの廃熱で都市全体が暑くなる、ヒートアイランド現象が深刻な問題です。しかし地中熱利用の冷房は地下へ熱を捨てるので外気温には影響を及ぼしません。そのため過剰な冷房が抑えられ、冷房効率も上がるのでより省エネ効果が大きくなります。地中に捨てられた熱は、冬の暖房に使われるのでまさにいいことずくめです。省エネに加え、地球温暖化対策にも有効とされる技術です。

普及を進めるための、今後の課題とは

地中熱利用には地下水が豊富な地盤が適しています。現在は、実際に現場に出かけて井戸を掘って調査データを集め、地下の様子をシミュレーションしてマップを作るような調査も行われています。
こうした努力で普及をめざしていますが、この有効な省エネ技術の、ただ一つの問題点は地中熱を取り出すのに必要な「井戸」を掘るのに大変お金がかかるということです。そこで進めているのは、いかに井戸を掘るのを少なく済ませるか、という研究です。すでに、東京スカイツリーや羽田空港のターミナルビルなどでは、井戸を掘るかわりに、基礎に打ち込む杭（くい）にパイプをつけて利用する方式が使われています。形にとらわれず個々の条件にあった導入しやすいシステムを開発することが今後の課題だと言えるでしょう。

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先生情報 / 大学情報

秋田大学国際資源学部国際資源学科資源開発環境コース教授藤井光先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

地球・資源システム工学

先生が目指すSDGs

メッセージ

地球温暖化は至急取り組まなければならない問題だと思います。私たちの研究グループが行っている地中熱利用に関する研究は、ヒートアイランド現象や地球温暖化の抑制、省エネに効果の高い技術です。秋田大学には近代的な研究施設があり、周囲にはたくさんのフィールドがあって、実際に井戸を掘って地中熱を取り出すなど、頭だけでなく実際に体も動かして、楽しい研究ができます。地球環境について心配しているあなた、ぜひ一緒に研究に取り組みましょう。

先生への質問

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地球を舞台に活躍する資源スペシャリストを養成する「国際資源学部」、教育分野や地域社会における現場実践力を養う「教育文化学部」、地域医療の核となり人々の健康と福祉に貢献する「医学部」、独創的な発想と技術力を育む「理工学部」の四学部が連携し、地域に根ざし世界に発信する教育・研究拠点をめざしています。
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