新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と日本地下水開発は、秋田大学、産業技術総合研究所(産総研)とともに、地下帯水層に冷熱・温熱を蓄え、冷暖房に有効利用できる国内初の「高効率帯水層蓄熱システム」を開発したことを発表した。

高効率帯水層蓄熱システムの模式図

高効率帯水層蓄熱システムの模式図

再生可能エネルギーの利用拡大には、電力に加えて熱の利用も重要だが、導入コストや運用コストが高いことが課題となっている。NEDOでは「再生可能エネルギー熱利用技術開発」において、再生可能エネルギー熱利用システムの普及促進・市場拡大を図るために、システムのコストダウンに関する技術開発を実施している。

今回、NEDOと日本地下水開発は、秋田大学、産総研とともに、地下帯水層に冷熱・温熱を蓄え有効利用できる高効率帯水層蓄熱システムを開発した。同システムを山形県山形市内の事務所建屋の空調に導入し、実証実験を行った結果、従来のオープンループシステムと比較して、初期導入コストの23％削減と1年間の運用コストの31％削減を達成できる見込みを確認した。

このたび開発した同システムは、2本の井戸を冬期と夏期で交互利用し、地下水の流れの遅い地下帯水層に冬期の冷熱、夏期の温熱をそれぞれ蓄える。夏期は、冷房利用することにより温められた地下水をさらに太陽熱により加温し、温熱として地下帯水層に蓄える。冬期はその暖かい地下水を暖房利用することで冷やされ、さらに消雪の熱源として利用することで、さらに低温となった冷熱源として地下帯水層に蓄えるという。こうした地下帯水層を利用することで、システム効率を向上させて大幅な省エネ化が実現できるということだ。

同事業において、密閉式井戸の開発、さらには短期間に低コストで設置する工法を確立することで、揚水された地下水を逆洗運転することなく、地下帯水層への100％注入を実現した。また、地下微生物と地下水水質の定期的な分析・モニタリング結果から、帯水層蓄熱システムの稼働に伴って帯水層に実用レベルの温度変化を与えても、環境影響はないと評価された。

今後は、同システムの実証実験を引き続き実施し、地下水の注入状況などの稼働データモニタリングを継続しながらシステム効率などの検証を行うとともに、普及に向けた同システムの導入マニュアルの作成を進めるという。また、2019年度以降は、秋田大学と産総研が開発を進めている、東北地方主要5地域における帯水層蓄熱システムの適合性評価のためのポテシャルマップを活用し、同システムの適合可能な地域に積極的に高効率帯水層蓄熱システム導入を進めていくとしている。