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更新日付:2012年3月30日 エネルギー開発振興課

あおもり地中熱ホームページ[地中熱について]

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地中熱について

地中の温度について

地中熱とは
地中の温度は、深度が10m以上になると、地上の気温変化の影響を受けにくく、年間を通してほぼ一定となります。
地下水が夏は冷たく、冬は温かく感じるのは、気温が季節によって変化するのに対し、地下水は一定の温度を保っているためです。

地中熱と地熱の違い

地中熱とは、地中の比較的浅い部分(数メートルから200メートル程度)にある、低温の熱エネルギーのことを言います。
火山地帯を除くと、地中熱は、地殻深部から伝わる熱よりも、太陽エネルギーにより地中に蓄えられる熱の影響の方が大きいとされており、 それを冷房や暖房等に利用します。
地中熱 地熱
熱源 太陽 地球内部
深度 数m~200m程度 ~3km程度
温度 10~15℃ ~350℃
用途 冷暖房、融雪など 地熱発電、温泉など

地中熱の導入状況

世界における地中熱の導入状況

地中熱ヒートポンプシステムは、欧米では1980年代から普及し始めたことなどもあり、米国ではすでに100万台以上が利用されています。
地中熱ヒートポンプシステムは新しい省エネルギーシステムのひとつとして注目されていることから、日本でも欧米並みの普及が期待されています。
地中熱ヒートポンプの導入数が多い地域は欧米と中国
2010年現在の地中熱ヒートポンプの国別導入量
上図は、2010年現在の地中熱ヒートポンプの国別導入量です。
地中熱ヒートポンプを利用している国の数は、2000年では26ヶ国であったのに対し、2005年には33ヶ国、2010年に43ヶ国と増加傾向にあり、2010年現在の世界の地中熱ヒートポンプの導入台数は約276万台となります。(一般的な家庭用のユニットサイズ12kWで換算。)
その中でも導入が進んでいる欧米や中国等の国々ですが、それらの国々に比べると、日本での導入はほとんど進んでいない状況です。

引用文献
Lund,J.W.,Freeston,D.H.and Boyd,T.L.(2011)Direct utilization of geothermal energy 2010 worldwide review. Geothermics, 40,159-180.

日本における地中熱の導入状況

環境省では、平成22年に全国の地下水・地中熱の導入状況を調査しており、その結果、空気循環・熱伝導・ヒートポンプの割合が高くなっていることがわかりました。
ヒートポンプの割合は全体の4分の1ですが、近年その導入件数が急激に増えてきています。
地中熱の導入状況結果
地中熱利用件数
(資料:環境省HP参考)
地中熱ヒートポンプの設置件数
地中熱の長所と短所

長所

場所を選ばない
地中の温度は地域や季節によらず、年間を通してほぼ一定であることから、基本的にどこでも利用可能です。
高効率運転
エアコンなどの空気熱源ヒートポンプでは、外気温の低下に伴い、エネルギー効率が低下してしまいます。地中熱ヒートポンプでは、冬でも温度が安定している地中の熱を利用するため、外気の影響を受けることなく、高効率運転が可能です。
省エネ低ランニングコスト
夏は外気より涼しく、冬は外気よりも暖かい地中の熱エネルギーを利用しているため、ヒートポンプ等の熱源機器を駆動させるために必要な電気エネルギーに対し、冷暖房利用では3倍以上、融雪利用ではそれ以上の熱エネルギーを得ることができます。
CO₂排出量の削減
地中熱利用では、灯油や重油などの化石燃料を燃焼させないため、CO₂排出量を大幅に削減できます。
ヒートアイランド現象の緩和
空気熱源ヒートポンプと違い、空気中ではなく地中に放熱するため、ヒートアイランド現象を緩和させる効果があります(冷房利用時)。
低騒音
地中熱ヒートポンプシステムでは、採熱・放熱を地中で行うため、エアコンの様な放採熱用の室外機がなく、動作音が静かです。
長寿命
熱交換器の対応年数は材質により変わりますが、通常用いられている高密度ポリエチレンパイプの耐久性は非常に高く、地震にも強いとされています。また、地中熱ヒートポンプも、燃焼タイプの暖房機器などに比べて寿命が長いと言われています。

短所

初期コストが高額
地中熱交換器を設置する掘削費用や、熱源器本体が他の暖房機器と比較して割高であることから導入コストが高くなります。
機種が少ない
地中熱ヒートポンプを販売しているメーカーが少ないため、機種の選択肢が限られます。
高度な設計技術が必要
地中への放熱(冷房利用)や地中からの採熱(暖房利用)により、地中の熱環境が変化するため、これらの熱のバランスを考慮した上で、高効率な地中熱利用システムの設計が必要です。
停電時には稼働しない
地中の熱を地上にくみ上げるためには電力を使用するため、停電時には使用できなくなります。これを防ぐために、自家発電機や蓄電池などの装置を併設する必要があります。


この記事についてのお問い合わせ

エネルギー総合対策局 エネルギー開発振興課
環境・エネルギー産業振興グループ
電話:017-734-9378  FAX:017-734-8213

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