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地下水熱利用
資料４
2011年6月16日
まちづくりと一体となった熱エネルギーの有効利用に関する研究会
地下水熱利用
地中熱ヒートポンプは節電・省エネの切り札です
NPO法人地中熱利用促進協会
東京大学生産技術研究所
高杉 真司
大岡 龍三
1
地中熱の利用形態
住宅の保温
空気循環
住宅等の保温・換気
水循環
道路等の融雪等
ヒートパイプ
道路等の融雪
kWt
ヒートポンプ
住宅・学校・病院・ビル等の
冷暖房・給湯
プール・温浴施設の給湯
日本人は昔から
地中熱を利用し
ていた
設備容量（ｋＷｔ）
熱伝導
道路等の融雪
グリーンハウスの冷暖房
地中熱利用システム設備容量
2006年累計（新エネルギー財団） 2
地中熱の利用形態
ヒートポンプ
利用例５８０件
（２５％）
3
（環境省 ２０１０）
地中熱ヒートポンプシステム
クローズドループ
（地中熱交換型）
オープンループ
（地下水利用型）
地中で熱交換するために流体（水／不凍液）を
揚水した地下水と熱交換する方法
循環させる方式
地中熱交換器の設置が必要であり、通常はボ
揚水した地下水を同じ帯水層に戻す方法のほ
アホール（ボーリング孔）あるいは基礎杭の中に、 か、別の帯水層に注入する方法などがある。
チューブを挿入したものが用いられている。
都市圏では工業用水法・ビル用水法等の規制
を受ける。
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地中熱ヒートポンプ導入推移（日本）
5
（環境省 ２０１０）
地中熱ヒートポンプ導入推移（世界）
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(MWt)
12,000
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3,840
4,230
6,000
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4,800
8,000
5,210
10,000
7,200
12,000
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J
2,230
4,000
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200
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20
05
201
0
（Lund 2000～
2010に加筆）
4
4
13
344
400
377
631
2,000
6
地中熱は再生可能エネルギー
• 地中熱は、太陽及び地球内部からの
熱に由来する再生可能エネルギーであ
る。
• 地表近辺では気温の影響により地温
は変化するが、地下10～15ｍの深さに
なると、年間通して地温の変化が見ら
れなくなる。
• その温度はその地域の平均気温より
一般に1～2℃高い。それより深い場所
の温度は、一般に100mにつき2～3℃
程度の割合で上昇するが、地温は安定
した状況にある。
• 地中熱は、日本中どこでも利用でき、し
かも天候等に左右されず安定的に利
用できる。
7
地中熱ヒートポンプは節電効果大
（資料提供：JFE鋼管株式会社）
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kWh
3000
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2008-09N
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2
3
4
5
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8
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10
地中熱と空気熱の年間運転実績の比較（笹田, 2010）
この夏は東京電力管内で850万kWの
不足が予想されているが、ピーク時
間帯において全エアコンの消費電力
1000万kWを3分の1削減すれば330万
kWの節約ができる。
また廃熱を地中に放出するため
ヒートアイランド現象の緩和が期待さ
れ、都内のオフィスビル街区を地中熱
利用ヒートポンプに置き換えた場合、
最高気温で1.2℃程度のヒートアイラ
ンド緩和効果が試算されている(玄地、
2001)。
仮に気温を1℃下げることができれ
ば170万kWの節約ができ、両者の効
果によって夏のピーク負荷を500万
kW低減させることが可能となる。
（日本地熱学会地中熱利用技術専門部会の提言） 8
地中熱ヒートポンプは節電効果大
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節電と省エネは、これだから出来る！
9
地中熱利用でヒートアイランド対策
• 地中熱ヒートポンプシステムでは、冷房排熱を大気中に放出せず、地中
に吸収させる。
• 従って、都市圏でのヒートアイランド現象の緩和に寄与する。
• ヒートアイランド現象の緩和により、さらなるエネルギー消費量が削減さ
れる。
（環境省資料）
•
東京都中央区日本橋地区をモデルとした試算によると、オフィスビルで使用して
いるエアコンをすべて地中熱システムに換えた場合、最高気温が1.2℃低下する
10
結果になっている（玄地, 2001） 。
地下水の熱利用ー温泉
登別温泉
箱根大涌谷
草津温泉
福地温泉
河津温泉
銀山温泉
11
地下水の熱利用ー融雪
融雪への利
用
Heat
Pump
Melting Snow
Submersible
Pump
Production Well
Injection Well
直接（散水）利用および間接熱交換方式を含
め
寒冷地を中心に多く利用されている。
12
地下水の熱利用について
発
電
利
用
地
球
熱
直
接
利
用
＜地中熱利用体系＞
フラッシュ発電、バイナリー発電、温度差発電など
熱
水
利
用
地
中
熱
利
用
浴用・給湯、農業、養殖漁業、工業、冷暖房、融雪など
間接利用
地中熱利用ヒートポンプシステム
（熱交換パイプを設置し放熱・採熱）
直接利用
地下水利用ヒートポンプシステム
（地下水を直接汲み上げ、水を介して放熱・採熱）
融 雪
空 調
温 泉
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国内利用の現状
高崎地域冷暖房
Heat Source Equipment
Water source heat pump
Air-source heat pump
Turbo Refrigerator
Water source
Heat Pump
148Rt * 1
551Rt * 1
1181Rt * 1
385Rt * 1
Thermal Storage Tank
3
Cold Water Tank
1128m
3
Hot Water Tank
318m
3
Cold-Hot Water Tank 2600m
・群馬県高崎市宮元町
Hot Water
Tank
・地域冷暖房のヒートポンプ熱
源として地下水を利用
Lift Well
・CO2削減効果 約24％（約80
ｔ）－空気熱源との比較
Cold Water Tank
Injection Well
Demand
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国内利用の現状
緑翠亭景水
・長野県大町市
・従来の灯油ボイラー＋吸
収式冷温水発生機方式より
井水熱源方式高効率ヒート
ポンプシステムに置き換え
てエネルギー消費量の低減
と環境負荷の低減を実施す
る。
・省エネルギー量 20.8％
（平成19年度）
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