加賀地域における地中熱利用システムの適地評価－再生可能エネルギー普及のためのオープンデータ活用による可視化技術の開発－
宗本隆志*

嶋 田 一 裕 **豊田丈紫*

地中熱利用システムは，地下浅部の温度変化の小さい熱特性を活用するエネルギーシステムである。地下の温度や地質条件は地域によって異なるため，地中熱利用システムの普及促進には導入可能な適地を評価する必要がある。本研究では，オープンデータとして利用可能な地質データや地下水データを活用し，加賀地域におけるオープンループ方式の地中熱利用システムの適地評価を行った。その結果，加賀地域の地下水の水質は地質条件などによってさまざまに分布し，手取川以北の地域でオープンループ方式の地中熱利用システムの導入に適した地下水が分布している可能性が示唆された。また，オープンループ方式で必要となる熱源水量を算出したところ，研究対象地域のほぼ全域で地中熱利用システムの稼働に必要な熱源水量を確保できることが明らかとなった。
キ ー ワ ー ド : 地 中 熱 ， オ ー プ ン デ ー タ ， 地 理 情 報 シ ス テ ム (GIS)Estimation of Suitable Installation Sites for Open-loop Ground Source Heat Pump Systems inthe Kaga area, Ishikawa Prefecture- Development of Visualization Technology for the Popularization of Renewable Energy Using Open Data Takashi MUNEMOTO, Kazuhiro SHIMADA and Takeshi TOYODA
Ground source heat pump systems are energy systems that utilize the thermal properties of shallow underground areas withminimal temperature fluctuations. Due to variations in subsurface temperatures and hydrogeological conditions across different regions, itis essential to assess suitable sites for implementing ground source heat pump systems to encourage their widespread adoption. In thisstudy, we assessed the viability of an open-loop ground source heat pump system in the Kaga area with the aim of promoting theexpansion of renewable energy usage. The results showed that groundwater quality in the Kaga area exhibited variability based on
geological conditions, and indicated that groundwater to the north of the Tedori River might be well-suited for introducing an open-loop
geothermal heat utilization system. We calculated the volume of groundwater required for the open-loop ground source heat pump systemand found that it could be reliably sourced from nearly all areas within the study area.
Keywords : ground source heat pump system, open data, geographical information system (GIS)

１．緒

言る 必 要 が あ る 。 図 1に 示 す よ う に ， 地 中 熱 利 用 ヒ ー ト

地 中 熱 利 用 シ ス テ ム は ， 地 表 か ら 約 200 mの 深 さ ま

ポンプシステムは大きく分けてクローズドループ方式

での温度変化の小さい熱特性を，空調や融雪などに活と オ ー プン ル ープ 方 式の 2種 類 の 方法 が ある 2) 。 クロー用するエネルギーシステムであり，再生可能エネルギ

ズ ド ル ー プ 方 式 は 深 度 100 m程 度 ま で の 地 中 熱 交 換 器

ー の 一 つ と し て 注 目 さ れ て い る 1) 。 地 中 熱 を 利 用 す るに不凍液などを循環させ，ヒートポンプで熱交換させヒートポンプは既に確立された技術であるが，地中熱る方式である。オープンループ方式は井戸から揚水し交換器を含むシステム全体を設計する際，地下の温度た地下水をヒートポンプで熱交換させる方式である。

や地質などの条件は地域によって異なるため，地中熱

オープンループ方式の地中熱利用システムの導入にお利用システムの普及において導入可能な適地を評価す

いては，地下水の水質に起因する設備の不具合や可能揚水 量に留意する 必要がある 3) 。

*化学食品部

近年，国策によって地域の地質データや地下水デー**石川県商工労働部- 48 -

表1 水質評価項目

成分
塩化物イオン (mg/L)

基準値
<200

システムへの影響
腐食

カルシウム (mg/L)

<150

目詰まり

鉄 (mg/L)<1

目詰まり・腐食

土 交 通 省 が 公 開 し て い る 土 地 分 類 調 査 ・ 水 調 査 6) お よび 位 置 参 照 情 報 ダ ウ ン ロ ー ド サ ー ビ ス 7) を 用 い て ， 位
置情 報，地質情報 および水質デ ータを収集し た。
図1 地中熱利用システム

２．２

第２．１節で収集したデータから，フリーでオープタなどのさまざまな公共データがオープンデータとして，誰もがインターネットなどを通じて容易に利用でき る よ う に 整 備 さ れ つ つ あ る 4) 。 そ こ で 本 研 究 で は ，オープンデータを活用した再生可能エネルギーの普及促進を目的として，加賀地域におけるオープンループ

地理情報システムン ソ ー ス の 地 理 情 報 シ ス テ ム (Geographic Information
System: GIS)である QGIS 8) およ び Open Street Map 9) を 用いてデータの可視化を行った。収集したデータ地点について，逆距離加重法による内挿を行うことで，対象地域全体の水質分布を可視化した。可視化したデータ

方式 の地中熱利用 システムの適 地評価を行っ た。

は，環境省が公表している地中熱利用にあたってのガ
イド ライン 3) と比較す ることで 適地評価を行 った。

２．適地評価方法
２．１

オープンデータの抽出

２．３

地中熱利用システムの適地評価には，地質データや

地 中 熱 利 用 に あ た っ て の ガ イ ド ラ イ ン 3) で は ， オ ー

地下水データが必要である。そこで，オープンデータを収集し，必要に応じて整理することで適地評価に利用した。はじめに，研究対象地域の選定を以下の基準
で 行 っ た 。 国 立 研 究 開 発 法 人 産 業 技 術 総 合 研 究 所 (産総 研 )地 質 調 査 総 合 セ ン タ ー が 公 開 し て い る 20万 分 の 1
日 本 シ ー ム レ ス 地 質 図 V2 5) を 用 い て ， 加 賀 地 域 に お いて，地下水が豊富に存在すると考えられる堆積岩が分布 し て い る 地 域 を 図 2の 黒 枠 に て 選 定 し た 。 次 に ， 国

適地評価方法

プンループ方式の地中熱利用システムの留意点として，①地下水の水質に起因する配管などの設備の腐食やスケール生成を防止するための水質基準，②可能揚水量の確認が挙げられている。本検討では，①の留意点に
対 し て 表 1に示 す 水質 項 目に つ い て GISで 可 視化 し た水質分布と比較することで評価を行った。②の留意点については，国立研究開発法人建築研究所が公表しているオープンループ型地中熱ヒートポンプシステムの熱源 水 温 度 ・ 熱 源 水 ポ ン プ 群 合 計 消 費 電 力 計 算 方 法 10) から必要な熱源水量を算出した。具体的には，工業試験場内に設置したクローズドループ方式の地中熱利用システ ム 11),12) (定 格能力：冷房 4 kW/暖房 5 kW，定 格消費
電 力 ： 冷 房 1 kW/暖 房 1.4 kW)の 夏 季 (2022年 8月 ） お よび 冬季 (2022年 2月 )の稼働 時に おける ヒートポ ンプの 入
口 と 出 口 の 温 度 差 (夏 季 3 °C， 冬 季 2 °C)か ら 必 要 な 熱源水 量を算出した 。

３．結果と考察３．１

オープンデータに基づく地下水の水質分布

図 3に 加 賀 地 域 に お け る 水 質 分 布 を 可 視 化 し た 結 果

図2 加賀地域の地質図- 49 -

を 示す 。 (a)よ り 梯川 以北 の地 域で 腐食 物質 であ る塩 化
物 イ オ ン 濃 度 が 50 mg/L以 下 と 低 い 地 下 水 が 分 布 し ていることが分かった。梯川以南では局所的に濃度の高い地下水が分布している可能性があるが，加賀地域全体 で ガ イ ド ラ イ ン の 基 準 値 (200 mg/L未 満 )を 満 た す 地
下 水が分 布してい ると考 えら れる。 (b)より 目詰まり 物質であるカルシウム濃度は局所的に濃度が高い地域が存 在 す る が ， 全 体 的 に は ガ イ ド ラ イ ン の 基 準 値 (150mg/L未 満 )を 満 た す 地 下 水 が 分 布 し て い る と 考 え ら れる 。 (c)よ り 腐食 と目 詰ま りの 両方 に影 響を 及ぼ す鉄 濃度 は 手 取 川 以 北 の 地 域 で ガ イ ド ラ イ ン の 基 準 値 (1mg/L未 満 )を 満 た す 地 下 水 が 分 布 し て い る と 考 え ら れる。 手取川以南で は 1.0-10 mg/Lの 鉄濃 度の地下水 が分布している可能性が示唆された。手取川以北および以(a)塩化物イオンの濃度分布

南ではそれぞれ扇状地堆積物および海岸平野が分布して おり (図 2)，鉄 濃度の 分布と ほとん ど一致し ている 。
地質条件の違いによって地下水の流動性や水質形成プロセスが変化することで水質分布が変化したと考えられる。オープンデータより，手取川以南の地域では，ガイドラインより高い鉄濃度の地下水が分布していると考えられるため，オープンループ方式の地中熱利用システムの導入を検討する際は，現地調査による適切な導 入計画が必要 となる。

３．２

熱源水量 の評価

現在，工業試験場で稼働中のクローズドループ方式の地中熱利用システムと同等の性能をオープンループ
方 式 で 実現 す るた め には ，37 t/日 の 熱 源水 量 が必 要で(b)カルシウムイオンの濃度分布

あ る と 算 出 さ れ た 。 図 4に ， 第 ２ ． １ 節 で 収 集 ・ 整 理
した地下水の限界揚水量の分布を示す。算出した熱源水量と限界揚水量の分布を比較したところ，評価対象地域のほぼ全域で地中熱利用システムの稼働に必要な熱源水量を確保できることが明らかとなった。井戸周辺の地下水位の急激な低下や砂礫の流動といった井戸の障害を防ぐための適正揚水量は，一般的に限界揚水量の 70 %以 下の揚水 量とされて いる 13) 。 したがって，評価対象地域のほぼ全域で適正に導入できる可能性が示唆された。実際に導入する際は，各自治体の関係法令に 基づく地下水 管理が必要で ある。

４．結言

本研究では，オープンデータを活用し加賀地域にお(c)鉄の濃度分布

けるオープンループ方式の地中熱利用システムの適地

図3 研究対象地域の地下水の水質分布- 50 -参考文献
1) 長野克則. 地下熱利用技術 2. 地下熱利用技術とは. 地下水学会誌. 2011, vol. 53, no. 1, p. 83-90.
2) 内田洋平, 桂木聖彦. 地下熱利用技術 3. クローズドルー
プ方式およびオープン方式の地下熱利用技術, 地下水学会誌. 2011, vol. 53, no. 2, p. 207-218.
3) 環境省水・大気環境局. 地中熱利用にあたってのガイド
ライン改訂増補版(平成30年3月). https://www.env.go.jp/wat
er/jiban/gl-gh201803/index.html, (参照 2021-4-2).
4) デジタル庁. オープンデータ. https://www.digital.go.jp/res
ources/open_data/, (参照 2023-8-9).
5) 産総研地質調査総合センター. 20万分の1日本シームレス
地質図V2（地質図更新日：2020年7月3日）. https://gbank.
図4 研究対象地域における限界揚水量の分布

gsj.jp/seamless, (参照 2022-2-16).
6) 国土交通省. 国土調査(土地分類調査・水調査). https://nlft

評価 を行った。 そ の結果を以下 に 示す。

p.mlit.go.jp/kokjo/inspect/inspect.html, (参照 2022-2-18).

(1)加 賀地 域の地 下水中に 含ま れる腐 食やスケ ールの 生

7) 国土交通省. 位置参照情報ダウンロードサービス. https://

成に起因する成分の分布を調べた結果，手取川以北

nlftp.mlit.go.jp/cgi-bin/isj/dls/_choose_method.cgi, (参照 202の地域の地下水はオープンループ方式の地中熱利用

2-2-18).

システムの導入に適した水質が分布している可能性

8) QGIS Development Team. 2020, QGIS Geographic Informationが示 唆された。

System.

(2)工 業試 験場に 設置 した クロ ーズド ループ方 式の地 中
熱利用システムの稼働実績からオープンループ方式

OpenSourceGeospatialFoundationProject.

http://qgis.osgeo.org, (参照 2022-10-25).
9) OpenStreetMap Foundation. https://wiki.osmfoundation.org/

で必要となる熱源水量を算出した結果，研究対象地

wiki/Main_Page, (参照 2022-2-18).

域のほぼ全域で地中熱利用システムの稼働に必要な

10) 国立研究開発法人建築研究所. 平成28年省エネルギー基熱源水量を確保できることが明らかとなった。なお，準に準拠したエネルギー消費性能の評価に関する技術情

地中熱利用システムの導入の際は，ガイドラインや報(非住宅建築物). https://www.kenken.go.jp/becc/building.ht

国・自治体の関係法令に基づく導入計画や地下水管

ml#1-3, (参照 2023-1-4).

理が必要であり，その社会実装には適地評価精度の11) 冨樫聡, 内田洋平, 嶋田一裕, シュレスタガウラブ, 石向上や導入可能性を予測評価する技術が必要と考え

原武志, 佐野星河. 石川県河北平野に導入した地中熱ヒーられ る。

トポンプシステムの性能評価と導入時の留意点. 土木学会
論文集G(環境). 2020, vol. 76, no. 5, p. 277-287.

謝辞12) 冨樫聡, 内田洋平, 嶋田一裕, シュレスタガウラブ. 石

本研究を遂行するに当たり，終始適切なご助言を頂

川県金沢市に設置した地中熱ヒートポンプ運転に融雪シいた産総研福島再生可能エネルギー研究所地中熱チーステムが与える影響. 土木学会論文集G(環境). 2021, vol.

ム の 内 田 チ ー ム 長 (当 時 )お よ び 地 中 熱 チ ー ム の 皆 様 に

77, no. 6, p. 159-169.

深く 感謝いたしま す。

13) 高橋直人, 進士喜英. 原位置地下水調査法の留意点と建設現場での活用 6. 段階揚水試験および影響圏半径. 地下
水学会誌. 2021, no 63, p. 159-171.

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