■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■日本における地中熱および帯水層蓄熱（ATES）システム普及の可能性と課題
株式会社H&Sエナジー・コンサルタンツ パートナー

石丸 美奈
目 次

５．日本での地中熱・ATES導入の可能性と課題
６．おわりに１．はじめに
２．地中熱とは
３．オランダにおけるATES利用の動向
４．日本における地中熱利用の現状

１．はじめに（図表１）。直接利用だけでなく、ヒートポン
４

これまで再生可能エネルギー（再エネ）のプ（ＨＰ） と組み合わせることで投入され導入は主として発電部門に焦点が当てられてる電力の何倍もの熱エネルギーを得ることがきた。しかし、無秩序な大規模太陽光・風力

でき、温熱も冷熱も作ることができる。電力

発電や地熱の開発などにより、自然環境や生のピークカット（電力需要の平準化）にも役物多様性を損なう弊害が憂慮されるようにな

立ち、節電・省エネ効果が高く、エネルギーっている。日本では、地方公共団体・自治体の脱炭素化に貢献する。また、通常のエアコでこうした再エネ発電設備の設置などを制限

ン（空気熱源ＨＰ）のように冷房時の排熱をする条例の数が増えており、2024年６月の時

戸外ではなく地中に排出するので、ヒートア

１点で285が制定されている 。

イランド現象を抑制できる。

一方で、世界的に最終エネルギー消費のお近年は、地盤やそこに存在する地下水を熱

よそ半分を占めるのは冷暖房や給湯などの熱源や排熱の吸収源として利用するだけでな利用であり、その脱炭素化は急務となっていく、地下の帯水層（後述）を蓄熱のために、るが、2022年現在で熱利用部門での再エネ比

いわば「蓄電池」として利用する帯水層蓄熱２（ Aquifer Thermal Energy Storage 、率は11.6％とまだ低い 。
再エネ熱には太陽熱、バイオマス熱、地中ATES）システムが再注目されている。

３、下水熱、海水熱、河川
熱 、地熱（温泉熱）

しかし、日本での地中熱利用はあまり進ん

熱、雪氷熱などがある。中でも地中熱は、低でおらず、その認知度も低い。日本の2021年

温ではあるが、天候に左右されず、季節・昼度時点での地中熱利用ＨＰ導入量226MWtに比夜を問わずどこででも利用できる安定的な熱べて、中国は約117倍（26,450MWt）、アメリカ

源で、生態系に与える負荷が比較的小さいはおよそ90倍（20,230MWt）あり、国土面積が１ 一般財団法人 地方自治研究機構「太陽光発電設備の規制に関する条例」2024年７月９日更新
http://www.rilg.or.jp/htdocs/img/reiki/005_solar.htm
２ IEA“Renewables 2023” https://www.iea.org/reports/renewables-2023/heat３ 本稿での地中熱は地下水が持つ熱を含む。
４ ヒートポンプとは低い温度の物体（空気、水、地中等）から熱を奪い、高い温度の物体（同）に伝える装置で、たとえば家庭のエアコンはこの技術を使い空気との間で熱交換をおこない、夏に冷房、冬に暖房をおこなっている。

64

共済総研レポート №194（2024.8）

一般社団法人 JA共済総合研究所（https://www.jkri.or.jp/）

■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■（図表１）地中熱と他の再エネとの比較（出所）地中熱利用促進協会Webページを加工
https://www.geohpaj.org/introduction/index1/geohp

ほぼ同じドイツでおよそ20倍（4,400MWt）、九

２．地中熱とは州と同程度の面積で、人口は日本の７分の１

 地中熱とは
地中熱は地表からおよそ200ｍの深さまで程度のオランダでもおよそ6.6倍（1,486MWt）
５に賦存する、温度が数十度以下の低温の熱エ。
と世界との差は大きい （図表２）

ネルギーで、主に地表面からの太陽熱がその（図表２）地中熱利用ヒートポンプシステムの各国での設備容量源であり、地球の深部に由来する高温の熱エネルギーである地熱とは異なる。但し、日本
で地中熱と地熱は別のカテゴリーで論じられるが、海外ではGeothermal energyと総称されており、区別が必要な場合、地中熱はShallow geothermal energy、地熱はDeep
geothermal energyと特定される。一般的に
地表の下10ｍより深い地点の温度はその地域の年平均気温より１～２℃高く、１年を通じて一定している。夏や冬には地中と地上の温度差は15℃ほどになるので、この熱エネルギ
ーを取り出して使えば省エネになる（図表３）。

（出所）地中熱利用促進協会Webページ
http://www.geohpaj.org/introduction/index1/disadv

利用する温度帯により、そのままで十分であれば直接、より高温や低温の熱が必要な場
合にはＨＰを使用して、路面の融雪・凍結防止、建物の冷暖房や給湯、温水プールや温浴

本稿では、まず、地中熱とATESについて

施設の加温などに利用する。

説明し、次いで地中熱利用が盛んで、ATES
利用の最先進国であるオランダの動向を紹介

 地中熱の利用方式

する。さらに日本の現状を概観し、最後に日本の農業分野での地中熱・ATES導入可能性

地中熱はＨＰの熱源として利用されること、地中熱・ATES普及にあたっての課題にとが多く、ＨＰシステムの方式は大きくクロ

ついて考察する。

ーズドループとオープンループの２種類に分

５ Lund J, Toth A“Direct Utilization of Geothermal Energy 2020 Worldwide Review” 2020
https://www.geothermal-energy.org/pdf/IGAstandard/WGC/2020/01018.pdf

65

共済総研レポート №194（2024.8）

一般社団法人 JA共済総合研究所（https://www.jkri.or.jp/）

■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■（図表３）深さと温度の関係（左）、地中の温度と気温の年変化（右）（出所）地中熱利用促進協会Webページ
http://www.geohpaj.org/introduction/index1/howto

７

けられる。クローズドループでは、地盤と熱蓄熱（ATES）、水タンク蓄熱（TTES） 、のやり取りをするために地中に熱交換器を埋

ピット蓄熱（PTES） などの方式 がある（図設する。ループ状に挿入されたパイプの中を

表４）。中でも蓄熱ポテンシャルが大きく、高水や不凍液が循環し、地中の熱を間接的に取効率なATESは、地上では使える土地に制約り出す。一方、地下水を利用できる場合に使がある都市部でも比較的導入が容易で、個々われるオープンループでは、地下水を揚水井の建物から大規模複合施設、そして地域熱供

８から直接くみ上げ、その熱を利用する。熱を取り出した後の地下水は、地盤沈下等を防ぐために還元井から地中に戻すのが望ましい

９（図表４）地中蓄熱方式の概念図
ボアホール蓄熱方式

帯水層蓄熱方式

水タンク蓄熱方式

ピット蓄熱方式

が、そのまま下水等に流す場合もある。
クローズドループは全国どこでも利用でき、システムを設置した後は殆どメンテナン
スが不要となる。一方、オープンループは揚水に規制がある地域では使えず、井戸のメンテナンスが必要な場合がある。しかし、クローズドループに比べて一本あたりの井戸から利用可能な熱量が多いため、掘削しなければならない孔の本数が少なくて済み、導入コス
トは低くなる。

（出所）Solar District Heating Guidelines. Collection ofFact Sheets. Deliverable of SDHplus（Solar District
蓄熱システムとして地下を使う地下蓄熱
Heating）project under“Intelligent Energy forには、大別してクローズドループのボアホー
Europe programme”August 2012を加工。
６
http://www.solar-district-heating.eu/
ル蓄熱（BTES） 、オープンループの帯水層
６ ボアホールとは垂直に掘削した熱交換器を埋設するための穴で、BETSでは数十から数百本の熱交換器を格子状に埋設し蓄熱する。
７ 地下に埋めたタンクの水で蓄熱する。
８ 人工的に掘削した大型の貯水装置で、掘削した土を土手として使用し、装置を防水措置後に水で満たし、上部を断熱カバーで覆い蓄熱する。
９ これ以外に自然の地下洞窟や廃坑の地下洞窟などを蓄熱体として利用する洞窟蓄熱（CTES）もある。

66

共済総研レポート №194（2024.8）

一般社団法人 JA共済総合研究所（https://www.jkri.or.jp/）

■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■給（ＤＨ）へと、再エネ熱利用を面的にスケ（図表５）。温熱井と冷熱井はお互いに干渉しールアップしやすい。他の方式と比べて、ス

あわないよう十分な間隔をとって配置する。

ケールメリットによるコスト低下が見込まれ帯水層内に作られる温水塊と冷水塊は年間をるため、地中熱利用にあたって最大の課題で通じてほとんど温度変化しないので、この季ある高い初期導入コストの低減につながる。

節間蓄熱により、高効率のエネルギー利用が可能となり省エネ、脱炭素に資する。オラン ATESシステムとはダではATESの導入が盛んで、現在の導入事

ATESシステムでは、冷暖房を行った際の例は3000件を超え、農業分野での利用も多い。

排熱を地下の帯水層に蓄熱し、熱エネルギーとして活用する。帯水層とは地中にある地下

３．オランダにおけるATES利用の動向

水で満たされた地層で、透水性や貯留性が良 オランダのエネルギー状況

く、降水や河川水が地中に浸透することで形

オランダの国土面積（約415万ha）は日本成される。ATESは地下水の流れがほとんどの約９分の１で、そのおよそ１／４が海抜０10ない帯水層のある地域 に適したシステム

ｍ以下といわれている。人口３位までを占めで、帯水層に蓄えられた温熱や冷熱は長期間るアムステルダム、ロッテルダム、デン・ハ

11ーグの３都市はほぼ海水面以下に位置しておは大きいため、温まりにくく冷めにくい性質

り、人口の３分の２が干拓により作り出されを持っており、単位体積あたりの蓄熱量が大た土地で暮らしている。そのため地下水が豊きい。

富で流れも遅く、ATESに適した地域が多い。

保たれ、逃げていくことがない。水の比熱

このシステムでは、夏に冷熱井から冷たい

同国では1959年に北部のフローニンゲン

地下水を汲み上げて冷房に使い、使用後に生で世界有数のガス田が発見されたため、エネ

じる温まった地下水は温熱井に戻す。冬は反ルギーの天然ガス依存度が高い。
しかし、2010

対に、温熱井から暖かい地下水を汲み上げて年代に採掘により誘発された地震の急増が問暖房に使い、冷えた地下水を冷熱井に戻す

題化した。そのため、気候変動問題への対応と相まって、政府は2014年から国内生産量の（図表５）ATESシステムのイメージ調整を始め、2018年３月には段階的閉鎖を決定した。事実上の採掘は2023年10月に停止されており、2024年10月１日には生産が永久停止となる。
国内での減産分はロシアなどからの輸入で賄われてきたが、新型コロナウイルス感染症収束後のインフレや、2022年２月のロシアのウクライナ侵攻により、エネルギー価格が（出所）環境省「帯水層蓄熱の利用にあたって」
https://www.env.go.jp/content/900542334.pdf

高騰し、エネルギー安全保障上の問題が浮き彫りとなっている。

10 沖積平野の地下の地層の一部は良好な帯水層となりえ、日本の場合は関東平野、濃尾平野、大阪平野など大都市圏が位置するところに好適地がある。
三田村宗樹 「帯水層蓄熱に関わる大都市圏下の中－上部更新統」日本地質学会第129年学術大会 2022年９月
https://www.jstage.jst.go.jp/article/geosocabst/2022/0/2022_202/_article/-char/ja/
11 １ｇの物質を１℃上昇させるのに必要な熱量。

67

共済総研レポート №194（2024.8）

一般社団法人 JA共済総合研究所（https://www.jkri.or.jp/）

■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■こうした背景から、2022年の第一次エネル

費に対する再生エネの割合は前年の15％から

ギー供給量に占める天然ガスの割合は前年か２ポイント上昇し17％（暫定値）で、同国がら大きく減少して石油に抜かれたが、依然と2013年に設定した2023年の再エネ導入目標

して36.6％に上る（図表６）。また、2022年の16％は達成している 。内訳はバイオマス

電源構成に関しては、前年より天然ガスによ5.85％、風力5.31％、太陽光4.04％、ＨＰ

る発電量は減少したものの39.34％を占めて1.43％、その他0.38％となっている。大気まおり、２位の風力（17.78％）の倍以上を供給

たは地中を熱源とするＨＰによる熱エネルギ

している（図表７）。

ー消費量は前年比で26％増加し、ＨＰの設置

12

容量は前年比22％増の16GWとなっている。

他方、2023年のオランダの総エネルギー消

しかし、オランダにおける再エネ比率はＥ
Ｕ27か国の平均と比べるとかなり低い。2022（図表６）オランダの第一次エネルギー供給量（燃料別、単位：TJ）
2021年

年の再エネ率15％はＥＵ27か国中23位（27か13

国の平均は23％）で 、オランダより下位には2022年

エネルギー源

供給量

構成比

石油

1,068,705

36.12% 1,026,022

供給量

構成比
38.44%

天然ガス

ルクセンブルク、ベルギー、マルタ、アイルラ

1,262,068

42.65%

977,086

36.60%

ンドしかいない。このため、国産かつ低炭素エ

ﾊﾞｲｵ燃料と廃棄物

239,8548.11%

241,6749.05%

石炭230,6937.80%

230,693

8.64%

ネルギーへの転換は一層、急務となっている。

風力・太陽光など

115,571

3.91%

148,289

5.56%

再エネ熱に関しては、太陽熱、バイオマス

原子力41,7591.41%

45,3411.70%

熱（但し、森林が少ないため輸入に頼る木質

水力

317

0.01%

179

0.01%

合計

2,958,967

100.00% 2,669,284

100.00%バイオマス由来は除く）、地中熱・地熱、河川熱などのポテンシャルが高いが、なかでも地（出所）The Netherlands－Countries & Regions－IEA
https://www.iea.org/countries/the-net
herlands/energy-mix

中熱・地熱は注目されており、限られた国土での未利用の地下空間と豊富な地下水を生かせるATESは2000年代から国策としてその普及が促進されている。

（図表７）オランダの電源構成
2021年
エネルギー源

2022年

供給量

構成比

供給量

 オランダでのATES導入状況

構成比

天然ガス

56,63246.37%

47,84239.34%

風力18,00414.74%

21,62317.78%

石炭

17,35614.21%

17,40714.31%

はオフィスビルなど45％、大学や学校などの太陽光

11,495

9.41%

16,82613.84%

バイオ燃料

8,674

7.10%

7,441

6.12%

公共施設・ショッピングモール14％、病院

廃棄物

4,197

3.44%

4,208

3.46%

12％、温室11％、産業10％、住居５％、デー

原子力

3,827

3.13%

4,156

3.42%

石油

1,332

1.09%

1,532

1.26%

タセンター２％、温泉・サウナ１％となって

その他

521

0.43%

529

0.43%

おり、代表的な導入例にはアムステルダム・

オランダでのATESの利用内訳（2018年）

水力

88

0.07%

49

0.04%

スキポール空港、かつての貿易埠頭で、現在

合計

122,126

100.00%121,613100.00%はクルーズ船ターミナル、オフィスビル、居（出所）図表６に同じ。

住区などの複合施設となっているOostelijke

12 CBS“Energy from renewable sources rises to 17 percent”７ June 2024
https://www.cbs.nl/en-gb/news/2024/23/energy-from-renewable-sources-rises-to-17-percent#:~:text=In%20
2023%2C%20solar%20energy%20consumption,to%20over%2024%20thousand%20GW.
13 但し、2017年の再エネ比率は6.51％（ＥＵ27か国の平均は18.41％）でルクセンブルクのみを上回る26位であったことを考慮すると、導入スピードは加速している。

68

共済総研レポート №194（2024.8）

一般社団法人 JA共済総合研究所（https://www.jkri.or.jp/）

■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■（図表８）Oostelijke Handelskade、アムステルダム

オランダで唯一、農業と食品に特化した大学であるワーヘニンゲン大学では、５年以内にキャンパス内の大学と研究施設のほぼすべての建物と温室をATESに接続して、天然ガスの使用削減、CO2排出削減、エネルギーコ
スト削減を実現すべく、2020年～2021年にかけてシステムの大規模な整備・増強をおこなった。熱需要を賄うために既存の温熱井と冷熱井（６本ずつ合計12本で深さは90ｍ）の容量を拡張するとともに、新たに６本の井戸を掘削（温熱源３本、冷熱源３本）し、温熱井（出所）Bakema G, Godschalk B“20,000 ATES Systems
in the Netherlands in 2020－Major step towards
a sustainable energy supply” July 2009https://www.researchgate.net/publication/32
6326020_20000_ATES_SYSTEMS_IN_THE_NETHERLANDS_IN_2020-MAJOR_STEP_TOWARDS_A_SUSTAINABLE_ENE
RGY_SUPPLYと冷熱井をそれぞれループで接続することにより、熱需要の状況が異なる建物間での過不足を融通しあい、キャンパス全体としてより効率的なシステム運用を可能とした。
基本的に、古い建物は天然ガスを使用している設備の更新が必要になり次第、順次、
ATESシステムに接続される。すべての建物（図表９）ワーヘニンゲン大学の全景が接続されると、年間で130万㎥以上の天然ガス（消費量の95％）の削減となり、2,400トンのCO2排出（ガス関連の排出量の63％）が削減できる。これはオランダの約900世帯分の年間排出量に相当するという。15年以内の投資回収が見込まれており、ポンプやその他の設
備に使用する電力は、すでに太陽光や風力発
電による再エネで賄われていて、電力余剰が14生じているとのことだ 。

（出所）ワーヘニンゲン大学Webサイト
https://edepot.wur.nl/548830

 オランダの施設園芸とATES
Handelskade（アムステルダム）（図表８）、

国土は狭いながら、農産物の輸出金額が米同国で最初にATESを導入し（1985年）広く国に次いで世界第２位のオランダは、施設園システムが普及しているズヴォレ（Zwolle）

芸が農業の主力部門である。採光性の高い大市、ATESにより全キャンパスの年間の天然

規模なガラス温室 での温度、湿度、CO2濃度、ガス使用量95％削減を目指すワーヘニンゲン

潅水量、施肥量などの徹底的な管理と自動化・（Wageningen）大学（図表９）や、数多く

合理化で、単位面積当たりの生産量を最大化の大規模施設園芸温室などがある。

し、トマト、パプリカ等の野菜や観葉植物、

15

14 https://www.wur.nl/en/show/aquifer-thermal-energy-storage.htm及びリンク
15 オランダでは同国で開発されたフェンロー式と呼ばれる高度環境制御型のガラス温室が使われている。高価ではあるが、骨材が細く、影になる部分が少ないため採光性がよく、軒高が高く換気効率も上げることができる。

69

共済総研レポート №194（2024.8）

一般社団法人 JA共済総合研究所（https://www.jkri.or.jp/）

■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■が５～25℃となっており、帯水層への還元水（図表10）オランダの温室でのATES導入例

温度は25℃までと制限されている。しかし、都市の大規模な建物や地域暖房での利用拡大には、より小さい地下容積で大きな熱量を貯めることが望ましい。また、夏季に使いきれない余剰熱があれば、それを蓄熱し、冬季に利用することで、省エネとCO2排出の削減が促進される。このため、中温ATES（ＭＴ－
ATES、地中での蓄熱温度帯30～45℃）や高温ATES（ＨＴ－ATES、地中での蓄熱温度
帯50～95℃）と称される、より深い井戸を使うATESの実証プロジェクトで、ソーラーコ
レクター（太陽光集熱器）からの熱エネルギ（出所）Bas Godschalk“ATES：a sustainable H&C
solution for greenhouses”17 June 2024
（プレゼンテーション資料）を加工

ーや、様々な未利用熱を取込み、効率よく利用するための技術改良や、水質、地下への環境影響調査データの蓄積がおこなわれている。

胡蝶蘭等の花卉など付加価値の高い品目を輸先に挙げたワーヘニンゲン大学キャンパ

出向けに大量生産している。こうした生産者

スの向かいに位置するオランダ生態学研究所の平均的な温室規模はヘクタール単位である（NIOO）では、2011年にＭＴ－ATESが導ため、膨大に消費されるエネルギーコストの入され、300ｍ超の井戸を使って太陽光集熱器

削減と、脱炭素化は経営の持続可能性を左右を熱源とし、45℃での蓄熱をおこなっている。

する極めて重要なファクターとなっている。

このレベルの温熱であれば、直接、暖房に使えるので、ＨＰの電力が節約できる。

オランダではオイルショックの後、1980年
代初頭からATESの試験的な取組みが始ま

また、オランダ南部アンデル（Andel）のり、1990年代中頃には商業化され、2000年頃

Butterfly Orchids社では現在、胡蝶蘭栽培用には標準的手法が確立して、普及拡大が進んの温室にATES（ＬＴ－ATES）を導入してだ 。ATES技術は早い時期からこうした温室

いるが、来年に新設予定の６～12ヘクタール

で取り入れられている（図表10）。

の温室にはＭＴ－ATESの導入を考えてい16

る。当局の許可が下りれば45～50℃での蓄熱を目指しており、熱源として地表水の熱エネ

 近年の動向：ＭＴ－ATESとＨＴ－ATESの開発

ルギーとＨＰを使う。温室周辺の地表水から

近年は、より高温での蓄熱をおこなうATESの熱を集め、電力が安価な時にＨＰを使い昇システム技術の開発が進められている。オラ

温してＭＴ－ATESに貯め、熱のコストが高ンダの地中の平均温度は12℃程度で、通常のい時に取り出して使用する予定である（図表ATES（低温ATES（ＬＴ－ATES）
）では、

11）
。

井戸の深さが200ｍ未満、地中での蓄熱温度帯
16 Bolton R, Cameron L, Kerr N, Winskel M, Desguers T“ Seasonal thermal energy storage as acomplementary technology：Case study insights from Denmark and The Netherlands”Journal of Energy
Storage Volume 73, 20 December 2023
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352152X23026476

70

共済総研レポート №194（2024.8）

一般社団法人 JA共済総合研究所（https://www.jkri.or.jp/）

■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■（図表11）Butterfly Orchids社、アンデルの胡蝶蘭用温室（出所）Bas Godschalk“ATES：a sustainable H&C solution forgreenhouses”17 June 2024（プレゼンテーション資料）を加工

 ATES普及の要因

要となる地質、地下水、既存の井戸の位置情オランダでATESの導入が進んだのは、シ報をはじめとする様々な関連データが国のデステムに適した帯水層が存在するという地理ータベースに全て蓄積され、無料で一般公開的な条件に加えて、長年の天然ガス事業によされているため、関係者は事業開発にあたっり蓄積された地下開発に関するデータや技術・てのコストや手間が大幅に削減でき、開発リ

ノウハウの存在がある。加えて、政府がエネ

スクが下がる。

ルギー・気候変動政策として、天然ガスからさらに、政府、自治体、企業、その他専門の燃料転換を明確に掲げ、ATES開発段階に組織の役割分担と連携が図られており、国における様々な法律や規制による障害の排除による教育プログラムが実施され、セクターの

17

尽力していることが追い風となっている 。

専門化も図られている。

地下開発に関しては、国のガイドラインが一方で、政府による財政支援に関しては明あり、リスクアセスメントと継続的なモニタ

確な方針があり、技術が普及するにつれて、リングによる、明確で透明性の高い基準に基その技術を採用するために必要となる追加投づく許可制となっている。潜在的なリスクを資に対する補助金のパーセンテージが段階的明らかにし、現状に即して基準をアップデーに下がり、一定のレベルに達すると補助金がトしていくために、国家的なプロジェクトをなくなり税制優遇のみとなる。メリハリの利実施し、地下開発による地盤沈下、地震の誘いた支援により、公的資金の効率的な活用が発、水質への影響、生態系への影響などの詳図られており、現在、すでに技術が成熟段階

細なリサーチがおこなわれている。

にあり、利用が拡大しているATES導入にあたっての補助金はなく、税制優遇だけになっこうした調査結果と開発許可を得た事業ている。

者からのデータ提供により、ATES導入に必17 例えば10年以上にわたり検討協議され、2024年１月に発効した環境計画法（Omgevingswet）は、空間計画法（Wetruimtelijke ordening）、危機および復興法（Crisis-en herstelwet）、土壌保護法（Wet bodembescherming）、水法（Water Act）など、既存の26の法律を一本化したもので、これまでは煩雑で時間のかかった空間開発事業に関する許可申請を、基本的に１か所かつオンラインで行うことができ、処理も迅速化（原則８週間）される。

71

共済総研レポート №194（2024.8）

一般社団法人 JA共済総合研究所（https://www.jkri.or.jp/）

■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■４．日本における地中熱利用の現状と暖房が止まってしまうなどの不都合が生じ 日本における地中熱利用る場合がある。地中熱ＨＰであれば安定した

2021年度末の日本における地中熱ＨＰの運用ができるが、日本の一般的な温室は建築

累積設置数は3,218件で、多い順に、戸建住宅基準法との兼ね合いもあり、いわゆるビニー

が39.2％（1,261件）、事務所が13.1％（421

ルハウスで、広さも数アール規模であるため、件）、
庁舎等が9.0％（290件）、農業施設が5.8％

ボーリング調査や掘削、埋設などの作業コス（186件）となっている（図表12）。農業関連

トが嵩み、なかなか普及につながらない。

ではほとんどが施設園芸での利用で、イチゴ、

2013年度から2016年度にかけて、農林水産

みかん、バナナなどの果物、トマト、カラー

省の補助事業により、数ヘクタール規模のオ

ピーマン、レタスなどの野菜、シイタケ、きランダ式大規模施設園芸を日本型にアレンジ

くらげ、はなびらたけ等のキノコ類、胡蝶蘭、した高収益型施設園芸のモデル拠点が全国10

アストロメリアなどの花卉の温室栽培に使わ

カ所に整備された が、地中熱ＨＰは木質バ

1918

れている 。

イオマスと共に宮城県石巻市で導入されているのみで、化石燃料からの燃料転換には基本的（図表12）地中熱利用ヒートポンプの導入箇所別累積設置件数（2021年度末）

20に地域の木質バイオマスが選択されている 。
こうしたモデル地域での利用が増えれば、日本での普及の糸口になるのではないかと考えられる。
 日本における地中熱とATESの導入例
ここでは日本での地中熱・ATESの利用例を概観するが、日本の農業分野ではまだ
ATESは導入されていないため、地中熱の普及に資する農業利用を行っている福島県広野町の事例、日本においてATES導入の先駆け（出所）環境省「地中熱利用システム」2023年７月
https://www.env.go.jp/content/000141999.pdfとなった山形県山形市の日本地下水開発株式会社の事例、そして、今後のATES普及に大きな役割を果たす可能性がある大阪市の取組みを紹介する。

一般的な園芸用施設では、90％が加温設備① 【福島県広野町トロピカルフルーツミュにＡ重油を使用しており、燃油価格の高騰とCO2削減のために空気熱源ＨＰが導入されてージアム】

はいるが、機器の導入コストが高く、また寒農業の分野で地中熱を省エネとCO2排出削

冷地で戸外の気温が非常に低くなると暖房能減に加えて環境教育、地域ブランド化に結び力が低下したり、室外機で除霜運転が始まる付けているのが福島県広野町である。同市で18 特定非営利活動法人 地中熱利用促進協会の情報による。
19 次世代施設園芸導入加速化支援事業（2013年度（補正）～2016年度）
https://www.maff.go.jp/j/seisan/ryutu/engei/NextGenerationHorticulture/index.html
20 10拠点中で地域の木質バイオマス利用以外は大分県九重町で地熱、愛知県豊橋市で下水処理場放流水熱、富山県富山市で廃棄物由来燃料が利用されている。

72

共済総研レポート №194（2024.8）

一般社団法人 JA共済総合研究所（https://www.jkri.or.jp/）

■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■は、市が100％出資する広野町振興公社が、東総合研究所（FREA）や地元企業と連携し、日本大震災と福島第一原子力発電所事故後のハウス１棟を半分に区切って地中熱ＨＰシス

地域住民の「心の復興」を後押しして、地域

テムを導入し、地中熱利用による暖房コスト

ブランド品の開発、交流・関係人口の拡大をの削減効果測定や、３種類の地中熱交換手法

目指し、近隣市町村が手掛ける農産品と競合の比較などの実証実験をおこなった 。同地

しない熱帯性植物であるバナナを選択して、域は地下水の流れが速く、ATESのような蓄

2018年からトロピカルフルーツミュージアム

熱システムの利用はできないが、地下50ｍの内の８アールのビニールハウス２棟で150株

掘削で年間15℃と地中温度は安定しており、

21

地中熱ＨＰ導入後は暖房コストを40％削減で2021年からは国立研究開発法人 産業技術

き、その後の室温設定変更や技術的な改良で22。
の無農薬栽培を始めた （図表13）

最終的な削減幅は約84％となっている（図表14）。また、ＣＯ２排出量は、事業開始時点の対（図表13）広野町トロピカルフルーツミュー
ジアム温室内のバナナ

照区（灯油加温機のみで室温管理を行った区画）に比べて、2023年度の実証区（地中熱Ｈ
Ｐメインで室温管理を行った区画）では約83％の削減になったとのことである。
「朝陽に輝く水平線がとても綺麗なみかんの丘のある町のバナナ（愛称：綺麗）」と名付けられたバナナは年間およそ１万本が収穫できる。生食用として一部を１本あたり200～300円で販売し、残りは地域の企業や学校な（出所）2024年６月に筆者撮影

どと協働しながらジュースやスイーツに加（図表14）広野町における地中熱利用システムによるバナナ栽培実証実験の概要（出所）「被災地企業のシーズ支援事業概要 開発技術⑤：共同開発技術の農業利用への適用＆栽培技術開発」FREA提供資料
21 同施設ではこのほかにパパイヤ（年間300個を収穫）とコーヒー（2024年10月収穫予定）も栽培されている。
22 2021年度～2023年度「被災地企業等再生可能エネルギー技術シーズ開発・事業化支援事業」。FREAのノウハウや研究設備等を利用し、被災地企業の持つ再エネ関連技術やノウハウを生かした事業化を支援。

73

共済総研レポート №194（2024.8）

一般社団法人 JA共済総合研究所（https://www.jkri.or.jp/）

■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■23

工・販売し、地域のブランド力を高めている 。

リニューアルし、ATESのランニングコスト

また、同施設は福島の復興をテーマとした修が夏季に従来のエアコン冷房に比べて42.3％、学旅行生の研修コースにもなっており、見学

冬季は従来の重油焚き温風機暖房に比べて者数は年間で２万人を超えるという。こうし

45.9％、年間では45％の削減となり、CO2排た場所で地中熱導入の省エネとCO2削減効果

出量も夏季には42.4％、冬季には25.8％、年やその他のメリットが広く知られるようにな

間では30％の削減となることを実証した。

れば、その普及の一助となろう。

2014年～2018年には国立研究開発法人 新

但し、同地域で１ｍあたり２万円かかる掘削エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）

費用、ＨＰ機器やコンピュータ制御システム導の補助事業で、ATESシステムで大きな課題

入費、地下水に含まれる鉄分の付着が防げる樹となっている汲み上げた地下水の全量還元

脂製のシート式熱交換器などへの初期投資をや、寒冷地において冷熱の蓄熱が卓越するた

どのように回収してゆくかは課題として残る。

め生じるシステムの効率低下などの問題に取り組んだ。地下水の還元には、地下水が外気② 【日本地下水開発株式会社、山形県山形に触れることにより生じるスケールによる井市】

戸の目詰まりを防ぎ、100％加圧注入が可能と日本地下水開発は1983年、本社に日本初となる密閉構造の井戸を開発した。システム効なるATESシステムを導入した。1962年の創率問題については、夏に冷房利用で温度が上業以来、豪雪地域で冬季に地下水を汲み上げ昇した地下水を、太陽光集熱器で加温し、よ

散水することで消融雪をおこなう事業に関わり高い温熱として蓄え、冬季には暖房利用でってきたが、地下水の過剰汲み上げによる枯温度が低下した地下水を無散水融雪設備の熱渇に対する懸念が高まってきたことを背景に、源として使い、より低温で蓄えることにより、1975年からは地下水は元に戻し、取り出した低

夏のランニングコスト64％、CO2排出量64％

熱エネルギーだけを消雪に使う「地下水還元削減、冬のランニングコスト58％、CO2排出式無散水消雪システム」の研究開発を行って量58％削減と、高効率なATESシステムの運いた。同時期に、オイルショックを契機とした用（図表15）を可能とした。

省エネの機運が高まる中で、その応用として、2021年１月末には、近隣に位置する関連会

低熱エネルギーを一年を通じた冷暖房システ

社である日本環境科学株式会社（JESC）に、ムの熱源として利用するための共同研究を山実証施設として新たにNEDOからの助成 を形大学と開始し、ATES導入へとつながった。

受けた、高効率ATESを利用したZEB 仕様の

その後、日本ではATESに対する興味が薄事業所（「JESC－ZEB棟」）が完成している。

れたが、2000年以降の地球温暖化対策として

これまでの高効率ATESシステムのＨＰに給

再度、関心が高まり、同社は、2011年～2013

湯機能を追加し、冷暖房に加えて給湯、そし

年に環境省の補助事業として本社システムをて冬の来客用駐車場の消雪と全ての熱需要に

24

25

23 バナナ樹皮からは和紙づくりがおこなわれているほか、福島工業高等専門学校との共同研究ではバナナ酵母菌の新株発見といった成果も上がっている。
（株）広野町振興公社資料「被災地広野町の新たな創生に向けた取り組み～熱帯性作物栽培への挑戦～」
24 2019年度～2023年度NEDO「再生可能エネルギー熱利用にかかるコスト低減技術開発」事業
25 Net Zero Energy Building（ネット・ゼロ・エネルギー・ビル）は快適な室内環境を実現しつつ、消費する年間の一次エネルギーの収支をゼロにすることを目指した建物。国により［ZEB］、Nearly ZEB､ZEB Ready、ZEB
Orientedの４段階が定義されている。
https://www.env.go.jp/earth/zeb/detail/01.html

74

共済総研レポート №194（2024.8）

一般社団法人 JA共済総合研究所（https://www.jkri.or.jp/）

■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■（図表15）高効率帯水層蓄熱冷暖房システムのしくみ

エネルギーを生み出しており、［ZEB］基準26を達成した。
同社には農業関係者からも地中熱・ATES
利用の相談が寄せられているが、現状ではやはり、導入コストが大きな壁になっていると27のことだ 。
③ 【大阪市】
熱需要の大きい建物が集中し、再エネ利用の可能な土地が限られている一方で、地下は豊かな帯水層に恵まれている大阪市では、より大規模なATESの導入を目指している。同市のATES導入ポテンシャルは高いが、高度経済成長期に大量の地下水汲み上げにより大規模な地盤沈下が発生したため、揚水制限が続いている。規制緩和に向けてATESの実証実験を続けており、2015年度～2018年度にかけて環境省の実証事業としてＪＲ大阪駅北側
28の「うめきた２期地区」 で深さ60ｍの大容量熱源井を掘り、地盤沈下などの影響なく従（出所）NEDO「国内初、高効率帯水層蓄熱システムを開発」2018年６月11日
https://www.nedo.go.jp/news/press/AA
5_100971.html

来システムに比べて35％の省エネ効果が得られることを確認した。さらに同市此花区舞洲（まいしま）の宿泊施設を併設した障がい者対応可能としている。冬季には温熱井から

スポーツセンター「アミティ舞洲」では、2018

20℃の温水を汲み上げ、社屋での熱利用後に

年度～2020年度の環境省の実証事業で、都市

15℃となった地下水を駐車場の無散水消雪に部での利用を想定し、冷暖房能力を向上させ利用し10℃の冷熱を冷熱井に戻す。夏季にはるため深さの異なる２つの帯水層を利用した

13℃の地下水を冷熱井から汲み上げ、社屋でシステム「Ｗ－ATES」を構築し、消費エネの熱利用後に18℃となった地下水を駐車場のルギーを年間約43％、CO2の年間排出量を約

太陽光集熱器で25℃まで昇温して温熱井に蓄58％削減できているとのことだ 。

29

熱する。

こうした実証結果の積み重ねにより、2019

国が定めるネットゼロビル（ZEB）基準値

年８月には、国による国家戦略特区におけると比較して、ATESシステム以外の様々な省建物用揚水の規制緩和が実現し、「うめきた２

エネ設備も加えた63％の省エネルギーと、屋期地区」におけるATES事業推進が可能とな上に設置された太陽光発電からの創エネルギ

った。現在は、緩和要件の一つである「実証ー39％により、同建物はトータルでプラスの実験による確認」をシミュレーションによる

26
27
28
29

脚注25を参照
同社でのヒアリングによる。
うめきた２期についてはhttps://www.pref.osaka.lg.jp/o140030/daitoshimachi/umekita2ki/index.htmlを参照。
2023年８月22日、読売新聞記事

75

共済総研レポート №194（2024.8）

一般社団法人 JA共済総合研究所（https://www.jkri.or.jp/）

■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■地域での再エネ熱として活用されること確認でも可とする、さらなる規制緩和を求めが多い木質バイオマスについては、様々な状ている。
一方、アミティ舞洲では2023年度～2025年

況の変化で将来にわたり低価格での安定供給度にかけての新たな環境省実証事業として、が可能であるかどうか不透明な部分があり、都市域や工場などで稼働する複数のATESシ

またカーボンニュートラルと見なせるには適ステムを余剰再エネ電力の吸収に役立て、再切な森林管理が不可欠となる。地中熱・ATES

エネ電力の導入拡大とCO2排出削減を目指す

は初期の設備投資の問題がクリアされれば、取組みが進行中である。

掘削した井戸などの設備は何十年でも使用可

大阪市は2025年の万博会場である人工島

能で、燃料費はかからないのであるから、変の夢洲（ゆめしま）で、ATESシステムをパ

動性再エネである太陽光や風力のバッファー

ビリオンなどの冷房に活用する計画である。

としてのみならず、物理的なサプライチェー

こうした機会をとらえ、ATESの積極的な普ンでのリスクがある木質バイオマスを補完す

及・啓発を狙っており、アミティ舞洲などのる形での導入として、魅力的な選択肢の一つ

見学を含む、環境技術ツアー開催などのアイになると思われる。

30

ディアも出ているという 。

また、施設園芸のみならず、ますます重要性を増すであろう陸上養殖の分野でも、省エネ・

５．日本での地中熱・ATES導入の可能性と課題

脱炭素化のための利用の広がりが期待される。

 農業分野での導入可能性

 地中熱・ATES普及にあたっての課題

現状、2030年度にむけての日本のGHG排出

まずは初期コストが大きな課題であるが、削減目標は2013年度比46％で、うち農林水産

一度、設備やシステムが構築されれば、燃料分野では3.5％の削減を目指しており、内訳は代は大幅に削減でき、メンテナンスコストも排出削減対策で0.2％減、吸収源対策（森林や殆どかからず、井戸は半永久的に使用でき、農地土壌によるCO2吸収）で3.3％減となって脱炭素化への貢献も大きい。こうしたシステいる。排出削減対策に含まれる施設園芸分野

ムの利点が目に見える形で示され、導入実績

ではCO2 換算で155万トンの削減が求められが増えれば、日本でも技術が成熟し、必要とており、生産現場での具体的な省エネ対策となる部品や機器の標準的な仕様が決まり、量して地中熱などの再エネ熱やＨＰの利用など産効果で初期コストは下がる。オランダが長31が促されている 。

年かけておこなってきたように、先駆的事業

今後は人口減少、農業の担い手不足、耕作者には補助金を厚くし、まずは導入事例を増放棄地の拡大といった問題がさらに深刻化やすことが必要であろう。

し、農業の集約化や合理化を今以上に迫られまた、国や自治体が主導して、環境や生態ることになるだろう。日本でもオランダのよ系に影響をおよぼさない限りにおいて、法やうな規模の事業をエネルギー効率よく、CO2

規制の壁を低くし、明確で透明性の高い基準

排出を最小限に抑えながら持続可能なものにを作るとともに、手続きの簡素化を図り、事してゆかなければならない。

業者の初期開発リスクを軽減することが重要

30 大阪市役所からのヒアリングによる。
31 農林水産省、農産局農業環境対策課 「農業分野における気候変動・地球温暖化対策について」2024年１月
https://www.maff.go.jp/j/seisan/kankyo/ondanka/pdf/ondanka_taisaku.pdf

76

共済総研レポート №194（2024.8）

一般社団法人 JA共済総合研究所（https://www.jkri.or.jp/）

■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■である。

・北海道大学 環境システム工学研究室編「地さらに、関連データの収集・蓄積と誰でも中熱ヒートポンプシステム（改訂２版）」

アクセスできるデータベースの構築は必須

2020年10月20日

で、大阪市がATESの普及に向けて、同市の・ Fleuchaus P, Godschalk B, Stober I,

32

詳細な帯水層蓄熱情報マップ を作成したよBlum P “ Worldwide application of

うに、国、そして自治体が主導する形での情

aquifer thermal energy storage － A

報環境整備が望まれる。

review ” Renewable and Sustainable
Energy Reviews, Volume 94 October

６．おわりに

2018

2024年４月４日に大阪市・大阪公立大学とhttps://www.sciencedirect.com/science

オランダとの間で日本におけるATESの社会/article/abs/pii/S1364032118304933

33

実装に向けた覚書が締結された 。今後、同・ Godschalk B, Provoost M, Schoof F

国の協力を得て、ATESがうめきた２期地区“Netherlands Country Update”April

で大規模に商用利用され、2025年大阪・関西－October 2021

万博会場にも導入されて、省エネと脱炭素化

http://www.geothermica.eu/media/ates/

ならびにエネルギーコスト削減に寄与すれば8.3.1._Godschalk_2021_Country-Update-

宣伝効果は大きいだろう。

Netherlands.pdf

まずは日本国内で地中熱技術への認知度を上げることが大切で、注目を浴びる形で事業を成功させ、その存在を広く知らしめる必要があろう。
参考文献（本文中に記載したものは除く）
・環境省 水・大気環境局 環境管理課 環境汚染対策室「地中熱利用にあたってのガイド
ライン（第４版）」2024年３月
https://www.env.go.jp/content/0001229
99.pdf
・環境省 水・大気環境局 土壌環境課 地下
水・地盤環境室「地中熱読本 2021」2021年
３月
・環境省 水・大気環境局 水環境課 地下水・地盤環境室「帯水層蓄熱の利用にあたって～熱エネルギーを大地に蓄熱 大規模施設の冷暖房に活かす技術～」
https://www.env.go.jp/content/9005423
34.pdf
32 大阪市Webサイト https://www.city.osaka.lg.jp/kankyo/page/0000476996.html
33 https://www.city.osaka.lg.jp/kankyo/cmsfiles/contents/0000476/476996/JP_ATES_MOU.pdf

77

共済総研レポート №194（2024.8）

一般社団法人 JA共済総合研究所（https://www.jkri.or.jp/）