再エネ熱シンポジウム
2013年2月13日 新潟県・新潟県地中熱利用研究会

地中熱
地中熱利用の現状と展望
状
望
NPO法人
NPO法人 地中熱利用促進協会
理事長 笹田 政克

講演内容• 地中熱とは• 地中熱利用ヒートポンプの優れた点
地中熱利用ヒ トポンプの優れた点• 利用事例紹介• 普及の現状• 普及の課題（コスト・認知度・政策・地質情報）• 街づくりの中での地中熱利用 ー今後の展開
• まとめ

３

地熱と地中熱• 地熱とは、地球内部に保有され地熱とは 地球内部に保有されている熱の総称（地学事典）ている熱の総称• 火山のある我が国では、高温の地熱を利用して、地熱発電が行地熱われている 地熱発電では 般われている。地熱発電では一般に1000m級の孔井を掘削して、蒸気・熱水が利用されている。
蒸気熱水が利用されている。

（NEDO パンフレット）パ• 一方、地中熱
地中熱とは浅い地盤中に存在する低温の熱エネルギ で存在する低温の熱エネルギーであり、地中熱地中熱は昼夜間又は季節間の温度変化の少ない地中の熱的特性を活用して利用される。
外気温と地中の温度の関係

４

地中熱は再生可能エネルギ
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
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 温度 そ域
均気温• その温度はその地域の平均気温とほぼ等しい。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。
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用できる。

季節ごとの地温の分布
季節との地温の分布５（地中熱利用促進協会）

地中熱ヒートポンプの優れた点
なつ

ちちゅうねつふゆちちゅうねつ地中熱ヒートポンプ

地中熱ヒートポンプ

やくやく

どねつに熱を逃がす

どねつ

え

熱を得る

地中の再生可能エネギー• いつでもどこでも利用可能• 安定的利用

温度差の活用• 省エネルギー
節電効果• 大きな節電効果• CO2排出量の削減
地中での熱交換• ヒートアイランド現象抑制

６

地中熱利用は省エネルギー
地中熱利用は省
ネルギ
ＮＥＤＯの高効率エネルギーシステム導入促進事業で実証された
地中熱ヒートポンプの省エネルギー効果

2004‐2007年の調査対象：87件、うち地中熱6件
NEDO 住宅・建築物高効率エネルギーシステム導入促進事業（建築物に係るもの）2009 事業成果紹介2009年11月作成による

７

地中熱ヒートポンプは節電効果大効果

８

真夏のピーク時に空調電力を大幅削減
暖房比較（2010年3月2日）

14

日消費電力（kkWh）

12

冷房比較
（2009年7月15日）

業務部門全体の機器別電力需要（東京電力管内）

19%

1039%

8
64

空気
熱2

地
中熱空気
熱地中熱0（資料提供：JFE鋼管株式会社）

空調電力消費量

kWh3000

空気熱 2005-07年の平均
地中熱 2008-09年

年間49％削減

2000

1000

0111212345678910月

地中熱と空気熱の年間運転実績の比較（笹田, 2010）（資源エネルギー庁）
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。
分の削減すれば万 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より）

９

CO2 排出量削減に効果的
暖房

ton/年

灯油換算1470 L

4020

2006年

432
10
地中熱

灯油

地中熱

ヒートポンプ暖房出力6.2kW, ボアホール50m x 3本(150m)
COP（期間平均）3.4, 住宅床面積129m2, Q値1.6W/(m2・K), C値0.8cm2/m2
富良野市木造３階建住宅2005年10月竣工(北海道大学地中熱講座 2007)

CO2発生量量

一次エネル
ルギー

80

ton/年

2004年－2008年

ton/年

冷暖房・融雪冷暖房
融雪

2004年－2008年

30
20

Ｃ10

在来システム・空冷チラ・空冷チラー・灯油ボイラー
・電熱線融雪0

在来
地中熱システムシム
ヒートポンプ冷暖房用15HP(対象床面積329m2）, 融雪用30HP(歩道360m2)
ボアホール90m x 16本(1440m), COP4.3（年平均）3.5 （暖房）5.8（冷房）6.8（融雪）冷暖房

山口県の中学校
GJ/年
2007年
1200
1000
800
600
400
200
0
空気熱 地中熱＋灯油

GJ/年

在来
地中熱システム

0
灯油

500
400
300
200
100
0

CO2発発生量

2006年

CO2発
発生量

一次エネル
ルギー

GJ/年
60

弘前市の公共施設
一次エネ
ネルギー

北海道の住宅

2007年

60
40
200
空気熱 地中熱＋灯油

ヒートポンプ冷却能力308kW, 加熱能力270kW, ボアホール100m x 30本
下関市立豊北中学校2006年4月開校(栫 2010)

弘前市まちなか情報センター2004年4月運転開始(石上ほか 2010)

地中熱ヒートポンプシステム
住宅・建物・プール・地域冷暖房等への施設に導入

店舗（セブンイレブン/JFEエンジニアリング）

１０

地中熱利用による融雪
ヒートポンプ導入例

１１

ヒートパイプ導入例

新潟市西区、国道116号高山IC

新潟市中央区オフィスビル

歩道（新潟市江南区）

新潟駅南口広場（興和）

地中熱導入 最近の動向• 羽田空港国際線ターミナルビル（2010年）• 東京大学「理想の教育棟」（2011年）• 富士通長野工場（2012年）• IKEA新宮ストア（2012年）• セブンイレブン２店舗（2012年）• パークシティ武蔵小杉（2012年）
渋谷本町学園－渋谷区立小渋谷区立小• 渋谷本町学園
中一貫教育校（2012年）• 東京スカイツリー（2012年）• ＪＰタワ
ＪＰタワー（2012年）（2012年）• 京橋3‐1プロジェクト（2013年）

IKEA福岡新宮 ストア
延床面積 3
延床面積：31,661,66 ㎡ （（２フロア構成）
フ ア構成）
完成・開業日： 2012年4月
地中熱源能力： 約500 kW、150RT*再生可能エネルギーの使用割合はおよ再生可能 ネルギ の使用割合はおよそ３０%
熱源杭の本数： 100ｍの長さの杭70本（IKEA JAPAN NEWS 2011.4.19）

１２

地中熱ヒートポンプの施設別件数
地中熱ポン施設別件数

１３（1981年～2011年）
農業施設, 33

地域冷暖房施設, 1
実験施設, 44

駐車場（融雪）, 2

その他, 26

道路（融雪）, 59
工場, 28
温浴施設, 16
宿泊施設, 35

住宅 434
住宅,店舗, 40
事務所 114
事務所,

学校 40
学校,公共施設, 72

福祉施設, 12
病院・医療施設 19
病院・医療施設,幼稚園・保育施設, 15

総数：990件（環境省, 2012）

地中熱ヒートポンプの設置件数
地中熱ヒ
トポンプの設置件数（1981年～2011年）

１４

１５

地中熱ヒートポンプの設置件数
250

1000

地中熱利用ヒートポンプシステムの設置件数
地中熱利用ヒトポンプシステムの設置件数【1981‐2011年】
200

900

800

年設置数 〔併用〕
年設置数 〔オープンループ〕

700

年設置数 〔クローズドループ〕
600 累
計
設
500 置件数

累計 〔クローズドループ〕
累計 〔オープンループ〕
累計 〔併用〕

（ ）

（ ）

年 150
間
設
置件
数

累計 〔全タイプ計〕

件 100

400 件

300

50

200

10000設 置 年（環境省, 2012）

１６

地中熱ヒートポンプの普及状況
地中熱ヒトポンプの普及状況
世界の状況
TJ/年
250000

米国
中国
200000

スウェーデン
ノルウェー

150000

ドイツ
オランダ

100000

カナダ
スイス

50000

フランス
日本

0
1995年 2000年 2005年 2010年

地中熱ヒートポンプ
世界の利用量（Lund, 2010）

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

設備容量（MWｔ）＊＊： 欧米においては家庭用の地中熱ヒートポンプの平均的なサイズがなサイズが12kWｔであることから、各国の設備容量をこの値である とから 各国の設備容量を の値で除した値をもって、その国における地中熱ヒートポンプの普及台数とみなすことができる。 このように換算すると米国での普及台数はおよそ百万台となる。

(Lund, 2010)

普及課題と対応策
普及課題
コスト（とくに初期コスト）
期
認知度
国及び地方の政策
技術開発

対応策
・投資回収期間（初期コスト回収期間）の短縮
・国・地方の導入支援策
・グリーン熱証書（ランニング時の支援）
・地中熱利用を多くの市民・行政担当者が理解・知名度の高い建築物に地中熱利用設備を導入
・実証事例の蓄積による信頼性の醸成
・助成制度等の政策の充実
・公共部門での率先導入
・省エネ基準省 ネ基準・システム性能の向上
・低コスト化・ゼロ・エミッション・ビル/住宅の実現
・複合システムと街づくり
複合シ
ムと街づくり地質情報整備・地質情報のデータベースの整備

環境影響評価・環境省のガイドライン
・環境影響評価の研究
・技術の標準化
・人材の育成技術の普及

１７

建物への地中熱導入の初期コスト

１８

環境省（2012） 地中熱利用にあたってのガイドライン

ライフサイクルコストの考え方（長野 2010）

１９

初期コストの低減実績
スイスでの２５年間の実績（ＦＷＳの資料より）

２０

拡大が期待される需要側の拡大が期待される需要側の種別
種別
需要側の種別病院 福祉施設
設
温浴施設
温浴施設 ホテル
コンビニ
融雪施設・温水プール
融雪施設
・温水プール
プ
消防署
学校
公共施設
公共施設

拡大が期待される内容
大きな熱需要

地中熱に近い温度の熱需要環境・エネルギー教育
省エネ・節電・温暖化対策の普及

住宅

市民の環境・エネルギーへの貢献
境ギ（将来） ゼロ・エネルギー住宅

オフィスビル

企業の環境・エネルギーへの貢献（将来） ゼロ・エネルギー・ビル（ＺＥB)

２１

再生可能エネルギー ロゴの仲間入り
政策・統合概念

太陽光発電

太陽熱利用

環境建築

風力

バイオマス

水素・燃料電池

海洋エネルギー

地熱・地中熱エネルギーグリッド・パワエレ省エネ
ヒ トポンプヒートポンプ

中小水力
未利用エネルギ
未利用エネルギー

再生可能エネルギー協議会

資源エネルギー庁

２２

再エネカタログに掲載
載
資源エネルギー庁

再生可能エネルギー導入事例１００の中で地中熱の導入事例を3件掲載

２３
２０１２．３

環境省のETV
環境省のETVマーク
ETVマ
ママーク
ク
環境技術実証事業

地中熱・下水等を利用したヒートポンプ
空調システム平成21年度 3件 実証(ETVマーク付与)
平成22年度 7件 実証(ETVマーク付与)
平成23年度 3件 実証(ETVマ実証(ETVマーク付与)
ク付与)
実証機関： 地中熱利用促進協会

既に実用化され、有用と思われる先進的環境技術でも環境保全効果等についての客観的な評価が行われて な ために、地方公共行われていないために、地方公共団体、企業、消費者等のエンドユーザーが安心して使用することができず、普及が進んでいない場合があります。
環境技術実証事業とは、このような普及が進んでいない先進的環境技術について、その環境保全効果等を第三者機関が客観的に実証する事業です。

２４

２５

国の基本文書に明記
平成22平成22年
年「新成長戦略」（平成22「新成長戦略」（平成22年年6月）「固定価格買取制度」の導入等による再生可能エネル
ギー・急拡大第四に、木質バイオマスの熱利用、空気熱利用、地中熱第四に木質バイオマスの熱利用 空気熱利用 地中熱・太陽熱の温水利太陽熱の温水利用等の普及を推進する。 これにより、2020 年までに再生可能エネルギー関連市場10 兆円を目指す。
（地中熱関連部分の文章を抜粋）「エネルギー基本計画」（平成22「エネルギー基本計画」（平成22年年6月）
再生可能エネルギ の利用拡大
再生可能エネルギーの利用拡大
さらに、空気熱の導入促進及び地中熱等の温度差エネルギーの利用促進のため、産業用・業務用・家庭用の給湯・空調等におけるヒートポンプの利用促進を図る。
（地中熱関連部分の文章を抜粋）
25

経済産業省による導入支援策

２６

クリ ンな熱利用の拡大
クリーンな熱利用の拡大
再再生可能エネルギーの中でもエネルギー変換効率が高能
中変換効率 高い太陽熱、バイオマス熱、地中熱
地中熱等の熱資源に関し、その利用拡大に向けた計測技術の確立、導入支援を行う。
•

再生可能エネルギー熱利用加速化支援対策費補助金 40億円（平成25年度）－再生可能エネルギー熱利用設備を導入する民間事業者や地方自治体等に対して、事業費の一部について補助を行うもの•

再生可能エネルギー熱利用計測技術実証事業－再生可能エネルギー熱利用設備における各種データを収集・分析し、簡便で ストパフ
便でコストパフォーマンスに優れた熱量の計測方法及び熱量の正確な計測方法
ンスに優れた熱量の計測方法及び熱量の正確な計測方法等に関する実証を実施すもの

平成23
平成
23・・2424年度
年度 経産省の補助金

２７

再生可能エネルギー熱利用加速化支援対策費

バイオマス熱
30件
太陽熱
71件

地中熱
27件

バイオ燃料製造2件
太陽熱82件

雪氷熱 4件温度差エネルギー
ギ
4件

平成23年度採択136件の内訳

バイオマス熱
33件

地中熱
地中熱
77件
77件

雪氷熱 4件温度差エネルギー
ギ
3件

平成24年度採択201件の内訳

政策金融公庫の融資制度① 「国民生活事業」「国民生活事業融資限度額 ７千２百万円（直接支店に申請します）

融資期間融資利率② 「中小企業事業」「中小企業事業
７億２千万円（直接貸付）（直接支店に申請します）＊左記の①の限度額以上の場合に適用されます。
１億２千万円（代理貸付）
億 千万円（代理貸付）（直接取引金融機関に申請します）
１５年以内（うち据え置き １５年以内（うち据え置き期間２期間２年以内）年以内）
特別利率 ０．４％
０ ４％～３
３．６６ 特別利率 １．１５％～１．８０％５％（返済期間、使いみち・担 （返済期間、使いみち・担保・保保・保証人の有無などに 証人の有無などによって異なるよって異なる利率が適用 利率が適用されます）されます）

２８

「地中熱利用にあたってのガイドライン」
あ」 ２９環境省 2012
１．地中熱利用ヒートポンプの概要
１．地中熱利用ヒトポンプの概要
地中熱利用ヒートポンプの仕組み、主な地中熱利用方式、地中熱の利用用途についての概要を記載。

２．地中熱利用ヒートポンプによる省エネ効果等及び事例紹介
地中熱ポ プる省 ネ効果等 び事例紹介
環境省での実証事業､その他の事例を踏まえ、省エネ効果、ＣＯ2排出削減効果 省コスト効果 ヒートアイランド現象の緩和効果について記載
減効果、省コスト効果、ヒトアイランド現象の緩和効果について記載｡

３．地中熱利用ヒートポンプの導入・利用に関する配慮事項
導入場所での条件に適した地中熱利用ヒートポンプの利用方式の考え方、導入・利用における留意点、モニタリング項目等について記載。
グ

４．地下水・地盤環境への影響項目とモニタリング方法
地中熱利用ヒートポンプを用いることにより周辺の地下水・地盤環境に及ぼす可能性のある影響項目、モニタリング項目と方法を記載。

５．モニタリングデータの将来的な活用について今後の地中熱利用ヒートポンプ技術の普及・発展のため、モニタリングデータを適切に蓄積・管理していくことの必要性を記載。

３０

国土交通省 官庁施設のゼ
官庁施設のゼロエネルギー化
ネルギ 化（平成２４・２５年度 モデル事業の実施）
・ 東日本大震災で被災した官庁施設の復旧に併せ 再生可能 ネ設の復旧に併せ、再生可能エネルギー・新技術の積極的導入と省エネルギー・節電技術の徹底活用を組み合わせ、ゼロエネルギー化を目指した整備をモデル的に実施する。
・ モデル事業の実施を通して、地方公共団体等にグッドプラクティスの提供と技術支援を行い 公スの提供と技術支援を行い、公共部門を始めとする建築物のエネルギー効率の向上を目指す。
実施施設： 石巻港湾合同庁舎

地質地盤情報の整備
地中熱利用ヒ トポンプシステムの設計には有効熱伝導
地中熱利用ヒートポンプシステムの設計には有効熱伝導率などの地質地盤情報が必要• 群馬県：
群馬県 平野部地盤情報• 青森県： 有効熱伝導率マップ
地下水の自然水位マップ• 埼玉県環境科学国際センター：
地中熱ポテンシャルマップ
• 産総研： 地中熱利用適地マップ
熱交換量マップ
内田洋平・吉岡真弓・藤井 光・宮本重信「地中熱利用適地の選定方
法その1 地下水流動・熱輸送解析とGISを用いた地中熱利用適地マップの作成」日本地熱学会誌 第32巻 第4号(2010) pppp.229
229‐239239.
「地中熱利用適地の選定方法その2 地下水流動・熱輸送解析を用いた熱交換量マップの作成」同 第32巻 第4号(2010) pp.241‐251.

３１青森県の有効熱伝導率マップ
青森県の有効熱伝導率
ッ青森県地中熱・温泉熱ポテンシャル調査事業報告書

３２

３３

地中熱利用のコミュニティ構想

３４

再生可能エネルギー高度複合システム実証事業（経済産業省平成25（経済産業省平成25年度予算
年度予算 27.527.5億円）億円）

世界の再生可能エネルギー
界３５2010年の設備容量
2010年の設備容量
250

GW

発電と熱利用は直接比較できな
いが 設備容量の規模からみる
いが、設備容量の規模からみると、地中熱ヒートポンプは世界的に見てメジャーな再生可能エネル
ギーの利用方法といえるギーの利用方法といえる。

200

150

100

500

風力発電

バイオマス
発電

太陽光発電

地熱発電

地中熱
ヒートポンプ

再エネ発電（水力は除く） 312GW

35GW（ 世界エネルギー白書２０１１, Lund et al., 2010 ）まとめ• 地中熱は、いつでも、どこでも、安定的に利用できる再生可能エネルギー。
• 地中熱
地中熱ヒートポンプは、省エネ・節電効果、COポン は、省 ネ 節電効果、 2削減効果、ヒートアイランド対策に優れている。
• 平成２２年にエネルギー基本計画と新成長戦略
平成 年
ギ
本計画 新成長戦略に地中熱が位置づけられ、補助金等の助成策が講じられるようになってきている。
• 地中熱ヒートポンプの普及件数は、顕著な伸び
ポ プ 普びを示しており、平成23年末までで累計990の設置件数となっている。
件数となっている• 地中熱の普及課題には、コスト・認知度・政策・地質情報の整備等がある。
地質情報の整備等がある

３６