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Seasonal thermal energy storage

2023, Elsevier eBooks

The Japan The Japan Society Sooiety of Meohanioal Mechanical Engineers Engineers of 937 ■ ■ ■ 圏 説》 繍 大 規模 季 問蓄熱 技術 Seasnat Thermal Energγ St rage ・ ・ ● 1940 年 9 月生 まれ 1969年 東 京 工 業 大 学 大 学 院 博 士 課 程 修 ● 山形 大学 工 学 部機 械 シ ス テ ム 工 下 帯 水 層蓄 熱 法 に よ る 自 然 エ ネ 了 . 学科教授 、地 ル ギ , −− 弘道 梅宮 ーの 利 用 HiromichiUMEMIYA 関 す る研 究 に 従 事 ●正員 山 形 大 学工 学 部 (〒 4 3 16) に 992 米 沢市城 南 ■ は周 囲 か ら徐 々 に 冷 え るが 1. は じ め に て 熱 を蓄 え る .そ れ 出来 な い と違 の こ と は ポ だか ら , 金 を蓄 え る お 熱は 決 て っ , 2〜 3 り も難 し なわ うこ 点で 注入 とが も,一 晩 て し ま う. しか し っ 呂 お け程 度 の 貯 湯 槽 に , な る と 日 は 熱 い ま まで 使 え る. さ ら に 飛 躍 し て プ ール , を 升 に し て 何 杯 も の 熱 湯 で あ れ ば ,夏 の 熱 を冬 まで 保つ 規模 し て使 トの 中 の 熱 湯 で ッ も 放置 す れ ば ぬ る ま 湯 に な ポ ッ トで は な く風 増や して よ こ と も可 能で あ る.す な わ ち を 大 き くす る 冬の 雪氷 た り , こ とで を夏 ま で 蓄 え る季 間蓄 熱が で き る よ う に な る .季 間 蓄 熱 は こ の , よ うに 熱 損失 を見 込 ん だ 大 規模蓄熱利 用 法 で あ る . 規模 実験 に 井戸 か ら温 水 を 注入 ん か す ると げき 温水 は帯 水 層内 の 岩石 あ る い は砂 の 間隙 , 流れ る. そ の 時熱 は岩 石 に 伝達 さ れ をぬ っ 自体 は 冷 た くな っ て 遠 くへ 流 れ 去 る .温 水 の 注 入 て 量が 増 え 水 た 岩石 の 領域 が 広が る .岩 石 に 蓄 え られ た 熱 は 帯 水 層 内部 で 自然 対 つ れて温 ま , っ る に , , なか なか 冷えな い .量 に な っ ら冷 た い 水 が 押 し 寄 せ 暖 か い 岩石 流 れ 込 む . そ の 際 岩 石 か ら熱 が 伝 わ り , 温水 に な っ て くみ 上 が る .井 戸 周 日本 機 械 学 会 誌 っ , い で 何% を くみ 上 げ た 時 が 回収 さ れ る か あ る . こ れ を ど こ まで 当研 究 室 を は じ め 世 界 各 国 の 実 60 % 回収 率 を挙 げ て の 注入, 回収に用 , 流れの 上 流 い さ らに い る 向上 す る . 地下 水 が 静 止 し て わ けで はな い . る水 量 と そ れ い い .地下 ン m ほ ど離 し て , に 注入 井を 置 き, 下流に 回 けて 熱 を 回 収す る こ と もで き る. フ ラ ドの ラ ヤ マ キ の 例 で は , 39% の , ィ ン 700 両 井戸 間距離 を 熱回収 率を得て 流 動 蓄 熱 の 熱 回 収率 は 地下 水 流 速 い 鉄分 を は じ め さ ま ざ ま な物 質が る .当 井戸 間距 , 離及 び 注 入 水 量 で さ ま ざ ま な 値 を 示 す . 2・3 帯 水 層 バ イ オ フ ィ ル タ 地 下水 溶 解 ・混 入 に は, して い る . し か も帯 水層蓄熱 シ ス テ ム の 回路網 か ら は 酸素 の 侵 入 が 避 け られ ない . した が っ て りの 帯 水 層 で は 生 化 学 反 応 が 活 発 に な り , 注入 井周 , 水 分子 を 多 数 取 り込 ん だ 固 形 物 が 成 長 し て 砂 粒 空 隙 を 埋 く. 巨 視 的 に め て い い の で て に , 注 入 が 困難 み る と温水 の に な こ の 生 成 物 は 機械 的強 度 が 極 め て 弱 注 入 を停 止 し揚 水 操作 を行 う と 井戸 周 り 一 逆 水 圧 が 加 わ り破 壊 ・粉 砕 さ れ 水 と 緒 に 排 出 さ れ る .井 戸 の 目詰 ま り現 象 は , こ の 逆 洗 操 作 で 地下 水 は りの 温 か 定義 の 帯水層流動蓄熱 水層で は 周 囲か 間 隙 を縫 Q 注入熱 量 を増 せ ば る . し か し, の と 同 じ水量 さ れ る .す 水 が ど こ を ど の よ う に 流 れ て い る か 解 っ て い る帯 が多けれ ば夏の 熱 て 井 戸 か ら水 を くみ 上 げ る と , 回収 率 で 評 価 る 帯 水層で し か 蓄熱 出 来 な が そ の ま ま冬 ま で 持 ち こ た え る . 冬 η の に よる と約 し て 2・ 2 流 が 細 か い 土 砂 で 押 え 込 ま れ る こ と か ら熱 損 失 が 少な く 付随 ー ギ ル しか もこの値 は 然 2・1 静 止 帯水層蓄熱 熱回収率 , 収井 を 設 2 , 帯水 層蓄 熱現 象 ネ エ 上 げ られ る か ? 蓄熱 , 夏 の 熱 を 冬 ま で 保存 し , が は熱 注入 し た水 量 ち, け熱 とし る. くみ 上 げ ら れ 帯水 層蓄 熱 の 性能 い 冷 えた 分 だ , 回復 す る . 他 方 岩石 , 目詰 ま りを 微 視 的 に 見 る と 微 , (19 } 1994 年 一 11 月 NNII-Electronic 工 工 Eleotronio Library Library Service The Japan The Japan Society Sooiety of Meohanioal Mechanical Engineers Engineers of 938 梅 細多孔質層が 厚 20m 以 上 さ , 菌類 お よ び 固形物 は捕 獲 され て る . 一種 の バ イオ タは フ ィル 道 も井戸 周 りに 成 長 す 注 入 水 の 有機物 は 消化 さ れ るので あ るか ら 弘 宮 細 , 注入 水 が 浄化 され イ オ フ ィ ル タ で あ る . こ の 帯 水層 バ よ りそ の 容 量 を 逆 洗 操 作 と組 み 合 わ せ る , い とに こ か よ う に も大 き く す る こ と が 出 来る. 3. 将 来 展 望 ィル 1 図 帯水 層 蓄 熱法 の 出 し入れ が 極 め 容 易 で あ る, て ほ ど蓄 熱性 能 が 良 くな る るとき 問題 は経 済性 , 特 バ イオ 性 を向 上 さ せ る 第 一 歩 は フ ィ に あ る.経済 規模 の 拡大策 で あ る . ・ 3 1 成績係数 の 向上 帯 水 層蓄熱 テム W ポ ン プ 動力 ) プ動 力 W 最小 化 の シ ス テ ム と して利 すな わ ち 河 川 を超 大 形 ル 率 η 規模 向上 の , の 拡大 η Q /W の シ ス テム は温 か 帯水層蓄熱 を図る点か ら すなわち ェ 2 ネ と の 接 続 () , か ん よ レ ク タ と して活 夏 は冷た , 冬 く , 湧 水 が 街中 を く ま な く潤 す で あ ろ う. ポ , こ と, で は, で 献 (1 ) ほ か ,地 下 帯 水 層 蓄 熱 法 に お け る 蓄 熱 適 正 地 選 定 梅宮 ・ 54 −507 , B ( 1988 ), 3272 . 法 ,日 本 機械 学 会 論 文 集 , ほか (2 ) 梅宮 。 で ,地下 帯水 層蓄熱法 を 併 用 し た 雪 国 の ジ ネ ーシ ン ,日 本 機 械 学 会 論 文 集 ,55 −520 ,B (19891 , 3794, ほ か ,地 下 帯 水 層 流 動 蓄 熱 法 の 基礎 研 究 ( 梅宮・ 帯水層 イオ フィ タ の 野 外 検 証 ),日本 機 械 学 会 論 文 集 ,59−568, B (1993), 3945. 熱 回収 (3 ) あ る.熱 源 コ ェ ョ バ ル 1994年 6 月 23 日 ) ( 原 稿受 付 雪国の帯 う 水 層 流 動 蓄 熱 (地 下 水 涵 養 Jour, JSME 泉 が 復活 し て 文 火力 発 電 所 との 連 , コ い を どの よ 増大 を図る た め 大 規 模 蓄 熱 が 前提 ・ジ ーラ コ に 河 川 水 そ の も の を 帯水 層バ イ オ フ ィ くな れ ば昔 の レ 規模 の 拡 大 結 同時 ソ タ で 浄 化 し て 地 下 水 源 と し て 涵 養 す る .規 模 が ある 。 3・2 , わ さ 温熱・ 冷熱 両 面 利 用 Q 3 う に 〔 }雪 国 に 泉 の 復 活 タ 効 果 を組 み 込 む もの で あ る . フ ィ ル 大き 方向 として は と, 用熱 * = う に し て 大 き くす る か ? ン に示す よ が 必要 で あ る.シ ス COP (ATES 成績 係 数 1 水 層バ イ オ , 上 と その た めの の 運転 に は, に 後者 は 図 用 し シ ス テ ム の 成 績係 数 向 , 有 望 で あ る. が を 目指 す もの で あ っ て , 季 間蓄熱効 果 と併 せ て帯 等 が 挙 げ られ る . し か し ル タ効 果が 期 待 され る, 将来 を 展 望 す , 大 規模 に す る 帯水層 , 動 )(3 ) 熱 , 自然 の 帯 水 層 を用 い る の で 設 備 費 が 安 価 , 帯水 層流動 蓄熱 建設前 ω 正確 な調 査 が 必 要 で あ る に地下構造の の と, 特 長 を列 挙 す る タ シ ス テ ム と の 連 (20 ) VoL 一 97 , No .912 NNII-Electronic 工 工 Eleotronio Library Library Service