衛星熱画像を活用した次世代型地中熱源ヒートポンプの適地評価手法の開発

开发利用卫星热图像评估下一代地源热泵合适位置的方法

基本信息

批准号：
22K05012
负责人：
濱元栄起
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Center for Environmental Science in Saitama
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

【研究背景と目的】地球温暖化やエネルギー問題に対応するために再生可能エネルギーへの転換が求められている。地中熱システムは、コスト面での課題となっており、これを解決するひとつの方法として、複数の用途の異なる施設間で熱交換井を共有して活用する「地中熱の面的利用」が注目されている。その際に、施設間を結ぶ熱導管の埋設深度は、地表面温度の変動の影響が小さい深い深度に設置することが望ましい。このような評価方法を確立し、社会に発信することで社会実装に役立てることができる。【研究方法】熱導管の埋設深度を評価する直接的な方法は、土壌中の温度を深度別に測定することである。ただし、この方法では、多地点で１年以上の長期間測定することは困難である。そこで、本研究では地表面における温度をモニタリングし、熱輸送方程式を用いて深度別の温度を推定する。ただし地表面における温度測定も、多地点で長期間測定することは難しい。そこで、本研究では衛星による熱画像を解析し、地下温度変動を推定し、熱導管の最適深度を評価する方法を新たに提案する。この衛星熱画像は１㎞程度の低分解能であることから、地表面の実測データやドローンを活用した高分解能な熱画像も活用し、評価手法を検討するものとする。【本年度の研究成果】本年度は高解像度の赤外画像を得るためにドローンを活用した調査を行った。対象地域は埼玉県環境科学国際センターの生態園と神奈川県温泉地学研究所の敷地である。その結果、土地利用と地表温度は関連があることが分かった。本研究で活用しているドローンでは、数値データを解析時にそのまま利用できない仕様であることから、プログラム言語Pythonを活用した解析プログラムを新たに作成し、グレースケールと温度情報が対応するような画像を新たに作成し、解析することができる。さらに実測値と比較するために7地点で土壌温度モニタリングを行った。

[研究背景和目的]需要转向可再生能源，以解决全球变暖和能源问题。地热系统是一个与成本相关的问题，解决此问题的一种方法是“地热热的应用”，涉及共享和利用具有不同用途的设施之间的热交换井，这引起了人们的关注。在这种情况下，希望设置在地表温度较小的波动影响的深度上连接设施的热导管的埋入深度。通过建立这种评估方法并与社会共享，它对于社会实施可能是有用的。研究方法评估热管埋葬深度的直接方法是通过深度测量土壤中的温度。但是，这种方法使得很难在多个地点进行长期测量一年以上。因此，在这项研究中，对地面的温度进行监测，并使用热传输方程来估计温度。但是，很难在多个位置长期测量地面上的温度。因此，在这项研究中，我们提出了一种通过卫星，估计地下温度波动并评估热管的最佳深度来分析热图像的新方法。由于该卫星热图像的低分辨率约为1 km，因此使用实际地面数据和高分辨率热图像使用无人机，将考虑一种评估方法。 [今年的结果]今年我们使用无人机进行了一项调查，以获取高分辨率红外图像。目标领域是锡塔玛郡国际环境科学中心的生态花园和卡纳那那川省温泉科学研究所。结果表明，土地使用和表面温度是相关的。在分析过程中，本研究中使用的无人机无法直接用于数值数据，因此可以创建一个新的分析程序，可以创建使用编程语言Python，并且可以使用灰度和温度信息创建和分析新图像。此外，在七个位置监测土壤温度，以将其与实际测量值进行比较。