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] 为了应对全球变暖和能源问题，需要转向可再生能源。地热系统在成本方面已成为一个问题，解决该问题的一种方法是使用“区域地热利用”，其中不同用途的设施之间共享热交换井”正在引起人们的关注。在这种情况下，优选将连接设备的热导管埋设在地表温度变动的影响较小的较深的深度。建立这样的评价方法并向社会推广，有利于社会实施。 [研究方法] 评价热管埋藏深度的直接方法是测量不同深度土壤中的温度。然而，用这种方法很难在一年或更长的时间内进行多点测量。因此，在本研究中，我们将监测地表温度并使用热传输方程估计不同深度的温度。然而，长期、多点测量地表温度是很困难的。因此，在本研究中，我们提出了一种新方法来分析卫星热图像、估计地下温度波动并评估热导管的最佳深度。由于该卫星热图像分辨率较低，约为1公里，因此将考虑使用地表实测数据和无人机高分辨率热图像进行评估方法。【今年的研究成果】今年，我们利用无人机进行了一项调查，以获得高分辨率的红外图像。目标区域是埼玉县国际环境科学中心的生态花园和神奈川县温泉地质研究所的场地。结果表明，土地利用与地表温度之间存在一定的关系。由于本研究中使用的无人机的规格不允许在分析时按原样使用数值数据，因此我们使用编程语言Python创建了一个新的分析程序，以生成具有相应灰度和温度信息的图像，可以重新创建和分析。。此外，在七个地点进行了土壤温度监测，以与实际测量值进行比较。