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低炭素熱の解放:石炭紀砂岩帯水層における地熱実現可能性と熱的ブレークスルー

Unlocking Low-Carbon Heat: Geothermal Feasibility and Thermal Breakthrough in Carboniferous Sandstone Aquifers (原題)

Jack Alfred Johnson, Nicholas Shaw, Robert Knipe, Chrysothemis Paraskevopoulou

Applied Sciences📚 査読済 / ジャーナル2026-09-30#エネルギー転換Origin: EU経営インパクト: コスト削減対象セクター: power
DOI: 10.3390/app16199704
原典: https://doi.org/10.3390/app16199704

🤖 gxceed AI 要約

日本語

英ウェスト・ヨークシャー州イルクリーの石炭紀ミルストーン・グリットを対象に、オープンループ型地中熱ヒートポンプ(GSHP)システムの実現可能性を評価した研究。深度150m未満のMarchup Grit帯水層(約90m、約14.5℃)を主要ターゲットとし、ダブレット構成をシミュレーション。条件付きで実現可能だが、長期的性能は熱的フィードバックに敏感で、300m井戸間隔で約22年、130m間隔では8〜10年と推定。ピーク需要の70%に取水量を抑えることで持続可能性が向上する。

English

This study assesses the feasibility of an open-loop ground source heat pump system in the Carboniferous Millstone Grit of Ilkley, West Yorkshire, targeting the shallow Marchup Grit aquifer (~90 m, ~14.5°C). A doublet configuration is simulated to match local heat demand. Results show conditional feasibility, but long-term performance is sensitive to thermal feedback (breakthrough at ~22 years for 300 m well spacing, 8–10 years at 130 m). Reducing abstraction to 70% of peak demand improves sustainability.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本では再生可能熱利用の拡大がGX政策の柱の一つであり、特に地中熱は都市部の脱炭素熱供給源として注目されている。本論文は英国の事例だが、帯水層の熱的持続性評価手法は日本の地熱・地中熱プロジェクトの事業性評価に応用可能。SSBJやTCFDの文脈では、熱利用の脱炭素化はScope1排出削減に直結する。

In the global GX context

This paper contributes to the global discourse on decarbonizing heating, a key component of corporate Scope 1 emissions and national energy transition strategies. While focused on a UK site, its methodology for assessing thermal sustainability of aquifer thermal energy storage (ATES) systems offers transferable insights for similar geological settings worldwide. It underscores the importance of site-specific feasibility studies in transition finance and project development.

👥 読者別の含意

🔬研究者:地中熱システムの長期的な熱的持続性評価手法と、帯水層の水理地質学的特性が性能に与える影響を理解するための事例を提供する。

🏢実務担当者:地中熱ヒートポンプ導入を検討する際、帯水層の深度・温度・透水性の事前評価と、熱的フィードバックを考慮した取水量設計の重要性を示唆する。

🏛政策担当者:再生可能熱の導入促進には、サイト固有の地質調査と長期モニタリングを支援する制度設計が有効であることを示す。

📄 Abstract(原文)

Decarbonisation is crucial for mitigating climate change, with ground source heat pumps (GSHPs) playing a key role in reducing reliance on gas for space heating. This study investigates the potential of an open-loop GSHP system in the Carboniferous Millstone Grit of Ilkley, West Yorkshire, using Ilkley Lido and surrounding sports facilities as an example heating demand. The feasibility of systems installed at depths less than 150 m is examined, considering both shallow and deeper geological conditions. Available data on subsurface geology, hydrogeology, and geothermal gradients are utilised to characterise the formations and target depths, with cross-sectional models developed to assess the potential. The Marchup Grit aquifer is identified as the primary target due to its relatively shallow depth (~90 m), expected subsurface temperature (~14.5 °C), and moderate transmissivity. Additional geothermal potential is also considered in the Warley Wise Grit and Pendleside Limestone. The study contrasts borehole and field data with literature findings, including measurements at outcrop level of the Marchup Grit. To assess the feasibility of an open-loop GSHP system, a doublet configuration is simulated, matching the estimated heat demand of the facilities. The results demonstrate that an open-loop doublet system is conditionally feasible within the Marchup Grit aquifer; however, long-term operational performance remains sensitive to thermal feedback (estimated at ~22 years analytically for a 300 m well spacing and 8–10 years numerically under a 130 m minimum spacing constraint at peak abstraction rates). By reducing abstraction to 70% of the peak heating demand, long-term sustainability can be improved. Overall, while the system exhibits preliminary potential, commercial implementation remains subject to confirmatory site-specific borehole drilling, hydrochemical sampling, and long-duration pumping tests to validate reservoir capacity and optimise system longevity.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。