熱水貯留層からの水ベース熱抽出のマルチフィジックスモデリングと微視的分析
- 熱水貯留層の地質特性に合わせた流体-構造連成モデルを開発し、貯留層岩石と循環熱媒体間の熱交換をシミュレーション。分子動力学と流体力学の両面から熱伝達効率の支配要因を分析した。
- 熱媒体の物性(化学組成・水素イオン濃度)と流体-岩石相互作用が熱伝達効率に大きく影響することを確認。特に流体のpHが4を超えると出口圧力と流速が顕著に増加する。
- 貯留層の空隙率や岩石の極性といった地質学的パラメータは、浸透プロセスと界面分子相互作用を通じて出口挙動を変化させる。空隙率が高く極性が強いほど浸透と鉱物-流体吸着が増加し、地熱抽出に悪影響を与える。
MEEnergies · MDPI · CC BY 4.0
CO2プルーム地熱システムの浸透と熱伝達特性:注入条件による違い
- CO2プルーム地熱システム(CPGS)において、CO2は蒸留水と比較して20〜50%高い熱伝達能力を示した
- 実験と数値シミュレーションを組み合わせて、注入流量・注入温度・貯留層温度がCPGSの熱伝達効率に与える影響を定量化した
MEEnergies · MDPI · CC BY 4.0
住宅用太陽熱温水器システムにおけるナノ流体強化型フラットプレートシステムの技術経済的・環境的評価
- Al2O3/水ナノ流体とTiO2-クロロフィルバイオハイブリッドナノ流体による太陽熱温水器の性能向上を実証。年間エネルギー収量は従来2978.5kWhからAl2O3/水で3520.6kWh、TiO2-クロロフィルで3339.2kWhに増加
- 20年間の経済分析でAl2O3/水システムはペイバック期間2.24年・正味現在価値7430ドル、TiO2-クロロフィルシステムは2.28年・7028ドルと試算
- ライフサイクルアセスメントでAl2O3/水は年間CO2削減量1697kg CO2-eqで最大、TiO2-クロロフィルはライフサイクル排出量46.1kg CO2-eq/m2と炭素ペイバック期間4.1ヶ月で最優位
MEEnergies · MDPI · CC BY 4.0
クローズドサイクル地熱開発システムにおけるCO2と水の熱伝達性能に関する数値シミュレーション比較
- 山東省徳州市の砂岩地熱貯留層を対象に、COMSOL Multiphysicsを用いて坑井・貯留層の3次元連成熱伝達モデルを構築し、CO2と水のクローズドサイクル地熱開発における熱伝達性能を比較した。
- 水は注入温度に依存し分岐井戸と相性が良く貯留層の熱枯渇を遅延させる一方、CO2は質量流量に敏感で連結井戸に適し、流量を水の2倍にすれば同等の熱量が得られることを示した。
MEEnergies · MDPI · CC BY 4.0
多変量連成モデルと地熱貯留層の特性評価
従来の地熱貯留層評価モデルでは単一の評価パラメータに依存しており、地熱抽出性能の正確かつ効果的な評価を妨げている。また、冷水注入による機械的変形は、流体挙動と地熱エネルギー回収の両方に大きな影響を与える。本研究では、熱・水理・力学(THM)連成単一亀裂モデルを、有限要素法フレームワークを用いて開発した。このモデルは、地熱抽出効率と貯留層岩石の変形を多パラメータで評価できる。シミュレーション結果によると、貯留層温度は注入井から生産井にかけて徐々に低下し、約200日間の初期安定生産期間の後、出口温度は徐々に低下する。注入井と生産井の間の優先的な「最速流路」の存在は、安定生産期を維持する上で重要な…
MEEnergies · MDPI · CC BY 4.0