金属を基盤とした住宅暖房システムの脱炭素化に向けたGISベースの熱マッピングと予測アプローチ：都市レベルのケーススタディ

科学分野:

• 環境工学
• 材料科学
• エネルギーシステム

背景:

• 住宅暖房は温室効果ガスの主要な発生源であり、天然ガスが主な燃料となっています。
• 住宅暖房の脱炭素化における大きな障壁は、天然ガスを置き換える実行可能な技術の欠如です。
• 効果的なクリーンエネルギー移行のためには、地域レベルのエネルギー資源を定量化する必要があります。

研究 の 目的:

• 住宅暖房のためのエネルギー的価値を持つ地域資源を定量化するための方法論を開発すること。
• 水素と熱の生成のためにスクラップ金属を利用する季節エネルギー貯蔵モデルを提示すること。
• 地域固形廃棄物を利用したクリーン熱生成の実現可能性を評価すること。

主な方法:

• 都市レベルでの地域固形廃棄物中の適切な金属資源の地理空間的定量化。
• 廃棄物生成予測のためのオープンソースデータと機械学習の統合。
• オンデマンドの熱と水素の生成のための金属水反応に基づいた季節エネルギー貯蔵モデルの開発。

主要な成果:

• ハミルトン市は、2021年から2050年まで年間10〜14.6 GWhのクリーン熱を生成できる可能性があります。
• このクリーン熱生成は、宇宙暖房からの年間2.9キロトンンのCO2排出量削減に相当します。
• 最適化された勾配ブースティング機械学習モデルは、廃棄物データを正確に予測し、変動の86％を捉えました。

結論:

• 開発された方法論は、地域エネルギー計画と脱炭素化のための再現可能なアプローチを提供します。
• 地域スクラップ金属の利用は、持続可能な住宅暖房ソリューションの実行可能な経路を提示します。
• この革新的なモデルは、住宅部門における化石燃料からの移行をサポートします。