ヒートポンプはエネルギー転換を加速する鍵となるのでしょうか?

チャン・チュー・ミン著 | 9月 2022 年 24 日

国際エネルギー機関 (IEA) によると、ヒートポンプは電化への重要なソリューションとして長い間注目されてきましたが、世界の建物暖房需要の 10% 未満しか占めていません。

IEAの2050年までのネットゼロエミッションシナリオでは、2020年の1億7,730万台から2030年までに世界中で6億台のヒートポンプの設置が必要となる。

さらに、地政学的な緊張の高まりとサプライチェーンの混乱の継続に対応してエネルギー安全保障が最優先課題となっていることから、IEAはロシアの天然ガスへの依存を減らすための10項目の計画の一環としてヒートポンプの導入も強調した。

ヒートポンプは、エアコン (AC) などの冷凍システムと同様に動作しますが、唯一の違いは、冷水や空気の代わりに温水を生成し、加熱と冷却の両方のオプションを提供することです。

冬の間、ヒートポンプは寒い屋外から熱を伝えて家を暖めますが、夏の間は室内の空気から熱を奪い、冷たい空気を押し返します。 ヒートポンプは、ボイラーや炉などの石油やガスを燃やして熱を発生させるのではなく、空気、水、または地面から熱を伝達するため、消費エネルギーが大幅に少なく、従来の暖房および空調システムと比較してエネルギー効率が少なくとも 3 倍高くなります。 。 ヒートポンプは電力で動作するため、その電力が再生可能エネルギーから供給されれば、脱炭素化の実現に大きく貢献できます。

ヒートポンプは、エネルギー効率の向上と炭素排出量の削減という実証済みの利点にもかかわらず、コスト、資格のある設置業者の不足、不十分な製造および政策支援に関連する課題により、太陽光、風力、蓄電池ほどの市場成長はまだ見られていません。

暖房、換気、空調 (HVAC) システムの寿命は通常 15 ～ 20 年であるため、現実的には、既存の機器が故障した場合に家庭が交換を検討するのは 1 ～ 20 年ごとです。 このような緊急事態の場合、家族は棚ですぐに入手できる最も安価な機器を選択しますが、ヒートポンプは最も入手しやすく、手頃な価格の選択肢ではないことがよくあります。

「そのような状況下で人々が確実にヒートポンプを入手できるようにするには、いくつかのことを調整する必要があります。請負業者はその技術に精通している必要があるので、それを推奨します。ヒートポンプは地元の販売店に在庫がある必要があるため、人々はヒートポンプを購入する必要があります」 「あまり長く待つ必要はありません。家族が初期費用を負担できるように、価格は十分に低くなければなりません。そして、人々が実際にお金を受け取ることができるように、補助金プログラムは簡単に操作できる必要があります」とアレクサンダー・ガード・マレー氏は述べた。 、ブラウン大学気候ソリューション研究所の政治経済学者。

ヒート ポンプに限らず、すべての HVAC システムは設置に費用がかかり、ヒート ポンプは長期的には光熱費の節約につながりますが、ヒート ポンプに切り替えるには、設置自体のほかに住宅のアップグレードなど、より高額な初期費用が必要になる可能性があります。

ヒートポンプの平均コストは国によって異なり、人件費、地域の気候、建物の規模、設置の複雑さ、機器の種類によって異なります。 エネルギー非営利団体である規制支援プロジェクト（RAP）の欧州プログラムディレクター、ヤン・ローズナウ氏によると、例えば英国ではヒートポンプの価格が約1万2000ドルだが、ポーランドでは約8500ドルだという。

米国では、気候研究プラットフォームのカーボン スイッチは、設置コストが 3,500 ドルから 20,000 ドルの範囲であり、リベート後の平均コストは約 14,000 ドルであると推定しています。 コストとエネルギー効率の高い住宅の建設に焦点を当てているHVAC 2.0の最高経営責任者（CEO）であるネイト・アダムス氏によると、寒冷地に適したハイエンドのヒートポンプの設置には1万8000～2万5000ドルかかる可能性があるという。 基本的な HVAC システムの費用は 9,000 ～ 12,000 ドルです。

しかし、より持続可能でエネルギー効率の高い家電製品を提唱する非営利団体 CLASP の調査によると、一度設置すれば、家庭は年間電気代を 12 ～ 55% 節約できる可能性があります。 正確な節約量は、現在の暖房および断熱システムに加えて、ヒートポンプのコストを決定するのと同じ要因によって決まります。

運転コストは気候やエネルギーコストによって異なるが、天然ガス価格が高騰し、再生可能エネルギーの生産が増加するにつれ、「極寒の気候を除くすべての地域でヒートポンプが最も安価な熱源になる可能性が非常に高い」とアダムス氏は述べ、電化を利用しやすくすることを目指している。 「The Electrify Everything Course」などの実践的なソリューションを通じて、すべての住宅所有者に提供します。

重要なのは、カーボンスイッチは、ヒートポンプに切り替えることで家庭の二酸化炭素排出量を最大 228 トン削減できる可能性があることを示しています。これはビーガンになるよりも多く、二酸化炭素排出量を年間約 1 トン削減し、LED 照明を設置する場合と比較して 10 倍削減できます。 。

専門家らは、ヒートポンプ設置の初期費用を削減できる適切な財政支援メカニズムの創設と、ヒートポンプの製造増加を促す政策変更が、導入拡大を促進するために不可欠であると述べている。

エネルギー税の改革は、石油やガスによる暖房と比較してヒートポンプのランニングコストを下げるための政策手段の1つになる可能性がある、とローズナウ氏は語る。 一部の国も化石燃料暖房システムの段階的な禁止を発表しており、その中には2025年までに再生可能エネルギーを少なくとも65パーセント使用する暖房システムを導入するという目標を設定したドイツも含まれる。英国はボイラー更新計画に基づき、コスト削減のための補助金を提供している。空気または地中熱源ヒートポンプの設置。

米国では、インフレ抑制法 (IRA) により、最大 2,000 ドルの 30% 税額控除を含む多くの奨励金が導入されていますが、その適用はエネルギー効率コンソーシアム (CEE) の最高位を達成したヒートポンプにのみ適用されます。効率性を高めるための階層であるとアダムズ氏は説明します。 この法案では、低所得および中所得世帯向けの追加リベートも導入されていますが、これらは各州によって管理され、プログラムの実施には最長2年の猶予が与えられます。

「寛大な補助金にもかかわらず、低所得世帯が受け取るお金と新しい高効率ヒートポンプの費用との間には依然として差が生じる可能性があるというリスクが依然として存在する」とガード・マレー氏は述べた。

アダムズ氏はまた、来年は新しい冷媒とより高い効率の要求が予想され、それによってヒートポンプの価格が上昇し、インセンティブが相殺される可能性が高いと警告した。

アダムス氏とガード・マレー氏は昨年、消費者だけに焦点を当てるのではなく、CLASPと共同で、メーカーと流通業者を対象としたインセンティブプログラムであるハイブリッド・ヒート・ホーム（3H）の提案を発表した。 一方向エアコン​​の製造・販売から二方向ヒートポンプに完全に切り替えた企業には、400～500ドルのインセンティブが提供される。

アダムス氏によると、エアコンとヒートポンプの製造と設置プロセスはほぼ同じであるため、エアコンから同じモデルのヒートポンプにアップグレードする場合、卸売コストに換算すると300〜600ドルの追加費用がかかるだけだという。

「基本的にエアコンとヒートポンプは同一です。2台の同一の車を考えてください。ただし、1台にはリバースギアがあり、もう1台にはバックギアがありません」とアダムス氏は述べた。

著者らは、このプログラムにより約100億ドルの奨励金が支払われれば、消費者は10年間で光熱費を270億ドル節約できるほか、大気汚染の軽減と健康状態の改善による800億ドル以上の追加の社会的利益が得られると見積もっている。

その後、3H 提案の一部は暖房効率および手頃な価格の税軽減法 (HEATR) 法に組み込まれましたが、この法律ではエアコンからヒートポンプへの切り替えを条件としない補助金も提案されています。 HEATRは上院に提出されたが、まだ可決されていない。

同様に、英国はメーカーに対し、長期的にヒートポンプの販売シェアを増やすことを義務付ける割り当てを準備している。

ヒートポンプは、砂糖の精製から有用なエネルギーへの廃熱の再利用に至るまで、食品、製紙、または化学産業における乾燥、沸騰、蒸留、予熱または低温殺菌などの多くの工業プロセスにも適用できます。

この解決策はまだ初期段階にありますが、ヒートポンプも同様に、エネルギーを貯蔵し、住宅を巨大なバッテリーに効果的に変えることで、風力や太陽光に関連する断続的な問題の解決に役立つ可能性があります。

「これまでの研究で示されているように、ヒートポンプは風力発電とよく一致する負荷プロファイルを持っています。オンサイト太陽光発電とヒートポンプを組み合わせることで、ヒートポンプのランニングコストを削減し、送電網から輸入する電力の量を減らすことができます」とローズナウ氏は述べた。

IEA によると、ヒートポンプとエネルギー貯蔵を組み合わせることで、2030 年までに電力の 40% を太陽光発電と風力発電で生産できるようになる可能性があります。

ほとんどのヒートポンプ設置は先進国と中国に集中していますが、残りの発展途上国は世界全体のヒートポンプ導入量のわずか 4.3% を占めています。 エネルギー需要を化石燃料に大きく依存し続けている発展途上国でヒートポンプの導入を促進することは、世界的な脱炭素化の取り組みにとって同様に重要です。

空調需要が高まるにつれ、新しいACユニットが双方向ヒートポンプであることを保証する政策を導入することが、導入を増やす1つの方法になる可能性があるとアダムズ氏はアドバイスする。

ヒートポンプでどれだけ節約できるかを消費者に教育するためにラベル表示基準を改善し、発展途上国が援助と技術移転を通じてより多くのクリーンエネルギーインフラの構築を支援することも、ヒートポンプへの移行を促進するのに十分な電力料金を確保するための鍵となるだろうと付け加えた。ガード・マレー。

ローズナウ氏は、「すべての建物にヒートポンプが設置されるわけではなく、地域暖房や太陽熱などの他の技術も重要な役割を果たすことになるでしょう。しかし、ほとんどの分析では、気候目標を達成するためにはヒートポンプが最も重要な暖房技術であると特定されています」と述べています。 。」

トラン・チュー・ミンさんは以前、トラの保護について書いた。

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