ヒートポンプは持続可能な快適さのためのシステムとなり、世界中の住宅、地方および商業施設が熱と冷却を行う環境を支援すると同時に、エネルギーコスト、エネルギー消費、カーボンフットプリントを削減し、最終的には温室効果ガスの世界的な影響を低減するのに役立ちます。
ヒートポンプは、化石燃料を燃やすことなく、家庭や建物に暖房を供給するシステムです。従来型のボイラーに似ている部分もあるので、ヒートポンプは、エアコンで使用されるのとほとんど同じ熱伝達プロセスと機器を使用します。エアコンは、冷媒を循環させて室内の熱を取り除き、室外に放出するシステムです。ヒートポンプは、熱の流れを逆転させ、屋外から熱を取りこみ建物の中に放出するという、意外にシンプルな仕組みです。
周囲温度が低い場合でも、ヒートポンプは熱を取り込み、屋内空間に熱を提供することができます。ほとんどのヒートポンプは可逆的であるため、季節に応じて冷暖房を切り替えることが可能です。これは、 消費するエネルギーの 最大3 倍のエネルギーを送り込むことができる非常に効率的な冷暖房ソリューションの一部となり得ます。
環境面でのメリットは明らかであり、消費者も注目し始めている技術です。世界がより持続可能な考え方にシフトする中、すでに世界中で成果を上げているこの技術をより広く活用するには何が必要でしょうか？
ヒートポンプは、ヨーロッパやアジアでは数十年来の定番商品になっていますが、北米を含むすべての主要な暖房市場で急速に普及が進んでいます。従来は、気温が氷点下になる時間が短い温暖な地域で適用されてきた技術です。
温度と快適性の両方を管理することは、あらゆる冷暖房システムが直面する課題です。しかし、それは技術の進化とともに、世界中の気候でヒートポンプが対応できるようになったからこその課題です。夏は高温多湿で、冬は涼しいフロリダ州を例に考えてみましょう。米国エネルギー情報局によると、フロリダ州の一人当たりの家庭用電力需要は、夏場のエアコン使用量が多いことや、フロリダ州の約90％の家庭が暖房に電気を使用していることもあり、 全国でもトップクラスです。快適性を犠牲にすることなく、エネルギー料金を最大40%節約できるため、フロリダ州の住宅所有者の多くがヒートポンプシステムに移行しています。実際、フロリダ州で新たに設置された空調システムの40%はヒートポンプ式です。また、ヒートポンプは販売しやすく、設置も簡単であることが、大手業者から評価されています。
空調以外にも、ヒートポンプは商業施設や住宅での給湯にも使われています。エマソンの製品とソリューションは、インドのムンバイにあるVeermata Jijabai Technological Institute（VJTI）の省エネルギーに新たな一歩を踏み出すのに貢献しました。VJTIはパイロットプロジェクトの一環として、学生寮にヒートポンプを設置し、1日あたり5,000リットルの給湯を可能にすると同時に従来の給湯システムと比較して最大72%の省エネを実現しました。
ヒートポンプの技術は新しいものではありませんが、過去20年間に 寒冷地での使用を可能にし 全体的なエネルギー効率が著しく改善しました。そして、より多くの消費者や企業が、環境に配慮した冷暖房方法を検討しており、最新の技術を駆使したヒートポンプが有力な選択肢として浮上しています。
主な進歩はコンプレッサです。ヒートポンプや空調装置の心臓部ともいえるコンプレッサは、冷媒サイクルを駆動し、ヒートポンプシステム内で最もエネルギーを消費するものです。圧縮技術のリーダーであるエマソンは、ヒートポンプが家庭の快適性のために最高の性能を発揮できるように設計されたコンプレッサーで暖房および冷却技術を進化させてきました。
この圧縮技術の革新の前は、ヒートポンプ技術が使えるのは、冷暖房のニーズがほぼ等しい地域、つまり温度差の少ない穏やかな気候の地域に限られていました。しかし現在では、2段式および可変速型コンプレッサなどの技術を使用することで、ヒートポンプがより効率的に稼働し、より広い範囲の地域に設置できるようになりました。
エマソンのコープランド可変速または二段式コンプレッサーを搭載したシステムは、低い環境温度でも容量を維持することでより高温の給気を実現できます。これはヒートポンプにとって重要な快適性の利点です。さらに、可変速型または2段式コンプレッサーを使用すると、夏の湿度制御が大幅に改善され、家庭ではほぼ20%から25%の湿度を下げられるようになりました。コープランドコンプレッサーは、保守とシステムの信頼性を向上させる診断機能と保護機能も提供します。ヒートポンプに多く使用されているコープランドスクロールコンプレッサーは、世界で2億台以上設置されており、他のどのスクロールコンプレッサーブランドよりも多く設置されています。
世界が温室効果ガス排出量削減に注力する中、より持続可能な空間暖房や給湯の需要に応えるため、ヒートポンプはすぐに利用できるソリューションです。ビル・ゲイツは、2021年に出版した『気候災害を回避する方法』で、この技術に注目しています。彼は、脱炭素化に有意義に貢献するためには、ヒートポンプやその他の現在の技術をより速く、より賢く利用する必要があると考えています。The Important Role of Heat Pumps in a Sustainable Future
ヒートポンプの技術はすでに採用され始めています。過去5年間で世界のストックが年率10％近く増加したことから、2020年には約1億8000万台のヒートポンプが暖房用に使用されるようになりました。この数は、世界中の政府が温室効果ガスの削減目標の達成への取り組みを推進するにつれて、成長すると期待されています。
暖炉やボイラーなど化石燃料を使った装置から効率的なヒートポンプへの転換は、ゼロカーボンシステムへの移行を可能にします
米国の「Build Back Better」フレームワークに含まれる電力網の更新から、英国の住宅所有者向けヒートポンプ補助金、2025年までにすべての新しい家庭用暖房器具の65％を再生可能エネルギーで稼働させるというドイツの公約に至るまで、新しい法律、インセンティブ、税制上の優遇措置は、化石燃料のボイラーや炉よりもヒートポンプなどの低炭素ソリューションの技術選択に大きな影響を与えるでしょう。
快適性、エネルギー効率、コスト削減、そして環境への責任を求める背景から、ヒートポンプを設置する消費者や企業の数が増えています。これらの個別の決定も大きな影響を与える可能性があります。例えば、商業ビルを挙げてみましょう。冷暖房は商業環境におけるCO2排出量の30%を占めています。 その数は住宅の38%に増加します。EIAの年次エネルギー見通し2018によると、給湯はもう一つの大きな排出源であり、住宅部門ではCO2排出量の15%を占めています。
ヒートポンプは、CO2を直接排出する天然ガスや暖房用オイルを使用する化石燃料の炉や給湯器の代わりに、エネルギー効率に優れた代替品となり得ます。また、ヒートポンプは電気抵抗熱よりも効率的です。ボイラーなどの化石燃料型の装置から、効率の良い電気ヒートポンプへの切り替えはゼロカーボンシステムに向けた一歩となります。
さらに、ヒートポンプなどの家庭用電化製品のために、各国が100％再生可能エネルギーによる電力網を構築することも、よりインパクトのあるステップとなります。さらに、ヒートポンプなどの家庭用電化製品のために、各国が100％再生可能エネルギーによる電力網を構築することも、よりインパクトのあるステップとなります。また、化石燃料を使用した熱源から電気ヒートポンプに移行する際、風力、太陽光、水力、原子力などのクリーンな電源から発電すれば、間接的な二酸化炭素排出量も削減することができるのです。
世界および米国全体で、より革新的なヒートポンプ技術が開発され、エネルギー効率を高め、より寒く北部の気候に追加の暖房能力を提供するために、ヒートポンプの需要が高まっています。これらのイノベーションは、消費者の関心や政府の脱炭素化イニシアチブと相まって、ヒートポンプ市場の今後の継続的な成長を指しています。
