建物は、世界の炭素排出量に大きく寄与しています。
ヒートポンプは、建物からの排出削減と不動産資産の脱炭素化に役立ちます。
ネットゼロへの移行に関するマッキンゼーの調査では、建築部門の脱炭素化には、2020年から2050年にかけて、年間平均でさらに1.7兆ドルの支出が必要になると推計されています。
建物は、炭素排出量の大きな発生源です。経済全体がネットゼロへ移行するなか、さまざまな利害関係者が建物の脱炭素化を求めています。ネットゼロを約束した不動産投資家や、排出上限を定める政策立案者、より環境に配慮した空間を求めるテナントなどです。空間暖房や給湯システムの電化は、建物からの排出を減らす方法の一つです。性能が向上し、一部市場でコスト競争力を得た電気式ヒートポンプ技術は、実行可能性が高まる解決策として台頭しています。
商業用・住宅用建物での暖房と調理は、世界のCO2排出量の6％を占めると、ネットゼロへの移行に関する最近の報告書で述べています。（消費された電力全体からの排出も含めると、建物でのエネルギー使用は世界のCO2排出量のおよそ27％を占めます。）こうした排出の大部分は、石油や天然ガスなどの化石燃料を現地で使用することによるものです。
蒸気、温水、強制送風など多様な既存暖房システムを転換するには、コストが高く複雑なうえ、寒冷地の主要な人口集積地では化石燃料が比較的費用対効果に優れているため、建物暖房の大規模な電化は従来、困難でした。しかし、一部市場では運転費、機器費、設置費の競争力が高まり、ヒートポンプ技術も進歩したことで、電気式ヒートポンプは建物の脱炭素化にますます有効な手段となっています。（ヒートポンプは冷媒と電気を使い、外気または地中から建物内へ熱を移動させます。気温が低い場合でも機能します。）現在の機種は、ガス暖房炉よりも2.2～4.5倍効率が高くなっています。世界中で導入すれば、従来のボイラーや暖房炉の代わりにヒートポンプを使うことで、世界のCO2排出量を年間30億トン削減できる可能性があります。マッキンゼーの分析によると、2050年までにヒートポンプは新規暖房機器販売の約90％を占める可能性があり、現在の35％から増加します。
当社の調査によると、需要の変化、政策環境の進展、一部市場でのコスト低下、技術の向上が、いずれも脱炭素化の手段としてヒートポンプの勢いを後押ししています。ただし、ヒートポンプはあらゆる建物に適した万能策ではありません（サイドバー「ヒートポンプは適しているか？」を参照）。建物のエネルギー使用を脱炭素化する選択肢には、再生可能エネルギーによる発電の「グリーン化」（大規模発電またはオンサイト発電）、調理機器の電化、建物外皮のエネルギー効率向上、スマートサーモスタットなどのスマートビル制御システムの設置もあります。
この記事では、ヒートポンプが建物からの排出削減と不動産資産の脱炭素化に寄与する可能性と、利害関係者が検討できる行動に焦点を当てます。これらの行動は、住宅所有者への調査と、電力会社の幹部、請負業者、メーカー、不動産開発業者、物件管理者を対象に実施した50件を超えるインタビューに基づいています。
建物暖房の電化が勢いを増す理由
多くの市場で投資家、テナント、規制当局が脱炭素化を求めるなか、建物暖房の電化が加速しています。これを受け、建物所有者はエネルギー効率が高く費用対効果に優れた解決策として、ヒートポンプの検討を進めています。ヒートポンプへの関心は、4つの動向に支えられています。
需要の変化
大手不動産投資家、融資機関、物件管理者、テナントは脱炭素化を約束しており、今後は建物の運用時排出を削減して実現する必要があります。空間暖房と給湯が建物排出の主な要因であることから、電化は脱炭素化目標の達成に向けた重要な一歩です。電力がクリーンな電源から供給されると仮定すると、実行可能な住宅・商業用建物で空間暖房と給湯を電化することで、それらの建物の2016年の暖房由来排出量を20％削減できる可能性があります。
規制の進展
特に欧州と米国では、政策立案者が建物の脱炭素化を支援する法制度を導入し始めています。これには、建築基準要件の変更、新築建物へのガス接続禁止、排出上限（違反時の金銭的罰則を伴う）、インセンティブが含まれます。最近の規制変更の例は次のとおりです。
ドイツでは、連立協定により、2025年までに新設する暖房システムはすべて、少なくとも65％の再生可能エネルギーで稼働することが定められています。
デンバーやボストンを含む米国の複数の都市と、カリフォルニア州ベイエリアのいくつかの自治体では、エネルギー効率と排出に関する要件を厳格化する建築基準の改正が導入されています。
複数の地域で、新築建物へのガス接続禁止が実施されています。オランダは2018年に法律を制定し、新築住宅は原則としてガス網に接続しないこととしました。米国の複数都市も新築建物へのガス接続を禁止しており、カリフォルニア州バークレーでは2019年、ニューヨーク市では2021年に導入されました。最近、ニューヨーク州知事キャシー・ホークルは、州全体で新築建物へのガス接続を禁止することへの支持を表明しました。
さらにニューヨーク市では、地方条例97号により、大規模な集合住宅や商業用建物に対して今後30年間で排出原単位を80％削減することが求められています。排出上限を超えた場合の年間罰金は2024年に始まり、2030年に引き上げられます。
マサチューセッツ州やニューヨーク州を含む米国の複数の州では、化石燃料暖房システムをヒートポンプに置き換えるためのインセンティブが、地域の電力会社や政府支援プログラムを通じて利用できるようになっています。たとえば、地域の電力・ガス会社が支援するマサチューセッツ州の「Mass Save」プログラムは、ヒートポンプ設置費用の負担軽減につながるリベートを住宅用建物の所有者に提供しています。
経済性の向上
複数の市場で、ヒートポンプは化石燃料による暖房とコスト面で同等に近づいています。特に欧州の一部地域で天然ガス価格が上昇したことに加え、エネルギー効率が継続的に改善したことで、場合によってはヒートポンプが運転コスト面で優位になっています。
これまでヒートポンプ普及の最大の経済的障壁となっていた機器費と設置費は、低下し始めています。OEM間の競争激化により、機器価格が下がっています。これには、現在、空気熱源ヒートポンプを大規模生産しているアジアの空調機器メーカーも含まれます。導入が進んでいる市場では、技術的専門性の向上に伴い、設置の人件費が下がりました。たとえば北欧の一部の国では、一般的な空気熱源ヒートポンプの設置に平均2人日を要するのに対し、欧州のその他の地域では4～8人日かかると、当社の分析は示しています。
技術の進歩
冷媒の組成や圧縮機の回転速度の改善など、技術の進歩によってヒートポンプの有効性は向上しました。当社の調査によると、ヒートポンプの効率は平均して年約2％向上しています。エネルギー効率を示す寒冷時の成績係数が上昇したことで、北欧の一部の気候でもヒートポンプが有効になっています。たとえば2014年の調査では、ノルウェーの世帯のおよそ4分の1がすでにヒートポンプで暖房していました。
万能策はない
ヒートポンプは脱炭素化の選択肢となり得ますが、現状ではすべての建物や所有者のニーズに応えるものではありません。築年数、規模、現在の熱供給方式などにより、運用可能性や設置費用は建物の種類によって大きく異なります。新たな排出削減目標への対応などで期限が迫っている場合でも、建物所有者やその他の関係者が複数の脱炭素化経路を柔軟に検討できることが重要です。
建物所有者などのリーダーが電化の未来に備える方法
複数の利害関係者が個別または共同で行動すれば、ヒートポンプの大規模な普及に役立つ可能性があります。すでに多くの政策立案者が取り組みを進めていますが、それに加えて、建物所有者、ヒートポンプメーカー、電力会社、投資家も、短期から中期にかけて建物暖房の脱炭素化を加速させ得る利害関係者です。
建物所有者
暖房に関して、建物所有者は新たな規制指針やテナント需要の変化に直面する可能性があります。一部市場では、ヒートポンプシステムがコスト競争力を持つ場合があります。建物所有者は、選択肢を把握し、改修を計画するため、次のような行動を検討して先手を打つことができます。
故障や機器の寿命が尽きる前に暖房システムを交換する。暖房システムが故障する、または性能が低下するまで待つ建物所有者もいるでしょう。この方法では、ヒートポンプの適用可能性を十分に検討しないまま、急いで交換を決めることになりかねません。代わりに、建物所有者はヒートポンプの代替案を早めに調査し、評価できます。
建物の入れ替え時に改修の可能性を検討する。特に大規模な集合住宅や商業用建物では、ヒートポンプ設置（ダクトや配線など）やエネルギー効率向上（建物外皮）のための改修が、将来の暖房・換気・空調（HVAC）設備の更新に向けた基盤となり得ます。空室の建物や大規模改修中の建物も、検討対象となる可能性があります。
ヒートポンプシステムの設置（または設置準備）を他の対策と組み合わせる。建物の改修時には、外皮の改良、電気自動車（EV）充電設備の設置、その他のエネルギー効率化策も併せて検討し、単一プロジェクトによる脱炭素化効果を高めることができます。
将来に備えた電気設備を新築建物に設計する。建物所有者は、設計をヒートポンプに最適化するため、初期段階から建築家や設計者と連携できます。また所有者やエンジニアは、調理機器、衣類乾燥機、EV充電など他の用途で必要となる電力容量の増加も見込んで計画できます。
電力網の需要増加に備える。エネルギーシステムの電化が進むにつれて、電力網の需要は増える見込みです。マッキンゼーの調査によると、電力需要は2050年までに3倍になる可能性があります。電力網のインフラが需要ピークの増加に対応するよう更新されていない場合、一部地域では電力需要が供給能力を上回るおそれがあります。寒冷地でヒートポンプの設置を検討する建物所有者は、冬季に電力需要が増える可能性を踏まえ、たとえば電気料金が急騰したときに化石燃料のバックアップ設備が稼働するオンサイトのハイブリッド暖房システムを検討できます。
メーカー
ヒートポンプメーカーが市場の活性化と幅広い普及に貢献する方法として、次のようなものが考えられます。
顧客とHVACの専門家の双方に知識を提供する。ヒートポンプを早期に導入した人のなかには、機器の設置不備などにより、システムの性能が低かった経験を持つ人もいます。その結果、性能に懐疑的な購入検討者もいます。メーカーと設置業者は連携して、この認識を改めることができます。たとえば、ヒートポンプの設置や保守に関するオンラインおよび対面の研修を実施するメーカーもあります。また、オンラインの見込み客獲得プラットフォームを通じて、請負業者と関心のある顧客をつなげています。
性能向上、機器費削減、設置簡素化につながるヒートポンプ設計を革新する。メーカーは、たとえばモジュール化や小型化を進めた製品、電気盤や電力網の制約を緩和する設計のシステムなど、設計を改善することで普及の主な障壁に対処できます。さらに、機器をより簡素で効率的にすれば設置も容易になり、設置費用の低下につながる可能性があります。
特に建物の種類や寒冷地に応じて、多様な製品を提供する。機器の選択肢が増えれば、建物を電化する道筋も広がります。非常に寒冷な地域向けには、ヒートポンプ技術と化石燃料のバックアップ暖房機を組み合わせたハイブリッド製品を、さらに開発できる可能性があります。
ヒートポンプの設置に先進的なビル制御システムを組み合わせる。スマートサーモスタットなどの技術は、顧客のコスト削減とエネルギー効率を高める可能性があります。メーカーは、ヒートポンプの購入にあわせて、こうした技術を顧客に提供できます。
資金提供者との提携を検討する。メーカーは、改修サービスについて資金提供者と提携することで、建物所有者にとって設置費用をより魅力的なものにできる可能性があります。
電力会社
電力会社は、大規模なヒートポンプ導入に関わる複数の利害関係者が交わる位置にあり、関係者を招集・調整する役割を担う可能性があります。また、脱炭素化戦略としてヒートポンプの潜在力を最大限に引き出すには、よりグリーンな電力が鍵となります。電力会社が従来取り得る行動には、次のようなものがあります。
需要ピークの変化に備える緩和策を進める。暖房の電化が進むと、寒冷地域では電力のピーク負荷が夏から冬へ移る可能性があり（図表1）、時間帯も変化し得ます。電力会社は、送電網の制約を特定し、緩和する取り組みを始められます。たとえば、設備保守のスケジュールを見直せます。夏以外の月に8～9カ月設けている保守期間を、より温暖で（ピーク負荷を引き起こしにくい可能性のある）春と秋の2～3カ月に移すことも考えられます。スマートサーモスタットなど、負荷を制御する仕組みも検討できます。
ガスと電力の計画を調整する。 より広範なエネルギー移行を通じて多くの顧客に供給するには、ガスと電力のインフラを組み合わせる必要があると考えられます。電化する顧客が増えるにつれて、両方のネットワークが安全かつ安定的に稼働し続けられるよう、インフラに関する意思決定を調整することが有益となる可能性があります。たとえば、最も寒い日のために、一部市場ではガス網を電力網の「ハイブリッド・バックアップ」として維持することも考えられます。
エネルギー効率化プログラムの重点を電化へ移す。地域や州の政策立案者と協力し、電力会社は建物所有者の改修を支援するインセンティブの提供を検討できます。この取り組みはすでに一部地域で始まっています。たとえばコロラド州では最近、組合の支持を受けた法律が成立し、暖房システムの電化を希望する建物所有者への金銭的支援を電力会社に義務付けました。ニューヨーク州では、コン・エジソンがエネルギー効率化改修と空間暖房・給湯の電化を通じて建物の排出を削減するため、数十億ドルを投資する計画です。2030年までに15万棟を超える建物を電化することを目指しています。
再生可能エネルギーとエネルギー貯蔵手段に投資する。 電力部門の排出削減は、ほとんどの脱炭素化経路で鍵となります。主に化石燃料で発電する電力網では、需要が急増した際に化石燃料を使う補助発電所（ピーク時発電所とも呼ばれる）が稼働するため、ピーク負荷時に炭素排出量が最も多くなる可能性があります。当社の分析によると、北米の一般的な電力網では、再生可能エネルギーで稼働するヒートポンプは、他の一般的な暖房方式よりも大幅に排出量を抑えられる可能性があります（図表2）。長時間型エネルギー貯蔵技術はまだ発展の初期段階にありますが、ヒートポンプによる排出の削減にも役立つ可能性があります。水素や蓄電池を通じて再生可能電力を貯蔵しておけば、最も寒い日でも、高排出のエネルギー源への依存を抑えられます。
投資家
プライベートエクイティや不動産の投資家は、建物の脱炭素化を投資の優先事項として検討できる可能性があります。最近の記事で取り上げたように、不動産業界のリーダーは資産の脱炭素化、ポートフォリオの将来への備え、新たな価値源の創出を目指しています。建築部門の脱炭素化には、2020年から2050年にかけて、年間平均1.7兆ドルの設備投資増加が必要になると、マッキンゼーのネットゼロへの移行に関する調査は推計しています。
投資家は脱炭素化目標の設定と進捗管理を支援し、事業者やテナントなどの関係者と協力して、ヒートポンプが目標達成にどう役立つかを検討できます。また、電化（たとえばエネルギー・アズ・ア・サービス型リース）や関連するエネルギー効率化策について、さまざまな資金調達モデルを検討することもできます。
さらに、電気インフラやエネルギー管理などの分野では、建物の脱炭素化を進めるために、なおイノベーションが必要です。たとえば、ベンチャーキャピタルの支援を受けるスタートアップにとって、こうした分野が検討対象となる可能性があります。
建物暖房の電化は、世界および地域のネットゼロ目標の達成と、不動産資産の脱炭素化に向けた重要かつ困難な一歩です。多くの時間、資金、計画が必要になると考えられます。建物の種類やエネルギー供給システムによっては完全な電化が適さない場合もあり、現時点では万能な解決策はありません。それでも、電気式ヒートポンプは多くの建物タイプで有効な脱炭素化技術として台頭しており、エネルギー効率の向上と排出削減への道筋となる可能性があります。
