- 住宅用建物のガス暖房依存を減らすため、California など9州がヒートポンプ普及目標を合わせる覚書に署名した
- 共同目標は、2030年までに住宅用暖房・エアコン・給湯設備の出荷量の少なくとも65%、2040年までに**90%**をヒートポンプで満たすこと
- ヒートポンプは天然ガスを燃やさずに熱を移動させて暖房・冷房の両方をこなし、給湯システムにも適用できる
- 参加州は、連邦資金の確保、普及標準、販売追跡、メーカー協力、研究共有、施工業者向け教育まで共同で進める
- 複数の州が同じシグナルを送れば、メーカー・施工業者・サプライチェーンは需要を予測しやすくなり、ヒートポンプがゼロエミッション住宅への移行の中核設備として定着しうる
9州がそろえた普及目標
- 米国の9州が、住宅用建物のガスから電気への転換を加速するため覚書に署名した
- 参加州は California、Colorado、Maine、Maryland、Massachusetts、New Jersey、New York、Oregon、Rhode Island
- 目標は、ヒートポンプが住宅用暖房、エアコン、給湯設備の出荷量に占める比率を段階的に引き上げること
- 2030年までに最低65%
- 2040年までに90%
- 目標比率: {l:65,90}
- ここでいう「出荷量」は製造されたシステム数を意味し、実際の販売量を見積もる代理指標として使われる
ヒートポンプの仕組みと効率
- ヒートポンプは、地球温暖化を引き起こす天然ガスを燃やす代わりに、外気の熱を室内へ移して建物を暖める
- 逆向きに動かせば室内を冷やせるため、暖房機とエアコンの役割を兼ねる
- 電気で駆動するため、風力・太陽光のような再生可能エネルギー比率が高まる電力網と相性がよい
- 化石燃料由来の発電電力を使う場合でも、新たに熱を生み出すのではなく熱を移動させるため、ガス暖房よりはるかに効率的
- ある推計によれば、ヒートポンプは平均的な米国家庭で年間550ドル超の節約につながる可能性がある
- 効率向上により氷点下の天候でも空気から熱を取り出して住宅を暖められ、給湯用ヒートポンプシステムの設置も可能
連邦支援と州単位の実行
- 今回の発表は、米連邦政府がヒートポンプの国内生産に1億6900万ドルの支援を発表してから数カ月後に出た
- この資金は2022年のInflation Reduction Actに由来し、この法律により米国家庭はヒートポンプへ切り替える際に数千ドル規模のリベートまたは税額控除を受けられる
- 9州はヒートポンプメーカーと協力して販売と全体の進捗を追跡し、予想需要に合わせて生産を拡大するよう業界にシグナルを送ろうとしている
- 州政府は研究と情報を共有しながら、ガスから電気へ転換するための最適戦略をともに探る
- 政策や規制をある程度標準化すれば、他州も後にこのアプローチを活用できる
設置人材と施工能力
- ヒートポンプ普及には設備生産だけでなく、実際の設置を担う技術者の確保が必要
- 覚書には人材育成と施工業者向け教育が含まれる
- Maryland の環境長官 Serena McIlwain は、ヒートポンプ設置を増やしても十分な電気技師がいなければ目標達成は難しいとみている
- ヒートポンプにとどまらず住宅を完全電化するには、太陽光パネル、IHコンロ、家庭用バッテリー設置のための電気技師もさらに多く必要になる
- ホワイトハウスは前年にAmerican Climate Corpsの創設を発表しており、この計画はクリーンエネルギーと気候レジリエンス分野に2万人超を投入することを目標としている
メーカーとサプライチェーンへのシグナル
- NESCAUM は今回の合意を、住宅用建物をゼロエミッションへ転換しようとする州の強いシグナルと解釈している
- Building Decarbonization Coalition は、州をまたぐ一貫したアプローチが市場転換をより容易にすると評価している
- メーカー、施工業者、サプライチェーン全体は、今後数年を計画するために市場がどう変わるのかを知りたがっている
- 複数州が足並みをそろえて動けば、ヒートポンプは気候分野に関心のある一部消費者向けの設備にとどまらず、より広く使われる住宅設備として普及しうる
- 今回の合意は、ヒートポンプとゼロエミッション住宅が未来であるというシグナルを市場に送る役割を果たす
1件のコメント
Hacker News のコメント
New England でヒートポンプの大きな問題の一つは、電気料金が米国平均の1.7倍であること（https://www.eia.gov/electricity/monthly/epm_table_grapher.ph...）
南部なら、いずれにせよ冷房が必要で、暖房時もはるかに効率的なので、ヒートポンプは非常に合理的。Iowa/Kansas/Missouri/Nebraska のような寒冷地でも、電気料金は New England の半分以下
ヒートポンプは New England の氷点下でも動作するが、華氏0度に近づくほど効率が落ちる。電気料金が妥当なら問題は小さいだろうが、現在の料金では天然ガスに比べて冬に月50ドルほど余計にかかる可能性がある。ただし、洋上風力が本格化すれば電気料金は下がる可能性があり、ミニスプリット型なら家全体を1つのゾーンとして暖めるのではなく部屋ごとに暖房できるため、実際にはガスより安くなることもある。太陽光でコストを下げる選択肢もある
New England と California で最大の障壁は結局、高い電気料金である可能性が高く、米国の大半の地域ではヒートポンプは迷う必要のない選択肢に近い
California がこれを本気で推進するなら、電力会社の料金を下げるよう規制するか、太陽光設置を攻撃する政策をやめる必要がある
年初に PGE が20%の値上げを発表し、家は木に覆われていて太陽光も現実的ではない。暖房費が3カ月連続で300〜400ドルになった後、この決定を大いに後悔した。夏には以前なかった冷房が得られたが、冬のヒートポンプ費用を相殺するには不十分。こうしたプログラムにはもう参加しないと思う
室外機が何度も凍りつき、理想的な場合でも霜取りサイクルが必要で、熱を再び外へ送ってエネルギーを無駄にする。さらに悪い場合は、動作させるために屋外ヒーターまで使う
そのサイクルが回っている間は暖房できず、非常用暖房である室内ヒーターを入れると屋外の霜取りが止まった。技術的限界というより、EPA のエネルギー予算に合わせるためのものに見えた
凍てつく夜に、技術的にも政策的にも受け入れたい種類の不便ではない
ヒートポンプに替えると暖房費が年1,000ドル増え、この話で言及されている Massachusetts の補助金2万ドルを受けても、システム自体の費用がかなりかかる点は計算に入れていない
より詳しい計算: https://www.jefftk.com/p/running-the-numbers-on-a-heat-pump
最近ボイラーを交換したが、見積もりを依頼した業者はヒートポンプにはそもそも手を出したがらないか、別々にガスボイラーとエアコンを設置する費用の2倍を提示してきた。非常に奇妙だった
2軒目の家でも同じ経験をし、地元業者は実質的に設置したがっていなかった。ガスボイラーが4,000ドル、エアコンが4,000ドルで合計8,000ドルなのに、ヒートポンプを望むと15,999.85ドルといった具合だった
これがまさに先月のことで、いまだに理解できない
50年物のガスボイラーを交換する際、時間に余裕があったので8社ほど電話して、ようやくその技術に慣れていてやりたがる業者を見つけられた
25年以上経ったガスボイラー/エアコンシステムを、新しいガスボイラーとヒートポンプに替えて、ガスと電気暖房を選べるようにしたかった。ところが整備に来た技術者に話したら、ヒートポンプが入る瞬間に同じように法外な金額を提示された
同じ技術者は、吹雪の中でボイラーが止まったとき制御基板の交換に750ドルを要求したが、自分で部品を入手して150ドル未満で解決した
全体として経験は良く、設置直後の些細な問題は迅速かつ効率的に処理された。定価は前述の見積もりと似ていたが、Menlo Park/Peninsula Clean Energy では補助金と税額控除が約5,000ドルあり、残りは PCE の5年無利子ローンを使えた。月々の返済額はガス料金の節約分と同程度になる見込み
すでに太陽光とバッテリーがあったから可能だった。そうでなければ、PGE の狂った電気料金に振り回されたくはなかっただろう。ただし、太陽光発電の売電単価が下がるほど、ヒートポンプはより良い取引になる
これらの州が電化技術の普及を加速させるには、まず電気料金を下げる必要がある
今後数年以内に住宅と交通手段を完全に電化しようとしていたが、PG&Eの料金値上げとネットメータリング政策のせいで計画が頓挫した。今では電気で車を動かすコストがガソリンより高くなり、PHEVは会社で充電し、それ以外はガソリンを使っている
自宅には現在の使用量、つまりガス暖房・調理・車両を前提に合わせた太陽光発電とバッテリーがある。PG&Eがその程度までしか系統連系を認めなかったためだ。ヒートポンプや電気自動車を支えるために容量を増やすとNEM2を失うことになるので、NEM3が撤回されるか、NEM4が出るか、新技術が生まれるか、California政府が崩壊するまでアップグレードを先送りすることにした
ある意味では、市場が役割を果たしていると言える。電化アップグレードが増えて電力が不足し、電気価格が上がることで、人々は系統が対応できるようになるまで追加の電化を先送りするようになる。ただし州政府が本当に普及を望むなら、電力会社のボトルネックを解消し、新規需要を支える発電容量を増やす必要がある
Californiaのガソリン価格も現在、全国平均よりかなり高い。昨年の州別比較データなので少し古いだろうが、1年で完全に逆転したとは思えない: https://energyinnovation.org/2023/07/27/ev-fill-up-savings/
うちの地域では昨夏の熱波のときに変電所が2カ所吹き飛び、退勤後のピーク時間帯である午後4〜6時には電圧低下が頻発して、冷凍庫のようなモーター機器を動かすのも不安だ。こんな状況でガス暖房まで全部電力網に押し込むつもりなのかと思う
都市部と郊外が農村部や準農村地域を補助している構造も大きい。電気料金の半分以上はすでに容量料金と送配電料金で、実際の電気代ではないのに、過負荷のインフラのせいで変電所は壊れ続けている。お金がどこへ行くのか見れば、おそらく辺地まで何マイルもの電線を維持するために使われているのだろう
米国では「鉱山が枯渇した」とか「列車がもう停まらない」といった形で、地域が事実上消滅するゴーストタウン状態を数多く経験することになるだろうが、そこに残った20人のためのインフラ費用は消えない。道路の再舗装、除雪、塩化カルシウム散布は無料ではなく、一部地域にはその費用を正当化できる経済活動がほとんどない。それでも廃止を阻む契約や義務があり、全員の請求額が上がる
700平方マイルの郡に40万人が住む場所でも郊外で、非常に密集しているわけではない。一方で2,700平方マイルに4万人が住む郡もある。前者が後者の生活様式を補助すべきなのか。密度の差は二桁倍で、厳密に1:1ではないにしても、後者がはるかに高いインフラ費用を発生させており、私たちが支払っているのは明らかだ
人々がその費用をきちんと払っていないため、少数の農村顧客を維持するために全員のインフラが放置される結果になっている
うちはデュアル燃料暖房を使っている。ヒートポンプと石油ボイラーの組み合わせだ。華氏32度（摂氏0度）を下回るとヒートポンプの運転費は法外に高くなるが、そのときは石油ボイラーがうまく機能し、ずっと安い。逆に暖かいときはヒートポンプが安い。華氏0度（摂氏-18度）ではヒートポンプはそもそも動かないので、空気熱源ヒートポンプだけですべての需要をまかなうというのは、出発点からして合っていない。地中熱の見積もりも取ろうとしたが、次の大きな景気後退まで待つ必要がありそうだ
エンジニアの立場からすると、政治家たちが推し進める非現実的なスケジュールを見ると、首を振るしかない。コストと対立を増やすだけだ
該当する州の一覧は次のとおり
California, Colorado, Maine, Maryland, Massachusetts, New Jersey, New York, Oregon, Rhode Island
California -0.9, Maryland -0.5, Massachusetts -0.6, New Jersey -0.5, New York -1.1, Oregon -0.1, Rhode Island -0.3
出典: https://www.bea.gov/sites/default/files/2023-12/stgdppi3q23....
San Diegoで冬を過ごしたことがあるが、アパートにはリビングの暖炉程度を除けば暖房設備がなかった。北に行くほど寒くなることはあるだろうが、どれほど厳しくなるのか気になる
わが家のヒートポンプシステムについては複雑な気持ちがある
効率は良いが、2年に1回くらい故障する。昨冬はコンプレッサーの回路基板が故障して修理に5,000ドルかかり、2年前にもまた別の問題があった
節約できたお金は全部、出張修理費に消えてしまった。価格にものすごく敏感なほうではないが、真冬に暖房が止まり、技術者が全員予約で埋まっていると、やはりつらい
Daikinのシステムなので標準的で評判のあるブランドだと思っていたが、最近作られる多くの製品と同じく、長持ちするように作られたものではなかった
いつか交換しなければならなくなったら、暖房配管を取り外すために家の半分を壊すことになりそうで、悪夢になるだろう
以前の家にはヒートポンプ式給湯器があったが、コンプレッサーが数年で故障した。修理費のほうが交換費より高くつきそうだったので、そのまま昔ながらの電気温水器のように使っていたが、どちらも面倒に見えた
パワーエレクトロニクス部品には内蔵のサージ保護が非常に限られているため、特に嵐の多い地域では、電力線で発生するほかの問題からも守ってくれる
2年前の「まったく別の問題」が何だったのかも重要だ。サービスコールに5,000ドル払うくらいなら、価格に敏感ではないのは確かにそう見える
ヒートポンプユニットは通常のエアコンの場所に設置でき、既存のダクトと冷媒配管を使える。なぜ暖房配管をあちこちに敷いたのか分からない。各部屋にミニスプリットを置いたのかもしれない
現在の大きな問題は、ガス炉の容量算定に慣れたHVAC施工業者が、単純なBTU/hr/ft²計算でヒートポンプを過大に見積もることだ
施工業者は少なくとも過去の公共料金請求書を分析するか、理想的には家についてManual Jの熱損失計算を行って、暖房需要を分析すべきだ。しかし、ほとんど誰もそうしていない
一部のスタートアップがこの設計段階をサービスとして処理しようとしているが、建設業界は新技術の導入が遅い
冷房では過大容量が湿度の問題を生むことは理解しているが、冷房に必要なサイズと暖房に必要なサイズが合わない空間では何ができるのかも気になる
ヒートポンプの需要が多く、設置作業者の大半はこの分野では非常に新しい。良いニュースは、彼らが失敗から学び、知識を蓄積している可能性が高いこと。悪いニュースは、多くの消費者がその過程で良くない取引を経験していることだ
数年たてば改善するだろうが、それまでは、適切な機器を適切な人が正しく、適正な価格で設置しているか、本当に慎重になる必要がある
もう一つずっと気になっているのは、交換サイクル、コンプレッサーや冷媒のような資材投入、メンテナンスのしやすさだ。記憶では通常の寿命は10年程度だったと思う
最近、石油ボイラーを段階的に廃止することを期待してヒートポンプを設置した。今のところ言えるのは、温度変動が非常に大きいということ
ソフトウェアの問題なのか、ハードウェアの問題なのか、それともヒートポンプはもともとそういうものなのか分からない。施工業者にも再度来てもらい、ヒートポンプの担当者にも見てもらったが、基本的にすべて確認したうえで、これは正常だと納得させようとしていた
石油暖房は、例えば70度に設定すれば70度を維持する。ヒートポンプは設定温度から8度ほどずれることがある。寝室を66度に設定しているのに、壁のサーモスタットは73度以上まで上がることがよくあり、ソフトウェア上では部屋が68度だと言っている
ハードウェアが温度を正しく報告していないのか、ソフトウェアがいまいちなのか分からない。ヒートポンプは外が暖かいと過熱しがちで、寒いと苦しそうに動くという具合に効率も変わる。不良品をつかまされたのか、他の人も似たようなものなのか気になる
問題を見つけるのに1週間かかり、温度計を買ってサーモスタットの横に置き、読み取り値を確認したのが役に立った。原因を突き止めた後、施工業者が来て配線をやり直し、今は正常に動作している。どちらの階も温度が一定に保たれている
だから必ずダンパーをテストしたほうがいい
うちは逆に、全体的により快適になった。ホームオフィスと寝室がある上階は少し暖かいが、家全体としてはかなり均一だ
石油ボイラーが入ると、空気が明らかにより熱いのが分かる。そのときは家が早く暖まるが、切れる前に少し過熱し、暑い状態が長く続きすぎる
中級クラスのシステムを選んだが、振り返ると、ファンが常時またはほぼ常時オンで、速度が可変なので適温をより頻繁に維持でき、少し節約にもなるという「キャデラック」級のシステムを勧めていた別の施工業者を選べばよかったかもしれない
以前コンドミニアムでヒートポンプを使っていたが、華氏20度から110度までまったく問題なかった。新しい家ではガスボイラーを使っているが、この冬はプログラムされた温度と実際の室温が大きくずれる同じ症状に悩まされている
今朝も寒くて目が覚めたが、サーモスタットは65度で設定は68度だったのに、ボイラーは動いていなかった。ボイラーが動いているときは問題ないが、制御システムに何か問題がある。暖房業者に電話しなければ
以前のガスボイラーや、まだ上階で使っているガスボイラーよりもはるかに快適で安定しており、夜通し気温が10度台前半まで下がっても問題なく耐えた
自分の場合は、リモコン/follow me の温度を使うほうが合っていた。本体から離れた場所のほうが変動が少ないからだ。ただし遠くに置きすぎると、リモコンのIRが室内機に温度を報告して制御するのに失敗する。分かるまで少し時間がかかったが、今はほとんど触らずに置いている
NEM2の太陽光発電があるので、ヒートポンプは当然大きなメリットがある。ただ、数年前に設置したヒートポンプは、太陽光がなくても節約になっていたと思う
電気は$0.30〜$0.40/kWh、天然ガスは$0.08/kWh（$2.35/therm）払っていた
私のヒートポンプは外気温が華氏47度のときCOP 3.62だ。電気1kWhを使って3.62kWhの熱を家の中へ移動させる。以前のガスボイラーは効率（AFUE）が80%なので、ガス1kWhで0.8kWhの熱を家に入れていた
したがって華氏47度では、電気と天然ガスの費用比率が4.53倍（3.62 / 0.8）より低ければ、ヒートポンプのほうがお金を節約できる。私の場合、電気が$0.37/kWhより安ければ節約になり、ほとんど常にそうだった
電気が$0.30/kWhの場合、ヒートポンプは熱量ベースで$0.083/kWhとなり、従来のガスボイラーの熱量ベース$0.10/kWhより暖房費が17%削減される
寒くなるほどヒートポンプの効率は落ちる。外気温が華氏17度ではCOPが2.44しかないため、従来のボイラーより高くつく（$0.123/kWh-熱 vs $0.10/kWh-熱）
マニュアルにある華氏17度と47度の2点のCOPを線形補間すると、ヒートポンプが従来のガスボイラーより高くなり始める温度は、おおよそ華氏30度（COP 3.0）だ。Bay Areaに10年住んでいてそこまで寒くなったのを見たことがないので、ここはヒートポンプに最適な気候だ
数値は2022年8月時点のもの
Bay Areaの非太陽光料金は現在、段階制料金プランで$0.42/kWhから始まり、ヒートポンプ暖房を選ぶとすぐに上位区分に入ってしまう。時間帯別料金プランではkWhあたり50セントを超えることもある
https://www.pge.com/assets/pge/docs/account/rate-plans/resid...
ヒートポンプの効率は気に入っているが、バッテリーバックアップ付きの太陽光発電システムに$10k〜$20kを使わない限り、Californiaの電気料金でヒートポンプを運用するのは高すぎる
同じ期間に暖房に使うガスは1thermあたり$2.54だったが、暖房用途でkWhとどう比較すべきかは分からない
1月の電気料金を確認したところ、32日間で使った478kWhの発電・送配電の総費用は税金と手数料込みで$209だった。平均料金は約**$0.44/kWh**だ
ヒートポンプの話題が出るたびに、HNでは高コストや冬季の霜取り不良といった怖い話をよく聞く。ほとんどは中央式の冷暖房設備に関する話のように見える。
多くの人にとっては、ミニスプリット型のほうがヒートポンプ入門としてずっと良い場合がある。安くて設置が簡単で、わが家の機器はメンテナンスなしで12年間、唯一の暖房・冷房源として動いている。メーカーは10年後の交換を勧めているが、まだ問題なく動作している。冬は雪が多いが、気温が摂氏-10度を下回ることはほとんどない地域だ。
既存のボイラーをバックアップ、または補助暖房源として残しておくこともできる。
設計と実装がかなりシンプルでありながら、家の複数のゾーンの温度を効果的に制御できる。120Vサイズもあり、太陽光住宅などではずっと受け入れやすい。
自分が魔法のようなヒートポンプを持っているのでなければ、多くの怖い話は誇張されているか、古い技術を前提にしたものだと思う。
古い家具工場を改装したロフトに住んでいる。もちろんLEED認証を受けており、各ユニットは強制送風の代わりにミニスプリット型を使っている。Midwest地域だ。
この11年間、毎シーズン、外気温が華氏5度を下回ると最低68度を維持できず、夏も冷房をきちんと維持できなかった。2年後に建てられた隣接棟もまったく同じ構成で、同じ状況だ。
団地は今年までは住民に臨時の電気ヒーターを提供していたが、コード変更により、現在は市が最低温度維持のためにそれを使うことを禁止している。
このミニスプリット型システムの維持管理にかかった費用と電気代、家賃に電気代が含まれていることを考えると、利点をすべて相殺して余りあるほど莫大だ。
ヒートポンプの考え方は、天然ガス配管インフラの必要性をなくすことだ。インフラが老朽化すれば、より多くの配管が割れ、温室効果ガスを排出し、爆発リスクも生じ、コストも上がる。一方で再生可能電力はより多く入ってきて、コストを下げる。米国のすべてのガスボイラーを置き換えることは、すべての発電所を変えることよりはるかに難しい問題なので、「ボイラーを新しく買わないほうがいいかもしれない」という形で早めに始めるのだ。
今すぐ、平均的なMidwestの住宅に大規模な太陽光設備なしでヒートポンプを置くのは、あまり合わないかもしれない。だがいつかは「家の中に爆発性ガスを配管で引き込む」という方式が使われなくなる日が来るはずだ。ガス会社が現在の料金でインフラを維持できなくなる、化石燃料の埋蔵量が減る、国際的な排出削減圧力が高まる、といった形で来るかもしれない。今日の危機ではないが、今日が未来を見始めるのに悪い日というわけではない。
ガスコンロをIHに替えることにも期待している。料理するたびにCO2濃度が急上昇して窓を開けなければならないほどなので、それを全部吸い込みたくない。
問題は、外気温が華氏100度のときに5階建てアパートが排出しなければならない熱量に合わせて、エアコンの容量を適切に見積もっていなかったことだ。
夏の冷房もできないという部分が核心だ。これはヒートポンプの問題ではなく、機器を過小に見積もったということだ。
もちろんその低温では効率は良くないが、自分の機器には必要なときにオンになる抵抗式バックアップもある。