ヒートポンプとは何か？　なぜテスラはあなたの家にヒートポンプを置きたがるのか？

(ブルームバーグ) -- テスラが水曜日に開催した投資家説明会では、ファンに新車を提供することはなかった。その代わりに、イーロン・マスクと彼の幹部は、テスラが参入を検討している新しい分野、家庭用暖房を予告した。

ロシアのウクライナ戦争による世界的なエネルギー危機を受け、従来の暖房器具よりも効率が良く、地球温暖化ガスの排出を抑えることができるヒートポンプが注目されている。 また、地球温暖化防止を目的とした各国政府による新たな補助金の対象にもなっている。

すでにヒートポンプ技術を使った電気自動車やソーラーパネル、家庭用電池を製造しているテスラにとって、家庭用ヒートポンプが次の一手であることは明らかだ。しかし、ヒートポンプとは一体何なのか、どのような仕組みなのか、そしてなぜマスクは今、ヒートポンプについて話しているのだろうか。

ヒートポンプとは何か？

ヒートポンプは、家や他の空間（車など）を暖める電気的な方法だが、従来の車や家の電気ヒーターと同じようには働かない。ヒートポンプは、熱を作り出すのではなく、熱を移動させるので、より効率的でエネルギー消費量も少なくて済む。そのため、ヒートポンプは、化石燃料を燃やさずに世界の建物を暖めるための重要なソリューションのひとつとなっている。

ヒートポンプの仕組み

ヒートポンプは、電線に電気を流して熱を作るのではなく、外の空気や地面、水の中にある熱を取り出し、冷媒に移し替える。これを圧縮して放出することで、室内を暖める。

ヒートポンプの中には、水を温めてラジエーターや床暖房に送り込むものや、温風を直接吹き付けるものがある。例えば、冬の寒さが厳しいスウェーデンでは、暖房の3分の1近くをヒートポンプでまかなっている。

ヒートポンプが従来の電気ヒーターより優れていると言われるのは、その効率が良いからだ。一般的な電気ヒーターは、電力1単位に対して熱量1単位の100％効率だが、ヒートポンプはその2～3倍の効率だ。完璧な条件下では、最高で5倍以上の効率を発揮する。

ヒートポンプの価格はいくら？

それは、住んでいる地域と、政府による割引の有無によって異なる。国によって、ヒートポンプの導入を促進するための奨励制度がある。

アメリカでは、3,500ドルから20,000ドルの間で費用が変わる。Carbon Switchが実施した調査によると、平均的な設置費用は14,000ドルだ。また、政府は所得に応じた設置のためのインセンティブを提供している。

スウェーデンでは、ポンプの種類によって異なりますが、平均コストは約9,000ドルから14,000ドルだ。英国では、空気熱源ヒートポンプは7,000ポンド（8,400ドル）～12,000ポンドかかるようだが、電力会社が政府の助成金でガスボイラーの費用と同額にできるケースもあるそうだ。

ヒートポンプは今、どこで使われているの？

ヒートポンプがすでに使われている場所のひとつに、テスラの自動車がある。同社は、4つの現行モデルすべての暖房にヒートポンプを使用しており、航続距離が伸びたと述べている（ただし、問題が発生したこともある）。

2021年には、世界の暖房の約10％がヒートポンプでまかなわれている。最も成長が著しいのは中国だが、北欧ではすでに高い利用率があり、ロシアの化石燃料への依存に対する懸念から、東欧での利用が拡大している。

エアコンはヒートポンプの一種で、建物の内部から熱を取り出し、外部に放出する逆の働きをする。また、ヒートポンプの中には、天候や居住者のニーズに応じて、暖房と冷房の両方を行うものもある。

ヒートポンプの設置は簡単か？

ヒートポンプの種類によって異なるが、以前は他の方法で暖房していた住宅にヒートポンプを取り付けるには、ある程度の工夫が必要だ。空気熱源ヒートポンプは、屋外に設置するため、自転車1台分のスペースが必要だ。地中熱利用ヒートポンプは、穴や溝を掘って設置する必要があり、少し手間がかかる。しかし、ランニングコストは安くなる。

ヒートポンプは、ガスや石油のボイラーよりも低い温度で作動する。ボイラーのように短時間で熱を供給するのではなく、長時間にわたって周囲温度を維持するように設計されている。

ヒートポンプは、低温で動作し、より広い面積から室内に熱を放出することができれば、より効率的に動作する。また、建物からの熱損失が少なければ、より効果的だ。そのため、大きなラジエーターや床暖房、断熱材が有効だ。

課題は何か？

どんな新しい技術にも、専門技術者や部品の不足など、問題がある。ガス網のような旧来のシステムや、設置業者が簡単に利用できるようになったことで、ボイラーが故障したときに、同じようなものを交換することが容易で、安価になっている。また、断熱性の低い質の悪い住宅はヒートポンプに適していないため、レトロフィットが困難な場合もある。

ヒートポンプの導入には、住まい手側の行動調整も必要だ。化石燃料のボイラーに慣れている人は、サーモスタットを上げて2〜3時間暖房することに慣れているかもしれないが、ヒートポンプはほとんどずっと低レベルで運転するように設計されている。

ヒートポンプは節約になるのでしょうか？

効率的に動作し、電気代が法外に高くない限り、可能性はある。ヒートポンプの導入は初期費用がかかるが、化石燃料の価格が上昇しているため、長期的にはヒートポンプの方が安くなる可能性がある。ガスボイラーの平均寿命が10～15年であるのに対し、ヒートポンプは20年と長持ちする。

ヒートポンプを導入すると、地球を救うことができるのでしょうか？

はい。電力網の少なくとも一部が再生可能エネルギーでまかなわれるようになってきているので、家の中で化石燃料を燃やすよりも二酸化炭素排出量が少なくなる。実際、IEAによると、電気ヒートポンプは、2030年に世界の二酸化炭素排出量を少なくとも5億トン削減する可能性があるとされている。

Olivia Rudgard. What Is a Heat Pump and Why Does Elon Musk Want to Put One in Your Home?.

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翻訳：吉田拓史、株式会社アクシオンテクノロジーズ