スペースヒーティングの電化がもたらす環境への影響

The environmental consequences of electrifying space heating.

• Parth Vaishnav
• Adilla Mulia Fatimah

抄録

脱炭素化には、スペースヒーティング用の天然ガス炉のように、現在は化石燃料の燃焼を伴うアプリケーションの効率的な電化が必要になるかもしれません。このような燃料転換による環境への影響は、場所と時間によって異なる。ここでは、米国のほとんどの地域で、天然ガスから電気ヒートポンプに切り替えると、家庭の暖房費が上昇し、二酸化炭素（CO2）やその他の汚染物質による被害が増加することを示している。私たちが分析した883箇所のうち658箇所の一戸建て住宅では、ヒートポンプへの切り替えは、年間の1時間あたりの電力ピーク需要を増加させることになります。この658カ所のうち265カ所では、ピーク需要はすでに冬に発生していたが、残りの393カ所ではヒートポンプによってピーク需要が夏から冬にシフトすることになる。発電の大幅な脱炭素化を目的としたCO2排出量に対する経済規模の税は、ヒートポンプへの切り替えを環境に有益なものにし、電気を使った暖房は天然ガスを燃やすよりも安価になる。しかし、十分に大きな税を課せば、寒冷地の暖房費は、天然ガス炉よりも電気ヒートポンプの方が安価であるにもかかわらず、気候が穏やかな地域よりもはるかに高くなる。このような差のある影響は、国民一律の配当として各国民に還元される炭素税の実現可能性に疑問を投げかけている。

Decarbonization may require the efficient electrification of applications, like natural gas furnaces for space heating, that currently involve burning fossil fuels. The environmental consequences of such a fuel switch depend on location and time. Here we show that, in most parts of the U.S., a switch from natural gas to electric heat pumps would raise household heating bills and increase damages from carbon dioxide (CO2) and other pollutants. For single-family homes in 658 of the 883 locations we analyze, a shift to heat pumps would increase annual hourly peak demand for electricity. For 265 of these 658 locations peak demand already occurred in winter; for the remaining 393 heat pumps would shift peak demand from summer to winter. An economy-wide tax on CO2 emissions designed to substantially decarbonize electricity generation would make a switch to heat pumps beneficial for the environment and make electrified heating cheaper than burning natural gas. However, a sufficiently large tax would increase heating bills in cold parts of the country much more than in places with more moderate climates, even while making electric heat pumps cheaper to operate than natural gas furnaces. This differential impact raises questions about the feasibility of a carbon tax that is returned to each citizen as a uniform dividend.