しかし、エアコン自体は都市の気温を大幅に上昇させるほどの熱を生み出し、非常に強力な温室効果ガスも漏らしています。 さらに、何十億ものエネルギーを消費する新しいユニットは、世界中で電力需要の増加の最大の原因の 1 つとなります。
大きな改善がなければ、冷却によるエネルギー需要も 3 倍になり、2050 年までに 6,200Thours に達する見込みです（現在の世界の総電力消費の約 1/4 に相当）。
積み重なる課題の大きさにもかかわらず、このセクターに流れ込む資金は比較的少なく、市場における製品の目立った進歩もほとんど見られません。 効率におけるゆっくりとした向上を除けば、基本的な技術は、ほぼ 1 世紀前に導入されたときと同じように動作します。
「製品がほとんど数十年間と同じように見え、動作しているのに、窓の AC 使用量が増え続けているという事実がそれを物語っています」と、サンフランシスコに拠点を置く、新しいタイプのヒート ポンプを開発するステルス冷却スタートアップ企業 Treau の最高責任者の Vince Romanin は述べています。 「多くの人々がここで何か新しいことに興奮していると思いますが、少しずつしか進歩していません」
ソーラー パネル、バッテリー、電気自動車など、他のエネルギー技術ではここ数十年でコストと性能がはるかに大きく改善されましたが、これは公共政策、熱心な研究活動、クリーンな代替物への需要の高まりが要因でした。 Treau は、冷却技術で同様の進歩を達成しようとする数多くの新興企業や研究グループの 1 つです。
しかし、世界中の AC ユニットがはるかに効率的になったとしても、予測される使用量の飛躍は非常に大きいため、世界の電力需要はまだ急増するでしょう。 これは、世界の電力セクターを浄化するという、すでに途方もない作業を複雑化させます。 つまり、各国は既存の電力インフラを見直すだけでなく、これまでよりもはるかに大規模なシステムを構築し、それをすべてカーボンフリー資源で行う必要があるのです。
問題は、単にエアコンの数が増えれば、その電力がますます必要になるということだけではありません。 それは、ピーク時に必要な量が特に増えるということです。 アリゾナ州立大学とカリフォルニア大学ロサンゼルス校の研究者による2019年の応用エネルギー研究によると、ロサンゼルス郡では、人口増加と組み合わせた気温の上昇により、高排出シナリオの下、2060年までに夏のピーク時の電力需要が51%も増加する可能性があります。
これは、グリッド オペレーターが一度にオンライン化できる必要がある約6.5ギガワットの追加に相当し、晴れた日の300ワットのソーラー パネル約2000万枚の瞬間出力に相当する量です。 世界では、中産階級が急速に拡大し、熱波がより一般的で深刻になる国々で、はるかに大きな AC 需要の増加が見られるでしょう。 特に、IEA は、インドが 2050 年までにさらに 11 億台を設置し、国のピーク時の電力需要に占める AC の割合を 10% から 45% に引き上げると予測しています。 太陽光や風力などのクリーンなエネルギー源の使用を増やすために電力網全体を移行することにより、エアコン ユニットの電力供給に使用されるエネルギーによる間接的な温室効果ガス排出を着実に減らすことができます。 これには、センサー、制御システム、およびソフトウェアを追加して、外気温が低下したとき、人々が長期間スペースを離れたとき、または需要が利用可能な発電に追いつかなくなり始めたときに、自動的に使用量を減らすことが必要です。 メーカーは、製造や修理の際、またはユニットの寿命が尽きたときに漏れ出す可能性のある、非常に強力な温室効果ガスであるハイドロフルオロカーボンに大きく依存してきました。 しかし、2016 年のモントリオール議定書の改正により、企業や国は、HFO として知られる有望な化合物の一種、プロパンなどの特定の炭化水素、さらには二酸化炭素 (少なくとも既存の冷媒よりも温暖化効果が小さい) など、温暖化への影響がより低い選択肢にますます移行しなければなりません。
プロジェクト ドローダウン分析による上限推定によると、代替冷媒は、今後数十年間で二酸化炭素のおよそ 500 億トン相当の排出を削減できることがわかりました。 (Global Carbon Project によると、世界は昨年、合計で約 370 億トンを排出しました。)
また、断熱材の追加、空気漏れのシール、窓枠やフィルムの設置、屋上での反射色や素材の適用など、建物の冷却に必要な電力負荷を緩和する明確な方法が存在します。 ローレンス・バークレー国立研究所の先行研究によると、全米の商業ビルの 80% にこのような「クールルーフ」を設置すると、年間のエネルギー使用量を 10 テラワット時以上削減でき、7 億ドル以上の節約になるとのことです。
「コールドクランチ」を回避する
しかし、最終的には、世界中の家庭やビルで稼働する増え続ける AC ユニットは、来るべき「コールドクランチ」と呼ばれるものを避けるために、エネルギー効率をはるかに高める必要があります。 IEA は、利用可能な最高のテクノロジーは、世界中で実際に使用されているものの平均の 2 倍以上、市場で最も効率の悪い製品よりも 3 倍も効率が良いと指摘しています。
問題は、ほとんどの人々や企業が、特に世界の貧しい地域において、世界の気候目標を達成するためにより効率の良いシステムに多くのお金を払おうとはしないことです。 しかし、義務付け、インセンティブ、または補助金により、国は、生産・販売されるユニットの多くがより効率の高いモデルになるように支援することができます。
このような政策を含む IEA シナリオでは、冷却関連のエネルギー使用の増加予測は、今世紀半ばまでに 45% 減少します (技術進歩を前提としていない場合)。 それは、3 倍に勝るものです。 しかし、大幅な追加利益を達成するには、より根本的な変更が必要かもしれません。
根本的な変更
多くの新興企業が、さらに前進しようとしています。
MIT エネルギー教授の Mircea Dincă が共同設立した Transaera は、空気中の湿度を別のステップとして扱うことによって効率を大幅に改善しようと試みています。
従来の AC ユニットは、周囲の空気を冷却することに加えて、この水蒸気を処理するために膨大なエネルギーを費やさなければならず、これがかなりの熱を保持するため、より不快に感じられます。 そのため、水蒸気を液体に変え、空気から取り除くために、ダイヤルが示す温度よりもはるかに低くする必要があります。
「信じられないほど効率が悪いんです」とDincăは言います。 「多くのエネルギーが必要で、不必要なのです」
Transaera のアプローチは、水を含む特定の化合物を捕獲して付着するようにカスタマイズできる、有機金属フレームワークと呼ばれる高多孔性材料の一種に依存しています。 同社は、これらの材料を使用して、標準的なユニットに入る前に空気中の湿度を下げる空調システム用のアタッチメントを開発しました。 3978>
Transaera は、気候への影響を減らすために空調の進歩を加速させることを目的としたコンテスト、$3 million Global Cooling Prize の最終選考に残っています。
一方、カリフォルニア州マウンテンビューのSkyCool Systems社は、放射冷却として知られる自然現象を利用して、宇宙の冷たい広がりに熱を投射できる本質的にハイテクなミラーを開発しました。
この材料は、光のスペクトルの狭い帯域で放射するように設計されており、水の分子や他の大気化合物をすり抜けて、さもなければ地球に向かって熱を放射するように設計されています。 同社は、この技術により、建物の構造や気候に応じて、冷却に使用されるエネルギーを10～70%削減できると見積もっています。
他の新興企業は、地熱ヒートポンプ、冷媒ガスの必要性を回避するソリッドステート技術、蒸発冷却（通常は水に浸したパッドで空気の温度を下げる）の新しい工夫などのアイデアを探求しています。 調査会社の CB Insights は、2015 年には 4000 万ドル近くの融資案件をわずか 8 件しか追跡していませんが、昨年は 35 件、総額約 3 億 5000 万ドルの融資案件を追跡しました。 (これには、融資、ベンチャー キャピタル投資、買収が含まれます。) そして、今年もすでに約 2 億ドル相当の 39 件の取引がありました。
しかし、悪いニュースは、資金調達の増加レベルが、他のエネルギーおよびテクノロジー部門に注がれた数百億ドルに比べるとわずかで、今後生じる問題の規模に比べると微々たるものであることです。
This story was updated to add current information about SkyCool Systems, and correct the city in which it’s now based in.
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