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Aug 25, 2023
すべての電気化がどのようにして重要な気候変動対策になったのか
Di Nadja Popovich e Brad Plumer 14 aprile 2023 In che modo l'elettrificazione è diventata una società?
ナジャ・ポポビッチとブラッド・プラマー 2023年4月14日
電化がどのようにして気候変動と戦うための主要なツールになったのか。
アメリカの二酸化炭素排出量削減計画の重要な部分:
車やトラックを接続します。
米国は今でもエネルギーの大部分を、あらゆる場所で何百万もの小さな火を起こすことで得ています。 車、トラック、住宅、工場はすべて、無数のエンジン、炉、ボイラーで化石燃料を燃焼させ、地球を加熱する汚染を引き起こしています。
気候変動に取り組むには、これらの機械が汚染を阻止する必要があります。 そして、そのための最良の方法は、風力、太陽光、原子力などのクリーンな電源で稼働する自動車、暖房システム、工場などの電気バージョンに置き換えることであると専門家はますます主張しています。
しかし、ほぼすべてのものを電動化するのは大変な作業です。
他の
他の
大型トラック
大型トラック
バス
そしてレール
バス
そしてレール
<0.1%
中くらい-
義務トラック
中くらい-
義務トラック
他の
他の
0%
交通機関
工事
工事
24.5クワッド
<1% 電気
航空
航空
産業用
0%
乗用車
乗用車
18.2クワッド
14.1
7％
水
暖房
水
暖房
化学薬品
化学薬品
7.3
食べ物と
動物の飼料
食べ物と
動物の飼料
空間
暖房
空間
暖房
16%
紙
製品
紙
製品
居住の
鉄と
鋼鉄
鉄と
鋼鉄
11.7クワッド
コマーシャル
8.7 クワッド
他の
他の
他の
他の
5%
空間
暖房
空間
暖房
ライト。
ライト。
他の
他の
大型トラック
大型トラック
0%
2%
3.8
<0.1%
バスと鉄道
バスと鉄道
機械と
エレクトロニクス
機械と
エレクトロニクス
中くらい-
義務トラック
中くらい-
義務トラック
配送
配送
他の
他の
1.9
1.5
農業
と林業
農業
と林業
交通機関
工事
工事
24.5京BTU
2.0
<1% 電気
航空
航空
乗用車
乗用車
2.3
0%
産業用
14.1
18.2クワッド
7％
木、ガラス
とプラスチック
製品
木、ガラス
とプラスチック
製品
化学薬品
化学薬品
給湯
給湯
7.3
1.8
食べ物と
動物の飼料
食べ物と
動物の飼料
セメント
そしてライム
セメント
そしてライム
暖房
暖房
洗浄
そして乾燥
5.6
洗浄
そして乾燥
空気
コンディショニング
冷凍
冷凍
空気
コンディショニング
16%
紙
製品
紙
製品
居住の
鉄と
鋼鉄
鉄と
鋼鉄
空気
コンディショニング
空気
コンディショニング
11.7クワッド
料理
料理
冷凍
冷凍
コマーシャル
水
暖房
水
暖房
照明と
エレクトロニクス
照明と
エレクトロニクス
8.7 クワッド
他の
他の
他の
3.0
他の
2.1
5%
暖房
暖房
点灯
そしてエレクトロニクス
点灯
そしてエレクトロニクス
2.1
料理
料理
0%
今日のアメリカ人のエネルギーの使い方は次のとおりです 。 2021 年の総エネルギー消費量 (1,000 兆 BTU)
そのエネルギーのうちどれくらいが電気から来ているかを見てみましょう。2021 年に消費される総エネルギーに占める電力の割合
より多くのものがクリーンな電力で稼働するように経済を変革することは、2050年までに排出量をほぼゼロに削減するというバイデン大統領の計画の基礎である。
ニューヨーク・タイムズ紙は、エネルギーモデリング会社エボルブド・エネルギー・リサーチのデータを利用して、現在あるいは2020年後に利用可能な技術を使って米国が大統領の気候変動目標を達成できた場合、2050年の国のエネルギー使用がどうなるかを視覚化した。コストを最小限に抑えながら、視野を広げます。
この将来、アメリカのエネルギーのはるかに多くが電気から得られることになるでしょう。 また、電気機器は化石燃料を燃やすものよりも効率が良いことが多いため、国全体のエネルギー使用量も少なくなります。 たとえば、ガソリン車は、車輪を動かすために燃料エネルギーの約 30 パーセントしか使用せず、残りのほとんどは熱として無駄にされます。 電気自動車はエネルギーの約 80% を消費します。
2050 年までに、電気が果たす役割はさらに大きくなるでしょう。
中くらい-
義務トラック
耐久性の高い
トラック
他の
乗用車
89%
工事
交通機関
化学薬品
航空
25% 電気
他の
産業用
水
暖房
食べ物
そして餌を与える
空間
暖房
セメント
そしてライム
63%
エアコン。
居住の
鉄と
鋼鉄
機械
紙
エアコン。
他の
39%
コマーシャル
空間
暖房
他の
96%
ライト。
エネルギーの削減
2050年に使用
2021年
中型
トラック
配送
他の
大型トラック
バス
そしてレール
乗用車
工事
89%
交通機関
産業用
航空
化学薬品
木材やガラスなど、
プラスチック製品
他の
25% 電気
水
暖房
食べ物、まあ。
そして餌を与える
空間
暖房
63%
セメント
そしてライム
洗浄
そして乾燥
農業
と林業
居住の
機械
そしてエレクトロニクス
空気
コンディショニング
冷凍
紙
製品
鉄と
鋼鉄
空気
コンディショニング
他の
水
暖房
冷凍
コマーシャル
照明と
エレクトロニクス
空間
暖房
他の
照明と
エレクトロニクス
料理
63%
料理
エネルギーの削減
2050年に使用
2021年
米国がすでにより緊密な方向に進んでいる兆候がある。 昨年の電気自動車の販売台数は記録を更新し、新車販売台数の5.8％を占め、政府は2032年までに電気自動車が販売台数の3分の2を占めるようにする規制を提案している。昨年、電気ヒートポンプの販売台数が初めてガス炉を上回った。 新しい気候変動法は、移行を促進するために数十億ドルの補助金を提供します。
プラグを差し込むことだけが排出量を削減する方法ではありません。 他のオプションには、クリーンな水素燃料、バイオ燃料、または空気、煙突、または機械から汚染物を捕捉する技術が含まれます。 しかし、多くのアクティビティにとって、最も簡単な解決策は電動化することです。
「『一体どうやって現代経済にクリーンな電力を供給するのか』と問われれば、他に何も意味がありません」と、擁護団体であるリワイヤリング・アメリカの創設者兼主任科学者のソール・グリフィス氏は言う。 「すべての道は電化に向かっている。」
それでも、広範な電化には大きな障害が立ちはだかっている。 これは、2 億 8,000 万台以上のガソリン車と、炉、給湯器、ストーブ、乾燥機などの天然ガスで動作する 2 億台の家電製品を置き換えることを意味します。 多くのアメリカ人は、コストや物流、あるいは単純な興味の欠如などの理由から、乗り換えに二の足を踏むかもしれない。 また、長距離トラック輸送や化学薬品製造などの一部の活動は電動化が困難です。
また、化石燃料を燃やす発電所から電気が供給されている場合には、電気機械に移行するだけでは十分ではありません。 より安価でクリーンなガス、風力、太陽エネルギー源が石炭に取って代わられたため、発電所の排出量は 2005 年以来 40% 減少しました。 しかし、国内の電力の多くは依然としてガスと石炭の燃焼によって生成されており、新しい再生可能電力源を構築して時代遅れの送電網に接続することはますます困難になっています。
「これは不可能だという人もいるし、全く困難ではないと言う人もいる」とエネルギー専門家でありエボルブド・エネルギー・リサーチの共同創設者であるベン・ヘイリー氏は言う。 「それはその中間だと思います。挑戦的ではありますが、不可能ではありません。」
現在の電力使用量
2050年ネットゼロへの道
2021 年に消費される総エネルギーに占める電力の割合
高電化シナリオで消費される総エネルギーに占める電力の割合
中型
トラック
耐久性の高い
トラック
バス
そしてレール
他の
耐久性の高い
トラック
配送
2%
< 0.1%
バス
そしてレール
配送
中型
トラック
乗用車
89% 電動
乗用車
航空
<1% 電気
航空
他の
総エネルギーの減少
2050年に使用
2021年
現在の電力使用量
2021 年に消費される総エネルギーに占める電力の割合
耐久性の高い
トラック
バス
そしてレール
他の
2%
<0.1%
中くらい-
義務トラック
配送
乗用車
<1% 電気
航空
0%
2050年ネットゼロへの道
高電化シナリオで消費される総エネルギーに占める電力の割合
中型
トラック
耐久性の高い
トラック
配送
バス
そしてレール
乗用車
89% 電動
航空
他の
総エネルギーの減少
2050年に使用
2021年
車から船、飛行機に至るまであらゆるものを含むアメリカの交通システムは、今でもほぼすべて石油由来の燃料で動いています。 今日、電気自動車を搭載しているのはごく一部の自動車やトラックだけです。
バッテリー駆動の乗用車、SUV、ピックアップトラックが主流になる中、乗用車が最も電動化可能であると広く考えられていますが、高コストと充電ステーションの利用可能性が依然として大きな障害となっています。
対照的に、国を越えて何千マイルも荷物を運ぶ大型トラックは、特に充電に数時間かかる大型バッテリーを必要とする場合、電動化が難しいことが判明する可能性があります。 ダイムラーやボルボなどの一部のトラックメーカーは、より良い代替手段は風力や太陽光発電から作られる水素燃料であると述べているが、そのためには水素をすべて製造して流通させるための大規模な新たなインフラが必要となる。
非営利環境団体クリーン・エア・タスクフォースの輸送技術マネージャー、トム・ウォーカー氏は、「現在、バッテリーがリードしている。特に充電ネットワークがすでに構築されているからだ」と語った。 「しかし、あらゆる場所で電動化が最も合理的であるかどうかは明らかではないため、選択肢を開いたままにしておく必要があります。」
航空業界はさらに厳しい。 現在のバッテリーはかさばりすぎて、最も小型の飛行機を除いてすべての飛行機に電力を供給することはできません。 長距離飛行や大型ジェット機の場合、航空会社は農業廃棄物から作られた燃料や、大気中の二酸化炭素をリサイクルするより精巧な燃料など、他の選択肢が必要になるかもしれないが、これらは依然として非常に高価である。
現在の電力使用量
2050年ネットゼロへの道
2021 年に消費される総エネルギーに占める電力の割合
高電化シナリオで消費される総エネルギーに占める電力の割合
水
暖房
空間
暖房
63%
36%
洗浄
そして乾燥します。
給湯
空気
コンディショニング
暖房
冷凍
洗浄
そして乾燥します。
99% 電気
エアコン。
冷凍
空調
16% 電気
水
暖房
他の
冷凍
空調
居住の
料理
空間
暖房
冷凍
他の
96%
照明と
エレクトロニクス
点灯
そしてエレク。
水
暖房
コマーシャル
63%
照明と
エレクトロニクス
他の
53%
料理
料理
他の
86%
5%
総エネルギーの減少
2050年に使用
空間
暖房
点灯
そしてエレク。
料理
2021年
現在の電力使用量
2021 年に消費される総エネルギーに占める電力の割合
36%
洗浄
そして乾燥
給湯
暖房
16% 電気
冷蔵庫。
エアコン。
居住の
エアコン。
料理
冷凍
水
暖房
コマーシャル
照明と
エレクトロニクス
他の
他の
5%
53%
86%
空間
暖房
点灯
そしてエレク。
料理
2050年ネットゼロへの道
高電化シナリオで消費される総エネルギーに占める電力の割合
水
暖房
洗浄
そして乾燥
暖房
63%
空気
コンディショニング
冷蔵庫。
他の
水
暖房
エアコン。
99%
冷蔵庫。
空間
暖房
96%
他の
照明と
エレクトロニクス
点灯
そしてエレク。
料理
料理
総エネルギーの減少
2050年に使用
2021年
ほとんどの家庭や企業では、エアコン、照明、冷蔵庫、その他の電化製品に電力を供給しています。
しかし、何百万もの建物では、主に天然ガスや重油などの化石燃料を発電炉、給湯器、ストーブ、オーブン、衣類乾燥機などで燃やしており、合わせて米国の温室効果ガス排出量の 13 パーセントを生み出しています。
ほとんどのガス機器には電気の代替品がすでに存在します。 たとえば、電気ヒートポンプは基本的に、夏には冷房、冬には暖房を提供できる双方向エアコンとして機能します。 ヒートポンプ技術は近年着実に進歩しており、多くのモデルが氷点下でも効率的に動作できるようになりました。
しかし、天然ガスは安価であるため、多くの一戸建て住宅やアパートの建物では、ガスから電熱に切り替えることは経済的に不可能かもしれません。 一部の住宅では、電気パネルの高価なアップグレードや新しいダクト工事が必要になります。
また、昨年の気候変動法では電化製品に補助金が支給されているものの、多くの請負業者は依然としてヒートポンプに不慣れで、電気技師は不足している。 ガス業界も電化政策に対して懸命に戦ってきた。
エボルブド・エナジーの共同創設者ライアン・ジョーンズ氏は、「各家庭はそれぞれ異なり、電化のコストはかなり大きく異なる可能性がある」と述べた。
もう 1 つの潜在的な課題: 今日の多くの送電網は、エアコンがフル稼働する夏にピークに達する電力需要に対処するために設置されています。 しかし、電気暖房が普及すると、電力会社は、偶然にも利用可能な太陽光発電が少なくなる冬場の急増する需要にどのように対処するかを考え出す必要があるだろう。 （現在、電力会社は冬季に備えて地下に大量の天然ガスを備蓄しているが、電力の場合はそれがはるかに困難である。）
現在の電力使用量
2050年ネットゼロへの道
2021 年に消費される総エネルギーに占める電力の割合
高電化シナリオで消費される総エネルギーに占める電力の割合
他の
機械と
エレクトロニクス
工事
他の
27%
農業
と林業
工事
化学薬品
13%
25% 電気
木、ガラス
とプラスチック
製品
化学薬品
7％
電気の
食べ物と
動物の飼料
木、ガラス
とプラスチック
製品
セメント
そしてライム
農業
と林業
食べ物と
動物の飼料
紙
製品
鉄と
鋼鉄
機械と
エレクトロニクス
セメント
そしてライム
39%
紙
製品
鉄と
鋼鉄
総エネルギーの減少
2050年に使用
2021年
現在の電力使用量
2021 年に消費される総エネルギーに占める電力の割合
機械と
エレクトロニクス
他の
農業
と林業
工事
13%
化学薬品
7％
電気の
木、ガラス
とプラスチック
製品
食べ物と
動物の飼料
セメント
そしてライム
紙
製品
鉄と
鋼鉄
2050年ネットゼロへの道
高電化シナリオで消費される総エネルギーに占める電力の割合
他の
工事
27%
化学薬品
木、ガラス
とプラスチック
製品
25% 電気
食べ物と
動物の飼料
セメント
そしてライム
農業
と林業
紙
製品
鉄と
鋼鉄
機械と
エレクトロニクス
39%
総エネルギーの減少
2050年に使用
2021年
アメリカの産業は、蒸気の生成、アルミニウムの溶解、ガラスの強化、砂糖の加工、さらには自動車部品の乾燥など、目まぐるしく続くさまざまな活動に大量の熱を必要とすることがよくあります。 現在、この熱の多くは天然ガスまたは石炭の燃焼によって生成されています。
理論的には、多くの企業は代わりに電気を使って熱を生成することができます。 ローレンス・バークレー国立研究所による最近の研究では、アルミニウム、機械、木材、ゴム、一部のプラスチックの生産を含む、産業用エネルギー使用の約半分が電化の可能性が「高」または「中」であることが判明した。 しかし、それは多くの場合、天然ガスを燃やして熱を発生させるよりもはるかに高価です。
他の産業プロセスは電動化するのが難しい。 たとえば、セメント窯やガラス製造業者は、華氏 2,500 度を超える温度を必要とすることがよくあります。 主要な排出源である化学産業は、製品の原材料として化石燃料を使用することが多く、簡単に代替できるものはありません。
おそらく、産業の電動化に対する最大の障害は、インセンティブの欠如です。 政府は電気自動車や家庭用ヒートポンプに対して税額控除を提供しているが、今後数十年間でエネルギー使用量が増加し続けると予想される産業部門はほとんど無視してきた。 多くの企業は、政府の支援なしに新しいプロセスをテストすることに慎重です。
コロンビア世界エネルギー政策センターの研究員、クリス・バタイユ氏は、「あと1世紀待っていれば、おそらく産業界は勝手に電化に移行するだろう。物を燃やして熱を得るより効率的だからだ」と語った。 「しかし、それは明らかに私たちの気候目標を達成するには十分な速さではありません。」
電化には国内の送電網の抜本的な変更が必要となる。 上で視覚化したシナリオの下では、全体的なエネルギー使用量が減少したとしても、米国の総電力需要は 2050 年までに約 2 倍になるでしょう。
その需要を満たすために、電力会社は、新たに電化された自動車、家庭、工場のすべてがシステムに負担をかけ、停電を引き起こさないようにしながら、膨大な量の新たな排出ガスのない電力を追加する必要がある。 また、遠く離れた再生可能エネルギープロジェクトに対応し、送電網の信頼性を向上させるために、国中に大規模な新しい送電線を建設する必要がある。
しかし、送電プロジェクトの構築は悪名高く困難になっています。 そして一部の専門家は、それらがなければクリーンエネルギーへの移行は行き詰まるだろうと警告している。
同分析社のエネルギーコンサルタント、スーザン・ティアニー氏は、「日常生活の多くを送電網に依存するのであれば、今より送電網の回復力を確実に高める計画を今から始めるべきだ」と述べた。グループ。
それは小さな懸念ではありません。 昨年の夏、厳しい熱波と電力不足のさなか、カリフォルニア州は住民に電気自動車のピーク時間帯の充電を避けるよう求めた。 このため、気候変動が異常気象をさらに加速させている現在、送電網が新たな需要の急増に対応できるかどうかという疑問が生じた。
潜在的な解決策はあります。 たとえば、電力会社は、電気自動車やその他の電化製品を充電するときのスケジュールをより適切に設定できるようになり、すべての電化製品が同時に電源を投入して設備に負担をかけたり、高価な新しい発電所の建設が必要になったりすることがなくなる可能性がある。 より多くのバッテリーストレージも役立つ可能性があります。
それでも、一部の専門家は依然として懐疑的だ。
カリフォルニア大学デービス校の経済学者デービッド・ラプソン氏は、「数十年後には私たちが住む世界がこうなると考えるのは時期尚早だ」と述べた。 同氏は、カリフォルニア州やバイデン政権のような厳格な電気自動車の義務化は強引すぎる可能性があり、潜在的にコストを押し上げ、他の気候変動対策の妨げになる可能性があると述べた。
すべてのもの、少なくともほとんどのものを電化することは、大気汚染の大幅な削減を含む幅広いメリットがあると指摘する人もいます。 国立再生可能エネルギー研究所のアナリスト、マッテオ・ムラトリ氏は、化石燃料から電気への移行を「アナログからデジタルへの移行」に例えた。
同氏は、「電力を燃料として利用すれば、効率を高め、無駄を減らし、汚染を回避できるなど、できることはたくさんある。それは温室効果ガスだけの問題ではない」と述べた。
データメモ: 2050 年の米国のエネルギー消費の予測は、Evolved Energy Research によるモデリングの「中心」シナリオに基づいています。 これは、高い電化率を含む、今世紀半ばまでに実質ゼロ排出に至る潜在的な経路の 1 つを反映しています。 しかし、経済の電化が予想よりも難しいことが判明した場合、研究者らは、水素やバイオ燃料などの他の技術をより活用するが、コストも高くなる別のネットゼロシナリオを提示した。 Evolved Energy Research のモデリングの詳細については、2022 年の ADP レポートを参照してください。現在の米国のエネルギーと電力消費は、Evolved Energy Research によって修正されたエネルギー情報局の 2022 年年次エネルギー見通しのデータに基づいています。 これはエンドユーザーが消費するエネルギーのみを反映しており、化石燃料の抽出や石油をガソリンに精製するために使用されるエネルギーなどの上流での使用は含まれていません。 化学などの一部の分野では、エネルギーには、熱と電力のために燃焼される化石燃料と、工業プロセスの原料として使用される化石燃料の両方が含まれます。この分析では、水素燃料電池自動車は「電気」としてカウントされません。車両用の空調カテゴリには換気が含まれます。
今日のアメリカ人がどのようにエネルギーを利用しているかは次のとおりです。そのエネルギーのどれくらいが電気から来ているかを示します。 2050 年までに、電気が果たす役割はさらに大きくなるでしょう: データメモ: