冷却需要を測定する標準的な方法、気温が基準値をどれだけ上回っているかを数え、その度数をシーズンを通じて合計する、には根本的な盲点がある。湿度の高い30度の日も、乾燥した30度の日も同じように扱ってしまうのだ。Nature Communicationsに掲載された新しい研究は、この盲点が重要であり、さらに悪化していることを示している。
ハワイ大学マノア校のJake W. Casselman氏とChristina Karamperidou氏による論文は、「効率重み付け冷却度日」(eCDD)を導入している。従来の冷却度日(CDD)とは異なり、eCDDはエアコンの効率が温度と湿度の両方に依存するという事実を考慮している。高温多湿の環境では、コンプレッサーはより高温の環境に熱を放出するためにより強く動作する必要があり、空気中の水分からの追加の潜熱がさらなる負荷を加える。
指標について
従来のCDDは、日平均気温と基準温度、通常は摂氏18度(華氏65度)、の正の差を取り、その差をシーズンを通じて合計することで計算される。これは、湿度やエアコンの動作に関係なく、温暖化の各度が同じ量の冷却エネルギーを必要とすると仮定している。
eCDDはその仮定を物理的に根拠のある代替案に置き換える。周囲温度と湿度の両方を冷却に必要な熱力学的仕事に結び付け、冷凍の成績係数(COP)、ヒートポンプやエアコンがどれだけ効率的に熱を移動できるかの尺度、を用いる。COPは室内外の温度差が大きくなるほど低下し、湿度は温度のみの指標には現れない潜熱負荷を加える。
その結果、eCDDはCDDから大幅に異なる可能性があり、その差は拡大している。
数字が示すもの
eCDDを北米の歴史的な気候データに適用したところ、研究者らは冷却効率、冷却度日あたりに供給される冷却量、が1971年以降、10年あたり2～4%低下していることを発見した。この低下は、従来のCDDでは捉えられない湿度の傾向によって引き起こされている。
将来の気候シナリオでは、排出経路と地域の湿度レジームの変化に応じて、今世紀末までにeCDDが地域ごとに10%から80%増加すると研究は予測している。この広い範囲は重要な発見を反映している。北米では温度と湿度の傾向が空間的に対立している。一部の地域は高温多湿化しており、効率問題を悪化させている。他の地域は高温化しているが乾燥化しており、効率低下を部分的に相殺している。
実際、この研究は乾燥した暑さが大陸全体で東方向に拡大することを予測しており、歴史的に湿度の高かった地域での猛暑期における冷却効率を向上させる可能性がある。しかし、気温がどこでも上昇しているため、全体的な冷却需要にとっては純粋なマイナスである。
エネルギー計画にとっての重要性
実務的な含意は、温度のみの指標は冷却需要を誤って表現しており、その誤表現は系統的であるということだ。湿度の高い熱波が発生する地域では、温度だけで予測されるよりもはるかに大きな負荷が電力網にかかる。容量、予備率、送電投資を計画する電力会社や系統運用者にとって、この差は重要である。
同じことが排出量算定にも当てはまる。化石燃料に依存する電力網を持つ地域では、冷却に伴う排出量が不釣り合いに多くなる可能性がある。なぜなら、湿度の高い条件下では、CDDが示唆するよりも冷却度日あたりの実際のエネルギー需要が高いからだ。冷却の排出影響は、従来のCDDを使用する計画枠組みでは過小評価されている。
研究者らはまた、建築基準法や機器の基準がeCDDに基づく設計基準から恩恵を受ける可能性があり、気候適応投資、エアコンの導入、送電網のアップグレード、熱波への備え、が湿度と効率の連成を考慮すれば、より正確な需要予測を生み出すだろうと指摘している。
基礎となるグリッド分析出力はZenodoで入手可能である。
出典
[1] Casselman, J.W. & Karamperidou, C. 「Efficiency-weighted cooling degree days reveal opposing temperature and humidity effects on energy demand.」 Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-75388-9
雅子 訳