サイトの脱炭素化に向けた「資産ドローダウン戦略」の導入

設備投資と運営費のバランスをとったハイブリッド電化により、気候に重大な影響を与えることができます。

脱炭素化を目指して商業施設の電化を目指す傾向は、気候変動を緩和する取り組みの最前線となってきています。 新しい建設プロジェクトの電化計画プロセスは、通常、既存の建物の計画プロセスよりも柔軟なものになる可能性がありますが、既存の資産の所有者や運営者も、今日の市場で競争できるツールを利用できます。

電化への傾向は、大規模上場企業に対する今後の証券取引委員会の報告義務や進行中の送電網のグリーン化によって加速されています。 米国の大規模電力市場の一部であるグリーン電力市場は、電力を生産されたまま供給する複雑なシステムです。 技術の進歩、特に大容量蓄電システムの開発が進むにつれて、再生可能エネルギーはグリッドのグリーン化にますます貢献するでしょう。

これを大局的に見ると、イリノイ州だけでも、送電網容量の 3 分の 2 以上が大気中の炭素を生成しない燃料から供給されています (図 1)。 資本コストと運営コストの両方を慎重に考慮した脱炭素化計画 (私たちが「資産ドローダウン戦略」と呼んでいます) を固めることは、既存の不動産が新しいプロジェクトと競争し、市場で差別化して競合他社として立ち往生することを避けるための革新的な機会となります。革新する。

送電網の二酸化炭素排出量が減少するにつれて、資産の将来を計画する際に資産ドローダウン戦略を策定することがより重要になります。 100% の電化は実現可能ではないかもしれませんが、資本支出 (CapEx) と運営費 (OpEx) のバランスをとりながら、将来への柔軟性を提供するハイブリッド電化により、気候に重大な影響を与えることができます。 これは、あらゆる建築資産のドローダウン戦略の主な動機となるはずです。

暖房が卓越した気候における既存資産の電化は、特に問題となる可能性があります。 大規模なインフラストラクチャのアップグレードが差し迫っている建物の相当量の在庫が存在します。 これらの多く、特に 20 世紀半ば以前に設計されたものは、電動化を念頭に置いて設計されていませんでした。

これらの施設の所有者や運営者の多くは、競争だけでなく、地域社会や利害関係者に対する責任感からも、気候への影響を制限するための行動を起こすことが重要であると理解しています。 20 年以上の耐用年数が見込まれる中央システムを更新すると、総合的に大きな影響が生じます。 したがって、インフラの改修には、受動的エネルギー管理戦略の導入と機器の交換の実現可能性分析を含める必要があります。

建物の方向を変更することは不可能であり、大規模なエンベロープの変更を実行することは不可能かもしれませんが、エンベロープの密閉性、スタック効果の管理、照明と制御、運用上の後退、および既存の MEP システムのレトロコミッショニングに関連するエネルギーの浪費に対処することで、エネルギーを大幅に削減できます。建物の要望。

パッシブ設計、エンジニアリング、建設アプローチによって既存の効率を最適化したら、ヒートポンプ、熱回収機能を備えた専用外気システム (DOAS)、オンサイト再生可能エネルギーなど、よりコストのかかる技術や改造を使用する戦略に目を向けることができます。 。 これらの戦略は、既存の資本改善計画と組み合わせて、インフラストラクチャのアップグレードの一環としてより効率的に展開できます。

提案されているアプローチの 1 つは、「ブリッジ ソリューション」を使用することです。これにより、ヒート ポンプが選択され、稼働時間の大部分で稼働し、暖房のピーク期間にはガス燃焼または電気抵抗加熱が作動します。

このアプローチは、新規資産と既存資産の両方に適用できます。 どちらの場合も、ガス火力技術に比べて大幅にコストとスペースがかかるヒートポンププラントが最適化されている一方で、ほとんどの動作時間で効率的なヒートポンプ動作によってエネルギー節約が実現されます（図2）。

図 2. 空気から水へのヒートポンプとボイラーの設置面積。 提供：ESD

ヒートポンプは熱を生成するのではなく、熱を移動させます。 これらは、エネルギー入力 1 ユニットごとに最大 4 ユニットのエネルギー出力を提供できますが、最も効率的な天然ガス焚き機器でも効率は 99% に達します。

ただし、米国の平均電気料金は天然ガスの単位エネルギーあたりのコストの約 3 倍であるため、一般にヒートポンプ システムはエネルギー効率が高くなりますが、運用コストが必ずしも低いわけではありません。

また、空気熱利用ヒートポンプは、外気温度が低下すると効率が低下します。 シカゴのような寒冷地では、氷点下での稼働時間は年間約 6,000 時間の暖房時間の 25% 未満であり、稼働時間に支障がある空き時間に発生することがよくあります。

建物の所有者や運営者は、完全電化プロジェクトに設備投資や運営費を投じるのではなく、建物の 75% で高効率 (そして高コスト) の電気暖房システム、特にヒートポンプや熱回収チラーを最適化するブリッジ ソリューションを検討する必要があります。気温が氷点下になる場合の運転時間は、ガス火力または電気ボイラーと組み合わせてバランスをとります。 このアプローチにより、運用上の炭素が大幅に削減され、ヒートポンプ技術のコストとスペース効率がさらに向上すると考えられる将来の改修が可能になります。

既存の建物の効果的な資産ドローダウン戦略は、時間をかけて段階的に実行することができるため、新しいリースの実行に合わせて設備投資を段階的に展開し、調整することができます。 複数のテナントにサービスを提供するセントラル ヒーティング プラントがある場合でも、プラントの一部をアップグレードして、関連するコスト、エネルギー、炭素削減を特定のテナントに割り当てることができます。

これにより、テナントの需要に応じて電化への段階的な移行が可能になります。 ただし、グリーン リースを適切に実施するには、新規テナントと現在のテナントの両方の運用コストを念頭に置き、ハイブリッド プラントの構成と運用を深く理解する必要もあります。

既存の建物の電化には特有の懸念も伴います。特に注目すべきは、ヒートポンプ システムでは達成が困難な高温水温度を考慮して設計されている既存の暖房プラントの改修です。

最近のシカゴの本社移転プロジェクトでは、既存の周囲フィンチューブ ラジエーターの流体温度要件を満たすために、熱回収機を備えたカスケード ヒート ポンプを導入することで、この問題に対処しました。

2022 年のインフレ抑制法には、再生可能エネルギーや、ヒートポンプや地熱システムなどの効率的なシステムを使用するための大幅な奨励金が含まれており、この戦略による初期の資本への影響がさらに軽減されます。

ニューヨークの金融サービス顧客向けの現在の電化プロジェクトには、企業の持続可能性目標を達成し、現場の化石燃料消費量を削減するために、既存の冷暖房プラントを改造して 1,000 トンの地熱容量を追加することが含まれています。 通常、高価な取り組みである地熱システムは、IRA の下で最大 40% の連邦投資税額控除を目標としており、順調に進んでいます。

目標は、電気抵抗熱の使用を回避しながら、化石燃料の熱を置き換えることです。電気抵抗熱の使用は、目標稼働時間においてヒートポンプよりもはるかに効率が低く、競合する商業用不動産よりも大幅に高くなる可能性のある運営コストにつながります。

建物の電化は気候変動との戦いにおいて強力なツールとなり得ますが、作業を進める前に、コスト、インセンティブ、物流、計画の要件を十分に理解する必要があります。 100% 電化が目標であるべきですが、常に実現可能であるとは限りません。また、コスト的に実現可能な方法で気候にプラスの利益を達成することは可能です。

ブリッジソリューションの戦略的な導入を含む、サイト向けのオーダーメイドの資産ドローダウン戦略を開発することで、施設の立ち往生を防ぎながら、運用上の大幅な炭素削減を実現し、その価値と市場性を高め、長期的な存続可能性を確立することができます。

アンドリュー ティーチャー、PE、LEED AP、ESD は、機械、電気、配管、防火、生命安全、構造、テクノロジー エンジニアリングを専門とする世界有数のエンジニアリング会社で、高性能建物のプラクティス リーダーです。

Lehrer は、ライフ サイエンス、主要な不動産資産の再配置/適応的再利用、企業本社、高層市場に重点を置いています。 彼はイリノイ州とカリフォルニア州の認定プロフェッショナル エンジニアであり、ACE Mentor Chicago の理事会メンバーであり、ASHRAE の長年のメンバーでもあります。

2019 年、彼は Building Design+Construction の「40 Under 40」の栄誉者名簿に選ばれ、AEC 業界の「新進気鋭のスーパースター」40 人を表彰しました。

タイラー・ジェンセン、PE、LEEP AP、 ESD の高性能ビルのスタジオ リーダーです。 彼は、新築建設、高層ビル、インフラストラクチャ、大規模な商業用内装、位置変更プロジェクトを中心に、さまざまな市場で機械エンジニアおよびプロジェクト マネージャーとして幅広い経験を持っています。 彼は ASHRAE および高層ビルおよび都市居住評議会のメンバーであり、業界内で多数の記事を発表しています。

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