[論文レビュー] Simulating the deep decarbonisation of residential heating for limiting global warming to 1.5C

Florian Knobloch, Hector Pollitt+3 more|arXiv (Cornell University)|Oct 30, 2017

Climate Change Policy and Economics被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、FTT:Heatのボトムアップモデルを用いて、政策誘導による住宅暖房の脱炭素化をシミュレートし、2050年までにほぼゼロエミッションを達成可能であることを示している。これは、特に炭素税（€50–200/tCO2）と再生可能エネルギー補助金を組み合わせた政策ミックスによって可能になる。家庭の慣性や限界的な合理性の存在にもかかわらず、中長期的には多くの地域でコスト低減が見込まれる。

ABSTRACT

Whole-economy scenarios for limiting global warming to 1.5C suggest that direct carbon emissions in the buildings sector should decrease to almost zero by 2050, but leave unanswered the question how this could be achieved by real-world policies. We take a modelling-based approach for simulating which policy measures could induce an almost-complete decarbonisation of residential heating, the by far largest source of direct emissions in residential buildings. Under which assumptions is it possible, and how long would it take? Policy effectiveness highly depends on behavioural decision- making by households, especially in a context of deep decarbonisation and rapid transformation. We therefore use the non-equilibrium bottom-up model FTT:Heat to simulate policies for a transition towards low-carbon heating in a context of inertia and bounded rationality, focusing on the uptake of heating technologies. Results indicate that the near-zero decarbonisation is achievable by 2050, but requires substantial policy efforts. Policy mixes are projected to be more effective and robust for driving the market of efficient low-carbon technologies, compared to the reliance on a carbon tax as the only policy instrument. In combination with subsidies for renewables, near-complete decarbonisation could be achieved with a residential carbon tax of 50-200Euro/tCO2. The policy-induced technology transition would increase average heating costs faced by households initially, but could also lead to cost reductions in most world regions in the medium term. Model projections illustrate the uncertainty that is attached to household behaviour for prematurely replacing heating systems.

研究の動機と目的

• 1.5°Cのグローバル温暖化制約下で、2050年までに住宅暖房からの直接的な炭素排出をほぼゼロに達成可能かどうかを評価すること。
• 特に、家庭の行動、とりわけ慣性と限界的な合理性が、低炭素暖房技術の採用にどのように影響するかを検討すること。
• 炭素税や補助金を含む、さまざまな政策機器が低炭素暖房システムへの移行をどの程度効果的に促進するかを評価すること。
• 単一の政策機器に頼るのではなく、市場変容を加速させるより強固で効果的な政策ミックスを特定すること。

提案手法

• FTT:Heatモデルは、行動的制約を反映した非平衡的ボトムアップモデルであり、家庭レベルでの暖房技術の採用意思決定をシミュレートする。
• モデルは、技術の入れ替えにおける慣性と限界的な合理性を組み込み、家庭の意思決定における現実の遅延や情報の制限を反映している。
• 炭素価格と再生可能エネルギー補助金を含むさまざまな政策シナリオ下で、ガスボイラー、ヒートポンプ、バイオマスなどの暖房技術の移行をシミュレートする。
• 地域のエネルギー制度、コスト、インフラの違いを考慮し、15の世界地域における政策効果を評価する。
• 炭素税の水準（€50–200/tCO2）と再生可能エネルギー支援の違いを変化させた政策シナリオをシミュレートし、排出量、コスト、技術採用への影響を評価する。
• 1.5°Cのグローバル温暖化目標と整合性を持つよう、全経済の気候シナリオを統合して分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1.5°Cの気候目標下で、政策機器が2050年までに住宅暖房のほぼ完全な脱炭素化をどの程度誘導できるか。
• RQ2 家庭の行動要因、特に暖房機器の早期交換を避けようとする傾向が、低炭素暖房への移行の速度と成功にどのように影響するか。
• RQ3 炭素税、補助金、またはその組み合わせの中で、どの政策ミックスが効果的かつ強固に効果を発揮するか。
• RQ4 移行過程における家庭のコストへの影響は何か。また、コスト低減はいつごろに見込まれるか。

主な発見

• 住宅暖房のほぼ完全な脱炭素化は、2050年までに達成可能であるが、そのために大規模かつ持続的な政策努力が不可欠である。
• 炭素税（€50–200/tCO2）と再生可能エネルギー補助金を組み合わせた政策ミックスは、炭素税単体に頼るのよりも効果的で強固である。
• 家庭の行動、とりわけ暖房機器の早期交換を避けようとする傾向が、移行に顕著な不確実性と遅延をもたらす。
• 初期段階では政策誘導による家庭のコスト増加が予想されるが、技術学習と効率性の向上により、多くの世界地域で中長期的なコスト低減が予測される。
• 低炭素暖房技術への移行は政策設計に極めて敏感であり、明確な政策信号が技術採用を加速させ、排出量を削減する。