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家づくりを知る

気候変動による天災に備える頻発する停電に強い住宅とは?

近年、地球温暖化との関係が指摘される大型台風や集中豪雨によって、
大きな被害がもたらされています。

自然災害によるライフライン被害で最も頻繁に起こるのが「停電」です。

電力がストップしても、家族の心配をできる限り減らすために、
家づくりの面から、災害への備えを考えてみませんか?

大和ハウス工業の福田映子がお迎えするのは、
建築設備をご専門とする芝浦工業大学建築学部教授の秋元孝之先生です。

災害時にも強い、住まいのエネルギーを確保するシステムについてお伺いします。

Profile

芝浦工業大学建築学部建築学科教授

秋元 孝之先生

早稲田大学大学院理工学研究科建設工学専攻修了。カリフォルニア大学バークレー校環境計画研究所に留学。博士(工学)、一級建築士。専門分野は建築設備、特に空気調和設備および熱環境・空気環境。

大和ハウス工業株式会社
本社 住宅商品開発部 住宅商品戦略グループ 主任
一級建築士

福田 映子

住宅商品開発部に所属。2年間の国土交通省への出向を機に、災害による被害の多さを体感。停電対策の必要性を感じ、「電気を自給自足する家」を企画。他、Lifegenicやテレワークスタイル提案など、時勢に応じた企画を行っている。

自然災害増加と地球温暖化との関係とは?

福田:近年、「数十年に一度」クラスの大雨や台風が甚大な被害をもたらしています。こうした自然災害の増加は地球温暖化との関係が指摘されますが、そのメカニズムを教えていただけますか?

秋元先生:地球温暖化のおもな原因は二酸化炭素(CO2)を始めとした温室効果ガスと言われています。この温室効果ガスは太陽からの熱を吸収して地表を温め、地表からは熱を放射して地球の大気を適度な温度に保っていますが、人間の産業活動でCO2排出量が増えると、温室効果ガスの濃度が高くなって地球の温度が上昇します。地球温暖化が進むと海面の上昇や異常気象の多発、生態系の破壊などさまざまな問題が起こると考えられています。

福田:近年は夏場の外気温の上昇を特に実感します。1997年の京都議定書や2015年のパリ協定で世界的に温室効果ガスの排出削減目標が国ごとに決められましたが、CO2排出量削減はうまく進んでいるのでしょうか?

秋元先生:進んでいないのが現状です。それどころか、大気中のCO2濃度はかつてないスピードで高まっています。設計においても実感するところで、室内の空気質を適切な状態にするための外気取り入れ量は外気のCO2濃度を元に計算しますが、以前は300ppmだったのが、今は400ppmとして設計します。CO2濃度の上昇にともない、必要換気量も増えたということですね。

CO2排出量は家庭部門で増えている?

秋元先生:さらに、CO2を排出する最終エネルギー消費量を1973年と2017年で比較すると、日本全体で1.2倍、家庭部門では2.0倍に増えています。省エネタイプの家電や住宅設備は普及しているものの、冷蔵庫やテレビといった家電の大型化、インターネット機器やスマートフォン、温水洗浄便座などの登場、エアコンの台数増加、少人数世帯の増加などで、エネルギー消費量が増えていると考えられます。

※資源エネルギー庁HPより

福田:このままでは地球温暖化が加速してしまいますね。住宅の省エネ化とともに、頻発する自然災害に備えた対策も必要だと実感します。

非常時に住宅のインフラはどうなる?

福田:2019年の台風15号による千葉県で起きた大規模停電は記憶に新しいです。台風や大雨で電気が寸断されやすいのはなぜでしょうか?

秋元先生:千葉県の被害は、強風によって電柱が倒れ電線が遮断されたのが主な要因です。記録的な大雨が降れば、電気設備が浸水して停電が起きることも考えられるでしょう。残念ながら日本は、電柱や電線を地中に埋める無電柱化が全国平均で15%(東京23区で8%)と先進国の中で立ち遅れています。一方で、ロンドン、パリといったヨーロッパ主要都市や、香港、シンガポールなどのアジア主要都市では無電柱化が完了しています。景観面はもちろん、災害時の安全のためにも無電柱化を進めることが急務です。

※国土交通省HPより

福田:災害時の二次災害であるライフライン被害のうち、停電は約90%の確率で発生しており(※1)、大災害時には完全復旧までに8日間かかる場合もあります(※2)。災害に備えて自宅で電気を確保したいというご要望は弊社のお客さまの中でも増えていますね。

  • ※1内閣府(防災担当)災害情報「熊本地震(2016年)以降」より作成
  • ※2内閣府(防災担当)災害情報及び各電力会社報告資料より集計

停電時にも使えるエネルギー供給源にはどんな種類がある?

福田:それでは災害時に自宅でエネルギー源を確保しておきたい場合、どのような方法があるのでしょうか。

秋元先生:電気を創る「太陽光発電」「燃料電池(エネファーム)」、電気を蓄える「蓄電池」の3つが挙げられます。それぞれの特徴を整理してみましょう。

「太陽光発電」は枯渇しない自然エネルギーを利用できるのが強みです。ただし、名前の通り太陽光を利用しているため、台風や豪雨などの悪天時にはあまり使えず、夜間は発電できません。建物が隣接する都市部などでは条件によって適さない場合もあります。

「燃料電池」はガスから取り出した水素と空気中の酸素を化学反応させることで電気を創る発電設備で、災害時でもガスと水が供給されていれば電気が創れます。水の電気分解と逆の仕組みですね。発電時に発生する熱を給湯に利用することもできます。

福田:災害時のガスの供給支障はわずか2%というデータもあります。電気よりはガスの方が、ライフラインが生き残っている可能性が高いので、燃料電池は災害時の有力な選択肢になりますね。

※内閣府(防災担当)災害情報の「熊本地震(平成28年)」以降より集計

秋元先生:そう思います。「蓄電池」は創り出した電気を蓄えられる設備です。太陽光発電と組み合わせて効率良く電気を利用することで環境に配慮したり、時間帯別料金体系で電気料金の安い時間帯に蓄えれば経済的メリットも期待できます。また、停電時も蓄電池に蓄えておいた電気が使えます。

このように、それぞれに優れた長所があるので、3つを連携させればそれぞれの短所を補い合うことができます。災害時のレジリエンス性が高く、経済的メリットも期待できる優れたシステムと言えます。

停電時にいつも通り生活するにはどれくらいの電力が必要?

福田:ダイワハウスでも太陽光発電・燃料電池(エネファーム)・蓄電池を組み合わせた「全天候型3電池連携システム」をご提供しています(上図)。
普段は太陽光発電とエネファームで創った電気を蓄電池にためながら賢く使い、台風や大雨などで停電が起きたときには、3つが連携して効率よく電気を蓄えながら供給することで、約10日分の電力と冷暖房・給湯を確保して普段に近い生活ができます。

※水道・ガスが使える場合。一部対応できない地域があります。

秋元先生:“普段に近い生活”とは、具体的にどの程度電気が使えるイメージですか?

【安心がつづく!】停電時における1日の家電製品の使い方

※停電時に放電する特定回路(2000Wまで)を事前に決めます。

停電発生時、蓄電池残量30%であっても蓄電池とエネファーム、太陽光発電を組み合わせることで停電時でも普段に近い生活が可能です。

※水道・ガスが使える場合。

福田:停電時に必要とされる電力量を割り出すために、実際に停電を経験した方にヒアリングをしました。災害時にはテレビやスマートフォンで情報を得たいという声が多く、加えて冷蔵庫や照明も使うことをベースとして、燃料電池エネファームの専門家と一緒に家庭で使う電気の災害対策を強化してきました。ご要望の多かった炊飯器、電子レンジも使えるようすることで、普段に近い生活が送れるようにしています。

住宅のエネルギーシステムを設置する上で配慮すべき点

秋元先生:ところで、これまで述べてきたエネルギーシステムを非常時に問題なく稼働させるには、台風や大雨の被害を受けないように、施工方法や設置場所をよく考えることも重要ですね。

福田:浸水が想定される地域では、燃料電池や蓄電池の基礎を従来よりも高く設定することで、水没による機器の故障を防止する対策をとっています。また、もしもの床上浸水でも生活を維持できるよう、蓄電池を2階のウォークインクローゼット内などに設置して、2階をベースとした生活が維持できるよう、住宅設計に組み込むこともできます。

秋元先生:大切なことです。あとはもっと価格が下がると導入しやすいですね。ダイワハウスさんのような住宅メーカーが標準化していくことによって大量生産され、コストが下がることを期待したいです。

福田:多くの方に安心・安全な暮らしをご提供できるようにがんばります。「全天候型3電池連携システム」を備えた家が増えれば、CO2排出量の削減につながり、地球温暖化のスピードを緩めることができますね。

秋元先生:はい。大きく寄与できることは間違いありません。期待しています。

まとめ

停電が起きても住まいのエネルギーを確保できるシステムはいくつかあり、それらを上手に組み合わせることで、もしものときも電気がずっと使える安心が得られます。これから家を建てる方は、ぜひ参考になさってください。

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