電力システムの脱炭素化と都市の健康レジリエンスを両立させることで目指す持続可能な大都市圏

冷房を保つのが難しくなる理由

夏の暑さが増すにつれて、多くの人が安全を保つために冷房に依存するようになります。しかし、冷房を必要とするほどの熱波自体が都市の電力網に負荷をかけ、数百万の人々を救済のない状態にする停電を引き起こします。本研究は差し迫った問いを投げかけます。気候変動対策として電力をクリーン化する過程で、知らずに都市住民にとって致命的となる熱波の危険性を高めてしまうことはないか――そしてそれに対して何ができるのか、ということです。

熱波の際に電力が止まるとどうなるか

極度の高温は単なる不快感を超え、特に高齢者や既往症のある人々では体を圧倒することがあります。熱波は世界で毎年何万人もの命を奪っています。マンションやオフィスが密集する大都市圏では、生き延びるために安定した冷房用の電力がしばしば不可欠です。しかし熱波は数日間にわたって空調需要を10～20%押し上げる一方で、高温は送電線や発電所の効率を低下させます。その結果、需要が増え供給が減るという二重の圧迫が生じ、時間や日をまたぐ計画的な停電（ロールングブラックアウト）を招き、脆弱な住民を危険な室内温度にさらします。

クリーンエネルギーと予期せぬ健康リスク

多くの地域で、炭素中立を目指して化石燃料から風力や太陽光などのクリーンな電源への転換が急速に進んでいます。これは気候変動を抑えるために不可欠ですが、その過程には副作用があります。従来の石炭やガス発電所は出力の増減に柔軟に対応できますが、気象に依存する再生可能エネルギーはバックアップがなければ柔軟性が低くなります。中国南部の広東—香港—マカオ大都市クラスターでは、著者らは化石燃料発電が減るにつれて、熱波時の電力不足がより頻繁に、より長く続くようになることを示しています。彼らのシミュレーションは、この1.35億人規模の地域で熱波関連の停電に起因する死亡者の割合が、2030年の年間死亡者数の約0.5%から2050年にはほぼ2.8%に上昇し、多くの中核都市では3%を超える可能性があることを示唆します。

熱、電力、救われる命を結びつける

このリスクを理解し軽減するために、研究者たちは気象データ、電力網の挙動、公衆衛生を結びつける枠組みを構築しました。まず、空調需要の急増、送電容量の低下、発電制約を考慮して、熱波に対する電力システムの応答をモデル化しました。これにより、いつどこで停電が発生するかを特定できます。次に、特定の高温時間帯に冷房を失ったときに生じる超過死亡数を、現在および累積的な熱暴露を考慮して推定する熱暴露—死亡モデルを作成しました。これらを組み合わせることで、暑い日が電力網の逼迫を招き、停電を引き起こし、影響を受けた集団の死亡リスクを高めるという明確な経路をたどることができます。

人々を守る電力網の設計

連成モデルを手に、チームは都市の電力システムを設計・運用するさまざまな方法を試しました。地域の中核都市の一つである珠海の詳細なケーススタディでは、従来の脱炭素計画と、熱関連死亡の防止に明確に価値を置く「健康配慮型」戦略を比較しました。これらの戦略は、特に昼間の太陽光パネルなど、わずかな追加発電を導入し、水素を利用したエネルギー貯蔵を取り入れます。余剰の再生可能エネルギーを水素に変換して貯蔵し、需要がピークに達するか太陽光が低下したときにガスタービンで燃焼して取り出します。どれだけの電力を構築するかと同様に重要なのは、避けられない停電がいつ発生するかです。太陽光比率が高まれば、停電を最も暑い時間帯から夜間へ移動させることができ、すべての中断をなくさなくても、有害な熱暴露を大幅に減らすことができます。

長期的には費用も低く、より健康な都市

結果は顕著です。珠海では、発電容量をわずかに増やし水素貯蔵を追加する健康配慮型の計画により、従来の脱炭素経路と比べて熱波に関連する超過死亡を約55～65%削減できます。同時に、クリーン技術のコスト低下と熱波の頻度増加により、これらの投資は自らの費用を回収します。停電の減少、燃料使用の低下、病気や死亡による経済損失の削減により、総合的な年間コストは世紀半ばまでに9～14%減少します。著者らは、都市がクリーンな電力と公衆衛生のどちらかを選ばなければならないわけではないと結論づけています。ターゲットを絞った太陽光の展開、柔軟なバックアップ、エネルギー貯蔵のような手段を用いて、炭素と健康の目標の双方を明確に念頭に置いて電力網を計画すれば、大都市圏はより持続可能で、来る熱波に対してはるかに安全な場所になり得ます。

引用: Yang, Z., Zhang, H., Li, H. et al. Toward a sustainable megalopolis by reconciling power system decarbonization and urban health resilience. Commun Earth Environ 7, 174 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03198-4

キーワード: 熱波, 都市の電力網, 脱炭素化, 公衆衛生, エネルギー貯蔵