排出強度

排出強度（炭素強度またはCIとも呼ばれる）は、特定の活動または工業生産プロセスの強度に対する特定の汚染物質の排出率です。たとえば、生産されたエネルギーのメガジュールあたりに放出される二酸化炭素のグラム数、または国内総生産(GDP)に対する温室効果ガス排出量の比率などです。排出強度は、燃焼した燃料の量、畜産業における動物の数、工業生産レベル、移動距離、または同様の活動データに基づいて、大気汚染物質または温室効果ガスの排出量の推定値を導き出すために使用されます。排出強度は、異なる燃料または活動の環境への影響を比較するためにも使用できます。場合によっては、関連する用語である排出係数と炭素強度が同じ意味で使用されることがあります。使用される専門用語は、分野/産業部門によって異なる場合があります。通常、「炭素」という用語は、粒子状物質の排出など、他の汚染物質を除外します。よく使用される数値の 1 つは、キロワット時あたりの炭素強度( CIPK ) で、これはさまざまな電力源からの排出量を比較するために使用されます。

プロセスの炭素強度を評価するには、さまざまな方法論を使用できます。最もよく使用される方法論は次のとおりです。

• ライフサイクル全体の評価(LCA): これには、特定のプロセスによる炭素排出量だけでなく、検討対象のプロセスに使用される材料、プラント、機械の生産と寿命による炭素排出量も含まれます。これは非常に複雑な方法で、多数の変数を必要とします。
• エネルギーおよび輸送部門で一般的に使用される well-to-wheels (WTW) は、プロセス自体の排出、プロセスで使用される材料 (または燃料) の抽出および精製による排出 (「上流排出」とも呼ばれる) を考慮した簡略化された LCA ですが、プラントおよび機械の製造および耐用年数終了による排出は除外されます。この方法論は、米国ではGREET モデルで、欧州では JEC WTW で使用されています (2018 年 6 月 29 日アーカイブ、Wayback Machineより) 。
• WTW-LCAハイブリッド法は、WTW法とLCA法のギャップを埋める試みです。例えば、電気自動車の場合、製造とバッテリーの寿命によるGHGも考慮したハイブリッド法では、WTW法と比較してGHG排出量が10～13%高くなります ^[1]
• LCAの側面を考慮せず、特定のプロセス中に発生する排出物のみを考慮する方法。つまり、上流の排出物を考慮せずに、発電所での燃料の燃焼のみを考慮する方法。^[2]

計算方法が異なると、結果も異なります。また、地理的な地域や期間によっても結果は大きく異なります（例えば、欧州諸国の電力の CI がどのように変化するか、また、数年間でどのように変化したかを参照してください。2009 年から 2013 年にかけて、欧州連合の電力の CI は平均で 20% 低下しました）。^[3]そのため、炭素強度の異なる値を比較する際には、計算に考慮されたすべての境界条件（または初期仮説）を正しく考慮することが重要です。たとえば、中国の油田は1 MJあたり1.5 g CO 2e から 40 g CO _2e以上を排出し、全油田の約 90% が 1.5～13.5 g CO _{2e を}排出しています。^[4]このような大きく歪んだ炭素強度パターンを理解するには、一見均質な排出活動を分解し、多くの要因を適切に考慮する必要があります。^[5]

排出係数は、活動の強度とその活動から生じる排出量の間に線形関係があることを前提としています。

排出_汚染物質= 活動 * 排出_{係数汚染物質}

強度は、人口、経済活動、エネルギー技術の将来の変化の予測とともに、 IPCC の評価で使用されているような将来のシナリオの予測にも使用されます。これらの変数の相互関係は、いわゆるKaya 恒等式に基づいて扱われます。

推定値の不確実性のレベルは、発生源のカテゴリと汚染物質によって大きく異なります。例:

• 燃料の燃焼による二酸化炭素(CO ₂ ) 排出量は、燃料の使用方法に関係なく、高い確実性で推定できます。これは、排出量が燃料の炭素含有量にほぼ完全に依存しており、炭素含有量は一般に高い精度でわかっているためです。二酸化硫黄(SO ₂ ) についても同様で、燃料の硫黄含有量も一般によくわかっています。炭素と硫黄はどちらも燃焼中にほぼ完全に酸化され、燃料内のすべての炭素原子と硫黄原子は、それぞれCO ₂と SO _2として排気ガス中に存在します。
• _{対照的に、燃焼によるその他の大気汚染物質や CO 2}以外の温室効果ガスの排出レベルは、燃料の燃焼時に適用される正確な技術によって決まります。これらの排出は基本的に、燃料のごく一部が不完全燃焼すること (一酸化炭素、メタン、メタン以外の揮発性有機化合物) か、燃焼中および煙突や排気管内での複雑な化学的および物理的プロセスによって発生します。これらの例としては、粒子状物質、NO _{x 、}一酸化窒素(NO) と二酸化窒素(NO ₂ )の混合物などがあります。
• 農業用土壌からの亜酸化窒素（N ₂ O）の排出は、土壌の正確な状態、肥料の施用、気象条件に大きく依存するため、非常に不確実です。

2011年に気候変動に関する政府間パネルが実施した、多数のライフサイクル全体のエネルギー源の単位電力あたりのCO2排出量_{に関する文献調査では、すべてのライフサイクル全体の排出量研究の50}パーセンタイル内に収まるCO2排出量の値は_次のとおりであることが判明しました。^[6]

注: 3.6 MJ = メガジュール == 1 kW·h = キロワット時、したがって 1 g/MJ = 3.6 g/kW·h となります。

凡例: B = 黒炭（超臨界）–（新亜臨界）、Br = 褐炭（新亜臨界）、cc = 複合サイクル、oc = オープンサイクル、T _L = 低温/閉回路（地熱ダブレット）、T _H = 高温/開回路、W _L = 軽水炉、W _H = 重水炉、#推定値。

以下の表は、GDPの炭素強度を市場為替レート（MER）と購買力平価（PPP）で示したものです。単位は2005年の米ドルに対する二酸化炭素のトン数です。データは米国エネルギー情報局から取得しました。^[12] 1980年から2009年までの年間データは、1980～89年、1990～99年、2000～09年の30年間の平均です。

2009年、OECD諸国のGDPのCO2強度は2.9%減少し、OECD諸国全体では0.33 kCO2 /$05pとなった_。 [ ₁₃ ^]（"$05p"は2005年の米ドル、購買力平価を使用）。米国は0.41 kCO2 /$05pと高い比率を示した_が、ヨーロッパは前年と比較してCO2強度が最も大きく低下した（-3.7%）。非OECD諸国では、CO2_強度は_引き続き概ね高い。中国は若干の改善があったものの、高いCO2強度（0.81 kCO2 /$05p）を記録した_。アジア_のCO2_強度は、エネルギー消費が引き続き力強いペースで成長したため、2009年に2%上昇した。CIS諸国と中東諸国でも重要な比率が観察された。

エネルギー使用による総CO ₂排出量は、2007年には1990年のレベルを5%下回った。^[14] 1990年から2007年にかけて、経済活動（GDP）は年間2.3%増加したにもかかわらず、エネルギー使用によるCO _{2排出量は平均で年間0.3%減少した。1994年（年間-1.6%）まで減少した後、CO 2}排出量は2003年まで着実に増加し（平均で年間0.4%）、それ以降は再び緩やかに減少している（平均で年間0.6%）。一人当たりの総CO _{2排出量は、1990年の8.7トンから2007年の7.8トンに減少しており、10%の減少である。CO 2}強度の減少のほぼ40%は、排出係数の低いエネルギーキャリアの使用増加によるものである。 GDP単位あたりの総CO2_排出量、「CO2_強度」はエネルギー強度よりも急速に減少し、1990年から2007年の平均でそれぞれ年間2.3％と1.4％減少しました。^[15]

しかし、2007年の報告書ではCO2排出量は減少していると示唆されているものの、_最近の研究では世界の排出量が急速に増加していることが判明しています。IPCCが実施した「気候変動2022」の気候変動緩和報告書によると、2019年の世界排出量は59ギガトンでした。^[16]これは、世界の排出量が急速に増加しており、過去10年間と比較して毎年約2.1％増加していることを示しています。^[16]

ブラティスラバ商品取引所（ CEB）は、自主的排出削減プロジェクトの炭素強度を2012年に0.343tn/MWhと計算した。 ^[17]

欧州委員会のデータによると、2030年までに1990年比で温室効果ガス排出量を少なくとも55%削減するというEUの目標を達成するには、EUベースのエネルギー投資を過去10年間から倍増し、この10年間で年間4000億ユーロ以上にする必要がある。これには、エネルギー効率化に必要な年間約3000億ユーロの投資と、電力網と再生可能エネルギー施設に必要な約1200億ユーロが含まれる。^{[18] [19]}

排出係数の最も重要な用途の 1 つは、国連気候変動枠組条約(UNFCCC)に基づく国家の温室効果ガス インベントリの報告です。UNFCCC のいわゆる付属書 I 締約国は、毎年、国の温室効果ガスの総排出量を正式な報告形式で報告し、含める必要のある排出源のカテゴリと燃料を定義する必要があります。

UNFCCCは、気候変動に関する政府間パネル（IPCC）が開発・発行した1996年改訂版IPCC国家温室効果ガスインベントリガイドライン^[20]を、条約締約国が国家温室効果ガスインベントリの透明性、完全性、一貫性、比較可能性、正確性を確保するために使用しなければならない排出量推定方法として受け入れている。^{[21]これらのIPCCガイドラインは、デフォルトの排出係数の主な情報源である。最近、IPCCは}2006年IPCC国家温室効果ガスインベントリガイドラインを発行した。これらおよび他の多くの温室効果ガス排出係数は、IPCCの排出係数データベースで見つけることができる。^[22]商業的に適用可能な組織の温室効果ガス排出係数は、検索エンジンEmissionFactors.comで見つけることができる。^[23]

_{特に CO 2e}以外の排出量の場合、これらの排出係数を個々の国に適用すると、不確実性が非常に高くなることがよくあります。一般的に、国固有の排出係数を使用すると、デフォルトの排出係数を使用するよりも排出量の推定値が向上します。IPCC によると、ある活動が国の主要な排出源 (「主要排出源」) である場合、その活動に対して国固有の排出係数を作成することが「良い慣行」です。

国連欧州経済委員会および EU の国家排出上限指令(2016 年) では、長距離越境大気汚染に関する条約(CLRTAP) の規定に基づき、各国が毎年国家大気汚染排出目録を作成することを義務付けています。

欧州環境機関の欧州監視評価プログラム（EMEP）タスクフォースは、大気汚染物質の排出量と関連する排出係数を推定する方法を開発しており、その方法はEMEP/CORINAIR排出インベントリガイドブック^{[24] [25]}「排出インベントリと予測TFEIP」に掲載されている。 ^[26]

石炭は主に炭素で構成されているため、燃焼時に大量の CO _{2 を排出します。つまり、CO 2}排出強度が高いのです。天然ガスはメタン ( CH ₄ ) であり、炭素 1 個につき燃焼する水素原子が 4 個あるため、CO ₂排出強度は中程度です。

• 2006年 IPCC 国家温室効果ガスインベントリガイドライン
• 1996 年改訂版 IPCC 国家温室効果ガス インベントリ ガイドライン (参照マニュアル)。
• IPCC排出係数データベース
• 国家インベントリ報告書：カナダの温室効果ガスの発生源と吸収源^{[永久リンク切れ‍ ]}。
• 英国の排出係数データベース。

• AP 42、大気汚染物質排出係数の集計米国環境保護庁
• EMEP/CORIMAIR 2007 排出インベントリ ガイドブック。
• エチレンやその他の化学工場からの排出物の漏洩。

2018年8月31日にサイエンス誌に掲載されたマスナディらの論文では、著者らは「オープンソースの石油部門CIモデリングツール」を使用して「世界中の主要な稼働中の油田の油井から製油所までの炭素強度（CI）をモデル化し、これらの排出の主な要因を特定した」としている。^[27]彼らは、原油フットプリントが最も高い90か国を比較した。^{[27] [28]}スタンフォード大学が実施したサイエンス誌の調査では、カナダの原油はアルジェリア、ベネズエラ、カメルーンに次いで「世界で4番目に温室効果ガス（GHG）を排出する」ことが判明した。^{[29] [30]}

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• 炭素強度の変化の例を載せたワシントンポストの記事
• 英国の送電網における CO2e 強度の経時的変化に関するメモ
• IPCC排出シナリオに関する特別報告書
• 統計エネルギーレビュー 2012
• 世界エネルギー会議:オデッセイデータベース
• 国際エネルギー機関: 燃料燃焼による CO2 排出 2018-03-31 にWayback Machineでアーカイブ
• 欧州加盟国における電力の炭素強度：電気自動車の温室効果ガス排出量への影響
• 電気自動車のカーボンフットプリントを評価するためのハイブリッドLCA-WTW法
• 地域別の炭素排出量の強度