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内在エネルギーとは、あらゆる商品やサービスを生産するために必要なエネルギーの総和であり、そのエネルギーが製品自体に組み込まれている、あるいは「内在化」されているとみなされます。この概念は、エネルギー生成装置や省エネ装置の有効性、あるいは建物の「真の」交換コストを判断するのに役立ちます。また、エネルギー投入は通常、温室効果ガスの排出を伴うため、製品が地球温暖化に寄与するのか、それとも緩和するのかを判断する際にも役立ちます。この量を測定する根本的な目的の一つは、対象となる製品によって生成または節約されるエネルギー量と、その製品の製造に消費されるエネルギー量を比較することです。
エンボディードエネルギーとは、製品のライフサイクル全体に必要なエネルギーの総量を算出することを目的とした会計手法です。このライフサイクルを構成する要素を決定するには、原材料の採掘、輸送、製造、組み立て、設置、解体、分解、および／または廃棄におけるエネルギーの関連性と規模、ならびに人的資源および二次資源を評価することが含まれます。
環境におけるエネルギーの流れを記録する会計システムの構築の歴史は、会計の起源にまで遡ることができます。独立した方法として、それはしばしば重農主義者の「実体」価値論[ 1 ] 、後にロシアの医師セルゲイ・ポドリンスキーの農業エネルギー論[ 2 ] 、そしてウラジーミル・スタンチンスキーの生態エネルギー論[ 3 ]と関連付けられます。
今日使用されている主な内在エネルギー会計方法は、ワシリー・レオンチェフの投入産出モデルから発展したもので、投入産出内在エネルギー分析と呼ばれています。レオンチェフの投入産出モデルは、新古典派一般均衡理論を「相互に関連する経済活動間の量的相互依存の経験的研究」に適用したものです。[ 4 ]テネンバウム[ 5 ]によると、レオンチェフの投入産出法は、生態系のエネルギーの流れを記述するためにハノン[ 6 ]によって内在エネルギー分析に適用されました。ハノンの適用では、システムによって行われる各出力に対する直接的および間接的なエネルギーの総必要量（エネルギー強度）を表にまとめました。生産量全体に対する直接的および間接的なエネルギーの総量は、内在エネルギーと呼ばれています。
内在エネルギー分析は、消費者を支えるためにどれだけのエネルギーが使われるかに関心があり、そのためすべてのエネルギー減価は消費者の最終需要に割り当てられます。さまざまな方法論では、自然や人間の文明の製品やサービスに内在するエネルギーを計算するために、さまざまなスケールのデータを使用します。データスケールと方法論の適切性に関する国際的な合意はまだありません。この困難さにより、特定の材料の内在エネルギー値に大きな幅が生じる可能性があります。包括的なグローバルな内在エネルギー公開動的データベースがない場合、内在エネルギーの計算では、たとえば、製品を移動するために必要な農村部の道路/高速道路の建設と維持、マーケティング、広告、ケータリングサービス、非人間サービスなどに関する重要なデータが省略される可能性があります。このような省略は、内在エネルギー推定における重大な方法論的エラーの原因となる可能性があります。[ 7 ]内在エネルギーのエラーを推定して宣言しないと、持続可能性指数 を較正することが難しく、したがって、特定の材料、プロセス、またはサービスの環境および経済プロセスに対する価値を較正することが難しくなります。
英国の持続可能な住宅基準であるSBToolと、米国のLEEDは、製品や材料のエンボディードエネルギーを他の要素とともに評価して建物の環境影響を評価する方法です。エンボディードエネルギーは、考慮すべき変数が多数あるため、科学者の間で絶対的な普遍値について合意に至っていない概念ですが、ほとんどの人が、製品同士を比較して、エンボディードエネルギーが多いものと少ないものを確認できることに同意しています。比較リスト（例として、バース大学のエンボディードエネルギーと炭素材料インベントリ[ 8 ]を参照）には、平均絶対値が含まれており、リストを作成する際に考慮された要素が説明されています。
一般的に使用される製造エネルギーの単位は、MJ/kg（製品1キログラムを作るのに必要なエネルギーのメガジュール）、t CO 2 （製品1キログラムを作るのに必要なエネルギーによって生成される二酸化炭素のトン）です。MJをt CO 2に変換するのは簡単ではありません。なぜなら、さまざまな種類のエネルギー（石油、風力、太陽光、原子力など）は、異なる量の二酸化炭素を排出するため、製品の製造時に実際に排出される二酸化炭素の量は、製造プロセスで使用されるエネルギーの種類によって異なるからです。たとえば、オーストラリア政府[ 9 ]は、世界平均を0.098 t CO 2 = 1 GJとしています。これは、1 MJ = 0.098 kg CO 2 = 98 g CO 2または1 kg CO 2 = 10.204 MJと同じです。
2000年代、オーストラリアの干ばつ状況により、水へのエネルギー分析手法の適用への関心が高まった。これにより、水へのエネルギー分析手法の適用という概念が用いられるようになった。[ 10 ]
材料や製品を含む商品やサービスの内在エネルギーを定量化するためのデータベースは数多く存在します。これらはさまざまなデータソースに基づいており、地理的および時間的な関連性やシステム境界の完全性にばらつきがあります。そのようなデータベースの1つが、メルボルン大学で開発された建設環境性能（EPiC）データベースで、主に建設材料である250種類以上の内在エネルギーデータが含まれています。このデータベースには、内在水と温室効果ガス排出量の値も含まれています。 [ 11 ] データベース間で内在エネルギーデータに違いが生じる主な理由は、データのソースとコンパイルに使用される方法論です。ボトムアップの「プロセス」データは、通常、製品メーカーやサプライヤーから取得されます。このデータは一般的に信頼性が高く、特定の製品に特化していますが、プロセスデータの収集に使用される方法論では、データ収集の時間、コスト、複雑さのために、製品の内在エネルギーの大部分が除外されることがよくあります。国の統計に基づいて、トップダウンの環境拡張インプットアウトプット（EEIO）データを使用して、これらのデータギャップを埋めることができます。製品のEEIO分析は、投入エネルギーの初期範囲設定には単独でも有用ですが、一般的にプロセスデータよりも信頼性が低く、特定の製品や材料にはほとんど関係がありません。そのため、投入エネルギーを定量化するためのハイブリッド手法が開発されてきました[ 12 ] 。これは、利用可能なプロセスデータを使用し、データの不足をEEIOデータで補うものです。メルボルン大学のEPiCデータベース[ 11 ]など、このハイブリッドアプローチに依存するデータベースは、製品や材料の投入エネルギーをより包括的に評価します。
バース大学（英国）が作成した炭素・エネルギーインベントリ（ICE）からのデータ抜粋[ 8 ]
理論的には、内在エネルギーとは、鉱山から原材料を採掘し、車両を製造し、組み立て、輸送し、維持し、輸送エネルギーに変換し、最終的にこれらの車両をリサイクルするために使用されるエネルギーのことである。さらに、道路や鉄道といった輸送ネットワークを構築し維持するために必要なエネルギーも考慮に入れなければならない。実施すべきプロセスは非常に複雑であるため、誰も具体的な数値を提示する勇気はない。
持続可能な開発と国際関係研究所によると、運輸の分野では、「輸送費に費やすエネルギーは直接消費するエネルギーよりも多く、また、自家用車で移動する際に消費するエネルギーは、私たちが使用する自動車、電車、バスを生産、販売、輸送するために必要なエネルギーよりも少ない」と指摘されている。[ 13 ]
ジャン＝マルク・ヤンコヴィチは、あらゆる交通インフラプロジェクトの建設前に、そのカーボンフットプリント分析を行うことを提唱している。[ 14 ]
フォルクスワーゲンによると 、ガソリンエンジンを搭載したゴルフA3の製造エネルギー含有量は18,000 kWh（レポート[ 15 ]に示されている545 GJの12%）です。ターボチャージャー付き直噴エンジンを搭載したゴルフA4の製造エネルギーは22,000 kWh（レポート[ 15 ]に示されている545 GJの15% ）になります。フランスのエネルギー環境庁ADEME [ 16 ]によると、自動車の製造エネルギー含有量は20,800 kWhですが、電気自動車の製造エネルギー含有量は34,700 kWhです。
電気自動車は、バッテリーと電子機器のため、内燃機関車よりもエネルギー消費量が多い。Science & Vieによると、バッテリーのエネルギー消費量は非常に高いため、充電式ハイブリッド車が最も適切な解決策となる[ 17 ]。ハイブリッド車のバッテリーは、電気自動車のバッテリーよりも小さい。
エネルギーそのものに関して言えば、燃料のエネルギー投資収益率（EROEI）は8と推定され、これは燃料によって供給される有効エネルギー量に、その量の7分の1に相当する燃料のエネルギー蓄積量を加える必要があることを意味します。言い換えれば、燃料のEROEIによって燃料消費量は14.3%増加することになります。
一部の著者によると、6リットルのガソリンを生産するには42kWhのエネルギーが必要であり（エネルギー含有量で約4.2リットルのディーゼルに相当）、[ 18 ]
ここでは、入手がさらに困難な数値を扱う必要があります。道路建設の場合、内在エネルギーは燃料消費量の 1/18 (つまり 6%) に相当します。[ 19 ]
Treloarらは、道路輸送に関わるエネルギーの全体的な分析の1つの要素として、オーストラリアの平均的な自動車に内在するエネルギーを0.27テラジュール（すなわち75,000 kWh）と推定した。[ 20 ]
建物のエネルギー効率改善の焦点のほとんどは、建物の運用時の排出量に当てられてきましたが、建物のライフサイクル全体で消費されるエネルギーの約30%は、建物の製造段階で消費されるエネルギーであると推定されています（この割合は、建物の築年数、気候、材料などの要因によって異なります）。過去にはこの割合ははるかに低かったのですが、運用時の排出量の削減（暖房および冷房システムの効率改善など）に重点が置かれるようになったため、製造段階で消費されるエネルギーの寄与がはるかに大きくなっています。製造段階で消費されるエネルギーの例としては、原材料の抽出、材料の加工、製品部品の組み立て、各ステップ間の輸送、建設、保守および修理、解体および廃棄に使用されるエネルギーなどがあります。そのため、建物の炭素排出量を分析するには、ライフサイクル全体の炭素会計フレームワークを採用することが重要です。[ 22 ]また、建築環境のさまざまなスケールでエネルギー需要がシフトすることを避けるために、建物のスケールを超えて、居住者の移動に関連するエネルギーやインフラストラクチャ要件の製造段階で消費されるエネルギーを考慮する必要があることも研究で示されています。[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]
EROEI（投資エネルギーに対するエネルギー収益率）は、エネルギーに起因する内在エネルギーを評価するための基礎となる指標である。
最終エネルギーは、内在エネルギーを得るために。
例えば、EROEIが8の場合、最終エネルギーの7分の1が、製造時に投入されたエネルギーに相当する。
それだけでなく、発電所の建設や維持管理に伴うエネルギー消費量も考慮に入れなければ、真の意味での総エネルギー消費量を把握することはできない。この点に関して、具体的な数値が切実に求められている。
BPの世界エネルギー統計レビュー2018年6月版では、toeは「最新の火力発電所における変換効率38%を仮定した熱等価性に基づいて」kWhに換算されている。
フランスでは慣例として、一次エネルギーと電力の最終エネルギーの比率は2.58であり、[ 27 ]これは38.8%の効率に相当する。
一方、ドイツでは、再生可能エネルギーの急速な発展により、一次エネルギーと電力の最終エネルギーの比率はわずか1.8 [ 28 ]となり、効率は55.5%に相当します。
EcoPassengerによると[ 29 ]、電力全体の効率は英国で34%、ドイツで36%、フランスで29%になるだろう[ 30 ] 。
négaWatt協会によると、デジタルサービスに関連する投入エネルギーは、ネットワークで3.5 TWh/a、データセンターで10.0 TWh/a（半分はサーバー自体で5 TWh/a、残りの半分はサーバーが設置されている建物で5 TWh/a）に達し、これらの数値は2015年のフランスで有効である。同協会は、デジタル分野におけるエネルギー消費の進化について楽観的であり、技術的進歩を強調している。[ 31 ]ジャン＝マルク・ヤンコヴィチが議長を務めるShiftプロジェクトは、 négaWatt協会の楽観的な見解に反し、デジタルエネルギーフットプリントは年間9%で増加していると指摘している。[ 32 ]
