長期エネルギーシステムの展望

長期エネルギーシステムの将来展望( POLES ) は、 Vensim ソフトウェアで実行されるエネルギー部門の世界シミュレーション モデルです。エネルギー価格の内生的予測、多数のエネルギー ベクトルと関連技術のエネルギー需要と供給の完全な計算、二酸化炭素およびその他の温室効果ガス排出モジュールを備えた技術経済モデルです。

POLES は、1990 年代初頭にフランスのグルノーブルにあるエネルギー政策経済研究所 IEPE (現在の EDDEN-CNRS) で最初に開発されました。これは、世界のエネルギー供給と気候変動、およびエネルギー政策の長期的影響に関連する研究課題に基づいて考案されました。これは、さまざまな世界の地域における部門別エネルギー需要、電力容量計画、化石燃料の探査と生産の詳細な説明を通じて最初に開発されました。開発の過程で、数学、経済学、工学、エネルギー分析、国際貿易、技術変化など、多くの分野の理論的および実践的専門知識が取り入れられました。

POLES の初期開発は、欧州委員会の第 3 次および第 4 次研究技術開発フレームワーク プログラム (FP) (1990 ～ 1994 年、1994 ～ 1998 年) の JOULE II および III プログラム、およびフランスの CNRS によって資金提供されました。それ以来、このモデルは、いくつかのプロジェクトを通じて広範囲に開発されてきました。その一部は FP5、FP6、FP7 によって部分的に資金提供され、EDDEN-CNRS、コンサルティング会社 Enerdata、および欧州共同研究センター IPTSとの協力により開発されました。

20 年にわたる歴史を持ち、長期間にわたる継続的な開発プロセスと専門知識の恩恵を受けている世界でも数少ないエネルギー モデルの 1 つです。

このモデルは、2050 年までの世界のエネルギー部門のシミュレーションと経済分析のための完全なシステムを提供します。POLES は、価格誘導行動方程式と、多数のエネルギーまたはエネルギー関連技術のコストとパフォーマンスに基づくシステムを組み合わせた、毎年の再帰シミュレーション プロセスを備えた部分均衡モデルです。他のいくつかのエネルギー部門モデルとは異なり、国際エネルギー価格は内生的です。主な外生変数は、各国または地域の国内総生産と人口です。^[1]

モデルの構造は相互接続されたモジュールのシステムに対応しており、国際エネルギー市場、地域エネルギーバランス、国家エネルギー需要（新技術、電力生産、一次エネルギー生産システム、部門別温室効果ガス排出量を含む）という 3 つのレベルの分析を明確に表現しています。

POLES は世界を 66 の地域に分割し、そのうち 54 は国 (欧州連合の 28 か国を含む) に対応し、12 は国の総計に対応します。これらの各地域について、完全なエネルギー バランスがモデル化されます。このモデルは、各地域の 15 のエネルギー需要セクターをカバーします。

各需要セクターは、活動指標、短期および長期のエネルギー価格、関連する弾力性、技術進化の傾向（したがって、技術学習曲線に関連する動的な累積プロセスを含む）など、非常に詳細に説明されています。これにより、セクターレベルでの相対的な価格の変化が地域のセクターのすべての主要コンポーネントに影響を与えるため、地域ごとの供給と需要の調整において強力な経済的一貫性が実現します。セクターの付加価値がシミュレートされます。

セクター内の各燃料のエネルギー需要は、エネルギー価格と政策や開発の想定に関連する要因によって左右される市場シェアに基づく競争に従います。

このモデルは、次の需要セクターで構成されています。

• 住宅および第三次産業の2 つのセクター。
• 業界：
  • 産業におけるエネルギーの使用: 4 つのセクター。鉄鋼業、化学産業、非金属鉱物産業 (セメント、ガラス) などのエネルギー集約型産業の詳細なモデル化を可能にします。
  • 産業における非エネルギー用途: プラスチック生産や化学原料生産などの変換部門向けの 2 つの部門。
• 輸送: 4 つのセクター (航空、鉄道、道路、その他)。道路輸送のモデリングは、複数の車両タイプ (乗用車、大型貨物トラック) で構成され、代替車両 (ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車) の普及による技術間の競争を研究できます。
• 国際バンカー：2つのセクター。
• 農業：1つの部門。

地域間貿易が行われる石油・ガス生産地域は 88 か所あり、これらの生産地域は国際エネルギー市場に供給し、国際エネルギー市場は前述の 66 の世界地域の需要に応えています。化石燃料供給モデル化には、石油回収率の技術的改善、新規発見と累積掘削の関連性、埋蔵量/生産量比率の石油価格へのフィードバックが含まれます。OPEC と非 OPEC の生産は区別されています。モデルには、オイルシェールやタールサンドなどの非従来型石油資源が含まれています。

発電技術は 30 種類あり、その中には、炭素回収・貯留を伴う火力発電や新しい原子力設計など、まだ限界に達しているか計画段階にある技術もいくつかあります。固定価格買い取り制度などの価格誘導型普及ツールは、新エネルギー技術の将来の発展を予測するための原動力として含めることができます。

このモデルは、2 時間刻みで年間 4 つの典型的な日次負荷曲線を区別します。負荷曲線は、運用、保守、および年間資本コストの限界費用に基づくメリット オーダーによって与えられる発電ミックスによって満たされます。年間を通じて予想される電力需要は、次のステップでの新しい容量計画に対する投資決定に影響します。

このモデルには温室効果ガス (GHG) 排出量の計算が含まれており 、部門別、地域別、世界レベルでの GHG フローを視覚化できます。POLES はすべての需要部門の燃料燃焼関連の排出量をカバーしているため、世界の GHG 排出量の半分以上をカバーしています。京都議定書の6 つのGHG (二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素、六フッ化硫黄、ハイドロフルオロカーボン、パーフルオロカーボン) がカバーされています。

このモデルは、 EUの排出量取引制度のようなキャップ・アンド・トレード制度によって想定または実験されているように、地域レベルで化石燃料の価格に適用される炭素価格に対するエネルギー部門の感受性をテストするために使用できます。

このモデルのデータベースは、IPTS、EDDEN、Enerdataによって開発されました。技術コストとパフォーマンスに関するデータは、TECHPOLデータベースから提供されました。^{[2] [3]}過去のエネルギー需要、消費、価格に関するデータは、Enerdataによってまとめられ、提供されています。^[4]

POLES モデルは、さまざまなエネルギー資源の想定やエネルギー政策の影響を調査またはテストし、エネルギー需要の背後にあるさまざまな推進変数の重要性や、特定の発電技術や最終用途技術の普及率を評価するために使用できます。POLES は、スターン報告書で想定されているような緩和ソリューションのマクロ経済的影響を直接提供しませんが、低炭素技術またはゼロ炭素技術の開発に関連するコストの詳細な評価を可能にします。

このモデルは、GHG排出量プロファイルとリンクしており、各地域およびセクターの限界削減費用曲線（MACC）を任意の時点で生成することができます。これらは、GHG排出量削減に関連するコストを定量化するために使用したり、さまざまな市場構成および取引ルールの下での排出管理政策および排出量取引システムの戦略的領域の分析ツールとして使用したりできます。^{[5] [6]}

POLESシミュレーションを含む研究は、欧州委員会の総局^{[7] [8]、}各国のエネルギー、環境、産業、運輸機関^[9] 、またはエネルギー分野の民間主体^{[10] [11] [12]などの国際機関によって委託されている。}

POLES は、部門別付加価値の変化や部門間の活動の移行をモデル化できます。ただし、POLES は、国内総生産を入力として使用し、エネルギー システムの進化から生じる可能性のあるフィードバック (炭素価格、石油生産量の減少と輸送および移動への影響、技術革新 (1990 年代の IT ブームなど) による成長) を含まないという意味で、マクロ経済モデルではありません。そのため、たとえば気候適応や緩和が社会に及ぼす全体的な影響は提供されません (ただし、低炭素技術の開発に必要な投資を含む、エネルギー部門にかかる総コストは定量化されます)。

このモデルは、すべての温室効果ガス排出量、特に農業（一部）、土地利用、土地利用変化、林業に関連する排出量をカバーしているわけではない。そのため、モデルの気候コンポーネントでは、人為的な気候変動による温室効果ガスの蓄積、濃度、および関連する気温上昇を完全に予測することはできない。^[13]

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