内包エネルギー

組み込まれたエネルギーとは、商品やサービスを生産するために必要なすべてのエネルギーの合計であり、そのエネルギーが製品自体に組み込まれている、つまり「組み込まれている」とみなされます。この概念は、エネルギー生成または省エネ装置の有効性、または建物の「実際の」交換コストを決定する際に役立ちます。また、エネルギー入力には通常、温室効果ガスの排出が伴うため、製品が地球温暖化に寄与しているか、または緩和しているかを判断する際にも役立ちます。この量を測定する基本的な目的の 1 つは、問題の製品によって生成または節約されたエネルギーの量と、その製品の製造時に消費されたエネルギーの量を比較することです。

総エネルギーは、製品のライフサイクル全体に必要なエネルギーの合計を求めることを目的とした計算方法です。このライフサイクルを構成するものを決定するには、原材料の抽出、輸送、製造、組み立て、設置、分解、解体、および/または分解、ならびに人的資源と二次資源 へのエネルギーの関連性と範囲を評価することが含まれます。

環境を通じた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、会計自体の起源にまで遡ることができます。独自の方法として、それはしばしば重農主義者の「実体」価値理論^[1]、そして後には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] 、そしてウラジミール・スタンチンスキーの生態学的エネルギー論[3]}と関連付けられています。

今日使用されている主なエネルギー計算方法は、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、新古典派の一般均衡理論を「相互に関連する経済活動間の定量的な相互依存性の実証的研究」に適用したものでもありました。^{[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フローを説明するためにハノン^[6]によって組み込まれたエネルギー分析に適応されました。ハノンの適応は、システムによって行われた各出力に対する直接的および間接的なエネルギー要件の合計（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、組み込まれたエネルギーと呼ばれていました。

内包エネルギー分析は、どのエネルギーが消費者を支えるために使われているかに関心があり、そのためすべてのエネルギー減価償却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、さまざまなデータスケールを使用して、自然と人類文明の製品とサービス内包エネルギーを計算します。データスケールと方法論の妥当性に関する国際的なコンセンサスは保留中です。この難しさにより、特定の材料の内包エネルギー値に幅広い範囲が生じる可能性があります。包括的なグローバルな内包エネルギー公開動的データベースがない場合、内包エネルギー計算では、たとえば、製品の移動に必要な田舎道/高速道路の建設とメンテナンス、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、内包エネルギー推定における重大な方法論的誤差の原因となる可能性があります。^[7] 内包エネルギー誤差の推定と宣言がなければ、持続可能性指数を較正し、環境プロセスと経済プロセスに対する特定の材料、プロセス、またはサービスの 価値を較正することは困難です。

SBTool（英国の持続可能な住宅規格）は、製品または材料の含有エネルギーを他の要因とともに評価し、建物の環境影響を評価する方法であり、米国のLEEDは現在も使用されています。含有エネルギーは、考慮すべき変数が多数あるため、科学者がまだ絶対的な普遍値に同意していない概念ですが、製品を互いに比較して、どの製品の含有エネルギーが多く、どの製品が少ないかを確認できることにはほとんどの人が同意しています。比較リスト（例として、バース大学の含有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因が説明されています。

使用される典型的なエネルギー単位は、MJ/kg（1キログラムの製品を作るのに必要なエネルギーのメガジュール）、tCO ₂ （ 1キログラムの製品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数）です。MJをtCO ₂に変換するのは簡単ではありません。なぜなら、エネルギーの種類（石油、風力、太陽光、原子力など）によって二酸化炭素の排出量が異なるため、製品が製造されるとき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決まるからです。たとえば、オーストラリア政府^[9]は、世界平均を0.098 tCO _{2 = 1 GJとしています。これは、1 MJ = 0.098 kgCO 2} = 98 gCO ₂または1 kgCO ₂ = 10.204 MJ と同じです。

2000年代のオーストラリアの干ばつ状況により、水に対する内包エネルギー分析法の適用に関心が集まり、内包水の概念が使われるようになりました。^[10]

材料や製品を含む商品やサービスの内包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関連性やシステム境界の完全性はさまざまです。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における環境パフォーマンス (EPiC) データベースです。このデータベースには、主に建設資材 250 種類以上の内包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、内包水と温室効果ガスの排出量の値も含まれています。^[11] データベース間で内包エネルギーデータが異なる主な理由は、データのソースと、そのコンパイルに使用された方法論によるものです。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。このデータは一般に信頼性が高く、特定の製品に固有のものですが、プロセスデータを収集するために使用された方法論では、主にデータ収集の時間、コスト、複雑さが原因で、製品の内包エネルギーの多くが除外されることがよくあります。国家統計に基づくトップダウンの環境拡張入出力（EEIO）データは、これらのデータギャップを埋めるために使用できます。製品のEEIO分析は、それ自体が組み込みエネルギーの初期範囲の特定に役立ちますが、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関連することはほとんどありません。そのため、組み込みエネルギーを定量化するハイブリッド手法が開発されており、^{[12]利用可能なプロセスデータを使用し、EEIOデータでデータギャップを埋めます。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、製品と材料の組み込みエネルギーのより包括的な評価を提供します。

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）から選択されたデータ^[8]

理論的には、内包エネルギーとは、鉱山から材料を採掘し、車両を製造し、組み立て、輸送、保守、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を指します。さらに、道路であれ鉄道であれ、輸送ネットワークの構築と保守に必要なエネルギーも考慮する必要があります。実施されるプロセスは非常に複雑であるため、誰も数字を提示する勇気がありません。

耐久財開発及び国際関係研究所によると、輸送分野では「輸送費において直接的なエネルギーよりも多くの内在エネルギーを消費していることは注目に値する」、また「私たちが使用する自動車、電車、バスの生産、販売、輸送に必要なエネルギーよりも、個人の乗り物で移動するために消費するエネルギーの方が少ない」とのことです。^[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の含有エネルギー量は18,000kWh（レポート^[15]に示されている545GJの12% ）です。ゴルフA4（ターボチャージャー付き直噴エンジンを搭載）の含有エネルギーは22,000kWh（レポート^[15]に示されている545GJの15% ）になります。フランスのエネルギー環境機関ADEME ^[16]によると、自動車の含有エネルギー量は20,800kWhであるのに対し、電気自動車の含有エネルギー量は34,700kWhです。

電気自動車は、バッテリーと電子機器のせいで、内燃機関の自動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であり、^[17]バッテリーは電気自動車よりも小さい。

エネルギー自体に関しては、燃料の投入エネルギーに対するエネルギー回収率(EROEI) は 8 と推定されます。これは、燃料によって提供される有効エネルギー量に、燃料の含有エネルギー量の 1/7 を追加する必要があることを意味します。言い換えると、燃料 EROEI により、燃料消費量は 14.3% 増加することになります。

ある研究者によれば、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る（エネルギー含有量で言えば、約4.2リットルのディーゼル燃料に相当）。^[18]

ここでは数字を使って作業しなければなりませんが、数字を得るのはさらに困難です。道路建設の場合、組み込まれたエネルギーは燃料消費量の1/18（つまり6％）になります。^[19]

トレロアらは、道路輸送に関わるエネルギーの総合的な分析の一環として、オーストラリアの平均的な自動車に含まれるエネルギーを0.27テラジュール（すなわち75,000kWh）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運用時の排出量に当てられてきましたが、建物の寿命を通じて消費される全エネルギーの約30％は、その内蔵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）に重点が置かれるにつれて、内蔵エネルギーの寄与がより重要になってきました。内蔵エネルギーの例には、原材料の抽出、材料の加工、製品コンポーネントの組み立て、各ステップ間の輸送、建設、保守と修理、解体と廃棄に使用されるエネルギーが含まれます。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]研究では、建物の規模を超えて、居住者の移動に関連するエネルギーとインフラストラクチャ要件の内蔵エネルギーを考慮に入れ、構築された環境の規模間でエネルギーニーズがシフトしないようにする必要があることも示されています。^{[23] [24] [25] [26]}

EROEI (投資エネルギーに対するエネルギー回収率) は、エネルギーに起因するエネルギーの総量を評価するための基礎を提供します。

最終エネルギーは、包含エネルギーを得るために を掛け合わせる必要があります。${\displaystyle {\frac {\hbox{1}}{\hbox{EROEI-1}}}}$

たとえば、EROEI が 8 の場合、最終エネルギーの 7 分の 1 が組み込まれたエネルギーに相当します。

それだけでなく、全体のエネルギー消費量を実際に把握するためには、発電所の建設やメンテナンスに伴うエネルギー消費量も考慮に入れる必要があり、この点では数字が非常に必要となります。

BP 統計世界エネルギーレビュー 2018 年 6 月版では、toe は「現代の火力発電所の変換効率を 38% と仮定した熱等価性に基づいて」kWhに変換されています。 ^{[引用が必要]}

フランスでは慣例により、電力の一次エネルギーと最終エネルギーの比率は2.58となり、^[27]効率は38.8%となる。^[要出典]

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、電力における一次エネルギーと最終エネルギーの比率はわずか1.8となり、 ^[28]効率は55.5%に相当します。^[要出典]

EcoPassengerによると^[29]、全体的な電力効率は英国で34％、ドイツで36％、フランスで29％に達するだろう。^[30]

négaWatt協会によると、2015年のフランスにおけるデジタルサービスに関連するエネルギー消費量は、ネットワークで3.5 TWh/年、データセンターで10.0 TWh/年（半分はサーバー自体で5 TWh/年、もう半分はサーバーが設置されている建物で5 TWh/年）であった。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、技術の進歩を強調している。^[31] Jean-Marc Jancoviciが議長を務めるShift Projectは、 négaWatt協会の楽観的なビジョンに反論し、デジタルエネルギーフットプリントが年間9%増加していると指摘している。^[32]

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• オーストラリア環境遺産省温室局
• バース大学（英国）、炭素・エネルギーインベントリ（ICE）物質インベントリ