내장 에너지

Embodied energy
시리즈의 일부
생태경제학
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인간의 경제체제는 인간의 경제체제로 간주됩니다.
지구 환경의 서브시스템
개념
사람

조직:

작동하다
관련 토픽

내장 에너지는 상품 또는 서비스를 생산하기 위해 필요한 모든 에너지의 합계이며, 그 에너지가 제품 자체에 통합되거나 '내장'된 것으로 간주됩니다.이 개념은 에너지 생산 또는 에너지 절약 장치의 효과 또는 건물의 "실질" 대체 비용을 결정하는 데 유용할 수 있으며, 에너지 입력에는 보통 온실 가스 배출이 수반되기 때문에 제품이 지구 온난화에 기여하는지 또는 완화하는지 여부를 결정하는 데 유용합니다.이 양을 측정하는 기본적인 목적 중 하나는 해당 제품에 의해 생산되거나 절약되는 에너지의 양과 생산 시 소비되는 에너지의 양을 비교하는 것입니다.

내장 에너지는 제품 라이프 사이클 전체에 필요한 에너지의 합계를 구하는 것을 목적으로 하는 회계 방법입니다.이 라이프사이클을 구성하는 것의 결정에는 인적 및 이차 자원뿐만 아니라 원료 추출, 운송, 제조, 조립, 설치, 분해, 분해 및/또는 분해에 대한 에너지의 관련성과 범위 평가가 포함된다.

역사

환경을 통한 에너지 흐름을 기록하는 회계 시스템을 구축한 역사는 회계 자체의 기원으로 거슬러 올라갈 수 있습니다.독특한 방법으로서, 그것은 종종 물리군주의 가치의 "[1]존재" 이론, 그리고 나중에는 러시아의 [2]의사 세르게이 포돌린스키의 농업 에너지학, 블라드미르 [3]스탄친스키의 생태 에너지학과 관련이 있다.

오늘날 사용되는 내장 에너지 회계의 주요 방법은 Wassily Leontief의 입출력 모델에서 파생되어 입출력 내장 에너지 분석이라고 불립니다.레온티에프의 입출력 모델은 "상호 관련 경제 [4]활동 사이의 양적 상호의존성에 대한 경험적 연구"에 적용하면서 일반 균형에 대한 신 고전주의 이론을 채택한 것이었다.Tennenbaum[5] Leontief의 Input-Output 방법에 따르면 Hannon은[6] 생태계의 에너지 흐름을 설명하기 위해 에너지 분석을 구현했습니다.Hannon의 적응은 시스템에 의해 생성된 각 출력에 대한 총 직접 및 간접 에너지 요구 사항(에너지 강도)을 표로 작성했습니다.생산량 전체에 대한 직접적 및 간접적 에너지의 총량을 내장 에너지라고 합니다.

방법론

구체화된 에너지 분석은 어떤 에너지가 소비자를 지원하는지에 관심이 있으며, 따라서 모든 에너지 감가상각은 소비자의 최종 수요에 할당됩니다.다양한 방법론에서는 자연과 인류 문명의 상품과 서비스에 내재된 에너지를 계산하기 위해 다양한 데이터 척도를 사용한다.데이터 규모와 방법론의 적절성에 대한 국제적 합의가 보류되어 있다.이 난이도는 주어진 재료에 대해 구현 에너지 값에 광범위한 범위를 제공할 수 있습니다.포괄적 글로벌 구현 에너지 공공 동적 데이터베이스가 없는 경우 구현 에너지 계산에서는 예를 들어 제품 이동, 마케팅, 광고, 급식 서비스, 비인간 서비스 등에 필요한 시골 도로/고속도로 건설 및 유지 보수에 대한 중요한 데이터가 누락될 수 있다.이러한 누락은 구현 에너지 [7]추정에서 중요한 방법론적 오류의 원인이 될 수 있다.내재된 에너지 오류의 추정과 선언 없이는 지속가능성 지수를 보정하기 어렵고, 따라서 환경 및 경제 프로세스에 대한 주어진 재료, 프로세스 또는 서비스의 가치를 보정하기 어렵다.

표준

SBTool, UK Code for Sustainable Homes는 건물 환경 영향을 평가하기 위해 제품 또는 재료의 내장 에너지를 다른 요소와 함께 평가하는 방법이며, USA LEED는 여전히 그러하다.내장 에너지는 고려해야 할 변수가 많기 때문에 과학자들이 아직 절대 보편적 가치에 동의하지 않은 개념이지만, 대부분은 어떤 것이 더 많은 내장 에너지를 가지고 있고 어떤 것이 덜 가지고 있는지를 확인하기 위해 제품들을 서로 비교할 수 있다는 것에 동의한다.비교 목록(예를 들어, 배스 대학 구현 에너지 및 탄소 물질[8] 목록 참조)에는 평균 절대값이 포함되어 있으며, 목록을 작성할 때 고려된 요소를 설명한다.

사용되는 대표적인 내장 에너지 단위는 MJ/kg(제품 1kg을 만드는 데 필요한 에너지의 메가줄), tCO2(제품 1kg을 만드는 데 필요한 에너지로 생성되는 이산화탄소의 톤)입니다.MJ를 tCO로2 변환하는 것은 에너지 유형(석유, 풍력, 태양광, 원자력 등)에 따라 이산화탄소의 양이 다르기 때문에 제품 제조 시 실제 배출되는 이산화탄소의 양은 제조 공정에서 사용되는 에너지의 종류에 따라 달라집니다.예를 들어 호주 정부는[9] 전 세계 평균 0.098 tCO2 = 1 GJ를 제시합니다.이는 1 MJ = 0.098 kgCO2 = 98 gCO2 또는 1 kgCO2 = 10.199 MJ와 같다.

관련 방법론

2000년대 호주의 가뭄 상황은 물에 대한 구체화된 에너지 분석 방법의 적용에 대한 관심을 불러일으켰다.이것은 내장수의 [10]개념으로 이어졌다.

데이터.

재료와 제품을 포함한 상품과 서비스의 내장 에너지를 정량화하기 위한 다양한 데이터베이스가 존재한다.이는 지리적, 시간적 관련성 및 시스템 경계 완전성의 차이를 가진 다양한 데이터 소스를 기반으로 한다.이러한 데이터베이스 중 하나는 멜버른 대학에서 개발된 환경 성능(EpiC) 데이터베이스로, 250개 이상의 주로 건설 자재의 내장 에너지 데이터가 포함되어 있습니다.이 데이터베이스는 또한 내장수 및 온실가스 [11]배출에 대한 값을 포함한다.데이터베이스 간 구체화된 에너지 데이터가 다른 주된 이유는 데이터 소스와 데이터 편집에 사용된 방법론 때문이다.상향식 '프로세스' 데이터는 일반적으로 제품 제조업체 및 공급업체에서 조달됩니다.이 데이터는 일반적으로 특정 제품에 대해 더 신뢰성이 높고 특정 제품에 대해 특정하지만, 프로세스 데이터 수집에 사용되는 방법론에서는 주로 데이터 수집의 시간, 비용 및 복잡성으로 인해 제품의 내장 에너지 대부분이 제외됩니다.국가 통계에 기반한 하향식 환경 확장 입출력(EEIO) 데이터를 사용하여 이러한 데이터 격차를 메울 수 있습니다.제품의 EEIO 분석 자체는 내장 에너지의 초기 범위 지정에 유용할 수 있지만 일반적으로 프로세스 데이터보다 신뢰성이 훨씬 떨어지고 특정 제품 또는 재료와 관련된 경우가 거의 없습니다.따라서 이용 가능한 프로세스 데이터를 사용하여 EEIO 데이터로 데이터 갭을 메우는 내장 에너지를 정량화하는 하이브리드 방법이 개발되었습니다.[12]The University of Melbourn's EpiC [11]Database와 같이 이 하이브리드 접근법에 의존하는 데이터베이스는 제품 및 재료의 내장 에너지에 대한 보다 포괄적인 평가를 제공합니다.

공통 재료

영국 배스 대학(University of Bath)이 작성한 탄소 및 에너지 인벤토리(ICE)에서 선택한 데이터

재료. 에너지 MJ/kg 탄소 kg2 CO/kg 재료 밀도 kg/m3
집약 0.083 0.0048 2240
콘크리트(1:1.5:3) 1.11 0.159 2400
벽돌(공통) 3 0.24 1700
콘크리트 블록(중밀도) 0.67 0.073 1450
통기 블록 3.5 0.3 750
석회암 블록 0.85 2180
대리석 2 0.116 2500
시멘트 모르타르(1:3) 1.33 0.208
강철(일반, 일반 재활용 재료) 20.1 1.37 7800
스테인리스강 56.7 6.15 7850
목재(일반, 격리 제외) 8.5 0.46 480–720
접착 적층재 12 0.87
셀룰로오스 단열재(느슨 충전재 0.94–3.3 43
코르크 단열재 26 160
유리섬유절연(유리울) 28 1.35 12
아마 단열재 39.5 1.7 30
록울(슬랩) 16.8 1.05 24
확장 폴리스티렌 단열재 88.6 2.55 15–30
폴리우레탄 단열재(강성 폼) 101.5 3.48 30
울(재활용) 단열재 20.9 25
짚주머니 0.91 100–110
광물섬유 지붕 타일 37 2.7 1850
슬레이트 0.1–1.0 0.006–0.058 1600
점토 타일 6.5 0.45 1900
알루미늄(일반 및 33% 재활용) 155 8.24 2700
역청(일반) 51 0.38–0.43
중밀도 파이버 보드 11 0.72 680–760
합판 15 1.07 540–700
석고판 6.75 0.38 800
석고 석고 1.8 0.12 1120
유리 15 0.85 2500
PVC(일반) 77.2 2.41 1380
비닐 바닥재 65.64 2.92 1200
테라초 타일 1.4 0.12 1750
세라믹 타일 12 0.74 2000
울 카펫 106 5.53
배경화면 36.4 1.93
유리화 점토 파이프(DN 500) 7.9 0.52
다리미(일반) 25 1.91 7870
구리(평균 포함)37 % 재활용) 42 2.6 8600
납(재활용률 61%) 25.21 1.57 11340
세라믹 위생 용품 29 1.51
페인트 - 수성 59 2.12
페인트 - 용제 기반 97 3.13
태양광(PV) 셀 타입 에너지 MJ/m2 에너지 kWh/m2 탄소 kg2 CO/m2
단결정(평균) 4750 1319.5 242
다결정(평균) 4070 1130.5 208
박막(평균) 1305 362.5 67

수송중

이론적으로, 내장 에너지는 광산에서 물질을 추출하고, 차량을 제조하고, 조립, 운송, 유지, 변환 및 에너지를 운반하고, 궁극적으로 이러한 차량을 재활용하는 데 사용되는 에너지를 의미합니다.게다가 도로든 철도든 교통망을 구축하고 유지하는 데 필요한 에너지도 고려해야 한다.시행해야 할 과정이 너무 복잡해서 아무도 감히 수치를 제시하지 못한다.

fr에 따르면:국제교통기관(Institut du development des relations international)은 운송 분야에서 "직접 에너지보다 운송 지출에 더 많은 내장 에너지를 소비하는 것은 놀라운 일이다.바꿔 말하면, [13]「사용하는 자동차, 기차, 또는 버스를 생산, 판매, 수송하는 데 필요한 에너지보다, 개인 차량으로 이동하는 데 소비하는 에너지가 적습니다.

Jean-Marc Jancovici는 건설 [14]전에 모든 교통 인프라 프로젝트의 탄소 배출량 분석을 지지합니다.

자동차 안

폭스바겐 골프 A3 자동차의 내장 에너지 함량은 18,000 kWh이며, 약 9톤의 석탄에서 생산되는 전기 에너지입니다.
자동차 수명 주기

제조업

폭스바겐에 따르면 가솔린 엔진이 장착된 골프 A3의 내장 에너지 함량은 18,000kWh에 달한다(즉[15], 보고서에 표시된 545GJ의 12%).골프 A4(터보차지 직분사 장착)는 22,000kWh(즉[15], 보고서에 표시된 545GJ의 15%)에 이르는 내장 에너지를 나타낸다.프랑스 에너지환경청(ADEME)에 따르면 자동차는 내장 에너지 함량이 20800kWh인 반면 전기차는 34700kWh의 내장 에너지 함량을 보인다.

전기자동차는 배터리와 전자제품으로 인해 연소기관보다 내장에너지가 높다.Science & Vie에 따르면 배터리의 내장 에너지는 매우 높아 충전식 하이브리드 자동차가 가장 적합한 [17]해결책이며, 배터리는 전기 자동차보다 작다.

연료

에너지 자체와 관련하여, 연료의 에너지 투자(EROEI)에 반환되는 요소 에너지는 8로 추정할 수 있으며, 이는 연료에 의해 제공되는 유용 에너지의 양에 연료의 내장 에너지에서 1/7을 더해야 한다는 것을 의미한다.즉, 연료 EROEI로 인해 연료 소비량이 14.3% 증가해야 합니다.

일부 저자에 따르면, 6L의 휘발유를 생산하려면 42kWh의 내장 에너지가 필요합니다(에너지 [18]함량으로 환산하면 약 4.2L의 디젤에 해당).

도로 공사

우리는 여기서 수치로 작업해야 하는데, 이것은 더 얻기 어려운 것으로 판명되었다.도로 건설의 경우, 내장 에너지는 연료 소비량의 1/18(6%)[19]에 달합니다.

기타 수치 이용 가능

트렐라 등호주 평균 자동차의 [20]내장 에너지는 도로 교통과 관련된 에너지의 전체 분석에서 하나의 구성 요소로서 0.27 테라줄(즉, 75,000kWh)로 추정했다.

건물 내

일본의 주택 수명은 30년[21] 미만이다.

건물의 에너지 효율을 개선하기 위한 대부분의 초점은 운영 배출에 있지만, 건물의 수명 동안 소비되는 모든 에너지의 약 30%가 내장 에너지에 있을 것으로 추정됩니다(이 비율은 건물의 나이, 기후 및 재료 등의 요소에 따라 다릅니다).과거에는 이 비율이 훨씬 낮았지만, 운영 배출량(난방 및 냉방 시스템의 효율성 향상 등)을 줄이는 데 많은 중점을 두었기 때문에, 구체화된 에너지 기여도가 훨씬 더 높아졌습니다.구체화된 에너지의 예로는 원료 추출, 프로세스 재료, 제품 부품 조립, 각 단계 간 운송, 건설, 유지보수 및 수리, 탈구축 및 폐기 등이 있습니다.따라서 건물 [22]내 탄소배출량 분석에는 평생 탄소회계 프레임워크를 사용하는 것이 중요하다.

에너지 분야

에로이

EROEI(Energy Returned On Energy Investmented Energy)는 에너지로 인한 내장 에너지를 평가하기 위한 기초를 제공합니다.

최종 에너지에는 1 을 곱해야 합니다EROEI-1}}}}}}: 내장의 에너지를 얻기 위해.

EROEI가 예를 들어 8에 달할 경우, 최종 에너지의 7분의 1은 구현 에너지에 해당한다.

뿐만 아니라 전체적인 내장에너지를 얻기 위해서는 발전소 건설 및 유지보수에 따른 내장에너지도 고려해야 한다.여기서, 수치는 절실히 필요하다.

전기

BP 2018년 6월 세계 에너지 통계 검토에서 토우는 "현대 화력발전소에서 38%의 변환 효율을 가정한 열 당량 기준"으로 변환된다.

프랑스에서는 관례상 1차 에너지와 전기 최종 에너지 간의 비율은 [23]2.58로 효율은 38.8%에 해당한다.

반면 독일에서는 재생 가능 에너지의 급속한 발전으로 인해 1차 에너지와 최종 전력의 비율은 1.[24]8에 불과해 효율이 55.5%에 해당한다.

EcoPassenger에 [25]따르면 전체 전기 효율은 영국에서 34%, 독일에서 36%, 프랑스에서 [26]29%에 달할 것입니다.

데이터 처리

오리건주 페이스북 데이터센터

협회 négaWatt에 따르면 2015년 프랑스에서 디지털 서비스와 관련된 내장 에너지는 네트워크의 경우 3.5 TWh/a, 데이터 센터의 경우 10.0 TWh/a(서버의 경우 절반, 즉 5 TWh/a, 나머지 절반, 즉 5 TWh/a)였습니다.조직은 디지털 분야에서 에너지 소비의 진화를 낙관하고 있으며,[27] 이는 현재 이루어지고 있는 기술적 진보를 보여줍니다.Jean-Marc Jancovici가 의장을 맡은 Shift Project는 협회의 낙관적인 비전과 배치되며 디지털 에너지 풋프린트가 매년 [28]9%씩 증가하고 있다는 점에 주목하고 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Mirowski, Philip (1991). More Heat Than Light: Economics as Social Physics, Physics as Nature's Economics. Cambridge University Press. pp. 154–163. ISBN 978-0-521-42689-3.
  2. ^ Martinez-Alier, J. (1990). Ecological Economics: Energy Environment and Society. Basil Blackwell. ISBN 978-0631171461.
  3. ^ Weiner, Douglas R. (2000). Models of Nature: Ecology, Conservation, and Cultural Revolution in Soviet Russia. University of Pittsburgh Press. pp. 70–71, 78–82. ISBN 978-0-8229-7215-0.
  4. ^ Leontief, W. (1966). Input-Output Economics. Oxford University Press. p. 134.
  5. ^ Tennenbaum, Stephen E. (1988). Network Energy Expenditures for Subsystem Production (PDF) (MS). OCLC 20211746. Docket CFW-88-08. Archived from the original (PDF) on 30 September 2007.
  6. ^ Hannon, B. (October 1973). "The Structure of ecosystems" (PDF). Journal of Theoretical Biology. 41 (3): 535–546. doi:10.1016/0022-5193(73)90060-X. PMID 4758118.
  7. ^ 렌젠 2001
  8. ^ a b G.P. Hammond와 C.I.Jones (2006) 영국 배스 대학교 기계공학부 에너지 및 탄소 발자국 데이터베이스
  9. ^ 내장 에너지 관련 CSIRO: 2006-02-25 Wayback Machine에 보관된 호주 최고의 과학 기관
  10. ^ McCormack, M.; Treloar, G.J.; Palmowski, L.; Crawford, R. (2007). "Modelling direct and indirect water requirements of construction". Building Research and Information. 35 (2): 156–162. doi:10.1080/09613210601125383. S2CID 109032580.
  11. ^ a b Crawford, Robert (2019). EPiC database 2019. Melbourne, Australia: The University of Melbourne. ISBN 978-0-7340-5495-1. OCLC 1132202846.
  12. ^ Crawford, R.H.; Bontinck, P.-A.; Stephan, A.; Wiedmann, T.; Yu, M. (2018). "Hybrid life cycle inventory methods – A review". Journal of Cleaner Production. 172: 1273–1288. doi:10.1016/j.jclepro.2017.10.176. hdl:11343/194165.
  13. ^ Chancel, Lucas; Pourouchottamin, Prabodh (March 2013). "L'énergie grise : la face cachée de nos consommations d'énergie". Propositions (in French). IDDRI.
  14. ^ Jancovici, Jean-Marc (30 December 2017). "Pour un bilan carbone des projets d'infrastructures de transport" (in French).
  15. ^ a b (de) 폭스바겐 환경 보고서 2001/2002 웨이백 머신에 보관된 2016-03-03 페이지 27 참조
  16. ^ (fr) 라이프 사이클 평가 웹사이트 www.ademe.fr 9페이지 참조
  17. ^ (fr) Science & Vie # 2018년 10월 13일 48페이지부터 51페이지까지 참조.
  18. ^ (de) 최종 에너지 분석: 가솔린 vs. 전기이동성 웹사이트 springerprofessional.드
  19. ^ 에너지 및 도로 건설 웹사이트 www.pavementinteractive.org
  20. ^ Treloar, Graham; Crawford, Robert (2004). "Hybrid Life-Cycle Inventory for Road Construction and Use". Journal of Construction Engineering and Management. 130 (1): 43–49. doi:10.1061/(ASCE)0733-9364(2004)130:1(43).
  21. ^ "Understanding the lifespan of a Japanese home or apartment". JAPAN PROPERTY CENTRAL. 7 February 2014. Archived from the original on 4 July 2019.
  22. ^ Ibn-Mohammed, T.; Greenough, R.; Taylor, S.; Ozawa-Meida, L.; Acquaye, A. (1 November 2013). "Operational vs. embodied emissions in buildings—A review of current trends". Energy and Buildings. 66: 232–245. doi:10.1016/j.enbuild.2013.07.026.
  23. ^ (fr) "2006년 9월 15일 프랑스 본토에서 판매되는 기존 건물의 에너지 성능 진단에 관한 결정", 웹사이트 legifrance.gouv.fr
  24. ^ (de) 인터넷 사이트 웹 gesetze-im-internet.de의 법률은 섹션 2.1.1을 참조한다.
  25. ^ 국제 철도 연합이 운영하는 EcoPassenger 웹사이트 ecopassenger.org.
  26. ^ EcoPassenger 환경 방법론 및 DataUpdate 2016 웹 사이트 ecopassenger.hafas.de. 15페이지, 표 2-3을 참조하십시오.
  27. ^ (fr) 디지털 혁명이 에너지 소비를 증가시킬 것인가?웹사이트 decrypterlenergie.org, 협회 웹사이트 négaWatt.
  28. ^ (fr) 린 ITC 웹사이트 theshiftproject.org, 페이지 4 참조.

참고 문헌

외부 링크