Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Воплощенная энергия - это сумма всей энергии, необходимой для производства любых товаров или услуг, рассматриваемая так, как если бы эта энергия была включена или «воплощена» в самом продукте. Эта концепция может быть полезна при определении эффективности энергопроизводящих или энергосберегающих устройств или «реальной» восстановительной стоимости здания, а также, поскольку энергозатраты обычно влекут за собой выбросы парниковых газов, при принятии решения о том, способствует ли продукт или смягчает их воздействие. глобальное потепление . Одна из основных целей измерения этого количества - сравнить количество энергии, произведенной или сэкономленной данным продуктом, с количеством энергии, затраченной на его производство.

Воплощенная энергия - это метод учета, который направлен на определение суммы энергии, необходимой для всего жизненного цикла продукта . Определение того, что составляет этот жизненный цикл, включает оценку релевантности и объема энергии, затрачиваемой на добычу, транспортировку , производство , сборку, установку, разборку, разборку и / или разложение, а также человеческих и вторичных ресурсов.

История [ править ]

История создания системы счетов, в которой регистрируются потоки энергии через окружающую среду, можно проследить до истоков самого учета . Как отдельный метод, он часто ассоциируется с «субстанциальной» теорией ценности Физиократа [1], а позднее с сельскохозяйственной энергетикой Сергея Подолинского , русского врача [2], и экологической энергетикой Владимира Станчинского . [3]

Основные методы учета воплощенной энергии в том виде, в котором они используются сегодня, выросли из модели « затраты-выпуск» Василия Леонтьева и называются анализом «затраты-выпуск» воплощенной энергии . Модель Леонтьева «затраты-выпуск», в свою очередь, была адаптацией неоклассической теории общего равновесия с приложением к «эмпирическому исследованию количественной взаимозависимости между взаимосвязанными видами экономической деятельности». [4] Согласно Тенненбауму [5] метод ввода-вывода Леонтьева был адаптирован к анализу воплощенной энергии Хэнноном [6] для описания потоков энергии экосистемы. Адаптация Хэннона суммировала общие прямые и косвенные потребности в энергии (энергоемкость ) для каждого выхода, производимого системой. Общее количество энергии, прямой и косвенной, для всего объема производства называлось воплощенной энергией .

Методологии [ править ]

Анализ воплощенной энергии интересуется тем, какая энергия идет на поддержку потребителя , и поэтому вся амортизация энергии относится на конечный спрос потребителя. В разных методологиях используются разные масштабы данных для расчета энергии, воплощенной в продуктах и ​​услугах природы и человеческой цивилизации . Ожидается международный консенсус относительно приемлемости шкал данных и методологий. Эта трудность может дать широкий диапазон значений воплощенной энергии для любого данного материала. В отсутствие всеобъемлющей глобальной общедоступной динамической базы данных воплощенной энергии, воплощенные энергетические расчеты могут упускать важные данные, например, о строительстве и обслуживании сельских дорог / шоссе, необходимых для перемещения продукта, маркетинга, реклама, услуги общественного питания, услуги, не связанные с персоналом, и тому подобное. Такие упущения могут стать источником существенной методологической ошибки при оценке энергии. [7] Без оценки и объявления воплощенной энергетической ошибки трудно откалибровать индекс устойчивости и, следовательно, ценность любого данного материала, процесса или услуги для экологических и экономических процессов.

Стандарты [ править ]

SBTool, Кодекс экологически безопасных домов Великобритании, был (и остается в США LEED) методом, с помощью которого оценивается воплощенная энергия продукта или материала наряду с другими факторами для оценки воздействия здания на окружающую среду . Воплощенная энергия - это концепция, для которой ученые еще не пришли к соглашению об абсолютных универсальных ценностях, потому что существует множество переменных, которые необходимо учитывать, но большинство согласны с тем, что продукты можно сравнивать друг с другом, чтобы увидеть, у кого больше, а у кого меньше воплощенной энергии. Сравнительные списки (например, см. Реестр воплощенных источников энергии и углеродных материалов Университета Бата [8] ) содержат средние абсолютные значения и объясняют факторы, которые были приняты во внимание при составлении списков.

Типичные используемые единицы воплощенной энергии - МДж / кг ( мегаджоули энергии, необходимые для производства килограмма продукта), т CO.
2
(тонны углекислого газа, создаваемые энергией, необходимой для производства килограмма продукта). Преобразование МДж в т CO
2
не так просто, потому что разные виды энергии (нефть, ветер, солнечная, ядерная и т. д.) выделяют разное количество углекислого газа, поэтому фактическое количество углекислого газа, выделяемого при производстве продукта, будет зависеть от типа энергии, используемой в производственный процесс. Например, правительство Австралии [9] дает в среднем 0,098 т CO.
2
= 1 ГДж. Это то же самое, что 1 МДж = 0,098 кг CO.
2
= 98 г CO
2
или 1 кг CO
2
= 10,204 МДж.

Связанные методологии [ править ]

В 2000-х годах засуха в Австралии вызвала интерес к применению методов энергетического анализа к воде. Это привело к использованию концепции воплощенной воды . [10]

Данные [ редактировать ]

Существует ряд баз данных для количественной оценки воплощенной энергии товаров и услуг, включая материалы и продукты. Они основаны на ряде различных источников данных с вариациями географической и временной значимости и полноты границ системы. Одной из таких баз данных является База данных по экологическим характеристикам строительства (EPiC), разработанная в Мельбурнском университете, которая включает в себя данные об энергии более чем 250, в основном строительных материалов. Эта база данных также включает значения воплощенных выбросов воды и парниковых газов. [11]Основная причина различий во включенных данных об энергии между базами данных связана с источником данных и методологией, использованной при их составлении. Данные восходящего «процесса» обычно поступают от производителей и поставщиков продукции. Хотя эти данные, как правило, более надежны и специфичны для конкретных продуктов, методология, используемая для сбора данных о процессе, обычно приводит к тому, что большая часть воплощенной энергии продукта исключается, в основном из-за времени, затрат и сложности сбора данных. Для заполнения этих пробелов в данных можно использовать нисходящие экологически расширенные данные ввода-вывода (EEIO), основанные на национальной статистике. Хотя анализ продуктов с помощью EEIO может быть полезен сам по себе для первоначального определения объема использованной энергии, он, как правило, гораздо менее надежен, чем данные процесса, и редко имеет отношение к конкретному продукту или материалу. Следовательно,были разработаны гибридные методы количественной оценки воплощенной энергии,[12] с использованием имеющихся данных о процессе и заполнением любых пробелов в данных данными EEIO. Базы данныхкоторые полагаются на этот гибридный подход, такие как Университет Мельбурна EPIC базы данных , [13] обеспечивают более комплексную оценку воплощенной энергии продуктов и материалов.

В общих материалах [ править ]

Избранные данные из инвентаризации углерода и энергии («ICE»), подготовленной Университетом Бата (Великобритания) [8]

В транспорте [ править ]

Теоретически воплощенная энергия означает энергию, используемую для добычи материалов из шахт, производства транспортных средств, сборки, транспортировки, обслуживания, преобразования и транспортировки энергии и, в конечном итоге, для утилизации этих транспортных средств. Кроме того, следует учитывать энергию, необходимую для строительства и обслуживания транспортных сетей, будь то автомобильные или железнодорожные. Реализуемый процесс настолько сложен, что никто не решается назвать цифру.

Согласно fr: Institut du développement Durable et des Relations internationales , в области транспорта, «поразительно отметить, что мы потребляем больше воплощенной энергии в наших транспортных расходах, чем прямая энергия [...]. Другими словами, мы потребляем меньше энергии для передвижения в наших личных транспортных средствах, чем мы потребляем энергии, необходимой нам для производства, продажи и перевозки автомобилей, поездов или автобусов, которые мы используем ». [14]

Жан-Марк Янковичи выступает за анализ углеродного следа любого проекта транспортной инфраструктуры до его строительства. [15]

В автомобилях [ править ]

Суммарная энергоемкость автомобиля Volkswagen Golf A3 составляет 18 000 кВтч, при этом электроэнергия производится примерно из 9 тонн угля.
Жизненный цикл автомобиля

Производство [ править ]

По данным Volkswagen , воплощенная энергоемкость Golf A3 с бензиновым двигателем составляет 18 000 кВтч (т.е. 12% от 545 ГДж, как показано в отчете [16] ). Golf A4 (оснащенный непосредственным впрыском с турбонаддувом ) покажет воплощенную энергию в размере 22 000 кВтч (то есть 15% от 545 ГДж, как показано в отчете [16] ). По данным французского агентства по энергии и окружающей среде ADEME [17], автомобиль имеет воплощенное энергосодержание 20 800 кВтч, тогда как электромобиль показывает воплощенное энергосодержание, составляющее 34 700 кВтч.

Электромобиль имеет более высокую воплощенную энергию, чем двигатель внутреннего сгорания, благодаря батарее и электронике. Согласно Science & Vie , воплощенная энергия батарей настолько высока, что перезаряжаемые гибридные автомобили представляют собой наиболее подходящее решение [18], поскольку их батареи меньше, чем у полностью электрического автомобиля.

Топливо [ править ]

Что касается самой энергии, коэффициент энергии, возвращенной на вложенную энергию (EROEI) топлива, можно оценить как 8, что означает, что к некоторому количеству полезной энергии, обеспечиваемой топливом, следует добавить 1/7 от этого количества воплощенной энергии топлива. . Другими словами, расход топлива должен быть увеличен на 14,3% за счет топлива EROEI.

По мнению некоторых авторов, для производства 6 литров бензина требуется 42 кВтч энергии (что соответствует примерно 4,2 литрам бензина с точки зрения содержания энергии). [19]

Строительство дороги [ править ]

Здесь приходится работать с цифрами, получить которые еще труднее. В случае дорожного строительства реализованная энергия составит 1/18 расхода топлива (т.е. 6%). [20]

Доступны другие цифры [ править ]

Treloar и др. оценили воплощенную энергию в среднем автомобиле в Австралии в 0,27 тераджоуля (т.е. 75 000 кВтч) в качестве одного из компонентов в общем анализе энергии, задействованной в дорожном транспорте. [21]

В зданиях [ править ]

Типичная продолжительность жизни дома в Японии - менее 30 лет [22]

Хотя основное внимание уделяется повышению энергоэффективностив зданиях был основан на их эксплуатационных выбросах, по оценкам, около 30% всей энергии, потребляемой на протяжении всего срока службы здания, может составлять его воплощенная энергия (этот процент варьируется в зависимости от таких факторов, как возраст здания, климат и материалы) . В прошлом этот процент был намного ниже, но поскольку большое внимание уделялось сокращению производственных выбросов (например, повышению эффективности систем отопления и охлаждения), вклад воплощенной энергии сыграл гораздо большую роль. Примеры воплощенной энергии включают: энергию, используемую для извлечения сырья, материалов для обработки, сборки компонентов продукта, транспортировки между каждым этапом, строительства, технического обслуживания и ремонта, разрушения и утилизации. Таким образом, важно использовать систему учета углерода в течение всего жизненного цикла при анализе выбросов углерода в зданиях.[23]

В области энергетики [ править ]

EROEI [ править ]

EROEI (энергия, возвращенная на вложенную энергию) обеспечивает основу для оценки воплощенной энергии за счет энергии.

Конечная энергия должна быть умножена , чтобы получить воплощенную энергию.

Если EROEI составляет восемь, например, седьмая часть конечной энергии соответствует воплощенной энергии.

Мало того, что для реального получения общей воплощенной энергии следует также принимать во внимание воплощенную энергию из-за строительства и обслуживания электростанций. Здесь крайне нужны цифры.

Электричество [ править ]

В BP Статистический обзор мировой энергетики июня 2018 года , схождение превращаются в кВт.ч «на основе термальной эквивалентности предполагающей эффективность преобразования 38% в современной тепловой электростанции».

Во Франции по соглашению соотношение между первичной и конечной энергией в электроэнергии составляет 2,58, [24], что соответствует КПД 38,8%.

В Германии , напротив, из-за стремительного развития возобновляемых источников энергии соотношение между первичной и конечной энергией в электричестве составляет всего 1,8 [25], что соответствует эффективности 55,5%.

Согласно EcoPassenger , [26] общая эффективность использования электроэнергии составит 34% в Великобритании, 36% в Германии и 29% во Франции. [27]

Обработка данных [ править ]

Дата- центр Facebook в Орегоне

По данным ассоциации négaWatt , суммарная энергия, связанная с цифровыми услугами, составила 3,5 ТВтч / год для сетей и 10,0 ТВтч / год для центров обработки данных (половина для серверов как таковых, т.е. 5 ТВтч / год, а другая половина для зданий, в которых они размещены, т.е. 5 ТВтч / год, цифры действительны для Франции на 2015 год. Организация с оптимизмом смотрит на эволюцию энергопотребления в цифровой сфере, подчеркивая достигнутый технический прогресс. [28] Проект Shift , возглавляемый Жаном-Марком Янковичи , противоречит оптимистическому видению ассоциации négaWatt и отмечает, что объем цифровой энергии растет со скоростью 9% в год. [29]

См. Также [ править ]

  • Биофизическая экономика
  • Экологическая экономика
  • Учет энергии
  • Энергетический каннибализм
  • Экономика энергетики
  • Экологический учет
  • Оценка жизненного цикла
  • Системная экология

Ссылки [ править ]

  1. ^ Мировски, Филипп (1991). Больше тепла, чем света: экономика как социальная физика, физика как экономика природы . Издательство Кембриджского университета. С. 154–163. ISBN 978-0-521-42689-3.
  2. ^ Мартинес-Альер, J. (1990). Экологическая экономика: энергетическая среда и общество . Бэзил Блэквелл. ISBN 978-0631171461.
  3. ^ Вайнер, Дуглас Р. (2000). Модели природы: экология, охрана природы и культурная революция в Советской России . Университет Питтсбурга Press. С. 70–71, 78–82. ISBN 978-0-8229-7215-0.
  4. ^ Леонтьев, W. (1966). Экономика затрат-выпуска . Издательство Оксфордского университета. п. 134.
  5. ^ Тенненбаум, Стивен Е. (1988). Затраты на сетевую энергию для производства подсистем (PDF) (MS). OCLC 20211746 . Документ CFW-88-08. Архивировано из оригинального (PDF) 30 сентября 2007 года.  
  6. ^ Ханнон Б. (октябрь 1973). «Структура экосистем» (PDF) . Журнал теоретической биологии . 41 (3): 535–546. DOI : 10.1016 / 0022-5193 (73) 90060-X . PMID 4758118 .  
  7. ^ Ленцен 2001
  8. ^ a b Г.П. Хэммонд и CIJones (2006) Воплощенная база данных по энергии и углеродному следу , Департамент машиностроения, Университет Бата, Соединенное Королевство
  9. CSIRO о воплощенной энергии: передовое научное учреждение Австралии. Архивировано 25 февраля 2006 г. в Wayback Machine.
  10. ^ Маккормак, М .; Treloar, ГДж; Palmowski, L .; Кроуфорд, Р. (2007). «Моделирование прямых и косвенных потребностей строительства в воде». Строительные исследования и информация . 35 (2): 156–162. DOI : 10.1080 / 09613210601125383 . S2CID 109032580 . 
  11. ^ Кроуфорд, RH; Стефан, А .; Придо, Ф. (2019). «База данных экологических показателей в строительстве (EPiC)». Мельбурнский университет. DOI : 10.26188 / 5dc228ef98c5a . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  12. ^ Кроуфорд, RH; Bontinck, P.-A .; Стефан, А .; Wiedmann, T .; Ю. М. (2018). «Гибридные методы инвентаризации жизненного цикла - Обзор». Журнал чистого производства . 172 : 1273–1288. DOI : 10.1016 / j.jclepro.2017.10.176 . hdl : 11343/194165 .
  13. ^ Кроуфорд, RH; Стефан, А .; Придо, Ф. (2019). «База данных экологических показателей в строительстве (EPiC)». Мельбурнский университет. DOI : 10.26188 / 5dc228ef98c5a . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  14. ^ Чансель, Лукас; Порушоттамин, Прабодх (март 2013 г.). "L'énergie grise: la face cachée de nos consommations d'énergie" . Предложения (на французском). IDDRI.
  15. ^ Jancovici, Жан-Марк (30 декабря 2017). «Pour un bilan carbone des projets d'infrastructures de transport» (на французском языке).
  16. ^ a b (de) Экологический отчет Volkswagen за 2001/2002 г. Архивировано 3 марта 2016 г. на Wayback Machine, см. стр. 27
  17. ^ (fr) Сайт оценки жизненного цикла www.ademe.fr см. стр. 9
  18. ^ (fr) Science & Vie # 1213 октябрь 2018 г. см. страницы с 48 по 51.
  19. ^ (de) Окончательный энергетический анализ: бензин против электромобильности, сайт springerprofessional.de
  20. ^ сайт по энергетике и дорожному строительству www.pavementinteractive.org
  21. ^ Treloar, Грэм; Кроуфорд, Роберт (2004). «Гибридная инвентаризация жизненного цикла дорожного строительства и эксплуатации». Журнал строительной инженерии и менеджмента . 130 (1): 43–49. DOI : 10.1061 / (ASCE) 0733-9364 (2004) 130: 1 (43) .
  22. ^ «Понимание продолжительности жизни японского дома или квартиры» . ЯПОНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕДВИЖИМОСТИ. 7 февраля 2014. Архивировано из оригинала 4 июля 2019 года.
  23. ^ Ибн-Мохаммед, Т .; Greenough, R .; Taylor, S .; Ozawa-Meida, L .; Acquaye, A. (1 ноября 2013 г.). «Эксплуатационные и воплощенные выбросы в зданиях - обзор текущих тенденций». Энергия и здания . 66 : 232–245. DOI : 10.1016 / j.enbuild.2013.07.026 .
  24. ^ (fr) «Постановление от 15 сентября 2006 г. о диагностике энергоэффективности существующих зданий, выставленных на продажу на материковой части Франции» , веб-сайт legifrance.gouv.fr
  25. ^ (de) законы на интернет- сайте gesetze-im-internet.de см. раздел 2.1.1
  26. ^ EcoPassenger сайт ecopassenger.org,ведении Международного союза железных дорог .
  27. ^ Веб-сайт EcoPassenger Environmental Methodology and DataUpdate 2016 ecopassenger.hafas.de; см. стр. 15, таблица 2-3.
  28. ^ (fr) Увеличит ли цифровая революция потребление энергии? сайт decrypterlenergie.org, сайт ассоциации négaWatt .
  29. ^ (фр)Веб-сайт Lean ITC theshiftproject.org; см. страницу 4.

Библиография [ править ]

  • Кларк, DH; Treloar, ГДж; Блэр, Р. (2003). «Оценка роста стоимости коммерческих зданий в Австралии из-за торговли выбросами парниковых газов». In Yang, J .; Брэндон, PS; Сидвелл, AC (ред.). Материалы Международной конференции CIB 2003 по интеллектуальной и устойчивой застроенной среде, Брисбен, Австралия . HDL : 10536 / DRO / DU: 30009596 . ISBN 978-1741070415. OCLC  224896901 .
  • Костанца, Р. (1979). Воплощенная энергетическая основа экономико-экологических систем (доктор философии). Университет Флориды. OCLC  05720193 . UF00089540: 00001.
  • Кроуфорд, Р.Х. (2005). «Подтверждение использования данных ввода-вывода для анализа воплощенной энергии в строительной отрасли Австралии». Журнал строительных исследований . 6 (1): 71–90. DOI : 10.1142 / S1609945105000250 .
  • Кроуфорд, Р.Х .; Treloar, GJ (2010). "120507 Городской анализ и развитие". База данных воплощенных значений энергии и воды для материалов . Фигшаре (набор данных). Мельбурнский университет. DOI : 10.4225 / 49 / 588eeeeda28af .
  • Лензен, М. (2001). «Ошибки в обычных инвентаризациях жизненного цикла и инвентаризации на основе затрат-выпуска». Журнал промышленной экологии . 4 (4): 127–148. DOI : 10.1162 / 10881980052541981 .
  • Лензен, М .; Treloar, GJ (февраль 2002 г.). «Энергия, воплощенная в зданиях: дерево против бетона - ответ Бёрьессону и Густавссону». Энергетическая политика . 30 (3): 249–255. DOI : 10.1016 / S0301-4215 (01) 00142-2 .
  • Treloar, GJ (1997). «Извлечение воплощенных энергетических путей из таблиц ввода-вывода: на пути к гибридному методу анализа энергии на основе ввода-вывода». Исследование экономических систем . 9 (4): 375–391. DOI : 10.1080 / 09535319700000032 .
  • Treloar, Грэм Дж. (1998). Комплексная интегрированная структура энергетического анализа (Ph.D.). Университет Дикина. hdl : 10536 / DRO / DU: 30023444 .
  • Treloar, ГДж; Owen, C .; Фэй, Р. (2001). «Экологическая оценка систем утрамбованного грунта» (PDF) . Структурное обследование . 19 (2): 99–105. DOI : 10.1108 / 02630800110393680 .
  • Treloar, ГДж; С любовью, ПЭД; Холт, GD (2001). «Использование национальных данных о затратах-выпусках для анализа воплощенной энергии отдельных жилых домов». Управление строительством и экономика . 19 (1): 49–61. DOI : 10.1080 / 014461901452076 . S2CID  110124981 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Воплощенные данные об энергии и исследования в Мельбурнском университете
  • Исследование воплощенной энергии в Сиднейском университете, Австралия
  • Австралийское парниковое управление, Департамент окружающей среды и наследия
  • Университет Бата (Великобритания), Инвентаризация углеродных и энергетических материалов (ICE), инвентаризация материалов