Ztělesněná energie - Embodied energy

Část série na
Ekologická ekonomie
Ekonomický systém lidstva vnímán jako a subsystém globálního prostředí
Koncepty Nosnost Ekologické selhání trhu Ekologický model soutěže Ekosystémové služby Ztělesněná energie Energetické účetnictví Entropický pesimismus Index udržitelného ekonomického blahobytu Přírodní kapitál Kosmická loď Země Stabilní ekonomika Udržitelnost, „slabá“ vs. „silná“ Neekonomický růst
Lidé Serhiy Podolynsky Frederick Soddy Nicholas Georgescu-Roegen Kenneth E. Boulding E. F. Schumacher Robert Ayres Herman Daly Joan Martinez Alier Richard B. Norgaard Robert Costanza Tim Jackson Clive Spash Organizace: Mezinárodní společnost pro ekologickou ekonomii
Funguje Bohatství, virtuální bohatství a dluh Zákon o entropii a ekonomický proces Meze růstu Malý je krásný Prosperita bez růstu Ekologická ekonomie (časopis)
související témata Růst Ekonomika životního prostředí Externost Zelená politika Planetární hranice Post-růst Termodynamika Termoekonomie

Ztělesněná energie je součet všech energie požadováno k výrobě jakéhokoli zboží nebo služeb, které se považují za energii zabudovanou nebo „ztělesněnou“ v samotném produktu. Koncept může být užitečný při určování účinnosti výroby energie nebo úspora energie zařízení nebo „skutečné“ náklady na výměnu budovy a, protože energetické vstupy obvykle znamenají skleníkový plyn emise, při rozhodování o tom, zda produkt přispívá ke zmírnění globální oteplování. Jedním ze základních účelů pro měření tohoto množství je porovnat množství energie vyrobené nebo ušetřené daným výrobkem s množstvím energie spotřebované při jeho výrobě.

Ztělesněná energie je účetní metoda, jejímž cílem je najít součet energie potřebné pro celek životní cyklus produktu. Stanovení toho, co tvoří tento životní cyklus, zahrnuje posouzení relevance a rozsahu energie při těžbě surovin, doprava, výroba, montáž, instalace, demontáž, dekonstrukce a / nebo rozklad stejně jako lidské a sekundární zdroje.

Dějiny

Historie budování systému účtů, který zaznamenává energetické toky prostředím, lze vysledovat až k počátkům účetnictví sám. Jako samostatná metoda je často spojována s Fyziokrat „substanční“ teorie hodnoty,^[1] a později zemědělská energetika Sergej Podolinský, ruský lékař,^[2] a ekologická energetika Vladmir Stanchinsky.^[3]

Hlavní metody ztělesněného energetického účetnictví, jak se dnes používají, vyrostly z Vasilij Leontief je model vstup / výstup a jsou voláni Analýza vstupu a výstupu ztělesněné energie. Leontiefův model vstupu a výstupu byl zase adaptací modelu neoklasicistní teorie obecná rovnováha s aplikací na „empirickou studii kvantitativní vzájemné závislosti mezi vzájemně souvisejícími ekonomickými aktivitami“.^[4] Podle Tennenbauma^[5] Metoda Leontief Input-Output byla přizpůsobena ztělesněné energetické analýze Hannona^[6] popsat energetické toky ekosystémů. Hannonova adaptace tabelovala celkové přímé a nepřímé energetické požadavky ( energetická náročnost) pro každý výstup provedený systémem. Celkové množství energie, přímé i nepřímé, pro celé množství výroby se nazývalo ztělesněná energie.

Metodiky

Ztělesněná energetická analýza se zajímá o to, jaká energie jde na podporu a spotřebitel, a tak jsou veškeré odpisy energie přiřazeny konečnému poptávka spotřebitele. Různé metodiky používají různé stupnice dat k výpočtu energie obsažené v produktech a službách přírody a člověka civilizace. Čeká se na mezinárodní konsenzus o vhodnosti datových měřítek a metodik. Tato obtíž může poskytnout širokou škálu ztělesněných energetických hodnot pro jakýkoli daný materiál. Při absenci komplexní globální ztělesněné veřejné veřejné dynamické databáze mohou zabudované energetické výpočty vynechat důležitá data, například o venkovských stavba silnice / dálnice a údržba potřebná k přemístění produktu, marketing, reklama, stravovací služby, nelidské služby a podobně. Taková opomenutí mohou být zdrojem významné metodické chyby v ztělesněných energetických odhadech.^[7] Bez odhadu a deklarace ztělesněné energetické chyby je obtížné kalibrovat index udržitelnosti, a tak hodnota jakéhokoli daného materiálu, procesu nebo služby pro environmentální a ekonomické procesy.

Standardy

SBTool, Velká Británie Kodex pro udržitelné domy byla a USA LEED stále je metoda, při které je hodnocena zabudovaná energie produktu nebo materiálu, spolu s dalšími faktory, k posouzení vlastností budovy zásah do životního prostředí. Ztělesněná energie je koncept, pro který se vědci dosud neshodli na absolutních univerzálních hodnotách, protože existuje mnoho proměnných, které je třeba vzít v úvahu, ale většina souhlasí s tím, že produkty lze navzájem srovnávat, aby bylo vidět, který má více a který má méně vtělenou energii. Srovnávací seznamy (například viz University of Bath Inventář energetických a uhlíkových materiálů^[8]) obsahují průměrné absolutní hodnoty a vysvětlují faktory, které byly vzaty v úvahu při sestavování seznamů.

Typické použité energetické jednotky jsou MJ / kg (megajoulů energie potřebné k výrobě kilogramu produktu), tCO
2 (tuny oxid uhličitý vytvořená energií potřebnou k výrobě kilogramu produktu). Převod MJ na tCO
2 není přímočará, protože různé druhy energie (ropná, větrná, solární, jaderná atd.) emitují různá množství oxidu uhličitého, takže skutečné množství oxidu uhličitého emitovaného při výrobě produktu bude záviset na druhu energie použité v výrobní proces. Například australská vláda^[9] dává globální průměr 0,098 tCO
2 = 1 GJ. To je stejné jako 1 MJ = 0,098 kgCO
2 = 98 gCO
2 nebo 1 kgCO
2 = 10,204 MJ.

Související metodiky

V 2000s suchých podmínkách v Austrálie vzbudily zájem o aplikaci ztělesněných metod energetické analýzy na vodu. To vedlo k použití konceptu ztělesněná voda.^[10]

Data

Existuje řada databází pro kvantifikaci vtělené energie zboží a služeb, včetně materiálů a výrobků. Ty jsou založeny na řadě různých zdrojů dat se změnami v geografické a časové důležitosti a úplnosti systémových hranic. Jednou z takových databází je Databáze vlivu na životní prostředí ve stavebnictví (EPiC) vyvinutý na univerzitě v Melbourne, který zahrnuje ztělesněná energetická data pro více než 250 hlavně stavebních materiálů. Tato databáze také obsahuje hodnoty pro začleněné emise vody a skleníkových plynů.^[11]Hlavním důvodem rozdílů v ztělesněných energetických datech mezi databázemi je zdroj dat a metodika použitá při jejich sestavování. Data procesu „zdola nahoru“ obvykle pocházejí od výrobců a dodavatelů produktů. I když jsou tato data obecně spolehlivější a specifičtější pro konkrétní produkty, metodika použitá ke sběru procesních dat obvykle vede k vyloučení velké části vtělené energie produktu, zejména kvůli času, nákladům a složitosti sběru dat. K vyplnění těchto mezer v datech lze použít údaje EEIO (top-down environmentally extended input-output) založené na národních statistikách. Zatímco analýza EEIO produktů může být sama o sobě užitečná pro počáteční stanovení obsahu energie, je obecně mnohem méně spolehlivá než data procesu a málokdy relevantní pro konkrétní produkt nebo materiál. Proto byly vyvinuty hybridní metody pro kvantifikaci ztělesněné energie,^[12] pomocí dostupných procesních dat a vyplnění jakýchkoli mezer v datech daty EEIO. Databáze, které se spoléhají na tento hybridní přístup, jako je University of Melbourne Databáze EPiC,^[13] poskytnout komplexnější posouzení ztělesněné energie výrobků a materiálů.

V běžných materiálech

Vybraná data ze seznamu uhlíku a energie (ICE) vypracovaného University of Bath (UK) ^[8]

V dopravě

Ztělesněná energie teoreticky znamená energii používanou k těžbě materiálů z dolů, k výrobě vozidel, jejich montáži, přepravě, údržbě, transformaci a k ​​přepravě energie a nakonec k recyklaci těchto vozidel. Kromě toho by měla být zohledněna také energie potřebná k budování a údržbě dopravních sítí, ať už silničních nebo železničních. Proces, který má být implementován, je tak složitý, že se nikdo neodváží předložit číslo.

Podle fr: Institut du développement permanent et et relations internationales „v oblasti dopravy“ je pozoruhodné poznamenat, že ve svých výdajích na dopravu spotřebováváme více energie než přímé energie [...] Jinými slovy, spotřebováváme méně energie na pohyb v našich osobních vozidlech než my spotřebovávají energii, kterou potřebujeme k výrobě, prodeji a přepravě automobilů, vlaků nebo autobusů, které používáme “.^[14]

Jean-Marc Jancovici zasazuje se o analýzu uhlíkové stopy jakéhokoli projektu dopravní infrastruktury před jeho výstavbou.^[15]

V automobilech

Ztělesněný energetický obsah automobilu Volkswagen Golf A3 je 18 000 kWh, což je elektrická energie vyrobená z přibližně 9 tun uhlí

Životní cyklus automobilu

Výrobní

Podle Volkswagen, ztělesněný energetický obsah a Golf A3 s zážehový motor činí 18 000 kWh (tj. 12% z 545 GJ, jak ukazuje zpráva)^[16]). Golf A4 (vybavený a přímé vstřikování s přeplňováním ) ukáže ztělesněnou energii ve výši 22 000 kWh (tj. 15% z 545 GJ, jak je uvedeno ve zprávě)^[16]). Podle francouzské agentury pro energii a životní prostředí ADEME ^[17] automobil má ztělesněný energetický obsah 20 800 kWh, zatímco an elektrické vozidlo ukazuje ztělesněný energetický obsah ve výši 34 700 kWh.

Elektromobil má díky baterii a elektronice vyšší vtělenou energii než spalovací motor. Podle Science & Vie, ztělesněná energie baterií je tak vysoká, že dobíjecí hybridní automobily představují nejvhodnější řešení,^[18] s bateriemi menšími než u elektromobilů.

Palivo

Co se týče samotné energie, faktor energie se vrátila z investované energie (EROEI) paliva lze odhadnout na 8, což znamená, že k určitému množství užitečné energie poskytované palivem by mělo být přidáno 1/7 tohoto množství vtělené energii paliva. Jinými slovy, spotřeba paliva by měla být zvýšena o 14,3% kvůli EROEI paliva.

Podle některých autorů vyžaduje výroba 6 litrů benzinu 42 kWh ztělesněné energie (což odpovídá přibližně 4,2 litru benzinu z hlediska energetického obsahu).^[19]

Stavba silnic

Musíme zde pracovat s čísly, jejichž získání je stále obtížnější. V případě výstavby silnic by ztělesněná energie činila 1/18 spotřeby paliva (tj. 6%).^[20]

Další údaje k dispozici

Treloar, et al. odhadli ztělesněnou energii v průměrném automobilu v Austrálii na 0,27 terajouly (tj. 75 000 kWh) jako jedna složka celkové analýzy energie použité v silniční dopravě.^[21]

V budovách

Typická životnost domu v Japonsku je méně než 30 let^[22]

Ačkoli se většina zaměřuje na zlepšování energetická účinnost v budovách byla zohledněna jejich provozní emise, odhaduje se, že asi 30% veškeré energie spotřebované po celou dobu životnosti budovy může být obsaženou energií (toto procento se liší podle faktorů, jako je věk budovy, klima a materiály) . V minulosti bylo toto procento mnohem nižší, ale vzhledem k tomu, že bylo kladeno větší důraz na snižování provozních emisí (například zlepšení účinnosti v systémech vytápění a chlazení), do hry vstoupil mnohem více zabudovaný energetický příspěvek. Mezi příklady ztělesněné energie patří: energie použitá k těžbě surovin, zpracování materiálů, sestavení komponent produktu, přeprava mezi jednotlivými kroky, konstrukce, údržba a opravy, dekonstrukce a likvidace. Proto je důležité při analýze emisí uhlíku v budovách použít celoživotní rámec pro účtování uhlíku.^[23]

V energetickém poli

EROEI

EROEI (Energy Returned On Energy Invested) poskytuje základ pro hodnocení ztělesněné energie v důsledku energie.

Konečná energie musí být vynásobena ${ displaystyle { frac { hbox {1}} { hbox {EROEI-1}}}}$ za účelem získání ztělesněné energie.

Vzhledem k tomu, že EROEI činí například osm, sedmina konečné energie odpovídá ztělesněné energii.

Nejen to, že pro skutečné získání celkové energie ztělesnění by měla být vzata v úvahu také energie ztělesnění z důvodu výstavby a údržby elektráren. Tady jsou čísla velmi potřebná.

Elektřina

V BP Statistický přehled světové energie, červen 2018, prst jsou převedeny na kWh „na základě tepelné ekvivalence za předpokladu 38% účinnosti přeměny v moderní tepelné elektrárně“.

v Francie podle dohody činí poměr mezi primární energií a konečnou energií v elektřině 2,58,^[24] což odpovídá účinnosti 38,8%.

v Německo, naopak, vzhledem k rychlému rozvoji obnovitelných energií činí poměr mezi primární energií a konečnou energií v elektřině pouze 1,8,^[25] což odpovídá účinnosti 55,5%.

Podle EcoPassenger,^[26] celková účinnost elektřiny by ve Velké Británii činila 34%, v Německu 36% a ve Francii 29%.^[27]

Zpracování dat

Facebook datové centrum v Oregon

Podle sdružení négaWatt, ztělesněná energie související s digitálními službami činila 3,5 TWh / a pro sítě a 10,0 TWh / a pro datová centra (polovina pro samotné servery, tj. 5 TWh / a, a druhá polovina pro budovy, ve kterých jsou umístěny, tj. 5 TWh / a), údaje platné ve Francii v roce 2015. Organizace je optimistická ohledně vývoje spotřeby energie v digitální oblasti, což zdůrazňuje dosažený technický pokrok.^[28] Projekt směny, kterému předsedá Jean-Marc Jancovici, je v rozporu s optimistickou vizí sdružení négaWatt, a konstatuje, že digitální energetická stopa roste o 9% ročně.^[29]

Viz také

Reference

Bibliografie

• Clark, D.H .; Treloar, G.J .; Blair, R. (2003). „Odhad rostoucích nákladů na komerční budovy v Austrálii v důsledku obchodování s emisemi skleníkových plynů“. In Yang, J .; Brandon, P.S .; Sidwell, A.C. (eds.). Proceedings of the CIB 2003 International Conference on Smart and Sustainable Built Environment, Brisbane, Australia. hdl:10536 / DRO / DU: 30009596. ISBN  978-1741070415. OCLC  224896901.
• Costanza, R. (1979). Ztělesněný energetický základ pro ekonomicko-ekologické systémy (Ph.D.). University of Florida. OCLC  05720193. UF00089540: 00001.
• Crawford, R.H. (2005). „Ověření použití vstupně-výstupních dat pro analýzu energetické náročnosti australského stavebního průmyslu“. Journal of Construction Research. 6 (1): 71–90. doi:10.1142 / S1609945105000250.
• Crawford, R.H .; Treloar, G.J. (2010). „120507 Urbanistická analýza a rozvoj“. Databáze ztělesněných energetických a vodních hodnot pro materiály. Fík (Soubor dat). University of Melbourne. doi:10.4225 / 49 / 588eeeeda28af.
• Lenzen, M. (2001). "Chyby v konvenčních a na vstupech a výstupech založených soupisech životního cyklu". Journal of Industrial Ecology. 4 (4): 127–148. doi:10.1162/10881980052541981.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
• Lenzen, M .; Treloar, G.J. (Únor 2002). „Ztělesněná energie v budovách: dřevo versus beton - odpověď Börjessonovi a Gustavssonovi“. Energetická politika. 30 (3): 249–255. doi:10.1016 / S0301-4215 (01) 00142-2.
• Treloar, G.J. (1997). „Extrahování ztělesněných energetických cest z tabulek vstupu a výstupu: Směrem k metodě hybridní energetické analýzy založené na vstupu a výstupu“. Výzkum ekonomických systémů. 9 (4): 375–391. doi:10.1080/09535319700000032.
• Treloar, Graham J. (1998). Komplexní ztělesněný rámec energetické analýzy (Ph.D.). Deakin University. hdl:10536 / DRO / DU: 30023444.
• Treloar, G.J .; Owen, C .; Fay, R. (2001). „Environmentální hodnocení stavebních systémů s pěchovanou zemí“ (PDF). Strukturální průzkum. 19 (2): 99–105. doi:10.1108/02630800110393680.
• Treloar, G.J .; Láska, P.E.D .; Holt, G.D. (2001). "Využití národních vstupně-výstupních dat pro ztělesněnou energetickou analýzu jednotlivých obytných budov". Stavební management a ekonomika. 19 (1): 49–61. doi:10.1080/014461901452076. S2CID  110124981.

externí odkazy

• Ztělesněná energetická data a výzkum na University of Melbourne
• Výzkum vtělené energie na univerzitě v Sydney v Austrálii
• Australský skleníkový úřad, ministerstvo životního prostředí a dědictví
• University of Bath (UK), Inventory of Carbon & Energy (ICE) Material Inventory