エネルギー収支比
エネルギー収支比(エネルギーしゅうしひ、Energy Payback Ratio, Energy Profit Ratio, EPR, Energy Return on Investment, EROI, Energy Returned on Energy Invested, EROEI)とは、エネルギー(電力や熱)生産設備の性能を表す指標の一種である。特定のエネルギー設備で生産(もしくは節約)できるエネルギーと、その設備に対して直接あるいは間接的に投入したエネルギーの比を言う。発電所などのエネルギー生産設備や省エネルギー設備などのライフサイクルアセスメントに用いられる。エネルギー利益率とも呼ばれる。
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概要 [編集]
発電所などのエネルギー設備において、電力などのエネルギーを生産するには、その設備(タービン、発電機など)の製造・建設(原料採鉱、精製、土木工事など)や、解体・廃棄などに際してエネルギーを投入する必要がある。こうした投入エネルギーに対して、そのエネルギー設備からのエネルギー生産によって生産(節約)できるエネルギーの倍率がエネルギー収支比である[1][2]。 これが大きいほど性能が良いことを示す。単位のない倍率で表される[1][3]。
投入エネルギーの考慮範囲 [編集]
投入するエネルギーの考慮範囲は、下記のような点で異なる場合がある[1][2]。
- 運用中のある時点までの収支をみるか、ライフサイクル全体を見るか
- 運転用の燃料を含めるかどうか(枯渇性エネルギー源の場合)
「エネルギーペイバックタイム#投入エネルギーの考慮範囲」も参照
投入エネルギーの算出方法 [編集]
投入エネルギーの算出方法としては、積み上げ方式と、産業連関分析の2通りの手法がある[1]。
「エネルギーペイバックタイム#投入エネルギーの算出方法」も参照
二次エネルギーの換算 [編集]
エネルギー生産設備から産出されるエネルギー(電力や水素)を二次エネルギーと呼ぶが、投入エネルギーには一次エネルギーと二次エネルギーの両方が含まれる。二次エネルギーをそのままもちいるか、一次エネルギーに換算してもちいるかでエネルギー収支分析の結果は異なる[1]。
一次もしくは二次に揃える場合 [編集]
発電設備の分析では通常[4]、二次エネルギー(電力)はその国の電力事情を反映した換算係数を用いて、すべて一次エネルギーに換算して計算される(例:[1])。発電量あたりの一次エネルギー(燃料)の投入量や、火力発電に対する化石燃料の節約量などを比較的正確に評価でき、再生可能エネルギー源と枯渇性エネルギー源の比較などに用いられる(例:[5])。
この定義の場合は、一般的にライフサイクルアセスメントで用いられる[4]エネルギーペイバックタイムとも互換性を持つ。投入エネルギーの算出の際にライフサイクル全体を考慮(#投入エネルギーの考慮範囲を参照)すれば、EPRとエネルギーペイバックタイム(EPT)との関係は EPR = (想定寿命)/EPT で表される[2]。
一次と二次を区別しない場合 [編集]
換算基準を揃えず、一次/二次エネルギーの別を考慮せずに出力エネルギーを入力エネルギーで除算する例も見られる。入力と出力のエネルギー量を単純に比較する方法である。二次エネルギー(電力)を得るには通常その数倍の量の一次エネルギー(熱)が必要なため、同じエネルギー量でも実際に消費する一次エネルギーの量が異なるが、この方法では電力も熱も等価に扱う。このため、一次もしくは二次エネルギーに揃えて計算した場合と比べて下記のような違いが生じる[1][4]。
- 発電量あたりの燃料の投入総量や、燃料の節約効果を正確に比較できない。
- 投入エネルギーに占める二次エネルギーの割合が多ければ有利、少なければ不利となる。
- 化石燃料の節約手段としての評価の場合、実際には節約になるものでもEPR<1と算出される場合がある。
- 熱よりも電力の方が価値が高いことが計算に反映されない。
また、発電方式のライフサイクルアセスメントで一般的に比較に使われる定義とも異なると指摘されている[4]。
一部の再生可能エネルギーを批判する主張で利用されている[6][7][要検証 ]が、科学的に認められた根拠が示されていない。示されているEPRの値は日本[8]や各国での他の多くの科学的な調査結果に比較して数倍~十数倍小さな値となっており、科学的な調査結果と矛盾すると指摘されている[4]。
参考文献 [編集]
- ^ a b c d e f g 内山洋司、山本博巳、発電プラントのエネルギー収支分析、電中研報告書 No.Y90015
- ^ a b c EPT/EPRの定義(産業技術総合研究所)
- ^ 再生可能エネルギー源の性能(産業技術総合研究所)
- ^ a b c d e 太陽光発電のEPT/EPRについて(産業技術総合研究所)
- ^ 再生可能エネルギー源の性能
- ^ 電中研ニュース439
- ^ たとえば天野治、石油ピーク後のエネルギー、愛智出版、2008年、ISBN978-4-87256-020-6 。太陽光発電は2000年の技術水準、風力発電は現在の主流機よりも一桁小さいサイズのものだけで計算されている。
- ^ NEDO成果報告書 みずほ情報総研、NEDO、太陽光発電システムのライフサイクル評価に関する調査研究、No. 20090000000073