Кіріспе

Кез келген тауарларды немесе қызметтерді өндіру үшін қажетті барлық энергияның жиынтығы.

Түсірілген энергия – кез келген тауарларды немесе қызметтерді өндіру үшін қажетті барлық энергияның жиынтығы, бұл энергия өнімнің өзіне сіңірілген немесе "түсірілген" деп есептеледі. Бұл тұжырым энергия өндіретін немесе энергияны үнемдейтін құрылғылардың тиімділігін анықтауға, немесе ғимаратты ауыстырудың "шын" құнын бағалауға көмектеседі. Энергиялық кірістер көбінесе парниктік газдар шығарылымдарымен байланысты болғандықтан, өнімнің жаһандық жылынуға себеп болатынын немесе оны жеңілдететінін анықтауға да пайдалы. Осы шаманы өлшеудің басты мақсаты – сөзгі қозғалған өнімнің өндірісінде жұмсалған энергия мөлшерімен салыстырғанда, қанша энергия өндірілгенін немесе сақталғанын анықтау. Түсірілген энергия – бұл өнімнің толық өмірлік циклына қажетті энергияның жалпы сомасын есептейтін әдіс. Бұл өмірлік циклге кіретін нәрсені анықтау үшін шикізатты өндіру, тасымалдау, өндіріс, құрастыру, орнату, бөлшектеу, құрастырудан айыру және/немесе ыдырау кезінде жұмсалатын энергияның маңыздылығы мен көлемін, сондай-ақ адам және қосымша ресурстарды бағалау қажет.

Тарих

Қоршаған орта арқылы энергия ағынын тіркеуді қамтамасыз ететін есеп жүйесін құру тарихы есептің бастауына дейін жетеді. Ерекше әдіс ретінде, ол көбінесе физиократтардың "заттық" құндылық теориясымен, содан кейін орыс дәрігері Сергей Подолинскийдің ауыл шаруашылығы энергетикасымен және Владимир Станчинскийдің экологиялық энергетикасымен байланысты. Қазіргі кезде қолданылатын энергияны шоғырландырылған түрде есепке алудың негізгі әдістері Василий Леонтьевтің кіріс-шығыс моделінен өркендеп, кіріс-шығыс энергиясын есепке алу деп аталады. Леонтьевтің кіріс-шығыс моделі, өз кезегінде, жалпы тепе-теңдіктің неоклассикалық теориясын "бір-бірімен байланысты экономикалық әрекеттер арасындағы сандық өзара тәуелділікті эмпирикалық тұрғыдан зерттеуге" бейімдеу болып табылды. Тенненбаумның сөзіне сәйкес, Леонтьевтің кіріс-шығыс әдісі Ханнонның энергия талдау әдісі арқылы экожүйедегі энергия ағындарын сипаттау үшін бейімделген. Ханнонның бейімделуі жүйеде өндірілетін әрбір өнім үшін тікелей және жанама энергияның жалпы талаптарын (энергия интенсивтілігін) кестеге түсірді. Өндірістің барлық көлемі үшін тікелей және жанама энергияның жалпы сомасы шоғырландырылған энергия деп аталды.

Әдістемелер

Кейінге жұмсалған энергияны талдау тұтынушыны қолдауға кеткен энергияны анықтауға бағытталған, сондықтан барлық энергияның тозуы тұтынушының соңғы сұранысына есептеледі. Табиғат пен адамзат өркениетінің өнімдері мен қызметтеріне сіңген энергияны есептеу үшін әртүрлі әдістемелер әртүрлі көлемдегі деректерді пайдаланады. Дерек көлемі мен әдістемелердің дұрыстығы бойынша халықаралық келісімге қол жеткізу күтілуде. Бұл қиындық кез келген материал үшін кейінге жұмсалған энергияның мәнінің кең диапазонына әкелуі мүмкін. Әлемдік, жан-жақты динамикалық деректер базасы болмағандықтан, кейінге жұмсалған энергияны есептеу кезінде маңызды деректер жіберілуі мүмкін, мысалы, өнімді тасымалдау үшін қажетті ауылдық және тас жолдардың салынуы мен күтілуі, маркетинг, жарнама, қосымша қызметтер, адам емес қызметтер және т.б. Мұндай жіберулер кейінге жұмсалған энергияны бағалауда маңызды әдістемелік қателіктерге себеп болуы мүмкін. Кейінге жұмсалған энергияның қатесін бағалау және жариялаусыз, тұрақтылық индексін калибрлеу және кез келген материалдың, процестің немесе қызметтің қоршаған ортаға және экономикаға тигізетін әсерін анықтау қиын.

Стандарттар

SBTool, Ұлыбританияның тұрақты үйлер кодексі болды, ал АҚШ LEED әлі де қолданылады. Бұл әдіс ғимараттың экологиялық әсерін бағалау үшін өнімнің немесе материалдың кіріктірілген энергиясын, сондай-ақ басқа факторларды ескереді. Кіріктірілген энергия – ғалымдардың әлі де нақты, әмбебап мәндерге келіспеген түсінігі, себебі ескеруге тиіс көптеген айнымалылар бар. Дегенмен, көпшілік өнімдерді бір-бірімен салыстырып, қайсысында кіріктірілген энергия көбірек екенін анықтауға болады деп келіседі. Салыстырмалы тізімдер (мысалы, Bath University кіріктірілген энергия және көміртекті материалдар тізімі) орташа мәндерді қамтиды және тізімдерді құрастыру кезінде ескерілген факторларды түсіндіреді. Кіріктірілген энергияны өлшеу үшін әдетте қолданылатын бірліктер: МДж/кг (бір килограмм өнімді жасауға қажетті энергияның мегаджоульдері) және т (бір килограмм өнімді жасауға қажетті энергияның нәтижесінде пайда болған көмірқышқыл газының тоннасы). МДж-ді т-ға аудару тікелей емес, өйткені энергияның түрлері (мұнай, жел, күн, ядролық және т.б.) көмірқышқыл газын әртүрлі мөлшерде бөліп шығарады. Сондықтан, өнімді жасау кезінде бөлінетін көмірқышқыл газының мөлшері өндіріс процесінде қолданылатын энергия түріне байланысты болады. Мысалы, Австралия үкіметі берген жаһандық орташа көрсеткіш: 0,098 т = 1 ГДж. Яғни, 1 МДж = 0,098 кг = 98 г немесе 1 кг = 10,204 МДж.

Қатысушы әдістемелер

2000 жылдары Австралиядағы құрғақшылық жағдайлары суға қатысты энергияны есептеу әдістерін қолдануға қызығушылық тудырды. Осының нәтижесінде "көмілген су" (embodied water) ұғымы пайда болды.

Деректер

Тауарлар мен қызметтердің, соның ішінде материалдар мен өнімдердің энергиялық құнын анықтау үшін бірнеше деректер базасы бар. Бұл деректер географиялық және уақыттық жағдайлар, сондай-ақ жүйелік шекараның толықтығы тұрғысынан әртүрлі дерек көздеріне негізделген. Мұндай деректер базасының бірі – Мельбурн университетінде жасалған Құрылыстағы экологиялық өнімділік (EPiC) деректер базасы, онда негізінен құрылыс материалдарынан тұратын 250-ден астам материалдың энергиялық құны туралы мәліметтер бар. Бұл деректер базасына сондай-ақ судың пайдаланылуы және парниктік газдар шығарылымының көрсеткіштері де кіреді. Деректер базалары арасындағы энергиялық құн мәліметтерінің айырмашылығының басты себебі – деректердің көзі және оларды жинау әдістемесі. «Төменнен жоғары» қағидаты бойынша жиналған процестік деректер әдетте өнім өндірушілер мен жеткізушілерден алынады. Бұл деректер көбінесе сенімдірек және нақты өнімдерге қатысты болғанымен, процестік деректерді жинау әдістемесі жиі өнімнің энергиялық құнының көп бөлігін қамтымайды, себебі деректерді жинау уақыт, шығын және күрделілік тұрғысынан қиын. Ұлттық статистикаға негізделген, «жоғарыдан төмен» қағидаты бойынша кеңейтілген экологиялық кіріс-шығыс деректері (EEIO) осы деректердегі кемшіліктерді толтыру үшін қолданылуы мүмкін. EEIO талдауы өнімдердің энергиялық құнын алдын ала бағалау үшін пайдалы болғанымен, ол әдетте процестік деректерге қарағанда сенімділігі төмен және нақты өнім немесе материал үшін сирек маңызды. Сондықтан, энергиялық құнды анықтау үшін гибридтік әдістер жасалған, олар қолжетімді процестік деректерді пайдаланады және EEIO деректерімен толықтырылады. Бұл гибридтік тәсілге сүйенетін деректер базалары, мысалы, Мельбурн университетінің EPiC деректер базасы, Жан Марк Янковичи кез келген көлік инфрақұрылымы жобасын салуға кіріспес бұрын, оның көміртегі ізіне талдау жасауды ұсынады.

Өңдеу

Volkswagen компаниясының мәлімдемесіне сәйкес, бензинді қозғалтқышы бар Golf A3 көлігінің кіріктірілген энергиясы 18 000 кВт/сағ құрайды (яғни, есепте көрсетілгендей 545 ГДж-ның 12%). Түрбожүктемелі тікелей инъекциясы бар Golf A4 22 000 кВт/сағ кіріктірілген энергияны көрсетеді (яғни, баяндамада көрсетілгендей, 545 ГДж-ның 15%). Көліктің кіріктірілген энергиясы 20 800 кВт/сағ құрайды, ал электр көлігінікі 34 700 кВт/сағ құрайды. Электр көлігі, аккумуляторлары мен электроникасының болуына байланысты, жану қозғалтқышты көліктен көбірек кіріктірілген энергияға ие. Science & Vie журналының мәліметінше, аккумуляторлардың кіріктірілген энергиясы соншалықты жоғары, сондықтан қайта зарядталатын гибридтік көліктер ең тиімді шешім болып табылады, себебі олардың аккумуляторлары толыққанды электрлік көліктерге қарағанда кішкентай.

Отын

Энергияның өзіне келетін болсақ, отынның салған энергияға қайтарылған энергия коэффициенті (EROEI) 8-ге жуық деп есептелуі мүмкін, яғни отын ұсынған пайдалы энергияның белгілі бір мөлшеріне, отынның ішкі энергиясы ретінде сол мөлшердің 1/7 бөлігі қосылуы тиіс. Басқаша айтқанда, отынның EROEI көрсеткішіне байланысты отын тұтыну 14,3%-ға артуы керек. Кейбір авторлардың пікірінше, 6 литр бензин өндіру үшін 42 кВт⋅сағ ішкі энергия қажет (бұл энергиялық мазмұны бойынша шамамен 4,2 литр дизельге тең келеді).

Жол құрылысы

Біз мұнда сандармен жұмыс істеуіміз керек, оларды алу тіпті қиынға соғады. Жол салу жағдайында, кіріктірілген энергия отын тұтынудың 1/18 бөлігін құрайды (яғни 6%).

Басқа да сандар

Трелоар және авторлар Австралиядағы орташа автомобильге жұмсалған энергияны 0,27 тераджоуль (яғни 75 000 кВт/сағ) деп бағалаған. Бұл автомобиль көлігіне қатысты энергияны күйзелісті талдаудың бір бөлігі болып табылады.

Ғимараттарда

Ғимараттардың энергия тиімділігін арттыруға басымдық берілгенімен, ғимараттың өмір бойы тұтынылатын энергияның шамамен 30% оның жасалу кезінде жұмсалатын энергияға (көмілген энергияға) қатысты екені есептеледі (бұл көрсеткіш ғимараттың жасы, климаты және қолданылған материалдарға байланысты өзгереді). Бұрын бұл көрсеткіш анағұрлым төмен болған, бірақ пайдалану кезіндегі шығарындыларды азайтуға (мысалы, жылыту және салқындату жүйелерінің тиімділігін арттыру) көп көңіл бөлінгендіктен, жасалу кезінде жұмсалатын энергияның үлесі маңыздырақ атанды. Көмілген энергияның мысалдары: шикізатты өндіруге, материалдарды өңдеуге, өнімнің құрамдас бөліктерін жинауға, әрбір кезең арасында тасымалдауға, құрылыс жұмыстарына, күтімге және жөндеуге, сондай-ақ бөлшектеуге және кәдеге шығаруға кеткен энергия. Сондықтан, ғимараттардағы көміртегі шығарындыларын талдау үшін толық өмірлік цикл бойынша көміртегі есебін қолдану маңызды. Зерттеулер көрсеткендей, ғимараттардың көлемінен тыс, тұрғындардың қозғалысына байланысты энергияны және инфрақұрылымдық қажеттіліктерге байланысты жасалу кезінде жұмсалатын энергияны ескеру қажет, осылайша құрылыс ортасының әртүрлі деңгейлерінде энергия қажеттіліктерін ауыстырудың алдын алуға болады.

EROEI

EROEI (Инвестицияланған энергияға қайтарылатын энергия) энергияның ішкі энергиясын бағалау үшін негіз болып табылады. Ішкі энергияны алу үшін соңғы энергияны көбейту қажет. Мысалы, EROEI сегіз болған жағдайда, соңғы энергияның жетісінен бірі – ішкі энергияға сәйкес келеді. Одан да маңыздысы, жалпы ішкі энергияны анықтау үшін электр станцияларын салу және күтуге жұмсалатын энергияны да ескеру керек. Мұнда нақты деректер қажет.

Электр энергиясы

2018 жылғы маусымдағы BP Statistical Review of World Energy-де toe "заманауи жылу электр стансасында 38% айналым тиімділігін ескере отырып, жылу эквиваленті негізінде" кВт·сағатқа шағырылады. Францияда конвенция бойынша электр энергиясындағы біріншілік энергия мен түнгі энергия арақатынасы 2,58-ге тең, бұл 38,8% тиімділікке сәйкес келеді. Германияда, керісінше, жаңаруға қабілетті энергия көздерінің қарқынды дамуына байланысты электр энергиясындағы біріншілік энергия мен түнгі энергия арақатынасы тек 1,8-ге тең, бұл 55,5% тиімділікке сәйкес келеді. EcoPassenger мәліметінше, электр энергиясының жалпы тиімділігі Ұлыбританияда 34%, Германияда 36% және Францияда 29% құрайды.

Деректерді өңдеу

НегаВатт қауымдастығының мәліметтері бойынша, цифрлық қызметтерге байланысты энергия көлемі желілер үшін 3,5 ТВтж/жылы, ал деректер орталықтары үшін 10,0 ТВтж/жылы (серверлердің өзі үшін жартысы, яғни 5 ТВтж/жылы, ал қалған жартысы олар орналасқан ғимараттар үшін, яғни 5 ТВтж/жылы) құрады, бұл көрсеткіштер 2015 жылы Францияда қолданылды. Ұйым цифрлық саласындағы энергия тұтынудың өсуіне оңтайлы көзқарас білдіреді, сондай-ақ техникалық прогреске қол жеткізілуін атап көрсетеді. Жан Марк Янковичи төрағалық ететін Shift жобасы, керісінше, НегаВатт қауымдастығының оңтайлы көзқарасына қарсы тұрып, цифрлық энергияның экологиялық іздері жыл сайын 9%-ға өсіп келе жатқанын мәлімдейді.