/Image2630.gif) EROI−Ratio of Energy Returned on Energy Invested. Murphy & Hall 2010 Wikipedia（HP/2012/12）による『Energy returned on energy invested』から |
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最終更新日：2016年11月24日
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| 全般 | 有効エネルギー | エントロピー | その他 |
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リンク｜ エネルギー｜ エネルギーの質｜ エネルギー変換｜ エネルギー流量｜ エネルギー貯蔵｜ |
エクセルギー｜ エメルギー｜ |
エントロピー｜ | ヒートポンプ｜ |
| エネルギー（Energy）とは、外部に対して行うことができる仕事量（Amount of Work）であり、形態としては化学エネルギー（Chemical Energy）・力学的エネルギー（Mechanical Energy、機械的エネルギー）〔運動エネルギー（Kinetic Energy）と位置エネルギー（Potential Energy）〕・電気エネルギー（Electric Energy）・熱エネルギー（Thermal Energy）・原子核エネルギー（Nuclear Energy）・光エネルギー〔Light energy：Electric EnergyのElectromagnetism（電磁気作用⇒電磁波）によるものとも言える〕などがある。これらのエネルギーは変換可能（Transformable）であり、資源（Resource）として利用する場合にはエネルギー資源（Energy Resource）と呼ばれる。現在の世界のエネルギー消費量が最も多いのは化石燃料〔Fossil Fuel：主に石油（Oil）・石炭（Coal）・天然ガス（Natural Gas）〕であるから、化学エネルギーを電気エネルギーや熱エネルギーや力学的エネルギーに変換して利用しているものが大部分である。近年は電気エネルギーとして利用する割合が増えている。 |
| リンク |
| 全般 | 有効エネルギー | エントロピー | その他 |
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全般｜ エネルギー｜ エネルギーの質｜ エネルギー蓄積｜ |
エクセルギー（Exergy）｜ emergy（エメルギー、任意の有効エネルギー）｜ |
エントロピー（Entropy⇒でたらめさの尺度）｜ ネゲントロピー（Negentropy：エントロピーの低い状態）｜ |
ヒートポンプ｜ その他 |
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（1）「森のエネルギーが地球を救う！」 （2）水は不思議なエネルギー （3）水素がエネルギー？！ 燃料電池を作ろう （4）放射線をキャッチ！ （5）省エネルギーとリサイクル （6）電気をつくろう 〜 手回し発電から原子力まで （7）まわれ！究極の風車コンテスト！ （8）空気の汚れを測定しよう！ （9）防霜ファンで発電できる？！― モーターづくりからはじめよう― （10）もっと！太陽エネルギー！ （11）発電模型をつくろう！ （12）エネルギ−ってなんだろう？ |
【エネルギーの質】〔Net Energy、EROI（Energy Return On Investment）/EROEI（Energy Returned On Energy Invested）、EPR（Energy Profit Ratio）〕
| エネルギー（Energy） |
| エネルギーの質〔Net Energy、EROI（Energy Return On Investment）/EROEI（Energy Returned On Energy Invested）、EPR（Energy Profit Ratio）〕 |
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EROI−Ratio of Energy Returned on Energy Invested. Murphy & Hall 2010 Wikipedia（HP/2012/12）による『Energy returned on energy invested』から |
/Image2624.gif) 石井（2011/9）による『エネルギーは質が全て、量ではない』から |
| エネルギー収支比（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。 |
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In physics,
energy
economics and ecological
energetics, EROEI (energy returned on energy invested),
ERoEI, or EROI (energy return on investment), is
the ratio of the amount of usable energy
acquired from a particular energy resource to the amount of energy
expended to obtain that energy resource. When the EROEI of a
resource is equal to or lower than 1, that energy source becomes
an "energy sink", and can no longer be used as a primary
source of energy. EROEI＝Usable Acquired Energy／Energy Expended |
/Image2629.gif) 土屋・天野（2010/4）による『木質ペレット製造のエネルギー収支分析』から |
/Image2625.gif) |
/Image2626.gif) |
/Image2627.gif) |
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| 加藤（2010/4）による『EPR−Energy Profit Ratio （エネルギー収支比）』から | |
/Image2628.gif) 電力中央研究所（2007/3）による『エネルギーの「質」から、将来の石油代替エネルギーを考える−EPR（エネルギー収支比）という指標を用いた分析−』から |
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| 〔Cutler J. Cleveland氏（Geography and Environment, Boston University）による（October 27, 2006）『Energy Quality, Net Energy andthe Coming Energy Transition』から〕 | |
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| Oil and gas (domestic wellhead) | ||
| 1940's |
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| 1970's |
discoveries 8.0 |
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| Coal (mine mouth) | ||
| 1950's | 80.3 | |
| 1970's | 30.0 | |
| Oil shale | 0.7 to 13.3 | |
| Coal liquefaction | 0.5 to 8.2 | |
| Geopressured gas | 10. to 5.0 | |
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| Ethanol (sugarcane) | 0.8 to 1.7 | |
| Ethanol (corn) | 1.3 | |
| Ethanol (corn residues) | 0.7 to 1.8 | |
| Methanol (wood) | 2.6 | |
| Solar space heat (fossil backup) | ||
| Flat-plate collector | 1.9 | |
| Concentrating collector | 1.6 | |
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| Coal | ||
| U.S. average | 9.0 (27.0) | |
| Western surface coal | ||
| No scrubbers | 6.0 (18.0) | |
| Scrubbers | 2.5 (7.5) | |
| Hydropower | 11.2 (33.6) | |
| Nuclear (light-water reactor) | 4.0 (12.0) | |
| Solar | ||
| Power satellite | 2.0 (6.0) | |
| Power tower | 4.2 (12.6) | |
| Photovoltaics | 1.7 (5.1) to 10.0 (30.0) | |
| Geothermal | ||
| Liquid | 4.0 (12.0) | |
| Hot dry rock | 1.9 (5.7) to 13.0 (39.0) | |
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*Based on discovery rates reported by
Hubbert (44) and the assumption that energy use in drilling was
;ess than 1 barrel per foot [Hall and Cleveland (44)]. †Does not include energy in fuel. |
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 FIGURE 15 compares
the EPR and relative economic effectiveness of a range
of fuels considered from a transport perspective. The right hand
side lists the most effective fuels with coal as least effective
on the left hand side, all compared on a joule by joule basis.
Electricity occupies an intermediate position because of portability
and storage constraints. Oil from giant fields in their prime
has by far the highest EPR. |
| エネルギー変換 |
ウィキペディア（HP/2015/4）による『エネルギー効率』から |
越後（1997）による〔『エネルギー･資源ハンドブック』（32p）から〕 |
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田沼（1994）による〔『エネルギー変換』（8p）から〕 |
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| エネルギー流量 |
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（1020 kJ/年） |
| 太陽から宇宙へ放射されるエネルギー |
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| 太陽光 |
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| 地熱 |
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| 人類が消費した全一次エネルギー |
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| 重力 |
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| *スピロ・スティリアニ（2000）による〔『地球環境の化学』（1-5p）から〕の『表1.1 地球上のエネルギー流量』から | ||
| エネルギー蓄積 |
/Image2002.gif) エネルギー貯蔵方式の進化 (18650 セルのエネルギー密度の伸び) |
/Image2003.gif) 図 2-4 米国に於ける蓄電容量とその技術別内訳（計画分を含む） （出典：DoE の 2013/12 レポート） |
/Image2004.gif) 図 3-1 蓄電方式の比較（出典：各種資料をもとに Stepwest が作成） |
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| （独）新エネルギー・産業技術総合開発機構シリコンバレー事務所（2014/2）による『エネルギー保存システム』から | |
/Image1252.gif) 図1 エネルギーの貯蔵形態（図説 電力システム工学 丸善から転載） /Image1253.gif) 嶋田（2013）による『電力貯蔵技術の現状と今後の展望』から |
| エクセルギー（Exergy） |
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エクセルギー (exergy) とは、ある系から力学的な仕事として取り出せるエネルギーのことである。単に有効エネルギー
(available energy) ともいう。自由エネルギーとは近い概念だが、エクセルギーは系の状態だけではなく周囲の状態にも依存する量であり、その重要性は理論上というよりむしろ実用上のものである（物理学よりもむしろ工学の用語である）。 exergy という語はラテン語由来の接頭辞 ex-（外へ）とギリシア語 ergon（仕事）の合成語であり、1956年にスロヴェニアの工学者ゾラン・ラント (Zoran Rant) によって作られた。 俗に「省エネルギー」という表現があるが、各種エネルギーの総和は宇宙全体で見れば一定不変であり（→エネルギー保存の法則）、それを節約しようということは無意味である。「利用可能なエネルギーを節約する」という意図を正しく表現したいならば、「省エクセルギー」と言うべきであろう。 |
| エメルギー（emergy） |
| Emergy is the available energy (exergy) of one kind that is used up in transformations directly and indirectly to make a product or service. Emergy accounts for, and in effect, measures quality differences between forms of energy. Emergy is an expression of all the energy used in the work processes that generate a product or service in units of one type of energy. The unit of emergy is the emjoule, a unit referring to the available energy of one kind consumed in transformations. Emergy accounts for different forms of energy and resources (e.g. sunlight, water, fossil fuels, minerals, etc.). Each form is generated by transformation processes in nature and each has different ability to support work in natural and human dominated systems. The recognition of these differences in quality is a key concept of the emergy methodology. |
| Odum（2000b）によると、エメルギーは「物・サービスを生み出すために、直接ないし間接的に消費された任意の有効エネルギーであり、エクセルギー（実質エネルギー）×Transformityにより求められる。またその単位はエマジュール（eMjoule）と表される」と定義されている。また、エメルギーの定義中にも使用されているTransformityは、「ある生産エネルギー１Jを作るのに必要な任意のエネルギー量であり、エメルギー÷エクセルギーの関係式からなる」と定義される。 |
| エントロピー（Entropy） |
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エントロピー (entropy) は、物質や熱の拡散の程度を表すパラメーターである。エントロピーは、ドイツの物理学者クラウジウスが、カルノーサイクルの研究をする中で、dS=dQ/Tという式の形で導入した概念で、当初は、「でたらめさの尺度」としてではなく、熱力学における可逆性と不可逆性を研究するための概念であった。しかし、原子の実在性を強く確信したオーストリアの物理学者ボルツマンによって、エントロピーは、原子や分子の「でたらめさの尺度」である事が論証された。そして、更に、物質から得られる情報に関係があることが指摘され、情報理論にも応用されるようになった。 一般に記号 S を用いて表され、S = kB ln Ω と定義される。ここで、Ω は物質がとりうる状態の数、kB はボルツマン定数である。この定義より、エントロピーはボルツマン定数と同じ「エネルギー÷温度」の次元をもち、単位は J/K である。 |
| ヒートポンプ |
/Image2906.gif) 次世代型ヒートポンプシステムのイメージ NEDO（HP/2013/6）による『次世代型ヒートポンプシステム研究開発』から |
/Image1375.gif) （財）ヒートポンプ・蓄熱センター（HP/2011/12）による『ヒートポンプ・蓄熱システムデータブック2011』から |
/Image1358.gif) |
/Image1362.gif) |
/Image1363.gif) |
/Image1364.gif) |
/Image1365.gif) |
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/Image1366.gif) |
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| 日本エレクトロヒートセンター（HP/2011/11）による『ヒートポンプ』から | |
/Image1368.gif) エコキュートは自然のエネルギーを利用する給湯システム。エコキュートのキーテクノロジーは、環境への負荷を大幅に抑える自然冷媒（CO2）を使ったヒートポンプで、燃焼式の給湯システムに比べ、高い省エネルギー効果を生む。圧縮機で最高100気圧まで加圧すると、冷媒の温度が上昇し、熱交換器を通して隣接する水を90℃という高温にできる（出所：財団法人ヒートポンプ・蓄熱センター） 桑原（2008）による『Q5. ヒートポンプと「エコキュート」の関係は？』から |
/Image1367.gif) 2001年の発売以来、エコキュートの出荷台数は累計で100万台を突破した。国としても温暖化対策技術として重要視しており、2010年には520万台の導入を目標にしている。また、今年3月に発表された「クールアースエネルギー革新計画」では、超高効率ヒートポンプ開発への取り組みが打ち出されている（出所：財団法人ヒートポンプ・蓄熱センター） 桑原（2008）による『Q9. 日本はヒートポンプ先進国？』から |
/Image1374.gif) 総合科学技術会議（2008）による『民生部門における革新的なエネルギー利用による温暖化対策技術 − 超高効率ヒートポンプ−』から |
/Image1369.gif) 図１ ヒートポンプの原理 矢田部・塙（2006）による『再生可能エネルギーとしてのヒートポンプ−EUの事例を中心として−』から |