[論文レビュー] The Energy-Population Conundrum and its Possible Solution

Francesco Meneguzzo, Rosaria Ciriminna+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 24, 2016

Global Energy and Sustainability Research参考文献 24被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、世界的な人口増加と経済成長が石油需要を増加させる一方、準拠油（たとえば、タイトオイル）の高コストな採掘によって価格変動が生じ、エネルギー収益率（EROI）が低下するというエネルギー・人口のジレンマを特定する。人口、GDP、石油供給、エネルギー価格の相互作用をモデル化することで、研究は再生可能エネルギー源（RES）、特に太陽光発電が、急速な電気化と高度な貯蔵技術を組み合わせることで、長期的なエネルギー安全保障を実現し、化石燃料依存度を低減する持続可能で経済的に実現可能な解決策を提供することを結論づける。

ABSTRACT

Oil prices above $100/barrel values have proven unaffordable for the world economy, while lower prices have proven unaffordable for unconventional oil sources, resulting in a frantic price swing since 2007-2008. We identify and combine for the first time the competing dynamics of oil price, economic growth and extraction costs in a single model aiming to evaluate the near-term consequences of these dynamics onto forthcoming oil supply. Policies able to cope with the consequences of the resulting energy scenario are suggested in the conclusions.

研究の動機と目的

• 世界の人口増加、経済発展、石油供給ダイナミクスの相互作用を分析すること。
• 石油価格の変動とEROIの低下が、近い将来に及ぼす世界的な経済成長への影響を評価すること。
• 再生可能エネルギー源（RES）がエネルギー・人口ジレンマの長期的解決策として実現可能かどうかを評価すること。
• エネルギー安全保障を確保するため、太陽光および風力エネルギーの迅速な展開を重視するエネルギー政策を提言すること。

提案手法

• GDPおよび人口増加とエネルギー消費との関係をモデル化するため、非線形スケーリング理論を統合的に適用した。
• 1950年から2015年までの世界の人口、GDP、エネルギー消費、石油価格、生産に関するデータセットを統合した。
• 従来の石油および準拠油（タイトオイル、オイルサンドを含む）のEROIトレンドを分析した。
• 将来のエネルギー需要を満たすために、再生可能エネルギー源（RES）、特に太陽光発電および風力発電が果たす役割を評価した。
• 電気化およびエネルギー貯蔵技術の影響をエネルギー移行に及ぼす影響をモデル化した。
• 歴史的データと予測を用いて、化石燃料の代替としてのRESの経済的実現可能性とスケーラビリティを評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 人口増加と経済発展は、石油供給と価格変動にどのように作用するか？
• RQ2 タイトオイルやオイルサンドのような準拠油源におけるEROIの長期的トレンドは何か？
• RQ3 再生可能エネルギー源、特に太陽光発電が、世界のエネルギー構成から化石燃料をどれほど代替可能か？
• RQ4 化石燃料から再生可能エネルギーシステムへの移行が、経済的およびシステム的側面に及ぼす影響は何か？
• RQ5 持続可能で低炭素なエネルギー移行を確保するため、エネルギー政策をどのように再構築すべきか？

主な発見

• 21世紀の最初の15年間で、石油のEROIは11–20から1.5–2にまで半減した。これは、高コストな準拠油源への依存が原因である。
• 米国のタイトオイル生産は2015年にピークに達し、価格感度の高さから減少に転じた。2015年5月には1日あたり56,000バレルの減少が見られた。
• 2010年以降、太陽光発電のEROIは2倍以上に上昇しており、技術的改善と経済的実現可能性が顕著に進展していることを示している。
• 再生可能エネルギーのエネルギー消費に占める割合は、2007年の7％から2015年には9.6％に上昇した。主に風力および太陽光発電の貢献による。
• エネルギーの末端利用の電気化に加え、高度な貯蔵技術（例：酵素を用いたCO2を炭水化物に固定する技術）を組み合わせることで、100％再生可能エネルギーのシステムを実現可能である。
• 太陽光ベースのエネルギー経済への移行は、石油不足と価格変動の悪影響を回避する上で経済的に有利であり、不可避である。