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Net energy analysis Sinclair, Michael Stephen 1978

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NET ENERGY ANALYSIS by MICHAEL STEPHEN S I N C L A I R B.A., U n i v e r s i t y o f B r i t i s h C o l u m b i a , 1971 A THESIS SUBMITTED IN PARTIAL FULFILLMENT OF THE REQUIREMENTS FOR THE DEGREE OF MASTER OF ARTS i n THE FACULTY OF GRADUATE STUDIES S c h o o l o f Community a n d R e g i o n a l P l a n n i n g We a c c e p t t h i s t h e s i s a s c o n f o r m i n g t o t h e r e q u i r e d s t a n d a r d THE UNIVERSITY OF B R I T I S H COLUMBIA A p r i l , 1978 M i c h a e l S t e p h e n S i n c l a i r , 1978 In presenting th i s thesis in pa r t i a l fu l f i lment of the requirements for an advanced degree at the Un ivers i ty of B r i t i s h Columbia, I agree that the L ibrary shal l make it f ree ly ava i lab le for reference and study. I fur ther agree that permission for extensive copying of th is thesis for scho la r l y purposes may be granted by the Head of my Department or by his representat ives . It is understood that copying or pub l i ca t ion of th is thesis fo r f inanc ia l gain sha l l not be allowed without my wr i t ten permiss ion. School of Community and Regional Planning The Univers i ty of B r i t i s h Columbia 2075 Wesbrook Place Vancouver, Canada V6T 1W5 Date May 5. 1978 ABSTRACT As i n c r e a s i n g l y c o m p l e x and c a p i t a l - i n t e n s i v e e n e r g y s u p -p l y a n d c o n v e r s i o n s y s t e m s a r e d e v e l o p e d t o e x p l o i t more d i l u t e a n d i n a c c e s s i b l e e n e r g y r e s o u r c e s , l a r g e r q u a n t i t i e s o f i n -d i r e c t e n e r g y , e m b o d i e d i n t h e f o r m o f i n p u t s o f g o o d s a n d s e r -v i c e s , a r e n e e d e d t o b u i l d a n d o p e r a t e s u c h s y s t e m s . C o n c e r n h a s a r i s e n t h a t m a r k e t i m p e r f e c t i o n s , i n c l u d i n g r e s e a r c h and d e v e l o p m e n t s u b s i d i e s a nd t a x c o n c e s s i o n s t o t h e e n e r g y i n d u s -t r y , c o u l d r e s u l t i n a n e n e r g y s y s t e m b e i n g s e l e c t e d a s f i n a n -c i a l l y v i a b l e , w h i l e r e q u i r i n g more e n e r g y i n e x t e r n a l i n p u t s ( i . e . , n o n - f e e d s t o c k e n e r g y ) t h a n i t c o u l d p r o d u c e . I n r e s p o n s e t o t h e s e c o n c e r n s , n e t e n e r g y a n a l y s i s (NEA) h a s r e c e n t l y b e e n d e v e l o p e d a s a t e c h n i q u e w h i c h i d e n t i f i e s a n d q u a n t i f i e s a l l e n e r g y i n p u t s t o e n e r g y s u p p l y a n d c o n v e r -s i o n s y s t e m s , i n c l u d i n g t h e i n d i r e c t e n e r g y e m b o d i e d i n g o o d s a n d s e r v i c e s . By p r o v i d i n g t h i s i n f o r m a t i o n , NEA may be u s e d t o e s t a b l i s h w h e t h e r a s y s t e m i s i n d e e d a n e t y i e l d e r o f e n e r g y , a n d t o compare i t s o v e r a l l e f f i c i e n c y o f e n e r g y u s e t o t h a t o f a l t e r n a t i v e s y s t e m s . W h i l e NEA d o e s n o t p r e s e n t l y t a k e i n t o a c c o u n t t h e d e -p l e t i o n o f n o n - f o s s i l s t o c k e n e r g y r e s o u r c e s , q u a l i t a t i v e d i f f e r e n c e s i n e n e r g y f o r m s , a n d i n t e r t e m p o r a l a s p e c t s o f e n e r g y f l o w s , t h e r e a r e v a r i o u s means o f a v o i d i n g t h e s e p r o -b l e m s o r m a k i n g p a r t i a l a l l o w a n c e s f o r them. F u r t h e r m o r e , a l t h o u g h a number o f b o u n d a r y p r o b l e m s r e l a t i n g t o NEA h a v e b e e n i d e n t i f i e d , m o s t o f them a r e a l s o common t o e c o n o m i c a n a l y s i s . I t h a s b e e n s t a t e d t h a t NEA s h o u l d be j u d g e d a c c o r d i n g t o t h e r e l a t i v e s i g n i f i c a n c e o f i n d i r e c t e n e r g y r e q u i r e m e n t s s i n c e t h i s i s t h e o n l y new component t h a t t h e t e c h n i q u e a d d s t o t h e i n f o r m a t i o n b a s e o f t h e e n e r g y f i e l d . S t u d i e s t o d a t e h a v e shown t h a t t h e q u a n t i t y o f i n d i r e c t e n e r g y r e q u i r e m e n t s r e l a t i v e t o f e e d s t o c k f l o w s i s q u i t e i n s i g n i f i c a n t i n many c u r r e n t e n e r g y s u p p l y a n d c o n v e r s i o n s y s t e m s . However, t h e r e l a t i v e i m p o r t -a n c e o f i n d i r e c t e n e r g y r e q u i r e m e n t s may i n c r e a s e c o n s i d e r a b l y i n t h e f u t u r e , p a r t i c u l a r l y as a n i n c r e a s i n g p r o p o r t i o n o f o u r e n e r g y i s d e r i v e d f r o m r e n e w a b l e f l o w s i n s t e a d ' o f d e p l e t a b l e f e e d s t o c k s . A c a s e s t u d y i n v o l v i n g a n e t e n e r g y a n a l y s i s o f t h e R e v e l -s t o k e h y d r o e l e c t r i c p r o j e c t was c a r r i e d o u t t o e x a m i n e t h e a p p l i c a b i l i t y o f t h i s t e c h n i q u e a t a p r a c t i c a l l e v e l a n d t h e r e s u l t s w e r e c o m p a r e d w i t h t h o s e o f o t h e r n e t e n e r g y a n a l y s e s . The p r o j e c t was c a l c u l a t e d t o pay b a c k the q u a n t i t y o f e n e r g y i n v e s t e d i n i t s c a p i t a l f a c i l i t i e s i n l e s s t h a n 6 m o n t h s , w i t h a n e t e n e r g y r e t u r n o f more t h a n 126 t i m e s t h e t o t a l amount o f e x t e r n a l e n e r g y p u t i n t o t h e c o n s t r u c t i o n a n d o p e r a t i o n o f t h e p r o j e c t o v e r i t s l i f e t i m e . R e l i a b i l i t y o f r e s u l t s c o u l d be m o s t i m p r o v e d b y a more u p - t o - d a t e d a t a b a s e , a n d a f u r t h e r d i s a g g r e g a t i o n o f t h e c o m m o d i t y p r o f i l e u s e d as a b a s i s f o r c a l c u l a t i o n s . W h i l e n e t e n e r g y a n a l y s i s h a s many p o t e n t i a l a p p l i c a t i o n s , i n c l u d i n g t h e a n a l y s i s o f e n e r g y c o n s e r v a t i o n m e a s u r e s t o s e e i f t h e y a c h i e v e n e t e n e r g y s a v i n g s , t h e t e c h n i q u e h a s n o t b e e n w i d e l y u s e d i n p r a c t i c e due t o i t s r e l a t i v e i m m a t u r i t y a n d a. i v g e n e r a l u n c e r t a i n t y as t o i t s r o l e i n t h e o v e r a l l d e c i s i o n -m a k i n g p r o c e s s . N e t e n e r g y a n a l y s i s , i n p r o v i d i n g a q u a n t i t a t i v e d e s c r i p t i o n o f t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f e n e r g y s y s t e m s , i s n o t i n t e n d e d t o be u s e d as an e v a l u a t i v e t e c h n i q u e o r t o p r o -v i d e a s i n g l e s e t o f d e c i s i o n - m a k i n g c r i t e r i a . I n s t e a d , t h e e n e r g y - r e l a t e d i m p a c t s o f a d e c i s i o n m u s t be w eighed ; a g a i n s t i t s e n v i r o n m e n t a l , s o c i o - e c o n o m i c , a n d p o l i t i c a l i m p a c t s . A l t h o u g h s u c h t r a d e o f f s c a n be p r e s e n t e d w i t h i n t h e f r a m e w o r k o f b e n e f i t - c o s t s a n a l y s e s , no s i m p l e r u l e s f o r t h e r e l a t i v e w e i g h t i n g g i v e n t o n e t e n e r g y c o n s i d e r a t i o n s c a n be f o r m u l a t e d . E x e r c i s e s o f t h i s n a t u r e a r e i n h e r e n t l y v a l u e - b a s e d a n d s h o u l d u l t i m a t e l y be made a t t h e p o l i t i c a l r a t h e r t h a n t h e b u r e a u -c r a t i c l e v e l . V TABLE OF CONTENTS INTRODUCTION 1 CHAPTER I . NET ENERGY ANALYSIS - ITS CONCEPTUAL AND TECHNICAL BASES 2 1.1 E n e r g y a s a S p e c i a l F a c t o r o f P r o d u c t i o n 2 1.2 E n e r g y A n a l y s i s : D e v e l o p m e n t a n d U s e s . 8 1.3 N e t E n e r g y A n a l y s i s 11 1.4 Summary 42 I I . LIMITATIONS OF NET ENERGY ANALYSIS 44 2.1 I n t r o d u c t i o n 44 2.2 F o s s i l F u e l A c c o u n t i n g 44 2.3 A g g r e g a t i o n 46 2.4 B o u n d a r y P r o b l e m s 54 2.5 U s e f u l n e s s o f N e t E n e r g y A n a l y s i s . . . . 57 2.6 Summary 63 I I I . NET ENERGY ANALYSIS CASE STUDY: THE REVEL-STOKE HYDROELECTRIC PROJECT . . . 64 3.1 I n t r o d u c t i o n 6 4 3.2 D e s c r i p t i o n o f P r o j e c t 65 3.3 M e t h o d o f A n a l y s i s 66 3.4 C a p i t a l E n e r g y I n p u t s 70 3.5 O p e r a t i n g E n e r g y I n p u t s 78 3.6 P l a n t O u t p u t 80 3.7 A n a l y s i s o f R e s u l t s 80 3.8 C o n c l u s i o n 96 I V . NET ENERGY A N A L Y S I S : ITS USE I N DECISION-MAKING . . 9 8 4.1 I n t r o d u c t i o n 9 8 4.2 A p p l i c a t i o n s o f NEA 9 8 4.3 NEA: I t s Use i n D e c i s i o n - M a k i n g . . . . 108 FOOTNOTES . . . . . . . . . 113 SELECTED BIBLIOGRAPHY 115 APPENDICES 121 v i L I S T OF TABLES T a b l e 1. C a p i t a l I n p u t s t o R e v e l s t o k e H y d r o e l e c t r i c P r o j e c t ""12 2. P r i m a r y E n e r g y R e q u i r e m e n t s o f S p e c i f i c Commodity I n p u t s t o R e v e l s t o k e C a p i t a l F a c i l i t i e s . . . . 74 3. D i r e c t E n e r g y I n p u t s a n d A s s o c i a t e d I n d i r e c t E n e r g y R e q u i r e m e n t s f o r C o n s t r u c t i o n o f R e v e l -s t o k e P r o j e c t 75 4. Summary o f E n e r g y R e q u i r e m e n t s o f R e v e l s t o k e C a p i t a l F a c i l i t i e s 78 5. A n n u a l O p e r a t i n g E n e r g y R e q u i r e m e n t s o f R e v e l -s t o k e H y d r o e l e c t r i c P r o j e c t 79 6. Summary o f E n e r g y F l o w s - R e v e l s t o k e H y d r o e l e c t r i c H y d r o e l e c t r i c P r o j e c t 82 7. C o m p a r i s o n w i t h O r e g o n S t u d y 85 8 . C o m p a r i s o n w i t h OEC R e s u l t s 89 v i i L I S T OF FIGURES AND ILLUSTRATIONS F i g u r e 1. N e t E n e r g y M o d e l f o r E n e r g y S u p p l y ox C o n v e r s i o n S t a g e 16 2. Dynamic E n e r g y B a l a n c e s 2 3 v i i i ACKNOWLEDGEMENTS I w i s h t o e x p r e s s my s i n c e r e a p p r e c i a t i o n t o t h e many i n d i v i d u a l s who a s s i s t e d me i n t h e p r e p a r a t i o n o f t h i s t h e s i s . My t h e s i s a d v i s o r s , D r . P e t e r Memetz a n d D r . W i l l i a m R e e s , p r o v i d e d much-needed g u i d a n c e and e n c o u r a g e m e n t t h r o u g h o u t t h i s s t u d y a n d I w o u l d l i k e t o t h a n k them f o r t h e t i m e a n d i n t e r e s t t h a t t h e y d e v o t e d t o my e n d e a v o u r s . The c a s e s t u d y o f t h e R e v e l s t o k e p r o j e c t was made p o s s i b l e by t h e c o o p e r a t i o n o f B.C. H y d r o a n d Power A u t h o r i t y i n p r o v i d i n g me w i t h p r o j e c t d a t a a n d t e c h n i c a l a d v i ' e e , D u r i n g t h e c o u r s e o f t h i s s t u d y I was h e l p e d by many p e o p l e i n v a r i o u s d e p a r t -ments o f B.C. H y d r o , i n c l u d i n g t h e f o l l o w i n g i n d i v i d u a l s : Don P r i e s t m a n , C o n r a d G u e l k e , J o h n W a i t e , Bob Dundas, J o h n H e a d l e y , C u r t L i s s e l , Dave M c L e a n , G e o r g e Haddow, Don Cameron, Ken C h i t t y , a nd T e r r y C u r r y . I t was a p l e a s u r e t o meet t h e s e p e o p l e a n d I a p p r e c i a t e t h e i r e f f o r t s on my b e h a l f . I w o u l d e s p e c i a l l y l i k e t o t h a n k D r . G i l W i n s t a n l e y o f t h e O f f i c e o f E n e r g y C o n s e r v a t i o n , E n e r g y , M i n e s a n d R e s o u r c e s C a n a d a , f o r s h a r i n g h e r e x p e r t i s e i n t h i s f i e l d w i t h me i n r e s p o n d i n g t o my i n q u i r i e s . K i r k H a m i l t o n o f t h e S t r u c t u r a l A n a l y s i s D i v i s i o n o f S t a t i s t i c s C a n a d a was a l s o v e r y h e l p f u l i n p r o v i d i n g i n p u t - o u t p u t e n e r g y d a t a a n d a d v i c e r e l a t i n g t o i t s u s e . J i m Hughes / a f e l l o w p l a n n i n g s t u d e n t w o r k i n g t o meet h i s own t h e s i s d e a d l i n e , u n s e l f i s h l y t o o k t i m e o u t t o h e l p me w i t h t h e a s s o c i a t e d c o m p u t e r p r o g r a m m i n g . i x F i n a l l y , I w i s h t o t h a n k my w i f e , J a n n a , f o r h e r p a t i e n t s u p p o r t t h r o u g h o u t my s t u d i e s i n g r a d u a t e s c h o o l . 1 INTRODUCTION An a n a l y t i c a l t e c h n i q u e known as " n e t e n e r g y a n a l y s i s " has r e c e n t l y e v o l v e d a s a means o f p r o v i d i n g a d d i t i o n a l i n f o r -m a t i o n f o r a s s e s s i n g e n e r g y s u p p l y a n d c o n v e r s i o n s y s t e m s . D e b a t e i n t h e e n e r g y l i t e r a t u r e c o n c e r n i n g t h e u t i l i t y o f n e t e n e r g y a n a l y s i s h a s b e e n ' h i g h l y p o l a r i z e d a n d o f t e n c o n f u s i n g t o t h e c a s u a l r e a d e r . I n u n d e r t a k i n g t h i s t h e s i s , t h e a u t h o r s o u g h t t o g a i n a more b a l a n c e d u n d e r s t a n d i n g o f n e t e n e r g y a n a l y s i s a n d i t s r o l e i n ' a s s e s s i n g - e n e r g y a l t e r n a t i v e s . M o re s p e c i f i c a l l y , b a s e d upon a l i t e r a t u r e r e v i e w , t h i s t h e s i s e x a m i n e s t h e c o n c e p t u a l b a s i s o f n e t e n e r g y a n a l y s i s a n d t h e t y p e o f i n f o r m a t i o n d e r i v e d by means o f t h i s t e c h n i q u e ; s u m m a r i z e s i t s m a i n t e c h n i c a l f e a t u r e s ; a n d d i s c u s s e s i t s l i m i t -a t i o n s . I n o r d e r t o e x a m i n e i t s a p p l i c a b i l i t y a t a p r a c t i c a l l e v e l , a c a s e s t u d y i n v o l v i n g a n e t e n e r g y a n a l y s i s o f a h y d r o -e l e c t r i c p r o j e c t was c a r r i e d o u t a n d t h e r e s u l t s c o m p a r e d t o ' t h o s e o f o t h e r n e t e n e r g y a n a l y s e s . F i n a l l y , b a s e d upon t h e c o m b i n e d i n s i g h t s g a i n e d f r o m t h e ' , l i t e r a t u r e s e a r c h a n d c a s e s t u d y , t h e t y p e s o f s i t u a t i o n s i n w h i c h n e t e n e r g y a n a l y s i s may be u s e f u l a n d i t s r o l e w i t h i n t h e b r o a d e r d e c i s i o n - m a k i n g c o n t e x t a r e d i s c u s s e d . 2 CHAPTER I NET ENERGY A N A L Y S I S : I t s C o n c e p t u a l a n d T e c h n i c a l B a s e s 1.1 E n e r g y a s a S p e c i a l F a c t o r o f P r o d u c t i o n E n e r g y h a s b e e n t r a d i t i o n a l l y r e g a r d e d a s o n l y one o f many f a c t o r i n p u t s t o b e c o n s i d e r e d ' i n d e c i s i o n s r e g a r d i n g p r o d u c t i v e p r o c e s s e s . However, t h e r e a r e a number o f c o n -s i d e r a t i o n s r e l a t i n g t o t h e n a t u r e a n d u s e o f e n e r g y w h i c h do n o t a p p e a r t o h a v e b e e n a d e q u a t e l y t a k e n ^ i n t o a c c o u n t i n e i t h e r e c o n o m i c t h e o r y o r p r a c t i c e . C o n s e q u e n t l y , i t h a s b e e n s u g g e s t e d t h a t e n e r g y s h o u l d be t r e a t e d s e p a r a t e l y , a s a s p e c i a l f a c t o r o f p r o d u c t i o n . I t h a s b e e n n o t e d t h a t t h e e a r t h p o s s e s s e s a f i n i t e s u p p l y o f e v e r y n a t u r a l e l e m e n t , w h i c h c a n be c h a n g e d i n f o r m , b u t c a n n o t be d e s t r o y e d o r l o s t ( B e r r y a n d L o n g , 19 74, p. 2 ) . G i v e n s u f f i c i e n t e n e r g y , man c a n s u p p l y h i s m a t e r i a l n e e d s a l m o s t i n d e f i n i t e l y b y r e c y c l i n g e x i s t i n g c o m m o d i t i e s , o r d r a w i n g u p on i n c r e a s i n g l y d i l u t e r e s o u r c e d e p o s i t s . How-e v e r , i n c o n t r a s t t o m a t e r i a l s , e n e r g y i t s e l f c a n n o t b e r e c y c l e d . The t o t a l amount o f e n e r g y i n a s y s t e m r e m a i n s t h e same b e f o r e a n d a f t e r any p r o c e s s , i n a c c o r d a n c e w i t h t h e F i r s t Law o f T h e r m o d y n a m i c s w h i c h p r o v i d e s f o r t h e c o n s e r v a t i o n o f e n e r g y . B u t a l t h o u g h t h e q u a n t i t y o f e n e r g y i s c o n s e r v e d d u r i n g a n y t r a n s f o r m a t i o n , t h e q u a l i t y i s n o t . The S e c o n d 3 Law o f T h e r m o d y n a m i c s r e q u i r e s t h a t t h e e n t r o p y , o r m e a s u r e o f u n a v a i l a b l e e n e r g y , o f a c l o s e d s y s t e m i n c r e a s e s c o n -t i n u o u s l y a n d i r r e v o c a b l y t o w a r d a maximum. W h i l e e n t r o p y c a n be d e c r e a s e d , s u c h a d e c r e a s e c a n o n l y be t e m p o r a r y a n d i n a l o c a l i z e d r e g i o n a t t h e e x p e n s e o f a g r e a t e r i n c r e a s e e l s e w h e r e i n t h e s y s t e m ( A n g r i s t a n d H e p l e r , 1967, p. 1 6 0 ) . / D u r i n g any a c t i v i t y t h e r e f o r e , a s t h e e n t r o p y o f t h e s y s t e m i n c r e a s e s , i t s c a p a c i t y t o do w o r k , known t e c h n i c a l l y a s f r e e energy"*" o r t h e r m o d y n a m i c p o t e n t i a l , i s i r r e t r i e v a b l y d i m i n i s h e d . A l l t y p e s o f e n e r g y a r e e v e n t u a l l y c o n v e r t e d i n t o h e a t , w h i c h u l t i m a t e l y becomes s o d i s s i p a t e d t h a t i t i s o f no u s e t o man ( G e o r g e s c u - R o e g e n , 1975, p. 3 5 2 ) . S i n c e t h e e x p e n d i t u r e o f e n e r g y i s e s s e n t i a l t o a l l a c t i v i t i e s a n d , u n l i k e m a t e r i a l i n p u t s , i t c a n n o t be s u b -s t i t u t e d f o r o r r e c y c l e d , e n e r g y h a s b e e n d e s c r i b e d a s " t h e o n l y p h y s i c a l r e s o u r c e i n u l t i m a t e l i m i t a t i o n " ( W i n s t a n l e y , 1976, p. 5 ) . 1.1.1 E n e r g y a n d e c o n o m i c t h e o r y A c c o r d i n g t o e c o n o m i s t N i c h o l a s G e o r g e s c u - R o e g e n (19 7 5 ) , h o w e v e r , many e c o n o m e t r i c m o d e l s a r e s t i l l i m p l i c i t l y b a s e d on t h e p r e m i s e t h a t man may u s e t h e same e n e r g y o v e r a n d o v e r a g a i n , i n v i o l a t i o n o f t h e S e c o n d Law o f T h e r m o d y n a m i c s . A n o t h e r e c o n o m i c m y t h i s t h e b e l i e f t h a t "man w i l l f o r e v e r s u c c e e d i n f i n d i n g new s o u r c e s o f e n e r g y and h a r n e s s i n g them t o h i s b e n e f i t " ( G e o r g e s c u - R o e g e n , 1975, p. 3 4 9 ) . A s e n e r g y p r i c e s r i s e a n d t e c h n o l o g i c a l a d v a n c e s c a u s e e x t r a c t i o n c o s t s t o f a l l , p r e v i o u s l y u n e c o n o m i c e n e r g y s o u r c e s become f e a s i b l e 4 t o e x t r a c t , t h e r e b y e x p a n d i n g e n e r g y r e s e r v e s i n d e f i n i t e l y . I n c o n t r a s t t o t h i s m y t h , u n f o r t u n a t e l y , t h e f a c t r e m a i n s t h a t t h e e x p l o i t a t i o n o f e n e r g y s t o c k s i s s u b j e c t t o a number o f u n a v o i d a b l e p h y s i c a l c o n s t r a i n t s . The f i r s t p h y s i c a l c o n s t r a i n t i s t h a t f o r any g i v e n a c t i v i t y t h e r e i s a t h e o r e t i c a l t h e r m o d y n a m i c l i m i t , i n d e -p e n d e n t o f t h e s t a t e o f t e c h n o l o g y , w h i c h d e f i n e s t h e minimum amount o f f r e e e n e r g y w h i c h i s r e q u i r e d t o a c c o m p l i s h t h e t a s k . Many o f t h e l o w g r a d e s o u r c e s o f m i n e r a l s a d v o c a t e d by o p t i m i s t s a n d e c o n o m i s t s a r e c h e m i c a l compounds. To b r e a k c h e m i c a l b o n d s a l s o r e q u i r e s e n e r g y . T h u s , e v e n i f t h e m a r k e t p r i c e w e r e r i g h t a n d t h e t e c h n o l o g y a v a i l a b l e , an e v e r r i s i n g demand f o r m i n -e r a l s w o u l d r e q u i r e more a n d more e n e r g y . The b e s t t h a t an i d e a l t e c h n o l o g y c o u l d do i s t o consume o n l y t h e e n e r g y c a l c u l a t e d , f r o m t h e l a w s o f p h y s i c s and c h e m i s t r y . (Chapman, 1973 , p. 408) M o s t p r o c e s s e s h a v e n o t e v e n come c l o s e t o a p p r o a c h i n g t h i s t h e o r e t i c a l l o w e r l i m i t a n d a r e n o t l i k e l y t o do s o s i n c e i t i s d e f i n e d f o r p r o c e s s e s o c c u r i n g a t an i n f i n i t e l y s l o w r a t e . T h i s i s n o t t o s a y t h a t a d v a n c e s i n t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s w i l l s u d d e n l y c e a s e t o o c c u r i n t h e n e a r f u t u r e . The p o i n t i s , i n s t e a d , t h a t s u c h a l o w e r l i m i t d o e s e x i s t i n p h y s i c a l t e r m s , t h e r e b y q u a s h i n g t h e n o t i o n o f e n d l e s s t e c h -n o l o g i c a l a d v a n c e . The s e c o n d p h y s i c a l l i m i t a t i o n i s t h a t t h e e a r t h ' s s t o c k o f a c c e s s i b l e l o w e n t r o p y m a t e r i a l s a r e f i n i t e , i n s p i t e o f w h a t G e o r g e s c u - R o e g e n t e r m s " t h e f a l l a c y o f e n d l e s s s u b s t i t -u t i o n " . " S u b s t i t u t i o n w i t h i n a f i n i t e s t o c k o f a c c e s s i b l e l o w e n t r o p y whose i r r e v o c a b l e d e g r a d a t i o n i s s p e e d e d up t h r o u g h u s e c a n n o t p o s s i b l y go on f o r e v e r " ( 1 9 7 5 , p. 3 6 1 ) . 5 U l t i m a t e l y t h e r e f o r e , n o t w i t h s t a n d i n g q u antum t e c h n o l o g i c a l a d v a n c e s a p p r o a c h i n g t h e t h e o r e t i c a l l i m i t s a n d t h e d e v i s i n g o f i n g e n i o u s s u b s t i t u t i o n p o s s i b i l i t i e s , m a n k i n d w i l l e x h a u s t h i s s t o c k s o f l o w - e n t r o p y m a t e r i a l s . E v e n i f man h a d a c c e s s t o i n f i n i t e s t o c k s o f l o w -e n t r o p y e n e r g y r e s o u r c e s , a t h i r d p h y s i c a l c o n s t r a i n t n o t g e n e r a l l y c o n s i d e r e d i n e c o n o m i c t h e o r y , w o u l d s t i l l i m p o s e an u p p e r l i m i t on t h e r a t e a t w h i c h e n e r g y c o u l d be u s e d . S i n c e t h e u s e o f a l l e n e r g y u l t i m a t e l y r e s u l t s i n t h e r e l e a s e o f h e a t i n t o t h e a t m o s p h e r e , i f e n e r g y f r o m s t o c k s o u r c e s i s consumed r a p i d l y e n o u g h , t h e g l o b a l h e a t b a l a n c e a n d h e n c e c l i m a t e w i l l be d i s e q u i l i b r a t e d . W h i l e t h e t h r e s h o l d l e v e l s a n d n a t u r e o f s u c h c l i m a t i c c h a n g e s c a n n o t y e t be s p e c i f i e d w i t h a n y p r e c i s i o n , t h e r e i s g e n e r a l a g r e e m e n t among c l i m a t o l -o g i s t s t h a t s e r i o u s c l i m a t o l o g i c a l e f f e c t s s u c h a s t h e m e l t i n g o f p o l a r i c e , c o u l d , r e s u l t when t h e h e a t r e l e a s e d f r o m og a n t h r o r j e n i c a c t i v i t y r e a c h e s a b o u t one p e r c e n t o f s o l a r f l u x (Chapman, 1 9 7 3 , p. 4 0 8 ) . I f e n e r g y c o n s u m p t i o n c o n t i n u e s t o grow a t 5% p e r annum, a s i t h a s on a g l o b a l b a s i s o v e r t h e p a s t c e n t u r y , i t h a s b e e n c a l c u l a t e d t h a t t h e r e s u l t a n t h e a t r e l e a s e w o u l d be e q u i v a l e n t t o 1% o f s o l a r i n p u t s h o r t l y a f t e r t h e y e a r 2060 ( I F I A S , 1 9 7 5, p. 1 7 ) . 1.1.2 E n e r g y a nd e c o n o m i c p r a c t i c e N e a r l y a l l t h e e n e r g y u s e d b y i n d u s t r i a l i z e d s o c i e t i e s i s d e r i v e d f r o m f i n i t e a n d n o n - r e n e w a b l e s t o c k s o u r c e s r a t h e r t h a n i n c o m e f l o w s . T h e r e f o r e , i t m i g h t r e a s o n a b l y be e x p e c t e d t h a t t h e s e r e m a i n i n g r e s e r v e s , t h e o n l y p h y s i c a l r e s o u r c e s 6 i n u l t i m a t e * l i m i t a t i o n , w o u l d be t r e a t e d a s s u c h a n d c a r e f u l l y h u s b a n d e d p e n d i n g t h e d e v e l o p m e n t o f i n c o m e e n e r g y s o u r c e s . I n s t e a d , a s S c h u m a c h e r (1974, p. 12) n o t e s , o u r r e m a i n i n g s t o c k s o f f o s s i l f u e l s a r e b e i n g t r e a t e d as i n c o m e i t e m s a l t h o u g h t h e y a r e u n d e n i a b l y c a p i t a l i t e m s , w h i l e i n c o m e f u e l s whose d e v e l o p m e n t s h o u l d be e m p h a s i z e d , p a r a d o x i c a l l y a c c o u n t f o r l e s s t h a n f o u r p e r c e n t o f g l o b a l e n e r g y consump-t i o n . R a t h e r t h a n c o n s e r v i n g t h e s e l i m i t e d e n e r g y s t o c k s , t h e t r e n d h a s b e e n t o a c c e l e r a t e t h e i r d e p l e t i o n by s e l e c t i n g i n c r e a s i n g l y e n e r g y - i n t e n s i v e a c t i v i t i e s , a s d o c u m e n t e d b y B a r r y Commoner ( 1 9 7 3 , 1 9 7 5 ) : What i s new a n d p r o f o u n d l y u n s e t t l i n g i s t h a t t h e t h o u s a n d s o f s e p a r a t e e n t r e p r e -n e u r i a l d e c i s i o n s t h a t h a v e b e e n made • d u r i n g t h e p a s t t h i r t y y e a r s i n t h e U n i t e d S t a t e s r e g a r d i n g new p r o d u c t i v e e n t e r p r i s e s h a v e , w i t h s u c h a l a r m i n g u n i f o r m i t y , f a v -o u r e d t h o s e w h i c h a r e l e s s e f f i c i e n t e n e r g e t i c a l l y a n d more d a m a g i n g t o t h e e n v i r o n m e n t t h a n t h e i r a l t e r n a t i v e s . T h i s i s a s e r i o u s c h a l l e n g e t o t h e f u n d a m e n t a l p r e c e p t o f p r i v a t e e n t e r p r i s e - t h a t d e -c i s i o n s made on t h e b a s i s o f t h e p r o d u c e r ' s e c o n o m i c s e l f - i n t e r e s t a r e a l s o t h e b e s t way t o meet s o c i a l n e e d s . (Commoner, 1 9 7 5 , p. 290) The u n d e r l y i n g c a u s e s o f t h i s p a r a d o x r e l a t e t o m a r k e t i m p e r f e c t i o n s , b o t h i n t h e s h o r t - a n d l o n g e r - t e r m t i m e h o r i z o n s . I n t h e s h o r t r u n , a number o f b a s i c d e f e c t s i n t h e p r i c e m e c h a n i s m h a v e c o m b i n e d t o k e e p t h e p r i c e o f e x i s t i n g f o r m s o f e n e r g y a t a r t i f i c i a l l y l o w l e v e l s . T h e s e i n c l u d e m a s s i v e s u b s i d i e s , d e p l e t i o n a l l o w a n c e s a n d o t h e r t a x c o n c e s s i o n s t o t h e e n e r g y i n d u s t r y ( s e e B r a n n o n , 1 9 7 4 ) ; e n v i r o n m e n t a l c o s t s w h i c h t h e e n e r g y i n d u s t r y h a s n o t b e e n r e q u i r e d t o b e a r ( e x t e r n a l i t i e s ) ; a n d g o v e r n m e n t i n t e r v e n t i o n t o r e g u l a t e 7 energy prices.' 1' Over the longer-term, the basic cause of the prodigal use of our energy stocks can probably be traced to the f a i l u r e of the market i n dealing with the whole question of i n t e r -generational equity. I t has been noted that economics i s e s s e n t i a l l y r e s t r i c t e d to the a l l o c a t i o n of scarce resources for a single generation, since future generations are not capable of being adequately represented i n today's market-place. Even i f a l l generations could bid from the outset on f i n i t e resource deposits, the price would be driven up to i n f i n i t y , "a si t u a t i o n which would lead nowhere and only explode the entropic predicament of mankind" (Georgescu-Roegen, 1975, p. 375). The market mechanism cannot protect mankind from ecological c r i s e s i n the future (let alone to allocat e resources optimally among generations) even i f we would try to set the prices ' r i g h t 1 . The only way to protect the future generations, at least from the exces-sive consumption, of resources during the present bonanza, i s by reeducating ourselves so as to f e e l some sympathy for our future fellow humans in the same way i n which we have come to be interested in the well-being of our contemporary 'neighbours'. (Georgescu-Roegen, 1975, p. 376) The f i n a l report to the Ford Foundation Energy Policy Project expresses a similar lack of confidence i n the a b i l i t y of the market to achieve intergenerational equity i n the d i s -t r i b u t i o n of f i n i t e energy reserves. "Only the government can deal with the public's long range inter e s t i n preventing the depletion of nonrenewable energy resources. The market discount rate does not adequately deal with resource use-timing questions of thi s sort" (Freeman, 1974, p. 385). 1.2 E n e r g y A n a l y s i s : D e v e l o p m e n t a n d U s e s I n v i e w o f t h e a p p a r e n t f a i l u r e o f t h e m a r k e t t o r e c o g n i z e t h e s i g n i f i c a n c e o f e n e r g y a s a s o c i e t a l l i m i t a t i o n , r e s e a r c h -e r s i n r e c e n t y e a r s h a v e b egun t o a n a l y z e e n e r g y f l o w s s e p -a r a t e l y , a s a s p e c i a l f a c t o r o f p r o d u c t i o n . S i n c e t h e c o n -s t r a i n t s g o v e r n i n g t h e n a t u r e a n d u s e o f e n e r g y a r e f r a m e d i n t e r m s o f c o n s t a n t p h y s i c a l l a w s , t h i s t y p e o f s t u d y i s c a r r i e d o u t i n t e r m s o f p h y s i c a l u n i t s ( i . e . B t u ' s , J o u l e s , e t c . ) i n o r d e r t o d e f i n e u p p e r a n d l o w e r l i m i t s t o e n e r g y u s e a n d t o i d e n t i f y o p p o r t u n i t i e s f o r . e n e r g y c o n s e r v a t i o n . S u c h i n f o r m a t i o n i s s i m p l y n o t a v a i l a b l e f r o m t h e a g g r e g a t e d v a l u a t i o n s o f e c o n o m i c d a t a : The c o n v e n t i o n a l e c o n o m i c i n d i c e s a c t a s m e a s u r e s o f c u r r e n t p r e f e r e n c e s a n d may r e f l e c t p e r c e p t i o n s o f t h e i m p l i c a t i o n s a n d i m p a c t s o f a l t e r n a t i v e p o l i c i e s . H owever, t h e r e n e e d be no c o r r e s p o n d e n c e b e t w e e n t h e s e p e r c e p t i o n s a n d a n y r e a l i m p a c t s , p a r t i c u l a r l y any c o n s e q u e n c e s n e a r o r b e y o n d t h e t i m e h o r i z o n o f t h e p a r t i c i p a n t s i n t h e m a r k e t . I t i s t h e r e f o r e d e s i r a b l e t o t r y t o d e v e l o p i n d i c e s o f r e s o u r c e u s e t h a t s e p a r a t e p h y s i c a l o r o b j e c t i v e c h a r a c t e r -i s t i c s f r o m n o r m a t i v e o r p e r c e p t i v e c h a r a c t e r -i s t i c s . ( B e r r y , F e l s , a n d M a k i n o , 1974, p. 499) T h i s t y p e o f s t u d y , b e g u n i n 1971, was p u r s u e d i n d e p e n -d e n t l y by w o r k e r s i n - t h e f i e l d u n d e r a v a r i e t y o f t i t l e s s u c h a s e n e r g y b u d g e t s , e n e r g y a c c o u n t i n g , t h e r m o d y n a m i c v a l u a t i o n , e t c . The m a j o r i m p e t u s f o r work i n t h i s f i e l d , h o w e v e r , d i d n o t o c c u r u n t i l 19 73 when e v e n t s r e l a t e d t o t h e h i s t o r i c OPEC o i l embargo j o l t e d t h e v i s i o n o f t h e o i l - i m p o r t i n g n a t i o n s s h a r p l y i n t o f o c u s , a s t h e e n e r g y s h o r t a g e t h e y h a d o n c e p e r c e i v e d as a h a z y and r e m o t e a b s t r a c t i o n m a t e r i a l i z e d 9 i n t o s t a r k r e a l i t y . So l o n g as e n e r g y s u p p l i e s w e r e l a r g e com-p a r e d t o demand, e n e r g y f l o w was a c c o u n t e d f o r as c o m p o n e n t s o f d o l l a r f l o w s a n d f l o w s o f raw m a t e r i a l s a n d p r o d u c t s . E n e r g y i n -p u t s w e r e n o t c o n s t r a i n i n g ; t h e r e was no n e e d t o i d e n t i f y them s e p a r a t e l y a n d t r e a t them as i n d e p e n d e n t v a r i a b l e s , e x c e p t a s c o s t e l e m e n t s i n f i n a n c i a l a c c o u n t i n g s y s -tems . ( G u s h e e , 1976, p. 649) The o i l embargo c l e a r l y d e m o n s t r a t e d j u s t how v i t a l a c o n s t r a i n t e n e r g y i n f a c t was, a n d as a r e s u l t , l i t e r a t u r e i n t h e f i e l d b e g a n t o p r o l i f e r a t e . I n A u g u s t o f 1974, a w o r k s h o p was h e l d i n Sweden u n d e r t h e a u s p i c e s o f t h e I n t e r -n a t i o n a l F e d e r a t i o n o f I n s t i t u t e s f o r A d v a n c e d S t u d i e s ( I F I A S ) i n an a t t e m p t t o e s t a b l i s h d e f i n i t i o n s , c o n v e n t i o n s , and s t a n -d a r d s w h i c h w o u l d f a c i l i t a t e c o m m u n i c a t i o n among t h o s e w o r k i n g i n t h e f i e l d . P a r t i c i p a n t s . o f t h e w o r k s h o p recommended t h a t t h e t i t l e , " e n e r g y a n a l y s i s " be a d o p t e d t o c h a r a c t e r i z e t h i s a r e a o f e n d e a v o u r . E n e r g y a n a l y s i s was d e f i n e d as " t h e d e t e r m i n a t i o n o f t h e e n e r g y s e q u e s t e r e d i n t h e p r o c e s s o f m a k i n g a g o o d o r s e r v i c e w i t h i n t h e f r a m e w o r k o f an a g r e e d s e t o f c o n v e n -t i o n s " ( N i l s s o n , 1974, p. 2 2 2 ) . " ' S e q u e s t e r e d ' i s e m p l o y e d i n t h e s e n s e o f ' s e t a p a r t 1 , t o i n d i c a t e t h a t e n e r g y may be t i e d up i n t h e f i n i s h e d g o o d . o r i n p r o c e s s m a t e r i a l s , i n a d d i t i o n t o t h e e n e r g y u s e d t o do t h e work o f t h e p r o c e s s " ( I F I A S , 1975, p. 7 8 ) . A s e c o n d I F I A S w o r k s h o p was h e l d d u r i n g J u n e o f 19 75 t o 10 d e a l w i t h t h e i n t e r f a c e b e t w e e n e n e r g y a n a l y s i s a n d e c o n o m i c s . The w o r k s h o p u n a n i m o u s l y r e j e c t e d t h e u s e o f e n e r g y a n a l y s i s t o p r o m o t e an e n e r g y t h e o r y o f v a l u e - t h e i d e a t h a t a l l o -c a t i o n d e c i s i o n s s h o u l d be b a s e d s o l e l y o n t h e m i n i m i z a t i o n o f e n e r g y u s e w i t h o u t t a k i n g i n t o c o n s i d e r a t i o n t h e r e l a t i v e s c a r c i t i e s o f o t h e r f a c t o r s o f p r o d u c t i o n , i n c l u d i n g l a n d , l a b o u r , c a p i t a l , a n d n o n - e n e r g y m i n e r a l s ( N i l s s o n , 1 9 7 5 , p; 2 7 ) . "The W o r k s h o p r e j e c t e d t h e c o n c e p t o f a n e n e r g y s t a n d a r d v a l u e - n o t b e c a u s e i t i s i m p o s s i b l e t o d e s i g n s u c h a n a l l o -c a t i o n m e c h a n i s m , b u t b e c a u s e s u c h a s y s t e m d o e s n o t a d e q u a t e l y d e s c r i b e t h e f u l l t e x t u r e w i t h i n w h i c h human e c o n o m i c c h o i c e s a r e made " ( I F I A S , 1 9 7 5 , p. 2 2 ) . I n s t e a d , i t was a g r e e d t h a t " t h e p r i n c i p a l g o a l o f e n e r g y a n a l y s i s i s t h e d e v e l o p m e n t o f a p o r t i o n o f t h e p r e c i s e p h y s i c a l d e s c r i p t i o n o f t h e o p e r a t i o n o f r e a l w o r l d p r o c e s s e s . T h i s d e s c r i p t i o n d o e s n o t s u p p l a n t t h a t o f e c o n o m i c a n a l y s i s , b u t s u p p o r t s a n d c o m p l e m e n t s i t a n d may p r o v i d e new p e r s p e c t -i v e s " ( I F I A S , 1 9 7 5 , p. 7 ) . W h i l e some e n e r g y a n a l y s t s , s u c h a s Howard T. Odum a n d t h e " e c o - e n e r g e t i c s " g r o u p a t t h e U n i v e r s i t y o f F l o r i d a , c o n t i n u e t o a d v o c a t e an e n e r g y s t a n -d a r d o f v a l u e , m o s t w o r k e r s i n t h e f i e l d a c k n o w l e d g e t h a t e n e r g y a n a l y s i s i s a d e s c r i p t i v e t e c h n i q u e i n t e n d e d t o com-p l e m e n t e c o n o m i c a n a l y s i s , r a t h e r t h a n t o r e p l a c e i t as a n e v a l u a t i v e t e c h n i q u e . Many p o t e n t i a l u s e s f o r e n e r g y a n a l y s i s h a v e b e e n i d e n t i f i e d i n t h e l i t e r a t u r e , b u t o n l y a f e w o f t h e m a j o r t y p e s w i l l be o u t l i n e d h e r e . One s e t o f u s e s o f e n e r g y a n a l y s i s r e l a t e s t o i t s r o l e i n p r o v i d i n g p h y s i c a l i n f o r m a t i o n 11 t o r e f i n e e c o n o m i c a n a l y s e s . F o r e x a m p l e , by c a l c u l a t i n g t h e e n e r g y c o n t e n t o f g o o d s a n d s e r v i c e s , t h e e f f e c t o f f u e l p r i c e r i s e s on t h e p r i c e s o f t h e s e c o m m o d i t i e s may be p r e -d i c t e d (Ghapman, 1976 [ a ] , p. 2 4 ) . T h i s k n o w l e d g e , c o m b i n e d w i t h a n e x a m i n a t i o n o f t r e n d s i n t e c h n i c a l e f f i c i e n c y a n d o r e g r a d e s , may a l s o e n a b l e some p r e d i c t i o n s t o be made a b o u t l o n g - t e r m p r i c e t r e n d s o f m a t e r i a l s (Chapman, 1976 [ a ] , p. 2 7 ) . A m a j o r c o n c e r n o f e n e r g y a n a l y s i s i s t o i d e n t i f y p o l i c y o p t i o n s t h a t w i l l m i n i m i z e t h e u s e o f n o n - r e n e w a b l e e n e r g y s t o c k s . E n e r g y a n a l y s i s may a c c o m p l i s h t h i s o b j e c t i v e b y c o m p a r i n g t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f s u b s t i t u t a b l e g o o d s , m a t e r i a l s , p r o c e s s e s , and e n e r g y f o r m s w i t h e a c h o t h e r a n d w i t h t h e t h e o r e t i c a l t h e r m o d y n a m i c minimum.; c o n s e r v a t i o n o p p o r t u n i t i e s c a n t h e r e b y be i d e n t i f i e d a n d e v a l u a t e d ( W i n s t a n l e y , 1976, pp. 1 8 - 1 9 ) . P r o b a b l y t h e m o s t i m p o r t a n t i n d e p e n d e n t u s e o f e n e r g y a n a l y s i s i s i n i d e n t i f y i n g t h e p h y s i c a l c o n s t r a i n t s t o an e c o n o m i c s y s t e m -- b o t h l o w e r ( t h e r m o d y n a m i c ) a n d u p p e r ( e n v i r o n m e n t a l , h e a t r e l e a s e , s c a r -c i t y o f r e s o u r c e ) . F o r an e n e r g y " s u p p l y s y s t e m , i t c a n e a s i l y d e f i n e t h e ' p o i n t o f f u t i l i t y * — t h e p o i n t w h e r e more e n e r g y i s r e q u i r e d b y t h e s y s t e m t h a n i t c a n p r o d u c e . ( W i n s t a n l e y , 1 9 7 6 r PP- 21-22) 1.3 N e t E n e r g y A n a l y s i s A s i n t h e p r o v i s i o n o f a l l o t h e r g o o d s a n d s e r v i c e s , i t a l s o t a k e s e n e r g y , b o t h d i r e c t a nd i n d i r e c t , t o p r o d u c e e n e r g y i t s e l f i n u s a b l e f o r m , d e l i v e r e d t o i t s p o i n t o f e n d - u s e . The u s e o f e n e r g y a n a l y s i s t o d e t e r m i n e t h e e n e r g y r e q u i r e -m e nts o f e n e r g y , a s p r o d u c e d by e n e r g y s u p p l y s y s t e m s o r 12 s a v e d b y e n e r g y c o n s e r v a t i o n m e a s u r e s , h a s l e d t o t h e d e v e l -opment o f a more s p e c i a l i z e d f i e l d o f s t u d y known a s n e t e n e r g y a n a l y s i s . W h i l e n e t e n e r g y a n a l y s i s (NEA) i s e q u a l l y a p p l i c a b l e t o t h e e x a m i n a t i o n o f c o n s e r v a t i o n t e c h n o l o g i e s , t h e m a i n r e a s o n f o r t h e k e e n i n t e r e s t i n t h i s f i e l d r e l a t e s t o t h e w i d e r a n g e o f new a n d u n t r i e d ^energy c o n v e r s i o n a n d s u p p l y s y s t e m s t h a t a r e c u r r e n t l y b e i n g e x a m i n e d as a l t e r n a t i v e s t o d w i n d l i n g s u p p l i e s o f r e a d i l y - a c c e s s i b l e o i l a n d n a t u r a l g a s . As i n -c r e a s i n g l y c o m p l e x a n d c a p i t a l - i n t e n s i v e e n e r g y s u p p l y a n d c o n v e r s i o n s y s t e m s a r e d e v e l o p e d t o e x p l o i t more d i l u t e a n d i n a c c e s s i b l e e n e r g y r e s o u r c e s , l a r g e r q u a n t i t i e s o f i n d i r e c t e n e r g y , e m b o d i e d i n t h e f o r m o f g o o d s and s e r v i c e s , a r e n e e d e d t o b u i l d a n d o p e r a t e s u c h s y s t e m s . C o n c e r n h a s a r i s e n t h a t m a r k e t i m p e r f e c t i o n s , e s p e c i a l l y r e s e a r c h a n d d e v e l o p m e n t s u b s i d i e s a n d t a x c o n c e s s i o n s t o t h e e n e r g y i n d u s t r y , c o u l d r e s u l t i n t h e p r i c e o f d e l i v e r e d e n e r g y f a i l i n g t o r e f l e c t t h e c o s t a n d amount o f e n e r g y u t i l i z e d a s i n p u t s . A s a r e s u l t i t i s c o n c e i v a b l e , i n an e x t r e m e c a s e , t h a t an e n e r g y t e c h n o l o g y o r s y s t e m c o u l d be s e l e c t e d a s f i n a n c i a l l y v i a b l e w h i l e r e q u i r i n g more e n e r g y i n t o t a l e x t e r n a l i n p u t s t h a n i t c o u l d d e l i v e r . I t m i g h t be t h o u g h t , t h a t s u c h an e f f e c t w o u l d be d e t e c t e d i n an e n g i n e e r i n g p r o c e s s a c c o m p a n y i n g t h e f i n a n c i a l a n a l y s i s . C o n v e n t i o n a l p r o c e s s s t u d i e s , h o w e v e r , do n o t c o n s i d e r t h e i n d i r e c t e x t e r n a l e n e r g y i n p u t s e m b o d i e d i n c a p i t a l e q u i p m e n t an d o p e r a t i n g m a t e r i a l s , b u t a r e i n s t e a d c o n f i n e d t o t h e c a l -c u l a t i o n o f f e e d s t o c k c o n v e r s i o n e f f i c i e n c i e s a n d d i r e c t 13 e x t e r n a l e n e r g y i n p u t s . H e nce, i f t h e i n d i r e c t e x t e r n a l e n e r g y i n p u t s w e r e s u f f i c i e n t l y l a r g e , t o t a l e x t e r n a l e n e r g y i n p u t s c o u l d , i n t h e o r y , e x c e e d t h e o u t p u t o f t h e s y s t e m , e v e n t h o u g h a p r o c e s s s t u d y m i g h t i n d i c a t e t h a t t h e o u t p u t was g r e a t e r t h a n t h e d i r e c t e x t e r n a l i n p u t s . I t h a s b e e n s u g g e s t e d t h e r e f o r e , t h a t NEA s h o u l d be u s e d i n t e c h n o l o g y a s s e s s m e n t t o e n s u r e t h e o u t p u t o f new s y s t e m s e x c e e d s t h e t o t a l q u a n t i t y o f e x t e r n a l i n p u t s , a s s u m i n g a n a p p r o x i m a t e q u a l i t y e q u i v a l e n c e o f o u t p u t s and i n p u t s . A t a l e s s d r a m a t i c l e v e l , q u a n t i f i c a t i o n o f i n d i r e c t e n e r g y i n p u t s t o e n e r g y s u p p l y t e c h n o l o g i e s b y means o f NEA, p r o v i d e s more c o m p l e t e i n f o r m a t i o n a b o u t t h e r e l a t i v e o v e r a l l e f f i c i e n c i e s o f v a r i o u s s y s t e m s . T h i s i n f o r m a t i o n i s u s u a l l y s u m m a r i z e d a s d i f f e r e n t m e a s u r e s a n d r a t i o s o f n e t e n e r g y . The c o n c e p t o f n e t e n e r g y a s d i s c u s s e d i n more d e t a i l i n t h e n e x t s e c t i o n , g e n e r a l l y r e f e r s t o t h e u s e f u l e n e r g y o u t p u t m i n u s a l l e x t e r n a l ( d i r e c t a n d i n d i r e c t ) , n o n - f e e d s t o c k e n e r g y i n p u t s . A s a r e s u l t o f t h e e x p r e s s i o n o f c o n c e r n s a b o u t new t e c h n o l o g i e s b e i n g j u d g e d s o l e l y i n m o n e t a r y t e r m s w h i l e n e g l e c t i n g n e t e n e r g y c o n s i d e r a t i o n s , n e t e n e r g y h a s b e e n i n c l u d e d among a number o f o t h e r c o n s i d e r a t i o n s i n U.S. P u b l i c Law 9 3 - 5 7 7 , t h e F e d e r a l N o n n u c l e a r E n e r g y R e s e a r c h a n d D e v e l -opment A c t o f 1974. S e c t i o n 5 o f t h e a c t s t a t e s t h a t : S e c t i o n 5 (a) The C o n g r e s s a u t h o r i z e s a n d d i r e c t s t h a t t h e c o m p r e h e n s i v e p r o g r a m i n r e s e a r c h , d e v e l o p m e n t a nd d e m o n s t r a t i o n r e q u i r e d b y t h i s A c t s h a l l be d e s i g n e d a n d e x e c u t e d a c c o r d i n g t o t h e f o l l o w i n g p r i n -c i p l e s ... 14 (5) The p o t e n t i a l f o r p r o d u c t i o n o f n e t e n e r g y by t h e p r o p o s e d t e c h n o l o g y a t t h e s t a g e o f c o m m e r c i a l a p p l i c a t i o n s h a l l be a n a l y z e d and c o n s i d e r e d i n e v a l u a t i n g p r o p o s a l s . I n A u g u s t o f 19 75 a n e t e n e r g y a n a l y s i s w o r k s h o p , spon - i s e r e d b y t h e N a t i o n a l S c i e n c e F o u n d a t i o n , was c o n v e n e d a t S t a n f o r d U n i v e r s i t y " t o a f f o r d an o p p o r t u n i t y f o r e x t e n d e d d i s c u s s i o n s on d e t a i l s o f m e t h o d o l o g y a n d a p p l i c a t i o n s o f n e t e n e r g y a n a l y s i s a n d a c h a n c e t o s e e k c o n s e n s u s on v a r i o u s p o i n t s " ( C o n n o l l y a n d S p r a u l , 1 9 7 5, p. 2 ) . A p o r t i o n o f t h e w o r k s h o p ' s e f f o r t s was d i r e c t e d t o p r o d u c i n g "a s e t o f g u i d e -l i n e s f o r t h e p r e p a r a t i o n o f a n e t e n e r g y a n a l y s i s w h i c h w o u l d f u l f i l t h e i n t e n t o f P u b l i c Law 93-577" ( C o n n o l l y a n d S p r a u l , 1975, p. 1 7 6 ) . The p a r t i c i p a n t s o f t h e w o r k s h o p , h o w e v e r , f e l t t h a t i t w o u l d be u n d e s i r a b l e t o u n d u l y r e s t r i c t t h e s c o p e o f n e t e n e r g y a n a l y s i s b y i m p o s i n g s u c h g u i d e l i n e s when, i n f a c t many d i f f e r e n t a p p r o a c h e s c o u l d be q u i t e l e g -i t i m a t e l y p u r s u e d , d e p e n d i n g upon t h e t y p e o f s y s t e m u n d e r e x a m i n a t i o n a n d t h e s p e c i f i c i n s i g h t s d e s i r e d by t h e a n a l y s t . I n s t e a d , t h e i m p o r t a n c e o f p r o v i d i n g a l l b a s i c d a t a u s e d a n d m a k i n g e x p l i c i t a l l a s s u m p t i o n s a nd c a l c u l a t i o n s was empha-s i z e d ( W i n s t a n l e y , 1976, p. 1 1 ) . W h i l e t h e S t a n f o r d w o r k s h o p was u n a b l e t o r e a c h u n a n i m o u s a g r e e m e n t o n a s e t o f g u i d e l i n e s , l e t a l o n e on i n d i v i d u a l i s s u e s , t h e r a n g e o f p o s s i b l e c o n v e n t i o n s a nd m e t h o d o l o g i e s was a t l e a s t o u t l i n e d . The t r e a t m e n t o f m a j o r a s s u m p t i o n s , c o n v e n t i o n s , a n d methods o f a n a l y s i s i n t h e f i e l d i s h e r e i n r e s t r i c t e d t o a b r i e f summary w h i c h i s l a r g e l y b a s e d u p o n a more c o m p r e h e n s i v e r e v i e w o f c u r r e n t p r a c t i c e s i n t h e f i e l d 15 by Winstanley (1976). 1.3.1 Conventions and assumptions Quantities and Units The 19 74 IFIAS workshop agreed that energy analyses may be car r i e d out either i n terms of enthalpy (gross heat of combustion) or free energy changes. The workshop f e l t that where energy analysis was concerned with depletion of the resource base free energy was the best c r i t e r i o n , since i t allowed the inclusion of low inten-s i t y resources. However, free energy changes are i n practice often impossible to compute, and i t was agreed that enthalpy was a suf-f i c i e n t l y accurate measure i n the case of intensive fuels. (Winstanley, 1976, p. 26) Thus, most analyses to date have been enthalpy, rather than free energy, analyses. While the Joule was selected by the IFIAS workshop as the preferred unit of energy, most North American analyses have presented results i n terms of B r i t i s h Thermal Units (Btu's). Measures of Net Energy The Stanford workshop was unable to arrive at a single d e f i n i t i o n or measure of "net energy", since the delineation of system boundaries and inclusion of p a r t i c u l a r energy inputs depend upon the type of system being considered and the i n -sights desired by the analyst. Energy inputs to and outputs from a system may be related i n a variety of ways to form d i f f e r e n t measures of net energy. Many alte r n a t i v e repre-sentations of system energy flows may be found i n the l i t e r a -ture, e.g., Ballentine (1976, pp. 26-32), Connolly and Spraul (1975, pp. 63-68), and the Colorado Energy Research Inst i t u t e Insitu Energy Resource Extracted Resource Unextracted Resource (W) Feedstock (F) I ENERGY SUPPLY or CONVERSION SYSTEM Direct Energy Goods Services Inputs * * Energy Feedback (E f) Total Output (E) Useful Output (Eo> Direct Energy Goods Services Inputs * * Capital Energy Inputs (E ) c Operating Energy Inputs (E.) External Energy Requirements Fig. 1 NET ENERGY MODEL FOR ENERGY SUPPLY OR CONVERSION STAGE * Indirect External Energy Requirements Adapted from Winstanley, 1976, p. 28 17 (1976, I I , pp. 2 0 - 2 1 ) . The m o d e l a n d s y m b o l s e m p l o y e d b y W i n s t a n l e y ( 1 9 7 6 , p. 28) h a v e b e e n a d a p t e d f o r u s e h e r e i n (as shown i n F i g u r e 1) f o r two r e a s o n s : f i r s t , t h e y f a c i l i t a t e t h e d i r e c t c o m p a r i s o n o f s u b s e q u e n t c a s e s t u d y d a t a w i t h t h a t f r o m a C a n a d i a n n e t e n e r g y a n a l y s i s w h i c h u s e s t h e same t e r m i n o l o g y ; a n d s e c o n d , u n l i k e some o t h e r r e p r e s e n t a t i o n s w h i c h a r e c o m p l i c a t e d a l m o s t t o t h e p o i n t o f i n c o m p r e h e n -s i b i l i t y , t h i s m o d e l i s s i m p l e enough t o be e a s i l y u n d e r s t o o d , w i t h o u t s a c r i f i c i n g t h e m a j o r d i s t i n c t i o n s among t y p e s o f e n e r g y f l o w . I n o r d e r t o e v a l u a t e t h e q u a n t i t y o f e n e r g y r e s o u r c e s " s e q u e s t e r e d " i n an e n e r g y t y p e a n d t h e - q u a n t i t y o f n e t e n e r g y s u p p l i e d b y an e n e r g y s u p p l y o r c o n v e r s i o n o v e r i t s l i f e t i m e , t h r e e b a s i c a p p r o a c h e s may be t a k e n ( C o n n o l l y a n d S p r a u l , 19 75, p. 1 8 ) . F i r s t , t h e a n a l y s i s may be c o n f i n e d t o t h e d i r e c t a n d i n d i r e c t e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f e x t r a c t i n g , p r o c e s s i n g , a n d t r a n s p o r t i n g t h e e n e r g y t o i t s p o i n t o f u s e . A l l d i r e c t a n d i n d i r e c t o p e r a t i n g a n d t r a n s p o r t e n e r g i e s (E^) a r e i n c l u d e d , as w e l l a s t h o s e r e q u i r e d t o p r o d u c e t h e c a p i t a l e q u i p m e n t ( E c ) . H owever, t h e e n t h a l p y o f f e e d s t o c k o r m a t e r i a l i n p u t s t h a t h a v e a l t e r n a t i v e u s e s a s f u e l s (F) i s n o t i n c l u d e d . By r e s t r i c t i n g c o n c e r n t o e x t e r n a l e n e r g y i n p u t s , t h i s m e a s u r e a t t a c h e s no o p p o r t u n i t y c o s t t o t h e u s e o f t h e f e e d s t o c k r e s o u r c e . U n d e r t h i s a p p r o a c h , (E^+ E c ) c o r r e s p o n d s t o t h e I F I A S d e f i n i t i o n o f P r o c e s s E n e r g y R e q u i r e m e n t s (PER) - " t h e sum o f t h e f u e l e n e r g y s u p p l i e d t o d r i v e a l l p r o c e s s s t a g e s w i t h i n t h e s y s t e m b o u n d a r y " ( I F I A S , 1 9 7 5, p. 8 3 ) . O v e r t h e l i f e t i m e 18 o f t h e s y s t e m , t h e n e t e n e r g y s u p p l i e d w o u l d be e q u a l t o t h e u s e f u l e n e r g y o u t p u t m i n u s e x t e r n a l i n p u t s , a c c o r d i n g t o t h i s a p p r o a c h : NES-j^ ( N e t E n e r g y S u p p l i e d ) = E - ( E i + E ) A s e c o n d a p p r o a c h i s t o a d d t h e e n t h a l p y o f a l l feed-^ s t o c k s (F) t h a t h a v e a l t e r n a t i v e u s e s a s f u e l s t o t h e PER. T h i s m e a s u r e i s e q u i v a l e n t t o t h e I F I A S d e f i n i t i o n o f G r o s s E n e r g y R e q u i r e m e n t (GER). The n e t e n e r g y s u p p l i e d i n t h i s c a s e w o u l d be e q u a l t o t h e u s e f u l e n e r g y o u t p u t m i n u s t h e GER: N E S 0 = E - (E. + E + F) 2 o 1 c However, when c o n s i d e r i n g t h e t o t a l r e s o u r c e b a s e s e q u e s t -e r e d i n o r d e r t o d e l i v e r e n e r g y t o f i n a l demand, t h e t e r m " n e t e n e r g y " i s r e a l l y a m i s n o m e r s i n c e no e n e r g y s y s t e m i s c a p a b l e o f " p r o d u c i n g " n e t e n e r g y , a c c o r d i n g t o t h e F i r s t Law o f T h e r m o d y n a m i c s w h i c h p r o v i d e s t h a t e n e r g y may n e i t h e r be c r e a t e d n o r d e s t r o y e d . I n f a c t , l o w e n t r o p y f o r m s o f e n e r g y c a n o n l y be made a v a i l a b l e b y e n e r g y s y s t e m s a t t h e e x p e n s e o f an i n c r e a s e i n t h e t o t a l e n t r o p y o f t h e o v e r a l l s y s t e m , a s r e q u i r e d b y t h e S e c o n d Law o f T h e r m o d y n a m i c s . T h e r e f o r e , no n e t e n e r g y i s a c t u a l l y s u p p l i e d u n d e r t h e s e b o u n d a r y a s s u m p t i o n s , s i n c e E Q - ( E ^ + E c + F) w o u l d be a n e g a t i v e q u a n t i t y . I n s t e a d , t h e r e i s a n e t e n e r g y r e q u i r e m e n t (NER) t o d e l i v e r e n e r g y t o f i n a l demand, e q u a l t o t h e GER m i n u s t h e u s e f u l e n e r g y o u t -p u t : NER = ( E . + E + F ) - E 1 c o t F i n a l l y , a c o m p l e t e m e a s u r e o f t h e t o t a l r e s o u r c e b a s e t h a t must be s e q u e s t e r e d t o s u p p l y a g i v e n q u a n t i t y o f e n e r g y t o f i n a l demand i n c l u d e s t h e q u a n t i t y o f e n e r g y r e s o u r c e s (W) r e n d e r e d e x t r a c t a b l e b y t h e g i v e n t e c h n o l o g y ( C o n n o l l y a n d S p r a u l , 19 1975, p. 18). B u t , as W i n s t a n l e y n o t e s (1976, p. 31), t h i s m e a s u r e "assumes k n o w l e d g e o f f u t u r e p o s s i b i l i t i e s f o r s e c -o n d a r y r e s o u r c e r e c o v e r y " . S u c h p o s s i b i l i t i e s i n r e a l i t y may be d i f f i c u l t t o p r e d i c t s i n c e t h e y v a r y a c c o r d i n g t o r e s o u r c e p r i c e s a n d t h e s t a t e o f t h e e x t r a c t i v e t e c h n o l o g y , a l t h o u g h as m e n t i o n e d e a r l i e r , t h e r e i s an u l t i m a t e l i m i t t o i m p r o v e m e n t s i n t e c h n o l o g i c a l e f f i c i e n c y f o r any p r o c e s s . Net Energy Ratios A v a r i e t y o f n e t e n e r g y r a t i o s c o r r e s p o n d i n g t o v a r i o u s d e f i n i t i o n s o f n e t e n e r g y may s e r v e t o p r o v i d e some a d d i t i o n a l i n s i g h t i n t o s y s t e m e n e r g y f l o w s . A f e w o f t h e more u s e f u l r a t i o s a r e b r i e f l y d i s c u s s e d h e r e . E Q = . = T o t a l u s e f u l l i f e t i m e e n e r g y o u t p u t  .+• E c T o t a l l i f e t i m e i n p u t ( o p e r a t i n g a n d c a p i t a l ) T h i s r a t i o , a s d e f i n e d b y W i n s t a n l e y (1976, p. 28), c o r r e s p o n d s t o t h e most common d e f i n i t i o n o f n e t e n e r g y (NES^) as i t r e l a t e s t h e u s e f u l o u t p u t t o t h e P r o c e s s E n e r g y R e q u i r e m e n t . I t f o c u s s e s on t h e q u a n t i t y o f u s e f u l e n e r g y p r o d u c e d by a p r o -j e c t d u r i n g i t s l i f e t i m e , r e l a t i v e t o t h e e x t e r n a l e n e r g y i n p u t s w h i c h may b e r e g a r d e d a s e n e r g y w h i c h was w i t h d r a w n f r o m a l t e r -n a t i v e s o c i e t a l u s e s . As s u c h , t h i s r a t i o w o u l d be o f r e l e v a n c e t o t h e p r e s e n t g e n e r a t i o n o v e r t h e medium t i m e h o r i z o n o f a t y p i c a l 30-year p r o j e c t l i f e t i m e . I t i s n o t an a p p r o p r i a t e c r i t e r i o n f o r l o n g - t e r m p r o j e c t a s s e s s m e n t s i n c e i t a t t a c h e s no o p p o r t u n i t y t o t h e f e e d s t o c k r e s o u r c e a n d t h e i m p a c t o f i t s u s e u p o n i n t e r g e n e r a t i o n a l e q u i t y . A t f i r s t s i g h t , one m i g h t c o n s i d e r a s y s t e m t o b e n o n -v i a b l e i f t h i s r a t i o w e r e l e s s t h a n o n e , s i n c e e n e r g y i n p u t s 20 would exceed outputs over the l i f e t i m e of the system. However, i f the output energy were of a type t h a t had a g r e a t e r s o c i a l u t i l i t y than the energy i n p u t s , a p r o j e c t with a r a t i o of l e s s than one might w e l l be a c c e p t a b l e - hence the importance of d i s a g g r e g a t i n g energy flows by type i n a net energy a n a l y s i s . E E . £ _ 6 - i _.: U s e f u l energy output - o p e r a t i n g i n p u t s 2 E c C a p i t a l i n p u t s This r a t i o (Winstanley, 1976, p. 29) p r o v i d e s a measure of the a d d i t i o n a l q u a n t i t y of energy which i s made a v a i l a b l e to s o c i e t y a f t e r o p e r a t i n g energy has been deducted from the u s e f u l output, and r e l a t e s to the i n i t i a l energy investment i n c a p i t a l i n p u t s . I t i s more u s e f u l than as an investment y i e l d r a t i o i n the sense t h a t a l l of the investment occurs a t the same time at the s t a r t of the p r o j e c t . Again, i t i s p r i m a r i l y of i n t e r e s t over the medium term. E R _ o _ U s e f u l energy output  3 - " : E . + E + F ~ E x t e r n a l i n p u t s + feedstock l c ^ The above r a t i o (Winstanley, 1976, p. 30) which a t t a c h e s an o p p o r t u n i t y c o s t to the feedstock r e s o u r c e , p r o v i d e s a measure of the o v e r a l l e f f i c i e n c y of energy resource c o n v e r s i o n . As such i t would be of i n t e r e s t to the energy a n a l y s t concerned with the longer-term impacts of energy systems on g l o b a l r e source d e p l e t i o n and heat r e l e a s e , s i n c e both are i n v e r s e l y r e l a t e d to the o v e r a l l e f f i c i e n c y of energy c o n v e r s i o n . I f d e s i r e d , the q u a n t i t y of wasted resource (W) c o u l d be i n c l u d e d i n the denom-i n a t o r , although as mentioned e a r l i e r , t h i s i s a technology-dependent v a r i a b l e . In the s h o r t term, the energy investment i n c a p i t a l 21 f a c i l i t i e s may b e r e l a t e d t o t h e a n n u a l o u t p u t n e t o f o p e r a t i n g r e q u i r e m e n t s ( E Q - E^) t o p r o v i d e a m e a s u r e o f t h e p a y b a c k t i m e as f o l l o w s : ,. > t o t a l c a p i t a l i n p u t P a y b a c k t i m e ( i n y e a r s ) = R - — n . r . 1 n e t a n n u a l o u t p u t The m a j o r a d v a n t a g e o f t h i s c o n c e p t o v e r o t h e r n e t e n e r g y r a t i o s i s t h a t no a s s u m p t i o n s n e e d be made a b o u t t h e l i f e t i m e o f t h e c a p i t a l e q u i p m e n t ( W i n s t a n l e y , 1976, p. 32). T h i s i s i m p o r t a n t b e c a u s e t h e r e i s o f t e n a c o n s i d e r a b l e d i v e r g e n c e b e t w e e n t h e e c o n o m i c a n d p h y s i c a l l i f e t i m e s o f c a p i t a l e q u i p m e n t , a f a c t o r w h i c h w o u l d l e a d t o i n a c c u r a c i e s i n c o n c l u s i o n s drawn f r o m r a t i o s b a s e d upon s u c h e r r o n e o u s a s s u m p t i o n s . W h i l e n e t e n e r g y a n a l y s e s may a g g r e g a t e t h e v a r i o u s f l o w s a n d t y p e s o f e n e r g y i n v o l v e d i n t h e s y s t e m s u n d e r c o n -s i d e r a t i o n t o f o r m d i f f e r e n t r a t i o s , t h e S t a n f o r d w o r k s h o p s t r e s s e d t h e n e c e s s i t y o f a l s o p r e s e n t i n g t h e d a t a i n d i s a g -g r e g a t e d f o r m ( i . e . , b y e n e r g y t y p e ) , s i n c e t h i s k i n d o f i n f o r -m a t i o n may a l s o be u s e f u l f o r d e c i s i o n - m a k i n g p u r p o s e s . I t was s u g g e s t e d t h a t " e m p h a s i s b y t h o s e i n v o l v e d i n e n e r g y a n a l y s i s on t h e c a l c u l a t i o n o f a s i n g l e p a r a m e t e r ... w o u l d be p a r a l l e l t o c o n d u c t i n g a f i n a n c i a l a n a l y s i s o f a f i r m . a n d r e p o r t i n g o n l y an a c c o u n t i n g p r o f i t b u t o m i t t i n g t h e d a t a and d e t a i l s a s s o c i a t e d w i t h d e t e r m i n i n g t h e p r o f i t " ( C o n n o l l y a n d S p r a u l , 1 9 7 5 , p. 1 7 ) . Dynamic Energy Analysis The d i s c u s s i o n o f NEA t o t h i s p o i n t h a s b e e n r e s t r i c t e d t o t h e c o n s i d e r a t i o n o f i t s a p p l i c a t i o n t o a s i n g l e f a c i l i t y w h i l e t h e p r o v i s i o n o f e n e r g y i s , i n r e a l i t y , p l a n n e d on t h e 22 b a s i s o f a w h o l e s y s t e m o f f a c i l i t i e s d e v e l o p e d o v e r t i m e r a t h e r t h a n s i m p l y o n a p r o j e c t - b y - p r o j e c t b a s i s . NEA, t h e r e f o r e , h a s b e e n a d a p t e d t o t h e d y n a m i c c a s e , w h e r e b y t h e p h a s i n g a n d m a g n i t u d e o f e n e r g y f l o w s t o a n d f r o m a n e x p a n d i n g s y s t e m o f e n e r g y i n s t a l l a t i o n s a r e a n a l y z e d f o r s p e c i f i e d . r a t e s o f g r o w t h o v e r a g i v e n t i m e h o r i z o n . The r a t i o n a l e f o r t h i s t y p e o f a n a l y s i s i s t h a t t h e e n e r g y o u t p u t o f o p e r a t i n g f a c i l i t i e s i n a s y s t e m i s o f f s e t t o a c e r t a i n d e g r e e , d e p e n d i n g o n t h e s y s t e m g r o w t h r a t e , by t h e i n p u t s o f e n e r g y t o t h o s e f a c i l i t i e s s t i l l u n d e r c o n s t r u c t i o n . S i n c e t h i s i n p u t e n e r g y h a s b e e n , i n e f f e c t , d i v e r t e d f r o m o t h e r s o c i e t a l u s e s , t h e n e t e n e r g y o u t p u t o f t h e s y s t e m o v e r a g i v e n p e r i o d o f t i m e i s d e f i n e d as t h e o u t p u t o f o p e r a t i n g p l a n t s ( n e t a n n u a l i n p u t s ) m i n u s t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f p l a n t s u n d e r c o n s t r u c t i o n w h i c h w i l l come o n - s t r e a m l a t e r i n t h e p r o g r a m . I n o r d e r t o c a r r y o u t a d y n a m i c e n e r g y a n a l y s i s f o r an e x p a n d i n g s y s t e m o f f a c i l i t i e s , a s t a t i c NEA o f a s i n g l e f a c i l i t y o f t h e t y p e u n d e r c o n s i d e r a t i o n i s f i r s t r e q u i r e d t o c a l c u l a t e t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f t h e c a p i t a l f a c i l i t i e s a n d 3 power o u t p u t , n e t o f o p e r a t i n g i n p u t s . T h e s e d a t a , c o m b i n e d w i t h a k n o w l e d g e o f t h e l e n g t h o f t h e c o n s t r u c t i o n a n d c o m m i s s i o n -i n g p e r i o d s may t h e n be u s e d i n c o n j u n c t i o n w i t h v a r i o u s s y s t e m g r o w t h r a t e a s s u m p t i o n s o v e r a s p e c i f i e d t i m e p e r i o d t o p l o t power o u t p u t on a n e t , g r o s s , o r n e t / g r o s s b a s i s ; a n d n e t e n e r g y o u t p u t on an a n n u a l o r c u m u l a t i v e b a s i s . F i g u r e 2, w h i c h i s b a s e d upon one o f t h e s c e n a r i o s m o d e l l e d i n a d y n a m i c e n e r g y a n a l y s i s o f t h e C a n a d i a n n u c l e a r power p r o g r a m ( W i n s t a n l e y , FIGURE "2 DYNAMIC ENERGY BALANCES HW MW Y E A R S 5 . 5 x I 0 4 T 2 . 7 5 x 104 h NET/GROSS OUTPUT T 1 . 0 LO 1 9 6 5 1 9 7 0 1975 1 9 8 0 I 9 B 5 1 9 9 0 1 9 9 5 2 0 0 0 2 0 0 5 2 0 1 0 S o u r c e : W i n s t a n l e y e t a l . , 1977 24 e t . a l . ^ , 1977, S e c t i o n 3 ) , i l l u s t r a t e s t h e manner i n w h i c h t h e s e p a r a m e t e r s may b e h a v e d u r i n g t h e g r o w t h o f a s y s t e m . W h i l e d y n a m i c e n e r g y a n a l y s i s i s e q u a l l y a p p l i c a b l e t o any e n e r g y t e c h n o l o g y , most s t u d i e s t o d a t e h a v e f o c u s s e d on n u c l e a r e x p a n s i o n p r o g r a m s f o r two b a s i c r e a s o n s . F i r s t , t h e c a p i t a l f a c i l i t i e s o f n u c l e a r s y s t e m s a r e much more e n e r g y i n t e n s i v e p e r u n i t o f o u t p u t t h a n m o s t o t h e r t e c h n o l o g i e s . S e c o n d l y , n u c l e a r e x p a n s i o n p r o g r a m s h a v e b e e n p l a n n e d a t much h i g h e r r a t e s o f g r o w t h t h a n o t h e r s y s t e m s b e c a u s e , i n a d d i t i o n t o m e e t i n g i n c r e m e n t a l e l e c t r i c i t y demand, n u c l e a r e l e c t r i c i t y • h a s b e e n d e s i g n a t e d a s a r e p l a c e m e n t f o r t h e f o s s i l f u e l s w h i c h a r e p r e s e n t l y u s e d , e i t h e r d i r e c t l y o r i n d i r e c t l y , t o p e r f o r m a v a r i e t y o f e n d - u s e s . T h e s e two f a c t o r s i n c o m b i n -a t i o n may r e s u l t i n s i g n i f i c a n t d i v e r g e n c e s b e t w e e n t h e g r o s s a n d n e t power o u t p u t s . . A r e v i e w o f d y n a m i c e n e r g y a n a l y s e s o f n u c l e a r power i s n o t a t t e m p t e d h e r e g i v e n t h e c o m p l e x a n d c o n t r o v e r s i a l n a t u r e o f t h i s s u b j e c t r e l a t i v e t o t h e l i m i t e d s c o p e o f t h i s c h a p t e r . I n s t e a d , t h e i n t e r e s t e d r e a d e r i s d i r e c t e d t o t h e b i b l i o g r a p h y f o r r e f e r e n c e s w h i c h t r e a t t h e s u b j e c t i n d e t a i l . I n t h e i r i n i t i a l s t a g e s a l l s y s t e m s e x p e r i e n c e a n e t power d e f i c i t (due t o t h e t i m e l a g b e t w e e n t h e s t a r t o f c o n -s t r u c t i o n a n d o p e r a t i o n ) w h i c h o b v i o u s l y p e r s i s t s f o r a l e n g t h o f t i m e a t l e a s t e q u a l t o one c o n s t r u c t i o n and c o m m i s s i o n i n g p e r i o d . S i m i l a r l y , a f t e r t h e s y s t e m b e g i n s p r o d u c i n g n e t p ower, i t r e q u i r e s a minimum o f one p a y b a c k p e r i o d b e f o r e n e t e n e r g y i s p r o d u c e d on a c u m u l a t i v e b a s i s . I f a s y s t e m g rows r a p i d l y enough on a s u s t a i n e d b a s i s , i t t h e o r e t i c a l l y i s p o s s i b l e t h a t 25 t h e a n n u a l n e t e n e r g y o u t p u t w i l l become i n c r e a s i n g l y n e g a t i v e u n t i l t h e r e i s no l o n g e r e nough e n e r g y a v a i l a b l e i n t h e economy t o s u s t a i n i t s g r o w t h . However, i t h a s b e e n p o i n t e d o u t t h a t t h i s t y p e o f c o n s t r a i n t i s a l m o s t c e r t a i n l y i r r e l e v a n t i n p r a c t i c e s i n c e s e r i o u s n e t c a s h f l o w p r o b l e m s a n d s h o r t a g e s i n o t h e r f a c t o r s o f p r o d u c t i o n s u c h a s l a b o u r a n d m a t e r i a l s , w o u l d i m p o s e p r a c t i c a l b o u n d a r i e s on b u i l d i n g s c h e d u l e s much s o o n e r t h a n n e t e n e r g y s h o r t a g e s r e s u l t i n g f r o m a n e x c e s s i v e r a t e o f g r o w t h (Chapman, 1975 [ c ] , p. 2 9 4 ) . However, i t i s i n t e r e s t i n g t o n o t e t h a t t h e c a p i t a l s h o r t a g e w h i c h h a s s l o w e d t h e p r o j e c t e d n u c l e a r e n e r g y p r o g r a m s i n t h e U.S. a n d E u r o p e was n o t i n i t i a l l y a n t i c i p a t e d b y e c o n o m i c a n a l y s i s ; o t h e r w i s e , s u c h u n r e a l i s t i c g r o w t h t a r g e t s w o u l d n o t h a v e b e e n s e t . D y n a m ic e n e r g y a n a l y s i s may h a v e b e e n a b l e t o p r e d i c t t h a t s u c h g r o w t h r a t e s w o u l d be u n s u s t a i n a b l e on n e t e n e r g y g r o u n d s a l o n e . A l t h o u g h i t i s c o n c e i v a b l e t h a t d y n a m i c e n e r g y a n a l y s i s m i g h t b e a b l e t o a n t i c i p a t e s u c h c o n s t r a i n t s , t h e m a j o r p o t e n t i a l o f t h i s t e c h n i q u e p r o b a b l y l i e s i n l e s s d r a m a t i c u s e s t h a n p r e -d i c t i n g t h e c a t a c l y s m i c c o l l a p s e o f g r o w t h p r o g r a m s . A W h i l e c u r r e n t p r o g r a m s a r e n o t l i k e l y t o be n e t l o s e r s o f e n e r g y o v e r t h e i r e n t i r e d u r a t i o n s , d y n a m i c e n e r g y a n a l y s e s p e r f o r m e d t o d a t e i n d i c a t e t h a t n e t power o u t p u t i s q u i t e s e n s i t i v e t o v a r y i n g g r o w t h r a t e s . The l e n g t h o f t i m e t h a t i t t a k e s f o r a s y s t e m t o y i e l d n e t power a n d s u b s e q u e n t l y , n e t e n e r g y o n a c u m u l a t i v e b a s i s , a s w e l l as t h e a c t u a l n e t o u t p u t o f t h e s y s t e m o v e r t h e p l a n n i n g h o r i z o n w o u l d c e r t a i n l y a p p e a r t o be o f r e l e v a n c e t o s y s t e m p l a n n e r s . To t h e s e e n d s S t a t i s t i c s C a n a d a 26 h a s d e v e l o p e d a d y n a m i c e n e r g y s i m u l a t i o n m o d e l w h i c h w i l l c a l c u l a t e b o t h t h e n e t o u t p u t o v e r t i m e f o r a g i v e n c a p a c i t y p l a n n i n g s t r a t e g y a n d c o n v e r s e l y , t h e d e p l o y m e n t o f c a p a c i t y w h i c h i s n e c e s s a r y t o p r o v i d e a s p e c i f i e d n e t o u t p u t o v e r t i m e ( W i n s t a n l e y e t . a l . , 1 9 7 7, p. 5 3 ) . S i n c e t h i s m o d e l i s n o t r e s t r i c t e d t o c o n s t a n t o r e x p o n e n t i a l g r o w t h r a t e a s s u m p t i o n s , i t c a n more r e a l i s t i c a l l y r e f l e c t a c t u a l g r o w t h p r o g r a m s t h a n some o f t h e e a r l i e r m o d e l s i n t h e f i e l d w h i c h w e r e b a s e d upon u n i f o r m g r o w t h r a t e a s s u m p t i o n s . I t h a s b e e n n o t e d t h a t d y n a m i c e n e r g y a n a l y s i s i s c a p a b l e o f d e f i n i n g t h e p a r t i c u l a r g r o w t h r a t e a t w h i c h maximum n e t power o u t p u t i s a c h i e v e d d u r i n g any g i v e n y e a r o f a n e x p o n e n t i a l g r o w t h p r o g r a m . A b o v e a n d b e l o w t h i s g r o w t h r a t e , n e t power f a l l s o f f . I t i s p o s s i b l e , t h o u g h y e t u n p r o v e n , t h a t t h i s c a p a b i l i t y may be e x t e n d e d t o d e f i n e t h e g r o w t h r a t e a t w h i c h t h e maximum q u a n t i t y o f n e t e n e r g y o u t p u t c a n be p r o d u c e d b y an e x p a n d i n g s y s t e m o v e r a g i v e n p l a n n i n g p e r i o d ( W i n s t a n l e y e t . a l . , 1977, p. 5 2 ) . One v e r y i n t e r e s t i n g s p e c i f i c a p p l i c a t i o n o f t h i s c a p -a b i l i t y h a s b e e n s u g g e s t e d b y H o l l o m o n , R a z , a n d T r e i t e l ( 1 9 7 5 ) . The a u t h o r s e x a m i n e how a g r o w t h r a t e f o r a n u c l e a r p r o g r a m c a n be s e l e c t e d t h a t w i l l o p t i m i z e t h e n e t l e v e l o f o i l d i s -p l a c e m e n t o b t a i n e d b y : (a) r e p l a c i n g e x i s t i n g o i l f i r e d p l a n t s w i t h n u c l e a r f a c i l i t i e s , a n d , (b) s a t i s f y i n g f u t u r e e l e c t r i c i t y demand f r o m n u c l e a r p l a n t s i n s t e a d o f o i l f i r e d p l a n t s . I n t h e f i r s t c a s e , i t was c o n c l u d e d t h a t e v e n "where t h e e n e r g y i n p u t n e e d e d t o s u s t a i n t h e g r o w t h o f t h e n u c l e a r s y s t e m i s e q u a l t o i t s e n t i r e o u t p u t , a t l e a s t 1.5 t i m e s t h e o i l 27 e q u i v a l e n t s o f i t s power o u t p u t a r e d i s p l a c e d " ( H o l l o m o n , R a z , and T r e i t e l , 1 9 7 5 , p. 304 ). T h i s phenomenon i s o b v i o u s l y a r e s u l t o f t h e f a c t t h a t i t t a k e s a t l e a s t 2 .5 u n i t s o f o i l t o g e n e r a t e 1 u n i t o f e l e c t r i c i t y e v e n i n t h e m o s t e f f i c i e n t p l a n t s . . I n o l d e r p l a n t s w h i c h w o u l d be t h e f i r s t t o be d i s -p l a c e d , t h i s c o n v e r s i o n p e n a l t y w o u l d more l i k e l y be i n t h e r a n g e o f 3 o r e v e n 4 t o 1, c r e a t i n g a c o n s i d e r a b l y l a r g e r d i s p l a c e m e n t e f f e c t . I n t h e s e c o n d c a s e , w h e r e d y n a m i c c o n -d i t i o n s a p p l y t o b o t h n u c l e a r a n d o i l f i r e d p l a n t s , t h e d i s -p l a c e m e n t e f f e c t w o u l d e x c e e d t h a t o f t h e f i r s t c a s e . The p r e c e d i n g e x a m p l e i l l u s t r a t e s t h e p o i n t made i n a number o f s t u d i e s t h a t t h e m a x i m i z a t i o n o f n e t power o u t p u t o v e r t h e s h o r t r u n may n o t be a p a r t i c u l a r l y m e a n i n g f u l o b j e c t -i v e when v i e w e d i n t h e b r o a d e r s o c i e t a l c o n t e x t . As Chapman n o t e s , t h e c h o i c e o f g r o w t h s t r a t e g i e s d e p e n d s • l a r g e l y upon t h e a v a i l a b i l i t y o f e n e r g y s u p p l y r e l a t i v e t o demand o v e r t i m e (1975 [ c ] , p. 2 9 3 ) . I f , i n t h e s h o r t t e r m , a b u n d a n t e n e r g y i s a v a i l a b l e f o r i n v e s t m e n t , a h i g h e r t h a n o p t i m u m g r o w t h r a t e ("optimum" f r o m t h e s o l e p e r s p e c t i v e o f m a x i m i s i n g n e t power o u t p u t ) may be d e s i r a b l e s i n c e i t a l l o w s t h e i n s t a l l e d c a p a c i t y t o be b u i l t up q u i c k l y t o p r o v i d e h i g h e r n e t power o u t p u t s i n t h e f u t u r e when t h e y may b e n e e d e d . T h i s t y p e o f s t r a t e g y h a s b e e n c h a r a c t e r i z e d as a means o f s t o r i n g e n e r g y " i n a f o r m t h a t w i l l make i t a v a i l a b l e on a l o n g - t e r m b a s i s " ( H o l l o m o n , R a z , a n d T r e i t e l , 1 9 7 5 , p. 3 0 2 ) . F u r t h e r m o r e , o t h e r p o l i c y o b j e c t i v e s r e l a t i n g t o j o b c r e a t i o n , e c o n o m i c r e g u l a t i o n , o r g e n e r a l p o l i t i c a l m o t i v e s may a l s o e n t e r i n t o a g o v e r n m e n t ' s c h o i c e o f a g r o w t h s c e n a r i o f o r 28 an e n e r g y p r o g r a m . T h u s , d y n a m i c e n e r g y a n a l y s i s o b v i o u s l y c a n n o t be u s e d a s a s o l e c r i t e r i o n f o r p r o g r a m p l a n n i n g . I t d o e s , h o w e v e r , a t l e a s t h a v e t h e p o t e n t i a l t o make e x p l i c i t t h e n e t power o r e n e r g y t r a d e - o f f s r e s u l t i n g f r o m g r o w t h r a t e s d e s i g n e d t o a c h i e v e t h e s e o t h e r o b j e c t i v e s a s c o m p a r e d t o t h e r a t e w h i c h m a x i m i z e s n e t o u t p u t . Limitations of Dynamic Energy Analysis I n a d d i t i o n t o s h a r i n g t h e g e n e r a l t e c h n i c a l a n d c o n -c e p t u a l l i m i t a t i o n s o f NEA, a s d i s c u s s e d i n t h e n e x t c h a p t e r , d y n a m i c e n e r g y a n a l y s i s h a s b e e n c r i t i c i z e d f o r u s i n g s t a t i c e n e r g y c o e f f i c i e n t s a s t h e b a s i s f o r a d y n a m i c m o d e l . A number o f f a c t o r s l i k e l y t o c a u s e c h a n g e s i n e n e r g y c o e f f i c i e n t s o v e r t i m e a r e o u t l i n e d i n a l a t e r s e c t i o n . I n a s t a t i c NEA t h e c o e f f i c i e n t s a r e n o t l i k e l y t o b e much more t h a n 10 y e a r s o u t o f d a t e . B u t i n a d y n a m i c a n a l y s i s w h i c h may e x t e n d o v e r a 3 0 - y e a r p l a n n i n g h o r i z o n , t h e c o e f f i c i e n t s c o u l d b e a s much as 40 y e a r s o u t o f d a t e . T h i s p r o b l e m i s u n l i k e l y t o be e a s i l y r e s o l v e d s i n c e t h e r e i s no a c c u r a t e m e t h o d o f f o r e c a s t i n g t h e m a g n i t u d e a n d c o m p o s i t i o n o f f u t u r e e n e r g y c o e f f i c i e n t s . F u r t h e r m o r e , i t h a s a l s o b e e n n o t e d t h a t : ... e x p a n s i o n p r o g r a m s do n o t c o n s i s t o f t h e c o n t i n u o u s c o n s t r u c t i o n o f i d e n t i c a l f a c i l i t i e s . D e s i g n a n d c o n s t r u c t i o n t e c h n i q u e s w i l l c h a n g e w i t h o p e r a t i n g e x p e r i e n c e , w i t h c h a n g e s i n e n v i r o n m e n t a l and s a f e t y r e g u l a t i o n s and w i t h i n n o v a t i o n a n d p r o c e s s c h a n g e w i t h i n t h e e n e r g y s u p p l y i n d u s t r y i t s e l f . A l l t h e s e f a c t o r s w i l l a l t e r t h e e n e r g y b a l a n c e s f o r i n d i v -i d u a l f a c i l i t i e s . The most s t r i k i n g e x a m p l e o f t h i s i s t h e n u c l e a r i n d u s t r y , w h i c h p l a n s c h a n g e s i n s t e a m s u p p l y f o r h e a v y w a t e r d u r i n g t h e c o u r s e o f t h e i n d u s t r y ' s e x p a n s i o n p r o g r a m w h i c h w i l l c h a n g e e n e r g y 29 b a l a n c e s f o r n u c l e a r f a c i l i t i e s s u b -s t a n t i a l l y . ( W i n s t a n l e y e t . a l . , 1977, p. 57) T h e s e p r o b l e m s may l i m i t t h e r e l i a b l e u s e o f d y n a m i c e n e r g y a n a l y s i s t o a f a i r l y s h o r t p l a n n i n g h o r i z o n . However, s i n c e v i r t u a l l y any t e c h n i q u e w h i c h d e a l s w i t h t h e f u t u r e i s s u b j e c t t o t h e same t y p e s o f u n c e r t a i n t i e s , d y n a m i c e n e r g y a n a l y s i s s h o u l d n o t be o v e r l o o k e d as a p o s s i b l e means o f p r o v i d i n g some new i n s i g h t s i n t o t h e i m p l i c a t i o n s o f a l t e r n a t i v e p l a n n i n g s t r a t e g i e s . 1.3.2 B o u n d a r i e s The m a j o r i t y o f a s s u m p t i o n s r e l a t i n g t o NEA c o n c e r n t h e c h o i c e o f b o u n d a r i e s f o r t h e s y s t e m u n d e r c o n s i d e r a t i o n a n d a s s u c h , v a r y s u b s t a n t i a l l y among d i f f e r e n t c a s e s . I t may b e u s e f u l , h o w e v e r , t o s u m m a r i z e some o f t h e m a i n t y p e s o f b o u n d a r y assump-t i o n s p e r t a i n i n g t o t h e t y p e s o f e n e r g y i n c l u d e d , t h e e x t e n t o f t h e s y s t e m b e i n g a n a l y z e d , and t h e m e t h o d s o f a c c o u n t i n g f o r t h e s y s t e m i n p u t s . Types of Energy Included The m a j o r i t y o f p a r t i c i p a n t s a t t h e S t a n f o r d w o r k s h o p a g r e e d t h a t o n l y t h o s e e n e r g y i n p u t s w i t h a p o s i t i v e o p p o r t u n i t y c o s t , i n t e r m s o f h a v i n g a l t e r n a t i v e u s e s a s s o u r c e s o f e n e r g y , s h o u l d be i n c l u d e d i n t h e s y s t e m . a) F u e l s a n d E l e c t r i c i t y F o s s i l f u e l s a r e u s u a l l y i n c l u d e d u n d e r t h e t e r m s o f t h e p r e c e e d i n g d e f i n i t i o n a n d , as n o t e d e a r l i e r , a r e a c c o u n t e d f o r as t h e i r e n t h a l p y o f c o m b u s t i o n p l u s p r o c e s s e n e r g y r e q u i r e m e n t s . W h i l e f o s s i l f u e l s c l e a r l y meet t h e o p p o r t u n i t y c o s t p r e r e q u i s i t e , 30 t h e i n c l u s i o n o f o t h e r e n e r g y t y p e s a nd means o f a c c o u n t i n g f o r t h e i r e n e r g y i n p u t i s l e s s s t r a i g h t f o r w a r d . The d i r e c t u s e o f r e n e w a b l e e n e r g y s o u r c e s s u c h a s s u n l i g h t o r f a l l i n g w a t e r i s n o t i n i t i a l l y i n c l u d e d . B u t o n c e t h e s e p r i m a r y r e n e w a b l e e n e r g y s o u r c e s h a v e b e e n c o n v e r t e d i n t o o t h e r e n e r g y f o r m s s u c h as e l e c t r i c i t y , t h e u s e o f t h i s e n e r g y w o u l d be i n c l u d e d s i n c e i t t h e n h a s a l t e r n a t i v e u s e s w h i c h h a v e b e e n f o r e g o n e . " I t i s i m p o r t a n t t o a c c o u n t s e p a r a t e l y f o r t h e s e i n p u t s , s i n c e d e s p i t e t h e i r o p p o r t u n i t y c o s t s , t h e y do n o t r e p r e s e n t a d e p l e t i o n o f n a t u r a l r e s o u r c e s " ( W i n s t a n l e y , 1976, p. 4 8 ) . E l e c t r i c a l i n p u t s o b v i o u s l y w a r r a n t i n c l u s i o n b u t t h e m e t h o d o f a c c o u n t i n g f o r e l e c t r i c i t y may v a r y a c c o r d i n g t o i t s o r i g i n . T h e r e i s g e n e r a l a g r e e m e n t t h a t t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f e l e c t r i c i t y w h i c h h a s b e e n g e n e r a t e d f r o m f o s s i l f u e l s s h o u l d i n c l u d e t h e e n t h a l p y v a l u e o f t h e f e e d s t o c k f u e l s as w e l l as t h e p r o c e s s e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f c o n v e r t i n g t h e s e f u e l s i n t o e l e c t r i c i t y and t r a n s m i t t i n g i t t o i t s p o i n t o f u s e . H y d r o e l e c t r i c i t y i s u s u a l l y t r e a t e d a s a p r i m a r y e n e r g y f o r m and a c c o u n t e d f o r as i t s r e s i s t a n c e h e a t i n g v a l u e ( i . e . , 3412 B t u / K w h ) . However, i f t h e c o n c e r n w e r e r e s t r i c t e d t o f o s s i l f u e l d e p l e t i o n , r a t h e r t h a n t h e u s e o f a v a i l a b l e e n e r g y , t h e n o n l y t h e e x t e r n a l f o s s i l f u e l s r e q u i r e d t o b u i l d a n d o p e r a t e t h e h y d r o e l e c t r i c f a c i l i t i e s w o u l d be i n c l u d e d a s e n e r g y r e q u i r e m e n t s . The c h o i c e o f a n a p p r o p r i a t e a c c o u n t i n g c o n v e n t i o n f o r t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f n u c l e a r - g e n e r a t e d e l e c t r i c i t y poses-. a more d i f f i c u l t c o n c e p t u a l p r o b l e m f o r t h e a n a l y s t . As i n t h e -31 c a s e o f h y d r o e l e c t r i c p o w e r , n u c l e a r e l e c t r i c i t y c o u l d be a c c o u n t e d f o r as p r i m a r y , e l e c t r i c i t y , o r as t h e q u a n t i t y o f e x t e r n a l f o s s i l f u e l i n p u t s r e q u i r e d t o b u i l d a n d o p e r a t e t h e n u c l e a r s y s t e m . However, w h i l e t h e r e a r e no c u r r e n t a l t e r n a t i v e m e t h o d s o f u s i n g u r a n i u m a s i d e f r o m f i s s i o n r e a c t o r s , t h e s t e a m p r o d u c e d by s u c h r e a c t o r s may be u s e d d i r e c t l y ' i n p r o c e s s h e a t a p p l i c a t i o n s r a t h e r t h a n g o i n g t o t h e g e n e r a t i o n o f e l e c t r i c i t y . T h u s , i t may be more a p p r o p r i a t e t o a c c o u n t f o r n u c l e a r e l e c -t r i c i t y a s t h e e n t h a l p y o f t h e s t e a m r e q u i r e d t o p r o d u c e i t i f s u c h a l t e r n a t i v e u s e s e x i s t w i d e l y i n p r a c t i c e ( W i n s t a n l e y e t . a l . , 1977, p. 1 8 8 ) . F u r t h e r m o r e , t h e u r a n i u m f e e d s t o c k i s a d e p l e t a b l e r e s o u r c e , u n l i k e t h e f l o w o f w a t e r , a n d w h i l e i t h a s no c u r r e n t a l t e r n a t i v e u s e s a s an e n e r g y s o u r c e , s u c h u s e s may d e v e l o p i n t h e f u t u r e . The p r o b l e m o f a c c o u n t i n g f o r t h e u s e o f t h e u r a n i u m f e e d s t o c k i s d i s c u s s e d i n t h e n e x t c h a p t e r . I n o r d e r t o a p p l y t h e d e s i r e d a c c o u n t i n g p r o c e d u r e s t o t h e e l e c t r i c a l i n p u t s i n a n e t e n e r g y a n a l y s i s , i t i s o b v i o u s l y n e c e s s a r y t o know t h e i r o r i g i n . W h i l e i t m i g h t be p o s s i b l e t o d e t e r m i n e t h e o r i g i n o f t h e d i r e c t e l e c t r i c a l i n p u t s t o a s y s t e m , i n most c a s e s i t i s v i r t u a l l y i m p o s s i b l e t o s e p a r a t e i n d i r e c t e l e c t r i c a l i n p u t s i n t h i s manner. T h e r e f o r e , t h e n a t i o n a l a v e r a g e g e n e r a t i o n m i x ( i . e . , t h e p e r c e n t a g e s g e n e r a t e d f r o m c o a l , o i l , n a t u r a l g a s , h y d r o , a n d n u c l e a r f a c i l i t i e s ) a n d t h e r e s p e c t i v e c o n v e r s i o n e f f i c i e n c i e s o f e a c h s o u r c e a r e n o r m a l l y u s e d t o c a l c u l a t e t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s p e r u n i t o f e l e c t r i c a l i n p u t . 32 b) E c o s y s t e m E n e r g y Some a n a l y s t s s u b s c r i b i n g t o an e n e r g y t h e o r y o f v a l u e h a v e a t t e m p t e d t o i n t e r n a l i z e e n v i r o n m e n t a l i m p a c t s i n t o n e t e n e r g y a n a l y s e s b y c h a r g i n g t h e l o s s e s i n t h e g r o s s p r i m a r y p r o d u c t i v i t y o f p r e - e x i s t i n g e c o s y s t e m s a s i n p u t s t o t h e e n e r g y f a c i l i t i e s c a u s i n g t h e l o s s e s ( G i l l i l a n d , 1975,,p. 1 0 5 3 ) . E c o s y s t e m s may i n d e e d p r o d u c e e n e r g y f o r m s s u c h a s wood w h i c h h a v e a p o s i t i v e o p p o r t u n i t y c o s t a s s o c i a t e d w i t h t h e i r l o s s , i n t e r m s o f h a v i n g a l t e r n a t i v e u s e s a s e n e r g y s o u r c e s . However, a s i d e f r o m t h e f a c t t h a t t h e s e l o s s e s a r e u s u a l l y m i n i s c u l e 4 when c o m p a r e d t o o t h e r i n p u t s , m o s t a n a l y s t s h a v e n o t e n d o r s e d t h i s a p p r o a c h b e c a u s e i t n e g l e c t s t h e w o r t h o f r e s o u r c e s o n any o t h e r b a s i s . A f o r e s t c a n n o t be v a l u e d j u s t by t h e e n e r g y w h i c h c o u l d be o b t a i n e d b y b u r n i n g t h e t r e e s ; f o o d c a n n o t be v a l u e d j u s t by t h e c a l o r i e s i t c o n t a i n s ; a nd l a n d s h o u l d n o t be v a l u e d by t h e e n e r g y i t c a n p r o d u c e b y e i t h e r method. F r e q u e n t l y t h e o p p o r t u n i t y c o s t i s an e n v i r -o n m e n t a l o r s o c i a l o n e , t h e a l t e r n a t i v e u s e b e i n g r e c r e a t i o n , h o u s i n g , w i l d e r n e s s p r e -s e r v a t i o n , f o o d p r o d u c t i o n ; i t i s d i f f i c u l t t o i m a g i n e e v a l u a t i n g t h e s e a l t e r n a t i v e s s o l e l y i n e n e r g y t e r m s . A t t e m p t s t o subsume e n v i r o n m e n t a l , s o c i a l , m e d i c a l , p s y c h o l o g i c a l , a r t i s t i c e t c . i s s u e s u n d e r t h e e n e r g y u m b r e l l a a r e n o t o n l y i r r e l -e v a n t b u t d a n g e r o u s a n d m i s l e a d i n g . They g i v e r i s e t o t h e c o m p l a c e n t a t t i t u d e t h a t t h e s e i s s u e s h a v e 'been t a k e n c a r e o f . A l l o f t h e s e i s s u e s may be a s i m p o r t a n t , ' o r more i m p o r t a n t , t h a n t h e e n e r g y q u e s t i o n , a n d t h e y d e s e r v e t o be a s s e s s e d o n t h e i r own i n t r i n s i c v a l u e . ( W i n s t a n l e y , 1976, p. 50) c) L a b o u r I n a d d i t i o n t o c o n v e n t i o n a l f u e l s , e l e c t r i c i t y a n d e c o -s y s t e m e n e r g i e s , some a n a l y s t s h a v e a r g u e d t h a t n e t e n e r g y 33 a n a l y s e s , i n o r d e r t o r e a l l y b e c o m p l e t e , s h o u l d a l s o q u a n t i f y a n d i n c l u d e t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f l a b o u r i n p u t s t o t h e s y s t e m u n d e r c o n s i d e r a t i o n . A v a r i e t y o f b o u n d a r y - r e l a t e d a p p r o a c h e s f o r d e a l i n g w i t h l a b o u r h a v e b e e n s u g g e s t e d . A t t h e u p p e r e x t r e m e , t h e t o t a l e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f a l l t h e goods a n d s e r v i c e s consumed d i r e c t l y a n d i n d i r e c t l y by a w o r k e r a n d h i s f a m i l y c o u l d be i n c l u d e d . However, as Chapman n o t e s , t h i s a p p r o a c h i s n o t p r a c t i c a b l e s i n c e " t o c o u n t a l l c o m m o d i t i e s consumed b y l a b o u r as a g e r ( g r o s s e n e r g y r e q u i r e -ment) o f l a b o u r w o u l d l e a v e no s y s t e m o u t p u t " (1976 [ b ] , p. 7 1 7 ) . A t t h e l o w e r e x t r e m e , o n l y t h e m e t a b o l i c e n e r g y e x p e n d e d b y t h e w o r k e r i n t h e a c t u a l p e r f o r m a n c e o f h i s j o b w o u l d be c o u n t e d a s an e n e r g y r e q u i r e m e n t . I n p r a c t i c e , h o w e v e r , t h e e n e r g y a s s o c i a t e d w i t h human l a b o u r i s i n s i g n i f i c a n t i n com-p a r i s o n w i t h o t h e r i n p u t s i n an i n d u s t r i a l i z e d s o c i e t y . " I n any c a s e t h e r e a l i n p u t o f manpower i s i n d e c i s i o n - m a k i n g , p l a n n i n g , g u i d a n c e , c o n t r o l a n d management o f t h e t e c h n o l o g i c a l s y s t e m , a n d i t i s i r r e l e v a n t t o q u a n t i f y t h i s i n e n e r g y t e r m s " ( W i n s t a n l e y , 1976, p. 4 5 ) . M o s t a n a l y s t s a t t h e S t a n f o r d w o r k s h o p r e j e c t e d t h e i d e a o f a s s i g n i n g an e n e r g y v a l u e t o l a b o u r , e x c e p t w h e r e i n c r e m e n t a l e x p e n d i t u r e s f o r l a b o u r c o u l d be s p e c i f i c a l l y a t t r i b u t e d t o a g i v e n p r o j e c t ( C o n n o l l y a n d S p r a u l , 1 9 7 5, p. 5 ) . F o r e x a m p l e , i f a p r o j e c t r e q u i r e d t h e e s t a b l i s h m e n t o f a new c o m m u n i t y i n a r e m o t e a r e a , t h e i n c r e m e n t a l e n e r g i e s a s s o c i a t e d w i t h t h e p r o v i s i o n o f l i f e - s u p p o r t s e r v i c e s f o r t h e w o r k e r s m i g h t b e i n c l u d e d . 34 Extent of System Analyzed B o u n d a r y a s s u m p t i o n s p e r t a i n i n g t o t h e e x t e n t o f t h e s y s t e m u n d e r a n a l y s i s may be made i n t h r e e b a s i c c o n t e x t s : a) t o make e x p l i c i t t h e t y p e s o f a c t i v i t i e s i n c l u d e d i n t h e s y s t e m b) t o d e f i n e t h e g e o g r a p h i c a l a r e a i n w h i c h t h e n e t e n e r g y i m p a c t s a r e b e i n g e x a m i n e d , a n d , c) t o s p e c i f y t h e l e v e l t o w h i c h t h e a n a l y s i s o f e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f s y s t e m i n p u t s i s b e i n g c a r r i e d . T h i s p o i n t w i l l be c o v e r e d l a t e r when d i s c u s s i n g m e t h o d s o f a n a l y s i s . a) T y p e s o f A c t i v i t i e s I n c l u d e d W h i l e m o s t e n e r g y i n p u t s t o a s y s t e m o c c u r d u r i n g i t s c o n s t r u c t i o n a n d o p e r a t i o n - d i r e c t l y , i n t h e f o r m o f f u e l a n d e l e c t r i c i t y i n p u t s , o r i n d i r e c t l y , as e n e r g y e m b o d i e d i n m a t e r i a l s o r s e r v i c e s ( e . g . , f i n a n c i a l o r a d m i n i s t r a t i v e ) - c o n s i d e r a t i o n n e e d n o t be r e s t r i c t e d t o i n p u t s w h i c h o c c u r d u r i n g t h e s e p h a s e s . Some a n a l y s t s h a v e i n c l u d e d t h e e n e r g y e x p e n d e d i n a c t i v i t i e s s u c h a s r e s e a r c h a n d d e v e l o p m e n t , e x p l o r a t i o n , a n d e n g i n e e r i n g , w h i c h t a k e p l a c e b e f o r e c o n s t r u c t i o n o f a s y s t e m s t a r t s ; o r d e c o m m i s s i o n i n g , w a s t e d i s p o s a l , a n d r e c l a m a t i o n , w h i c h o c c u r a f t e r o p e r a t i o n o f t h e s y s t e m c e a s e s . As a g e n e r a l r u l e o f thumb, t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f a c t i v i t i e s w h i c h p r e c e d e t h e p r o j e c t s h o u l d o n l y be i n c l u d e d i f t h e y a r e s p e c i f i c a l l y a t t r i b u t a b l e t o t h e p r o j e c t u n d e r c o n s i d e r a t i o n . I n a n y e v e n t , s t u d i e s u n d e r t a k e n t o d a t e h a v e f o u n d t h a t t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f t h e s e a c t i v i t i e s a r e v i r t u a l l y i n s i g n i f i c a n t i n c o m p a r i s o n w i t h t o t a l e x t e r n a l e n e r g y i n p u t s . The e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f p o s t - o p e r a t i n g a c t i v i t i e s may 35 be more i m p o r t a n t t h a n p r e - c o n s t r u c t i o n o n e s , p a r t i c u l a r l y i n t h e c a s e o f n u c l e a r w a s t e management w h i c h i s n e c e s s a r y o v e r s u c h a l o n g t i m e h o r i z o n . However, g i v e n t h e u n c e r t a i n and e v o l v i n g s t a t e - o f - t h e - a r t o f n u c l e a r w a s t e s t o r a g e , i t i s v i r t u a l l y i m p o s s i b l e t o a c c u r a t e l y e s t i m a t e t h e l o n g - t e r m e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f s u c h a n a c t i v i t y . I f s u c h e n e r g y r e q u i r e m e n t s w e r e i n c l u d e d i n a NEA t h o u g h , i n o r d e r t o be c o n c e p t u a l l y c o n s i s t e n t , a c o r r e s p o n d i n g e n e r g y c r e d i t w o u l d h a v e t o be a s s i g n e d t o t h e s p e n t f u e l w h i c h m i g h t be r e p r o -c e s s e d t o y i e l d a d d i t i o n a l e n e r g y . b) G e o g r a p h i c a l A r e a I n c l u d e d W h i l e NEA i s m o s t f r e q u e n t l y c o n c e r n e d w i t h t h e n e t i m p a c t o f a n e n e r g y s u p p l y s y s t e m o r c o n s e r v a t i o n m e a s u r e on e n e r g y s t o c k s o r a v a i l a b l e e n e r g y w i t h i n t h e b o u n d a r i e s o f a s i n g l e n a t i o n , i t may a l s o be a p p l i e d a t t h e s u b - n a t i o n a l o r g l o b a l s c a l e s . I t i s a r e l a t i v e l y s i m p l e m a t t e r t o d e f i n e t h e g e o g r a p h -i c a l a r e a w h i c h i s t o be c o n s i d e r e d i n a NEA. The p r o b l e m i n s t e a d i s e s s e n t i a l l y one o f c h o o s i n g a c c o u n t i n g p r o c e d u r e s w h i c h r e a l i s t i c a l l y r e f l e c t t h e n e t e n e r g y i m p a c t s i n t h e s p e c i f i e d r e g i o n , s i n c e some o f t h e e n e r g y i n p u t s - t o p r o j e c t s a r e a l m o s t i n v a r i a b l y i m p o r t e d f r o m o u t s i d e t h e c o u n t r y o r r e g i o n i n q u e s t i o n , e i t h e r i n d i r e c t f u e l f o r m o r a s e n e r g y e m b o d i e d i n m a t e r i a l s . F o r e x a m p l e , i f t h e a n a l y s i s w e r e c o n c e r n e d w i t h t h e n e t i m p a c t o f an e n e r g y s u p p l y p r o j e c t upon p r i m a r y e n e r g y s t o c k s w i t h i n a n a t i o n , s e v e r a l a c c o u n t i n g m e t h o d s c o u l d be p u r s u e d w i t h v a r y i n g d e g r e e s o f r e a l i s m . Of t h e s e , t h e n a r r o w e s t a n d l e a s t r e a l i s t i c a p p r o a c h w o u l d b e t o i g n o r e t h e e n e r g y e m b o d i e d 36 i n i m p o r t e d i n p u t s on t h e g r o u n d s t h a t i t d i d n o t o r i g i n a t e d i r e c t l y f r o m d o m e s t i c s t o c k s . T h i s a l t e r n a t i v e , h o w e v e r , a l s o i g n o r e s t h e f a c t t h a t o v e r t h e l o n g r u n , i m p o r t s m u s t be b a l a n c e d b y e x p o r t s w h i c h a l s o c o n t a i n e m b o d i e d e n e r g y . The a c t u a l i m p a c t o f a p r o j e c t on n a t i o n a l e n e r g y s t o c k s c o u l d , t h e r e f o r e , b e m o s t c l o s e l y a p p r o x i m a t e d b y c a l c u l a t i n g t h e w e i g h t e d a v e r a g e e n e r g y i n t e n s i t y ( e . g . , B t u / $ ) o f t h e n a t i o n a l e x p o r t m i x a n d m u l t i p l y i n g t h i s f i g u r e b y t h e v a l u e o f i m p o r t e d i n p u t s t o t h e p r o j e c t . I f t h i s l a t t e r o p t i o n i s n o t a v a i l a b l e , i m p o r t e d i n p u t s may be a s s i g n e d t h e same e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f m a n u f a c t u r i n g t h e s e c o m m o d i t i e s d o m e s t i c a l l y . T h i s a p p r o a c h s h o u l d p r o v i d e a r e a s o n a b l e e s t i m a t e o f t h e t o t a l d o m e s t i c e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f t h e p r o j e c t u n l e s s t h e r e i s a l a r g e d i s c r e p a n c y b e t w e e n t h e a v e r a g e e n e r g y i n t e n s i t y o f t h e n a t i o n ' s e x p o r t s and i m p o r t s . 1. 3.-3 M e t h o d s o f A n a l y s i s W h i l e t h e d i r e c t e n e r g y i n p u t s t o a s y s t e m a r e r e a d i l y d i s c e r n a b l e , more s o p h i s t i c a t e d m e t h o d s o f a n a l y s i s a r e r e q u i r e d t o c a l c u l a t e t h e i n d i r e c t e n e r g y i n p u t s t o a s y s t e m . To t h i s e n d , t h r e e b a s i c a p p r o a c h e s h a v e b e e n d e v e l o p e d : p r o c e s s a n a l y s i s , e n e r g e t i c s , a nd i n p u t - o u t p u t a n a l y s i s . O n l y t h e m a j o r a t t r i b u t e s o f t h e s e m e t h o d s o f a n a l y s i s a r e s u m m a r i z e d h e r e i n - a more d e t a i l e d d i s c u s s i o n o f e a c h may be f o u n d i n t h e p r o c e e d i n g s o f t h e S t a n f o r d w o r k s h o p ( C o n n o l l y a n d S p r a u l , 1 9 7 5 ) . Process Analysis T h i s m e t h o d o f a n a l y s i s i s u s e d t o d e t e r m i n e t h e e n e r g y 37 r e q u i r e m e n t s o f a g o o d m a n u f a c t u r e d b y a s p e c i f i c p r o c e s s o r s e r i e s o f p r o c e s s e s . I t e m p l o y s a m a t e r i a l s b a l a n c e a p p r o a c h i n s y s t e m a t i c a l l y w o r k i n g b a c k w a r d f r o m t h e f i n i s h e d p r o d u c t t o d e t e r m i n e t h e t y p e s a n d p h y s i c a l q u a n t i t i e s o f e n e r g y a n d m a t e r i a l i n p u t s r e q u i r e d p e r u n i t o f p r o d u c t o u t p u t . P r o c e s s a n a l y s e s may h a v e t o be c a r r i e d b a c k f o r s e v e r a l s t a g e s o f m a n u f a c t u r e b e f o r e t h e f u l l e n e r g y r e q u i r e m e n t s c a n be . a p p r o a c h e d . The m a i n v a l u e o f p r o c e s s a n a l y s i s i s i n d e t e r m i n i n g t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f s p e c i f i c g o o d s o r p r o c e s s e s w h e r e d a t a a r e r e q u i r e d a t more d i s a g g r e g a t e l e v e l s t h a n t h a t c u r r e n t l y a v a i l a b l e f r o m i n p u t - o u t p u t a n a l y s i s . I t a l s o p r o v i d e s a means o f c o m p a r i n g t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f d i f f e r e n t p r o c e s s t e c h n o l o g i e s m a n u f a c t u r i n g a g i v e n p r o d u c t n o t o n l y w i t h e a c h o t h e r , b u t a l s o w i t h t h e t h e o r e t i c a l t h e r m o d y n a m i c minimum i n o r d e r t o i d e n t i f y a n d e v a l u a t e e n e r g y c o n s e r v a t i o n o p p o r t u n i t i e s , b o t h p r e s e n t a nd f u t u r e . P r o c e s s a n a l y s i s by i t s e l f , h o w e v e r , i s n o t c o n s i d e r e d an a p p r o p r i a t e m e t h o d o l o g y f o r u n d e r t a k i n g n e t e n e r g y a n a l y s e s o f e n t i r e e n e r g y s y s t e m s w h i c h h a v e a l a r g e number o f i n p u t s . S u c h a t a s k w o u l d be i m m e n s e l y c o m p l i c a t e d a nd t i m e - c o n s u m i n g . M o s t s t u d i e s , t h e r e f o r e , u s e p r o c e s s a n a l y s i s t o i d e n t i f y t h e d i r e c t e n e r g y a nd m a t e r i a l i n p u t s a nd m a j o r s t e p s i n t h e s y s t e m . The q u a n t i t y o f e n e r g y e m b o d i e d i n d i r e c t l y i n t h e s e f i r s t -l e v e l i n p u t s i s u s u a l l y c a l c u l a t e d by means o f i n p u t - o u t p u t a n a l y s i s . Energetics T h i s a p p r o a c h , w h i c h i s r e a l l y a f o r m o f p r o c e s s a n a l y s i s , 38 was d e v e l o p e d b y Howard T. Odum, an e c o l o g i s t a t t h e U n i v e r s i t y o f F l o r i d a . I n o r d e r t o e s t i m a t e t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f goods a n d s e r v i c e s i d e n t i f i e d a s p r o c e s s i n p u t s , t h e i r m o n e t a r y c o s t i s m u l t i p l i e d b y an e n e r g y i n t e n s i t y f a c t o r w h i c h i s c a l -c u l a t e d b y t a k i n g t h e r a t i o o f t o t a l e n e r g y f l o w ( i n c l u d i n g a f a c t o r f o r s o l a r e n e r g y i n p u t ) t o GNP i n t h e U.S. d u r i n g a n y g i v e n y e a r ( r o u g h l y 100,000 B t u / $ i n 1 9 7 3 ) . The p r e c e d i n g m e t h o d o f c o m p u t a t i o n , h o w e v e r , i n v o l v e s s e v e r a l s e r i o u s s o u r c e s o f e r r o r : a) S i n c e t h e GNP o n l y i n c l u d e s t h e v a l u e o f g o o d s a n d s e r v i c e s g o i n g d i r e c t l y t o f i n a l demand a n d n o t i n t e r -m e d i a t e t r a n s a c t i o n s , t h e r e s u l t a n t e n e r g y i n t e n s i t y f a c t o r p r o b a b l y e x a g g e r a t e s t h e a v e r a g e e n e r g y i n t e n s i t y o f i n t e r m e d i a t e g o o d s b y a b o u t 200% ( W i n s t a n l e y , 1 9 76, p. 1 6 ) . b) F u r t h e r m o r e , t h e a p p l i c a t i o n o f a s i n g l e f a c t o r t o a w i d e r a n g e o f goods a n d s e r v i c e s whose e n e r g y i n t e n s i t i e s v a r y g r e a t l y i n p r a c t i c e a l s o d e t r a c t s f r o m t h e c r e d i b i l i o f t h i s a p p r o a c h e v e n i f t h e a v e r a g e e n e r g y i n t e n s i t y f a c t o r w e r e a c c u r a t e . I n o r d e r t o d e a l w i t h t h e p r o b l e m o f a g g r e g a t i n g e n e r g y f l o w s o f d i f f e r e n t q u a l i t y , Odum h a s d e v i s e d a s y s t e m o f c o n -v e r t i n g a l l e n e r g i e s i n t o common u n i t s . However, a s n o t e d a t t h e S t a n f o r d w o r k s h o p , " t h e q u a l i t y s c a l e d i f f e r s f r o m t h a t o f t r a d i t i o n a l t h e r m o d y n a m i c s a n d seemed t o some p a r t i c i p a n t s t o i n v o l v e v a l u e j u d g e m e n t s a n d t o be a f u n c t i o n o f p a t h , n o t s t a t e " ( C o n n o l l y a n d S p r a u l , 1 9 7 5 , p. 6 ) . E n e r g e t i c s d i f f e r s f r o m t h e o t h e r m e t h o d s o f a n a l y s i s 39 n o t o n l y i n i t s c o m p u t a t i o n a l p r o c e d u r e s b u t a l s o i n t h e e x t e n s i o n o f i t s b o u n d a r i e s t o a c c o u n t f o r t h e e n e r g i e s o f t h e n a t u r a l e c o s y s t e m . T h e s e e n e r g i e s i n c l u d e n o t o n l y e n v i r o n m e n t a l l o s s e s i n g r o s s p r i m a r y p r o d u c t i v i t y , as d i s c u s s e d e a r l i e r , b u t a l s o i n c o r p o r a t e a f a c t o r r e p r e s e n t i n g t h e i n p u t o f s o l a r - b a s e d e n e r g i e s . A s a r e s u l t o f i t s d u b i o u s c o m p u t a t i o n a l p r o c e d u r e s a n d a s s o c i a t i o n w i t h an e n e r g y s t a n d a r d o f v a l u e , t h e e n e r g e t i c s m e t hod o f a n a l y s i s i s n o t a c c e p t e d w i d e l y b y a n a l y s t s o u t s i d e o f t h e U n i v e r s i t y o f F l o r i d a g r o u p , a s e v i d e n c e d by c r i t i c i s m s a t t h e S t a n d f o r d w o r k s h o p ( C o n n o l l y a n d S p r a u l , 19 75, p. 6, 18 1 , 1 9 1 ) . Input-Output Analysis The e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f c o m m o d i t i e s may a l s o be c a l -c u l a t e d by m o d e l s b a s e d upon i n p u t - o u t p u t t a b l e s w h i c h p r o v i d e d a t a p e r t a i n i n g t o t h e m o n e t a r y v a l u e o f c o m m o d i t y s a l e s b e t w e e n i n d u s t r i e s a n d f r o m i n d u s t r i e s t o f i n a l demand. The S t a t i s t i c s C a n a d a i n p u t - o u t p u t e n e r g y m o d e l , u n l i k e some o t h e r s ( W r i g h t , 1974) d o e s n o t r e l y upon d i v i d i n g m o n e t a r y c o s t o f f u e l s by u n i t p r i c e t o o b t a i n t h e p h y s i c a l q u a n t i t y o f e n e r g y i n p u t s t o a c o m m o d i t y - a m e t h o d i n v o l v i n g t h e e r r o n e o u s a s s u m p t i o n t h a t a l l i n d u s t r i e s p ay t h e same u n i t p r i c e f o r t h e i r d i r e c t e n e r g y i n p u t s . I n s t e a d , t h i s c o n v e r s i o n i s made by t a k i n g t h e r a t i o o f d i r e c t e n e r g y i n p u t s t o e a c h i n d u s t r y ( i n p h y s i c a l u n i t s , o b t a i n e d f r o m s u r v e y a n d c e n s u s d a t a ) p e r u n i t o f o u t p u t t o f o r m a c o e f f i c i e n t i n t e r m s o f B t u / $ . T h e s e c o e f f i c i e n t s a r e t h e n a p p l i e d t o t h e v a l u e s o f a l l t h e d i r e c t a n d i n d i r e c t 40 i n p u t s t o a g i v e n c o m m o d i t y (as d e r i v e d b y t h e i n p u t - o u t p u t m o d e l ) , i n o r d e r t o c a l c u l a t e i t s e n e r g y i n t e n s i t y , a g a i n i n t e r m s o f B t u / $ . A complete e x p l a n a t i o n o f t e c h n i c a l d e t a i l s o f t h e m o d e l i s p r o v i d e d i n C h a p t e r 6 o f t h e U s e r ' s G u i d e t o  S t a t i s t i c s C a n a d a S t r u c t u r a l E c o n o m i c M o d e l s ( S t a t i s t i c s C a n a d a , 1 9 7 6 ) . The m a j o r a d v a n t a g e o f u s i n g i n p u t - o u t p u t a n a l y s i s , a s i d e f r o m t h e a v a i l a b i l i t y o f d a t a i n m o n e t a r y t e r m s , i s t h a t a l l d i r e c t a n d i n d i r e c t e n e r g y i n p u t s t o a c o m m o d i t y a r e i n c l u d e d , w i t h t h e e x c e p t i o n o f c a p i t a l g o o d s w h i c h a r e t r e a t e d a s s a l e s t o f i n a l demand a n d t h e r e b y n o t i n c l u d e d a s i n d i r e c t e n e r g y i n p u t s . On t h e o t h e r h a n d , t h e r e a r e a number o f b a s i c s h o r t -c o m i n g s a s s o c i a t e d w i t h o b t a i n i n g e n e r g y r e q u i r e m e n t s by means o f i n p u t - o u t p u t a n a l y s i s . 1. I n p u t - o u t p u t d a t a may be i n a c c u r a t e due t o : (1) l a c k o f c o m p l e t e c o v e r a g e o f an i n d u s t r y , (2) r e s t r i c t i o n o f i n f o r m a t i o n f o r p r o p r i e t a r y r e a s o n s , (3) u s e o f d i f f e r e n t t i m e p e r i o d s f o r d i f f e r e n t k i n d s o f d a t a ( H e r e n d e e n , 1974, p. 1 4 7 ) . W h i l e p r o c e s s a n a l y s i s d a t a a r e s u b j e c t t o t h e same p r o b l e m s , t h e c o m p u t a t i o n a l p r o c e d u r e s i n v o l v e d i n I/O a n a l y s i s g e n e r a t e d i s p r o p o r t i o n a t e e r r o r s i n t h e f i n a l r e s u l t s . 2. Commodity c l a s s i f i c a t i o n s may s o m e t i m e s a g g r e g a t e c o m m o d i t i e s w i t h q u i t e d i s s i m i l a r e n e r g y r e q u i r e m e n t s . E n e r g y i n t e n s i t y c o e f f i c i e n t s f o r c l a s s i f i c a t i o n s a r e o n l y a v e r a g e f i g u r e s , b a s e d upon t h e m i x o f component-: c o m m o d i t i e s a n d t e c h n o l o g i e s p r o d u c i n g t h e s e c o m m o d i t i e s 41 when t h e d a t a b a s e was c o m p l e t e d . F o r t h i s r e a s o n , i t i s n o t p o s s i b l e t o d e t e r m i n e t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f a s p e c i f i c p r o c e s s p r o d u c i n g c o m m o d i t i e s w i t h i n a' c l a s s i f i c a t i o n f r o m t h e e n e r g y i n t e n s i t y o f t h e o v e r -a l l c a t e g o r y . 3. S i n c e t h e m o d e l i s b a s e d upon t h e n a t i o n a l a v e r a g e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f c o m m o d i t i e s , i t i s n o t p o s s i b l e t o a c c o u n t f o r r e g i o n a l v a r i a t i o n s i n t h e m i x o r q u a n t i t y o f e n e r g y i n p u t s t o c o m m o d i t i e s . 4. The s t a t i c n a t u r e o f t h e d a t a b a s e o f t h e I/O m o d e l i s p r o b a b l y i t s m o s t o b v i o u s s h o r t c o m i n g . I/O t a b l e s r e q u i r e i n f o r m a t i o n d e r i v e d f r o m a s p e c i a l c e n s u s w h i c h i n C a n a d a i s o n l y c o n d u c t e d e v e r y 5 y e a r s . By t h e t i m e t h e I/O t a b l e h a s b e e n c o n s t r u c t e d a n d p u b l i s h e d , t h e d a t a a r e u s u a l l y s e v e r a l y e a r s o u t - o f - d a t e . The c u r r e n t C a n a d i a n I/O m o d e l w h i c h f o r m s t h e d a t a b a s e f o r t h e c a s e s t u d y i n C h a p t e r 3, i s b a s e d upon e n e r g y u s e p a t -t e r n s t h a t e x i s t e d i n 1966. S i g n i f i c a n t r e d u c t i o n s i n e n e r g y r e q u i r e m e n t s p e r u n i t o f c o n s t a n t d o l l a r ( a n d h e n c e , p h y s i c a l ) o u t p u t may h a v e o c c u r r e d i n t h e m e a n t i m e f o r s e v e r a l r e a s o n s . T h e s e i n c l u d e i m p r o v e m e n t s i n p r o c e s s e f f i c i e n c y a n d t h e s u b s t i t u t i o n o f m o r e . e f f i c i e n t t e c h n o l o g i e s i n r e s p o n s e t o r a p i d i n c r e a s e s i n e n e r g y p r i c e s r e l a t i v e t o o t h e r f a c t o r s o f p r o d u c t i o n i n r e c e n t y e a r s . The a v e r a g e e n e r g y m i x p e r u n i t o f a n y g i v e n c o m m o d i t y may a l s o h a v e a l t e r e d a s a r e s u l t o f c h a n g e s i n t h e r e l a t i v e p r i c e o r a v a i l a b i l i t y o f e n e r g y t y p e s . F i n a l l y , t h e w e i g h t i n g o f t h e m i x o f c o m m o d i t i e s w i t h i n 42 a p a r t i c u l a r c l a s s i f i c a t i o n may c h a n g e o v e r t i m e i n r e s p o n s e t o c h a n g i n g e c o n o m i c a n d t e c h n o l o g i c a l c o n d i t i o n s . A more d e t a i l e d d i s c u s s i o n o f t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f i n p u t - o u t p u t a n a l y s i s as a means o f q u a n t i f y i n g e n e r g y r e q u i r e -m e nts o f c o m m o d i t i e s i s p r o v i d e d by W i n s t a n l e y (19 7 6 ) . 1.4 Summary I n summary, some o f t h e f u n d a m e n t a l p h y s i c a l c o n s t r a i n t s r e l a t e d t o t h e n a t u r e a nd u s e o f t h e e a r t h ' s e n e r g y s t o c k s do n o t a p p e a r t o h a v e b e e n c o n s i d e r e d a d e q u a t e l y i n e c o n o m i c t h e o r y o r p r a c t i c e t o d a t e . A f t e r t h e 1973 OPEC o i l embargo demon-s t r a t e d j u s t how v i t a l a c o n s t r a i n t e n e r g y was, r e s e a r c h e r s b e g a n t o a n a l y s e e n e r g y f l o w s i n s o c i e t a l a c t i v i t i e s s e p a r a t e l y i n t e r m s o f p h y s i c a l u n i t s , t o d e f i n e t h e r e l e v a n t c o n s t r a i n t s a n d t o p r o v i d e a s e p a r a t e a c c o u n t i n g o f t h e e n e r g y i m p a c t s o f d e c i s i o n s . T h i s t y p e o f s t u d y , known a s e n e r g y a n a l y s i s , i s i n t e n d e d t o p r o v i d e d e s c r i p t i v e p h y s i c a l i n f o r m a t i o n t o com-p l e m e n t e c o n o m i c a n a l y s i s r a t h e r t h a n t o r e p l a c e i t as an e v a l u a t i v e t e c h n i q u e . As c o n v e n t i o n a l e n e r g y s o u r c e s d w i n d l e a n d new e n e r g y s u p p l y a n d c o n v e r s i o n t e c h n o l o g i e s a r e d e v e l o p e d , c o n c e r n h a s a r i s e n t h a t m a r k e t i m p e r f e c t i o n s c o u l d r e s u l t i n t h e p r i c e o f d e l i v e r e d e n e r g y f a i l i n g t o r e f l e c t t h e c o s t a n d amount o f e n e r g y u t i l i z e d a s i n p u t s . I n a n e x t r e m e c a s e i t i s c o n c e i v a b l e t h a t a s y s t e m m i g h t be s e l e c t e d w h i c h w o u l d r e q u i r e more e n e r g y i n e x t e r n a l i n p u t s t h a n t h e u s e f u l o u t p u t i t c o u l d p r o v i d e t o s o c i e t y . I n r e s p o n s e t o t h e s e c o n c e r n s , n e t e n e r g y a n a l y s i s h a s 43 b e e n d e v e l o p e d as a t e c h n i q u e w h i c h t a k e s a l l e n e r g y i n p u t s t o s y s t e m s i n t o a c c o u n t , i n c l u d i n g t h e i n d i r e c t e n e r g y e m b o d i e d i n g o o d s a n d s e r v i c e s . By p r o v i d i n g t h i s i n f o r m a t i o n , n e t e n e r g y a n a l y s i s f a c i l i t a t e s t h e c o m p a r i s o n o f e n e r g y s y s t e m s i n t e r m s o f o v e r a l l e f f i c i e n c i e s o f e n e r g y r e s o u r c e u s e , a s m e a s u r e d by v a r i o u s n e t e n e r g y r a t i o s . N e t e n e r g y a n a l y s i s i s n o t a homogeneous e n t i t y , b u t may i n c o r p o r a t e many d i f f e r e n t a s s u m p t i o n s a n d b o u n d a r y d e f i n i t i o n s , d e p e n d i n g on t h e s y s t e m u n d e r c o n s i d e r a t i o n a n d t h e t y p e o f i n s i g h t s d e s i r e d by t h e a n a l y s t . M o s t n e t e n e r g y a n a l y s e s u t i l i z e a c o m b i n a t i o n o f p r o c e s s a n a l y s i s ( t o q u a n t i f y d i r e c t e n e r g y a n d m a t e r i a l i n p u t s ) a nd i n p u t - o u t p u t a n a l y s i s ( t o c a l c u l a t e i n d i r e c t e n e r g y i n p u t s ) . 44 CHAPTER I I LIMITATIONS OF NET ENERGY ANALYSIS 2.1 I n t r o d u c t i o n L i k e any o t h e r f i e l d o f s t u d y , n e t e n e r g y a n a l y s i s i s n o t w i t h o u t i t s l i m i t a t i o n s o r i t s d e t r a c t o r s . E c o n o m i s t s , i n p a r t i c u l a r , h a v e s t r o n g l y a t t a c k e d n e t e n e r g y a n a l y s i s i n t h e e n e r g y l i t e r a t u r e . B e f o r e any c o n c l u s i o n s c a n be drawn a s t o t h e r o l e o f NEA i n d e c i s i o n m a k i n g , i t i s e s s e n t i a l t o e x a m i n e t h e n a t u r e a nd s u b s t a n c e o f t h e s e a l l e g e d l i m i t a t i o n s . The t y p e s o f p r o b l e m s r e l a t i n g t o n e t e n e r g y a n a l y s i s may be b r o a d l y - c l a s s i f i e d a s t e c h n i c a l a n d / o r c o n c e p t u a l . W h i l e some m a j o r t e c h n i c a l p r o b l e m s may p e r s i s t i n t h e f i e l d , i n . g e n e r a l i t may r e a s o n a b l y b e e x p e c t e d t h a t many o f them w i l l be o v e r c o m e as t h e d a t a b a s e f o r t h e f i e l d i m p r o v e s ( e g . a s d i r e c t p h y s i c a l d a t a r e p l a c e s t h e r e l i a n c e on c o n v e r s i o n s f r o m f i n a n c i a l d a t a ) a nd t e c h n i q u e s a r e r e f i n e d . The f o c u s o f t h i s c h a p t e r , t h e r e f o r e , i s m a i n l y c e n t r e d on t h e more f u n d a m e n t a l c o n c e p t u a l i s s u e s r e l a t i n g t o n e t e n e r g y a n a l y s i s . Where r e f e r e n c e i s made t o e n e r g y a n a l y s i s i n g e n e r a l , t h e s e c r i t i c i s m s may a l s o be e x t e n d e d t o n e t e n e r g y a n a l y s i s , b u t n o t v i c e v e r s a . 2.2 F o s s i l F u e l A c c o u n t i n g One c r i t i c i s m o f e n e r g y a n a l y s i s i s t h a t , i n r e s t r i c t i n g c o n c e r n t o t h o s e i n p u t s w h i c h a r e f r o m a d e p l e t a b l e s t o c k w h i c h 45 h a s c u r r e n t a l t e r n a t i v e u s e s as a n e n e r g y s o u r c e , i t i s l i m i t e d t o " F o s s i l F u e l A c c o u n t i n g " , s i n c e a l l n o n - f o s s i l t y p e s o f e n e r g y a r e e f f e c t i v e l y e x c l u d e d u n d e r t h i s d e f i n i t i o n . " O t h e r ' f u e l s ' a p p e a r i n F o s s i l F u e l A c c o u n t i n g o n l y i s s o f a r a s i t i s n e c e s s a r y t o ' s e q u e s t e r ' q u a n t i t i e s o f f o s s i l f u e l t o r e a l i z e them as f u e l s " (Common, 1976, p. 1 5 9 ) . The b a s i s f o r t h e c r i t i c i s m i s t h a t f e e d s t o c k m a t e r i a l s w h i c h do n o t p r e s e n t l y h a v e a l t e r n a t i v e u s e s a s e n e r g y f o r m s may i n f a c t h a v e s u c h u s e s i n t h e f u t u r e a s new t e c h n o l o g i e s a r e d e v e l o p e d t o p e r m i t t h e i r u t i l i z a t i o n a s e n e r g y f o r m s ( W i n s t a n l e y , 1976, p. 4 9 ) . The m a i n c a s e i n p o i n t c o n c e r n s t h e q u e s t i o n o f w h e t h e r an e n e r g y c o s t s h o u l d b e a t t a c h e d t o t h e u r a n i u m i n p u t s t o n u c l e a r power p l a n t s . A t p r e s e n t t h e e n e r g y v a l u e o f u r a n i u m a s a f e e d s t o c k i s i g n o r e d i n mos t s t u d i e s s i n c e i t h a s no s i g n i f i c a n t a l t e r n a t i v e e n e r g y u s e s . The o n l y e n e r g y r e q u i r e -ment a t t r i b u t e d t o u r a n i u m i s t h e q u a n t i t y o f f o s s i l f u e l e n e r g y r e q u i r e d t o m i n e , m i l l , a n d p r o c e s s t h e o r e i n O r d e r t o p r o d u c e t h e t y p e o f u r a n i u m f u e l r e q u i r e d b y t h e g i v e n r e a c t o r . I t i s q u i t e p o s s i b l e , t h o u g h , t h a t a f u t u r e t e c h n o l o g y w i l l e n a b l e u r a n i u m t o be u t i l i z e d a s an e n e r g y s o u r c e i n some a l t e r n a t i v e manner. E v e n i f t h i s d o e s n o t o c c u r , t h e c o n t i n u e d u s e o f f i s s i o n a b l e m a t e r i a l a s a f u e l c o n t r i b u t e s t o t h e r m a l p o l l u t i o n a n d t o t h e d e p l e t i o n o f a f i n i t e e n e r g y s t o c k (Common, 1976, p. 1 5 9 ) . T h e r e f o r e , i f t h e c e n t r a l c o n c e r n o f e n e r g y a n a l y s i s i s i n d e e d t h a t o f e n e r g y c o n s e r v a t i o n , i t may be a r g u e d t h a t a l l s t o c k e n e r g y r e s o u r c e s s h o u l d be i n c l u d e d s i n c e f o s s i l f u e l s a r e n o t t h e o n l y o n e s i n p o t e n t i a l l y s h o r t s u p p l y ( H i l l 46 a n d W a l f o r d , 1975, p. 3 0 7 ) . I f t h i s i s t o b e d o n e , h o w e v e r , a p r o b l e m a r i s e s as t o w h a t e n e r g y v a l u e s h o u l d be a s s i g n e d t o c e r t a i n n o n - f o s s i l f u e l i n p u t s . I n t h e c a s e o f f i s s i o n a b l e m a t e r i a l s , c o n v e n t i o n a l m e a s u r e s o f e n e r g y s u c h a s e n t h a l p y o r f r e e e n e r g y a r e i n a d e q u a t e . A number o f a l t e r n a t i v e m e a s u r e s h a v e t h e r e f o r e b e e n s u g g e s t e d , i n c l u d i n g t h e e n t h a l p y o f t h e s t e a m o r t h e q u a n t i t y o f e l e c t r i c i t y s u b s e q u e n t l y p r o d u c e d i n a n u c l e a r g e n e r a t i n g s t a t i o n b y a g i v e n amount o f f u e l ; o r t h e t h e o r e t i c a l a t o m i c e n e r g y w h i c h c o u l d be r e l e a s e d by t h e r e a c t i o n o f a l l f i s s i o n a b l e m a t e r i a l s . B u t , a s W i n s t a n l e y n o t e s , t h e f i r s t two m e a s u r e s a r e t e c h n o l o g y -d e p e n d e n t , w h i l e t h e l a s t i s a b o u t 100 t i m e s t h e e n e r g y o b t a i n e d as s t e a m i n a n u c l e a r power p l a n t a n d , a s s u c h , i s u n l i k e l y t o e v e r be c o m p l e t e l y h a r n e s s e d ( 1 9 7 6 , p. 4 9 ) . One p o s s i b l e means o f d e s c r i b i n g t h e d e p l e t i o n o f n o n -f o s s i l e n e r g y s t o c k s w i t h o u t m a k i n g t e c h n o l o g y - d e p e n d e n t a s s u m p t i o n s i s t o a c c o u n t f o r t h e d e p l e t i o n o f t h e m a t e r i a l i t s e l f i n p h y s i c a l t e r m s - e . g . , t o n n e s o f a g i v e n g r a d e o f u r a n i u m . The d e p l e t i o n o f o t h e r s t o c k r e s o u r c e s may t h u s be t a k e n i n t o c o n s i d e r a t i o n b u t , i n a n y c a s e , t h e p r e s e n t f o c u s o f e n e r g y a n a l y s i s o n t h e d e p l e t i o n o f f o s s i l f u e l s t o c k s i s a l e g i t i m a t e c o n c e r n i n i t s own r i g h t . 2.3 A g g r e g a t i o n P r o b a b l y t h e most common c r i t i c i s m o f n e t e n e r g y a n a l y s i s i s t h a t t h e e n e r g y f l o w s a r e a g g r e g a t e d i n t h e p r e s e n t a t i o n o f r e s u l t s , w i t h o u t r e g a r d t o e i t h e r t h e d i f f e r e n t e n e r g y t y p e s i n v o l v e d , o r t o when t h e i n p u t s t o a n d o u t p u t s f r o m t h e s y s t e m .47 occurred. 2.3.1 Qualitative differences among energy types It has been frequently noted that energy analysis (EA), i n aggregating the enthalpic values of various energy forms, i s r e s t r i c t e d to purely quantitative considerations, while ignoring the important q u a l i t a t i v e differences among f u e l forms, i n terms of end-use e f f i c i e n c y , s u b s t i t u t a b i l i t y , u t i l i t y , environ-mental impacts, r e l a t i v e s c a r c i t y , c a p i t a l i n t e n s i t y , etc. (Winstanley, 1976, p. 40). Webb and Pearce (1975, p. 325) have charged that "only by assuming hcmogeneity.' can EA proceed. But once homogeneity i s assumed EA loses a l l relevance to resource a l l o c a t i o n decisions" (because of the q u a l i t a t i v e differences among energy types). Energy analysts have responded to t h i s c r i t i c i s m i n a number of ways. One response i s to attempt to devise a method of con-verting a l l energy forms to equivalents to the same type as Odum has done i n the energetics methodology. However, his conversion.scale i s technology-dependent and f a i l s to take account of a l l the relevant q u a l i t a t i v e attributes of energy types (e.g., cleanliness, r e l a t i v e s c a r c i t y , etc.) aside from the i r r e l a t i v e conversion e f f i c i e n c i e s . It has also been suggested that a free energy analysis, which would reveal the amount of work that can ac t u a l l y be extracted from an energy type, might be an appropriate way of taking q u a l i t y into account. But again, aside from the greatly increased d i f f i c u l t i e s involved i n carrying out a free energy analysis, as opposed to an enthalpy analysis, t h i s measure s t i l l would not capture a l l of the relevant q u a l i t a t i v e differences 48 among e n e r g y t y p e s . P i l a t i a n d R i c h a r d ( 1 9 7 5 ) , i n t h e i r a n a l y s i s o f t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s f o r n i n e e l e c t r i c i t y - g e n e r a t i n g s y s t e m s , t r a n s f o r m t h e r e s p e c t i v e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f e a c h s y s t e m i n t o t h e e q u i v a l e n t e l e c t r i c a l e n e r g y t h a t c o u l d h a v e b e e n g e n e r a t e d by e x i s t i n g e l e c t r i c i t y g e n e r a t i o n s y s t e m s . I n t h i s manner, t h e c o s t s o f t h e s y s t e m s c a n be c o m p a r e d t o t h e i r b e n e f i t s i n a common f o r m . W h i l e t h i s a p p r o a c h h a s some a p p e a l , i t t o o i s t e c h n o l o g y - d e p e n d e n t a n d n e g l e c t s many o f t h e r e l e v a n t q u a l i t a t i v e a t t r i b u t e s o f e n e r g y t y p e s . A s e c o n d a p p r o a c h i s t o a v o i d t h e ' a g g r e g a t i o n p r o b l e m a l t o g e t h e r b y k e e p i n g t h e e n e r g y f l o w s s e p a r a t e d b y t y p e a n d r e p r e s e n t e d i n d i v i d u a l l y e v e n i f t h e y a r e u l t i m a t e l y a g g r e g a t e d i n t o a s i n g l e m e a s u r e , a s recommended a t t h e S t a n f o r d w o r k s h o p . "Any b a s i s f o r a d d i n g up i m p l i e s some k i n d o f v a l u e j u d g m e n t b u t s o l o n g a s d i s a g g r e g a t e d d a t a i s a v a i l a b l e a t t e m p t s t o a t t a c h r e l a t i v e v a l u e s i n a g i v e n c o n t e x t t o d i f f e r e n t f o r m s c a n be made, o r s y s t e m s c a n be e x a m i n e d f o r t h e i r i m p a c t on a n y g i v e n f u e l t y p e " ( W i n s t a n l e y , 1975, p. 4 1 ) . Common (1976, p. 164) t a k e s t h i s a p p r o a c h i n h i s r e b u t t a l o f t h e c h a r g e made by Webb and P e a r c e t h a t t h e h o m o g e n e i t y a s s u m p t i o n i s a n e s s e n t i a l f e a t u r e o f e n e r g y a n a l y s i s . He c o n t e n d s t h a t w h i l e e n e r g y r a t i o s may be u s e d " i n t h e i n t e r e s t s o f b r e v i t y a n d i n t e l l e g i b i l i t y i n r e p o r t i n g t h e g r o s s f e a t u r e s o f i n t e r e s t " , i t i s n o t n e c e s s a r y t o assume t h a t a l l e n e r g y i n p u t s and o u t p u t s a r e homogenous o r t o employ r a t i o s a s an e s s e n t i a l f e a t u r e o f t h e d e s c r i p t i o n , s i n c e t h e y may be d i s -p l a y e d s e p a r a t e l y by t y p e a s h a s b e e n done i n o t h e r s t u d i e s . 49 C r i t i c s o f e n e r g y a n a l y s i s c l a i m t h a t m o n e t a r y p r i c e s a s e s t a b l i s h e d b y t h e m a r k e t e c o n o m y . a r e much b e t t e r s u i t e d t o c a p t u r e t h e d i f f e r e n t i a l q u a l i t i e s o f e n e r g y t y p e s . W h i l e t h i s i s t r u e i n t h e o r y , m a r k e t i m p e r f e c t i o n s h a v e p r e v e n t e d i m p o r t a n t q u a l i t a t i v e d i f f e r e n c e s , s u c h a s e n v i r o n m e n t a l i m p a c t s a n d r e l a t i v e s c a r c i t y , f r o m b e i n g a d e q u a t e l y r e f l e c t e d i n t h e p r i c e s o f m o s t e n e r g y t y p e s i n a c t u a l p r a c t i c e t o d a t e . F i n a l l y , one s c h o o l o f t h o u g h t c o n t e n d s t h a t e n e r g y a n a l y s i s d o e s n o t n e c e s s a r i l y n e e d t o c o n s i d e r e n e r g y q u a l i t y i n o r d e r t o b e u s e f u l a n d t h e r e f o r e no a l l o w a n c e s f o r q u a l i t -a t i v e d i f f e r e n c e s n e e d be made. P r i c e , f o r e x a m p l e , i n d e f e n c e o f h i s d y n a m i c e n e r g y a n a l y s i s o f n u c l e a r p o w e r , s t a t e s t h a t : A n a l y s e s o f e n e r g y q u a n t i t y t a k i n g a c c o u n t o f i t s q u a l i t y a r e i m p o r t a n t a n d m a t e r i a l f o r some p u r p o s e s . A n a l y s e s o f e n e r g y q u a n t i t y e x c l u s i v e o f i t s q u a l i t y a r e i m p o r t a n t a n d m a t e r i a l f o r some o t h e r p u r p o s e s . N e i t h e r e n e r g y q u a l i t y n o r e n e r g y q u a n t i t y , n o r b o t h i n c o m b i n a t i o n , a r e t h e o n l y t h i n g s t h a t t h e e n e r g y p o l i c y m a k e r n e e d s t o t a k e i n t o a c c o u n t , b u t t h a t d o e s n o t d i m i n i s h t h e i r r e l e v a n c e . T h a t t h e p r e s e n t a n a l y s i s c o n s i d e r s t h e ^ s o c i e t a l b a l a n c e s h e e t o f e n e r g y q u a n t i t y w i t h o u t m a k i n g a l l o w a n c e s ( w h i c h w o u l d g e n -e r a l l y be m i n o r ) f o r d i f f e r e n c e s o f e n e r g y q u a l i t y d o e s n o t make i t i n v a l i d ; t h a t t h e p r e s e n t a n a l y s i s d o e s n o t c o n s i d e r n o n -e n e r g e t i c f e a t u r e s o f e n e r g y t e c h n o l o g i e s d o e s n o t make i t v a l u e l e s s . I t s v a l i d i t y a n d v a l u e l i e i n i t s a b i l i t y t o p r o v i d e f u l l e r u n d e r s t a n d i n g o f t h e e n e r g y d y n a m i c s o f s u p p l e m e n t i n g some e n e r g y c o n v e r s i o n t e c h -n o l o g i e s w i t h o t h e r s . ( L o v i n s . a n d P r i c e , 1975, p. 206) R e l a t e d t o t h e a b o v e a r g u m e n t i s t h e f a c t t h a t t h e q u a l -i t a t i v e d i f f e r e n c e s among e n e r g y t y p e s i n t e r m s o f end-use-e f f i c i e n c i e s a r e o f t e n more a p p a r e n t i n t h e o r y t h a n i n p r a c t i c e . Many a n a l y s t s , f o r e x a m p l e , h a v e a c c o u n t e d f o r t h e e l e c t r i c a l 50 output of nuclear power plants as i t s heat equivalent ( i . e . , 3412 Btu/Kwh). C r i t i c s have objected to this convention on the grounds that e l e c t r i c a l energy may be converted to mechanical energy at much greater e f f i c i e n c i e s than thermal energy, and accordingly should be assigned a bonus factor of three, corres-ponding to i t s approximate l e v e l of superiority i n these applications. I f , however, nuclear-generated e l e c t r i c i t y i s used to displace the d i r e c t uses of f o s s i l fuels as well as t h e i r i n d i r e c t use i n generating e l e c t r i c i t y / then, about 75% of the e l e c t r i c a l output would be used to provide heat. When e l e c t r i c i t y output i s used to provide resistance heat i t i s only marginally more e f f i c i e n t per unit of output than f o s s i l fuels burned d i r e c t l y . In t h i s case, counting the e l e c t r i c a l output as i t s resistance heating value would be more appropriate (Chapman, 1975, p.. 142). The l o g i c a l means of dealing with the v a r i a t i o n i n end-use e f f i c i e n c i e s of d i f f e r e n t energy types i s to extend the boundaries of the analysis to determine the energy requirements per unit of given uses. Space heating i s probably the most commonly-cited example of such an end-use since a large number of options are available to s a t i s f y this demand, including: the d i r e c t combustion of fuels such as natural gas, o i l , coal, and wood; many types of solar and wind systems; e l e c t r i c i t y v i a resistance heaters or heat pumps, etc. A study of the energy resource requirements of d i f f e r e n t combinations of energy supply and end-use systems to provide space and water heating has, i n fact, been recently c a r r i e d out by Development Sciences 51 Inc. (1977). On balance, when a l l of the preceding perspectives are considered, energy analysis should not be dismissed s o l e l y on the grounds that i t neglects the q u a l i t a t i v e differences among energy forms. I t i s true that energy analysis does not take a l l of the q u a l i t a t i v e differences into account; on the other hand, c r i t i c s of energy analysis have perhaps exaggerated the virtues of market prices i n accomplishing this objective i n practice. Energy analysis may indeed be useful without addressing q u a l i t a t i v e considerations since the data may be presented i n disaggregated form to avoid the problem, leaving value judgments to those interpreting the data. 2.3.2 Intertemporal aspects of energy flows Net energy analysis has also been c r i t i c i z e d on the grounds that i t aggregates energy flows without regard to when they occur, over the long term as well as the short term. In the long term, i t has been noted that energy analysis i m p l i c i t l y assumes a zero discount rate by not adopting a discounting procedure, and hence assumes the intertemporal equivalence of energy inputs and outputs regardless of when they occur (Webb and Pearce, 1975). The question of how the i n t e r -temporal aspects of net energy analysis should be considered did a r i s e at the Stanford workshop. However, Mthe consensus was that, while a discount rate does represent an attempt to address an important question i n decision making, i t should not be included i n net energy analysis at present" (Connolly and Spraul, 1975, p. 5). Although i t may be possible to apply discounting to energy flows, many analysts have taken the position 52 t h a t d i s c o u n t i n g , as an e v a l u a t i v e t e c h n i q u e , i s r e a l l y o u t -s i d e t h e s c o p e o f n e t e n e r g y a n a l y s i s w h i c h i s c o n f i n e d t o t h e d e s c r i p t i o n o f e n e r g y f l o w s i n c o n s t a n t p h y s i c a l u n i t s . N e t e n e r g y a n a l y s i s i s c a p a b l e o f p r o v i d i n g d e s c r i p t i v e i n t e r t e m p o r a l i n f o r m a t i o n i n .a number o f ways. A r o u g h i n d i c a -t i o n o f t h e d i s t r i b u t i o n o f e n e r g y f l o w s o v e r t h e p r o j e c t l i f e -t i m e may be o b t a i n e d f r o m r a t i o s d e a l i n g w i t h p a y b a c k t i m e a n d t h e n e t r e t u r n on t h e e n e r g y i n v e s t e d i n c a p i t a l f a c i l i t i e s (NE2). I f t h e s e r a t i o s do n o t p r o v i d e s u f f i c i e n t d i s a g g r e g a t i o n o f e n e r g y f l o w s , t h e d i s c o u n t i n g p r o b l e m may b e a v o i d e d by g r a p h i c a l l y i l l u s t r a t i n g t h e e n e r g y f l o w s t o a n d f r o m a s y s t e m o v e r i t s l i f e t i m e , o r l i s t i n g them b y y e a r . T h i s may be done f o r a s i n g l e f a c i l i t y , s y s t e m o r f o r a n e x p a n d i n g s y s t e m o f e n e r g y f a c i l i t i e s , a s i n t h e d y n a m i c e n e r g y a n a l y s e s o f n u c l e a r power. O t h e r s h a v e p r o p o s e d t o a p p l y t h e c o n c e p t o f a n i n t e r n a l r a t e o f r e t u r n t o p r o j e c t e n e r g y f l o w s ( C E R I , 19 76, p. V-4) b u t n e i t h e r t h i s n o t d i s c o u n t i n g h a v e b e e n u s e d d i r e c t l y i n n e t e n e r g y a n a l y s e s t o d a t e . I n s t e a d , t h e p r e v a l e n t a t t i t u d e among a n a l y s t s h a s b e e n t h a t i t i s u l t i m a t e l y up t o t h e d e c i s i o n m a k e r s t o a p p l y t h e i r own v a l u e s i n a s s i g n i n g r a t e s o f t i m e p r e f e r e n c e t o t h e r e s u l t s r e p o r t e d i n n e t e n e r g y a n a l y s e s . O v e r t h e s h o r t t e r m t h e a g g r e g a t i o n o f e l e c t r i c i t y f l o w s w i t h o u t r e g a r d t o t h e d i u r n a l demand p a t t e r n s ( i . e . , p e a k v e r s u s o f f - p e a k power) may a l s o be v i e w e d a s a n i n t e r t e m p o r a l a g g r e -g a t i o n p r o b l e m o f e n e r g y a n a l y s i s . W h i l e t h e r e l a t i v e v a l u a t i o n o f p e a k - , m i d - , a n d b a s e l o a d e l e c t r i c i t y may a l s o l i e o u t s i d e t h e d e s c r i p t i v e r o l e o f e n e r g y a n a l y s i s , i n t h e v i e w o f m o s t a n a l y s t s , t h e d i s t i n c t i o n b e t w e e n t h e d i f f e r e n t t y p e s o f e l e c t - ' 53 r i c i t y i n p r o j e c t e n e r g y f l o w s w o u l d c e r t a i n l y seem t o b e r e l e v a n t i f n e t e n e r g y a n a l y s i s i s t o f u l f i l l i t s r o l e o f p r o v i d i n g a d d i t i o n a l p h y s i c a l i n f o r m a t i o n f o r d e c i s i o n - m a k e r s t o e v a l u a t e . I n c e r t a i n s p e c i a l c a s e s t h e d i s t i n c t i o n b e t w e e n p e a k and o f f - p e a k e l e c t r i c i t y may be c r u c i a l t o t h e i n t e r p r e t a t i o n o f t h e r e s u l t s o f n e t e n e r g y a n a l y s e s . A p u m p e d - s t o r a g e scheme, f o r e x a m p l e , w h i c h u t i l i z e d o f f - p e a k e l e c t r i c i t y t o l a t e r g e n -e r a t e p eak p o w e r , w o u l d h a v e a r a t i o o f o u t p u t t o e x t e r n a l e n e r g y i n p u t s o f l e s s t h a n one a n d w o u l d n o t a p p e a r t o be a v i a b l e a l t e r n a t i v e u n l e s s i t w e r e known when t h e f l o w s o f e l e c t r i c i t y o c c u r r e d i n r e l a t i o n t o p e a k demand. I t i s a f a i r l y s i m p l e m a t t e r t o c l a s s i f y d i r e c t e l e c t r i c a l i n p u t s a n d o u t p u t s w i t h r e s p e c t t o p e a k demand, b u t d i s a g g r e -g a t i n g i n d i r e c t e l e c t r i c a l i n p u t s t o a s y s t e m i n t h i s manner w o u l d be v i r t u a l l y i m p o s s i b l e s i n c e t h i s t y p e o f d a t a s i m p l y d o e s n o t e x i s t i n m o s t c o u n t r i e s . E v e n i f i t w e r e a v a i l a b l e , t h e i n t e r p r e t a t i o n o f r e s u l t s w o u l d be f u r t h e r c o m p l i c a t e d . H ence, t h e p r o b l e m o f a g g r e g a t i n g e l e c t r i c a l f l o w s w i t h o u t r e g a r d t o d i u r n a l demand p a t t e r n s d o e s n o t l e n d i t s e l f t o r e s o l u t i o n b y d i s p l a y i n g t h e f l o w s s e p a r a t e l y . F o r most c o m m o d i t i e s r e q u i r i n g e l e c t r i c a l i n p u t s d u r i n g t h e i r m a n u f a c t u r e , h o w e v e r , t h e r e i s u n l i k e l y t o be a w i d e d i v e r g e n c e i n t h e r e l a t i v e p r o p o r t i o n s o f p e a k a n d b a s e l o a d power s i n c e c u r r e n t C a n a d i a n b i l l i n g p r a c t i c e s f o r i n d u s t r i a l a c c o u n t s i n c l u d e a demand c h a r g e component w h i c h makes i t d i s a d v a n t a g e o u s t o h a v e f l u c t u a t i n g power l o a d s . Thus a g g r e g a -t i o n o f e l e c t r i c a l f l o w s w i t h o u t r e g a r d t o d i u r n a l demand p a t t e r n s w o u l d n o t a p p e a r t o be a s e r i o u s l i m i t a t i o n o f n e t e n e r g y 54 a n a l y s i s , a t l e a s t i n t h e c u r r e n t C a n a d i a n c o n t e x t . 2.4 B o u n d a r y P r o b l e m s L e a c h ( 1 9 7 5 , p. 337) d i s c u s s e s s e v e r a l b o u n d a r y p r o b l e m s w h i c h a l l e g e d l y l i m i t t h e p o t e n t i a l o f NEA t o e s t i m a t e t h e e x t e r n a l e n e r g y i n p u t s w i t h t h e d e g r e e o f c o n f i d e n c e a c c e p t a b l e f o r d e c i s i o n m a k i n g o r f o r e c a s t i n g . H i s f i r s t c r i t i c i s m c o n c e r n s t h e p r o b l e m o f w h a t e x t e r n a l i n p u t s s h o u l d l e g i t i m a t e l y be c o u n t e d a n d t h e e n s u i n g i n c o n s i s -t e n c i e s i n r e s u l t s c a u s e d b y d i f f e r e n c e s i n c o n v e n t i o n s . However, i t i s n o t a t a l l c l e a r t h a t t h i s i s s u c h a m a j o r s t u m b l i n g b l o c k as L e a c h c h a r g e s . As l o n g as a l l a s s u m p t i o n s a n d c a l -c u l a t i o n s a r e c l e a r l y l a i d o u t , a s recommended a t t h e S t a n f o r d w o r k s h o p , t h e r e a s o n s f o r d i s c r e p a n c i e s i n r e s u l t s may b e a s c e r t a i n e d . F u r t h e r m o r e , s u c h d i f f e r e n c e s i n b o u n d a r y assump-t i o n s a r e n o t u n i q u e t o NEA, a s L e a c h h i m s e l f a d m i t s ( 1 9 7 5 , p. 338) b u t a p p l y " t o a l l a c c o u n t i n g p r o c e d u r e s - i n c l u d i n g t h e u s e o f m o n e t a r y c o s t s t o c a p t u r e a l l e f f e c t s " . A more s p e c i f i c b o u n d a r y p r o b l e m d i s c u s s e d b y L e a c h ( 1 9 7 5 , p. 339) a r i s e s when a t e c h n o l o g y i s i s o l a t e d f r o m o t h e r s o r f r o m s h o r t - r u n c o s t c h a n g e s . A s an e x a m p l e he c i t e s t h e f o l l o w i n g c a s e . I n r e s p o n s e t o a p r i c e r i s e f o r an e n e r g y i n p u t f o r m e r l y o b t a i n e d f r o m o u t s i d e t h e s y s t e m b o u n d a r i e s , a p l a n t d i v e r t s a p o r t i o n o f i t s o u t p u t e n e r g y a s f e e d s t o c k w i t h i n t h e s y s t e m b o u n d a r i e s t o r e p l a c e t h e p u r c h a s e d e n e r g y i n p u t . T h u s , t h e n e t e n e r g y r a t i o ( o u t p u t e n e r g y / e x t e r n a l e n e r g y i n p u t s ) may v a r y e v e n t h o u g h no c h a n g e s i n t h e a c t u a l p r o c e s s 55 t e c h n o l o g y t a k e p l a c e t o a l t e r t h e e f f i c i e n c y o f t h e s y s t e m . One p o s s i b l e a p p r o a c h t o t h i s p r o b l e m i s t o i n c l u d e f e e d b a c k e n e r g y w i t h e x t e r n a l i n p u t s i n t h e d e n o m i n a t o r o f t h e r a t i o , s i n c e o n c e e n e r g y i s i n p r o c e s s e d f o r m i t h a s a n o p p o r -t u n i t y c o s t - i . e . , i t c o u l d be u s e d t o s u p p l y o t h e r demands. T h i s c o n v e n t i o n w o u l d a v o i d t h e l a r g e v a r i a t i o n s i n e n e r g y r a t i o s due t o s u b s t i t u t i o n p o s s i b i l i t i e s b e t w e e n e x t e r n a l i n p u t s a n d f e e d b a c k e n e r g i e s a s o u t l i n e d b y L e a c h . I n a n e t e n e r g y a n a l y s i s s t u d y c a r r i e d o u t b y t h e C o l o r a d o E n e r g y R e s e a r c h I n s t i t u t e ( C E R I ) , a n e s s e n t i a l l y s i m i l a r a p p r o a c h was u s e d t o c i r c u m v e n t t h i s p o t e n t i a l b o u n d a r y p r o b l e m ( 1 9 7 6 , p. I l l - 3 1 ) , a l t h o u g h p h r a s e d i n somewhat d i f f e r e n t t e r m i n o l o g y . A n o t h e r b o u n d a r y - r e l a t e d p r o b l e m r a i s e d b y L e a c h p e r t a i n s t o j o i n t p r o d u c t i o n - w h e r e s e v e r a l d i f f e r e n t p r o d u c t s a r e made i n a s i n g l e p r o c e s s , how d o e s one a p p o r t i o n t h e i n p u t e n e r g y among t h e o u t p u t s ? Chapman (1974, p. 234) c o n c l u d e d , t h a t t h e a l l o c a t i o n o f i n p u t e n e r g y among m a t e r i a l o u t p u t s i n p r o p o r t i o n t o t h e i r e n t h a l p i e s was p r o b a b l y t h e m o s t s e n s i b l e m e t h o d . L e a c h , h o w e v e r , c o n t e n d s t h a t t h i s c o n v e n t i o n i s i n a p -p r o p r i a t e " i n t h e c a s e o f j o i n t p r o d u c t i o n o f f u e l s a n d n o n -f u e l p r o d u c t s w h e r e s u b s t i t u t a b i l i t y i s z e r o a s i n t h e c a s e o f g o l d - u r a n i u m o r p h o s p h a t e - u r a n i u m " ( 1 9 7 5 , p. 3 4 1 ) . One p o s s i b l e means o f d e a l i n g w i t h s u c h p r o b l e m s o f j o i n t p r o d u c t i o n i s t o d e t e r m i n e t h e amount o f e n e r g y r e q u i r e d t o m a n u f a c t u r e t h e n o n -e n e r g y o u t p u t by t h e b e s t a l t e r n a t i v e m e t h o d a n d e m p l o y t h i s q u a n t i t y a s a b a s i s f o r a l l o c a t i n g i n p u t e n e r g i e s among o u t p u t p r o d u c t s ( W i n s t a n l e y , 1975, p. 4 4 ) . 56 Aside from this s p e c i f i c boundary problem, Leach asks "how when projecting an analysis, eg., over the 20-30 lifespan of a f a c i l i t y does one allow for the many cost and technology dependencies a f f e c t i n g flows and flow-pairs" (1975, p. 334). As an example, he notes that " i n the nuclear f i e l d ... the l i f e -time energetics of reactors b u i l t today depend strongly on the extent to which spent fuels are used by future technologies through plutonium recycle and breeding, etc." (Leach, 1975, p. 340). The only way that NEA can handle these un-c e r t a i n t i e s i s to give a range of energy performances for each f a c i l i t y or technology based on alt e r n a t i v e assumptions about the future. However, once one starts doing t h i s i t i s a very short step indeed to having to model the t o t a l energy system, since many of the important assumptions w i l l depend on what i s assumed to happen with other fue l s and resources. Hence net energy analysis for most decision-making purposes i s almost inseparable from longer term total-system energy modelling, with a l l i t s uncertainties. In which case, how useful i s i t for comparing s p e c i f i c technologies today? (Leach, 1975, p. 340) While th i s c r i t i c i s m has some v a l i d i t y , the basic problem of accurately modelling interdependent variables af f e c t i n g future estimates i s not unique to NEA. Instead, i t i s a problem which i s common to any d i s c i p l i n e or technique based upon assumptions about the future. As such i t i s equally applicable to economics. Numerous examples of enormous cost overruns for energy projects such as the trans-Alaska pipeline provide abundant evidence of the f a l l i b i l i t y of economic cost estimates. This point i s not intended as a c r i t i c i s m of economic forecasting per se, but rather to underscore the fact that economic forecasts are also 57 b a s e d upon h i g h l y v a r i a b l e a s s u m p t i o n s w h i c h a r e b o t h t e c h n o l o g y a n d m a r k e t ( c o s t ) d e p e n d e n t . T h e r e f o r e , i t d o e s n o t seem r e a s o n -a b l e t o d i s m i s s n e t e n e r g y a n a l y s i s o n t h e s e g r o u n d s i n t h e a b s e n c e o f a n y a l t e r n a t i v e t e c h n i q u e w h i c h i s c l e a r l y f r e e f r o m t h i s p r o b l e m . 2.5 U s e f u l n e s s o f N e t E n e r g y A n a l y s i s A s i d e f r o m c r i t i c i s m s o f m e t h o d o l o g i c a l d e t a i l s , more s e r i o u s a l l e g a t i o n s h a v e b e e n made by L e a c h ( 1 9 7 5 ) , c a l l i n g i n t o q u e s t i o n t h e o v e r a l l u s e f u l n e s s o f t h e d a t a y i e l d e d b y NEA. L e a c h h a s s t a t e d t h a t n e t e n e r g y a n a l y s i s a dds o n l y one new component t o t h e i n f o r m a t i o n b a s e o f t h e e n e r g y f i e l d - t h e c o m p u t a t i o n o f e n e r g y i n d i r e c t l y e m b o d i e d i n n o n - e n e r g y i n p u t s s u c h a s c a p i t a l e q u i p m e n t , o p e r a t i n g s u p p l i e s a n d s e r v i c e s . T h e r e f o r e , he s u g g e s t s t h a t t h e v a l u e o f n e t e n e r g y a n a l y s i s a s a w h o l e s h o u l d be j u d g e d a c c o r d i n g t o t h e s i g n i f i c a n c e o f t h e i n d i r e c t e n e r g y r e q u i r e m e n t s ( L e a c h , 1975, p. 3 3 3 ) . I n e x a m i n i n g d a t a f o r a number o f s y n t h e t i c f u e l t e c h -n o l o g i e s , L e a c h f o u n d t h a t t h e r a t i o o f g r o s s o u t p u t / f e e d s t o c k p l u s r e s o u r c e r e n d e r e d u n u s a b l e b y f e e d s t o c k e x t r a c t i o n c h a n g e d by l e s s t h a n 10% i n a l l c a s e s when e x t e r n a l e n e r g y i n p u t s (a m e a s u r e w h i c h i n c l u d e s b o t h d i r e c t a nd i n d i r e c t e n e r g y r e q u i r e -m e n t s ) w e r e d e d u c t e d f r o m g r o s s o u t p u t . He c o n c l u d e s t h a t due t o t h e r e l a t i v e i n s i g n i f i c a n c e o f t h e s e i n p u t s c o m p a r e d t o t h e much l a r g e r f e e d s t o c k r e s o u r c e r e q u i r e m e n t s , i t i s more i m p o r t a n t t o d e t e r m i n e how t h e e f f i c i e n c y o f r e s o u r c e c o n s u m p t i o n i s c h a n g i n g . S i n c e t h i s t y p e 58 o f i n f o r m a t i o n r e g a r d i n g e n e r g y c o n v e r s i o n e f f i c i e n c i e s c a n be o b t a i n e d f r o m e x i s t i n g d a t a s o u r c e s , he q u e s t i o n s t h e u s e f u l n e s s o f e n e r g y a n a l y s i s , g i v e n t h e m e t h o d o l o g i c a l p r o b l e m s a s s o c i a t e d w i t h i t . T h i s i s a s e r i o u s c r i t i c i s m , p a r t i c u l a r l y s i n c e i t comes f r o m a w o r k e r i n t h e f i e l d o f e n e r g y a n a l y s i s . As a c h e c k on t h e f i n d i n g s o f L e a c h c o n c e r n i n g t h e r e l a t i v e s i g n i f i c a n c e o f i n d i r e c t e x t e r n a l e n e r g y r e q u i r e m e n t s , t h e same t e s t t h a t he u s e d f o r t h e d a t a i n h i s e x a m p l e was a p p l i e d t o t h e r e s u l t s o f a n e t e n e r g y s t u d y b y D e v e l o p m e n t S c i e n c e s I n c . ( 1 9 7 5 , pp. 2 5 - 2 6 ) 5 . F o r e n e r g y s u p p l y s y s t e m s w i t h a f o s s i l f u e l f e e d s t o c k , t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n r e s o u r c e r a t i o s r e s u l t i n g f r o m t h e d e -d u c t i o n o f e x t e r n a l e n e r g y I n p u t s f r o m t h e n u m e r a t o r a v e r a g e d s l i g h t l y o v e r 7% a n d r e a c h e d a maximum o f a b o u t 17% i n t h e c a s e o f t e r t i a r y o i l r e c o v e r y . E x t e r n a l s u b s i d i e s w e r e more i m p o r t -a n t i n e n e r g y c o n v e r s i o n s y s t e m s p r o d u c i n g e l e c t r i c i t y , a s t h e r a t i o c h a n g e s r a n g e d f r o m a minimum o f 12% f o r t h e i n s i t u c o a l g a s i f i c a t i o n p a t h w a y t o a maximum o f a b o u t 7 5% f o r t e r t i a r y o i l r e c o v e r y , a n d a v e r a g e d a b o u t 32%. I t d o e s n o t seem v e r y r e a l i s t i c , h o w e v e r , t o s u p p o s e t h a t v e r s a t i l e f u e l s s u c h a s o i l , w h i c h i s r e c o v e r e d b y t e r t i a r y means a t g r e a t e x p e n s e , w o u l d a c t u a l l y b e u s e d t o g e n e r a t e e l e c t r i c i t y when a b u n d a n t r e s e r v e s o f l o w - g r a d e c o a l w h i c h h a v e f e w a l t e r n a t i v e u s e s a r e c a p a b l e o f s a t i s f y i n g t h i s demand. The c h a n g e i n r a t i o s ( r e s u l t i n g f r o m t h e d e d u c t i o n o f e x t e r n a l i n p u t s a s d e s c r i b e d e a r l i e r ) f o r s u r f a c e a n d u n d e r g r o u n d - m i n e d c o a l - e l e c t r i c s y s t e m s work o u t t o a b o u t 17 and 19% r e s p e c t i v e l y . 59 An a l t e r n a t i v e m e t h o d o f a p p r a i s i n g t h e r e l a t i v e i m p o r t -a n c e o f i n d i r e c t e x t e r n a l e n e r g y i n p u t s i s t o compare t h e e f f i c i e n c y o f c o n v e r s i o n o f d i r e c t e n e r g y u s e ( f e e d s t o c k p l u s d i r e c t e x t e r n a l f u e l i n p u t s ) t o t h e t o t a l s y s t e m o f e f f i c i e n c y , a m e a s u r e w h i c h i n c l u d e s i n d i r e c t o p e r a t i n g a n d c a p i t a l e n e r g y r e q u i r e m e n t s i n a d d i t i o n t o d i r e c t i n p u t s . S u c h a c o m p a r i s o n f o r v a r i o u s c o a l d e v e l o p m e n t s was made i n t h e OEC s t u d y (Win-s t a n l e y e t . a l . , 1977, Summary T a b l e S 4 - 8 ) . The d i f f e r e n c e i n s y s t e m e f f i c i e n c i e s , a s j u s t d e s c r i b e d , a v e r a g e s a b o u t 2% i n a b s o l u t e t e r m s and' l e s s t h a n 4% i n r e l a t i v e t e r m s , e x -c l u d i n g c o a l t r a n s p o r t ' w h i c h , i f i n c l u d e d , i n c r e a s e s t h e s e f i g u r e s t o a b o u t 5 a n d 10% r e s p e c t i v e l y . B a s e d upon t h e f o r e g o i n g b r i e f r e v i e w o f o t h e r n e t e n e r g y a n a l y s i s r e s u l t s , i t d o e s i n d e e d a p p e a r t h a t i n d i r e c t e x t e r n a l . e n e r g y i n p u t s a r e r e l a t i v e l y i n s i g n i f i c a n t i n c o m p a r i s o n t o f e e d s t o c k r e q u i r e m e n t s a s L e a c h c o n t e n d s , a l t h o u g h t h e c h a n g e s i n r a t i o s a r e i n some c a s e s somewhat h i g h e r t h a n t h o s e d e r i v e d f r o m h i s e x a m p l e . The a u t h o r s o f t h e D e v e l o p m e n t S c i e n c e s support t h i s c o n t e n t i o n b y c o n c l u d i n g t h a t " t h e s o - c a l l e d d i m i n i s h i n g r e t u r n o c c u r s , i n e f f e c t , as an a c c e l e r a t e d d e p l e t i o n o f r e s e r v e s , n o t i n s u b s i d i e s f r o m o t h e r s o u r c e s " ( 1 9 7 5 , p. 2 ) . I t s h o u l d , h o w e v e r , be e m p h a s i z e d t h a t a s t h e r e v i e w o f r e s u l t s was b y no means c o m p r e h e n s i v e , o t h e r r e s u l t s c o n t r a d i c t o r y t o t h o s e o f L e a c h may e x i s t . F u r t h e r m o r e , i t s h o u l d be n o t e d t h a t i n b o t h t h e D e v e l o p m e n t S c i e n c e s s t u d y a n d i n L e a c h ' s e x a m p l e , e x t e r n a l e n e r g y i n p u t s i n f u e l f o r m a r e c o m p a r e d t o f e e d s t o c k r e s o u r c e s i n t h e i r i n s i t u f o r m s . I f t h e e x t e r n a l s u b s i d i e s w e r e t o be c o n v e r t e d b a c k i n t o t h e i r " i n s i t u - r e s o u r c e - a f f e c t e d " f o r m s , 60 t h e i r n u m e r i c a l m a g n i t u d e r e l a t i v e t o t h e e n t h a l p y o f t h e f e e d s t o c k r e s o u r c e w o u l d i n c r e a s e b y a l m o s t a f a c t o r o f 3 i n some c a s e s . I t was c a l c u l a t e d i n t h e D e v e l o p m e n t S c i e n c e s s t u d y , f o r e x a m p l e , t h a t 29 54 BTU o f i n s i t u c r u d e o i l w o u l d b e r e q u i r e d t o p r o d u c e 1000 BTU o f p r o c e s s e d f u e l o i l ( 1 9 7 5 , p. 2 5 ) . E v e n i f i n d i r e c t i n p u t s o f e n e r g y a r e c u r r e n t l y r e l a t i v e l y s m a l l i n c o m p a r i s o n t o f e e d s t o c k f l o w s , n e t e n e r g y a n a l y s i s may s e r v e a number o f u s e f u l f u n c t i o n s . 1. W h i l e i n d i r e c t e n e r g y i n p u t s t o c u r r e n t t e c h n o l o g i e s h a v e b e e n shown t o be r e l a t i v e l y s m a l l i n t h e s t u d i e s e x a m i n e d h e r e , t h i s i s i m p o r t a n t i n i t s e l f , a s i t e s t a b l i s h e d a b a s e l i n e a g a i n s t w h i c h t o compare f u t u r e t e c h n o l o g i e s . As new t e c h n o l o g i e s a r e i n t r o d u c e d and e x t e r n a l i n p u t s t h e m s e l v e s a r e d e r i v e d f r o m s y n t h e t i c f u e l t e c h n o l o g i e s , t h e i n d i r e c t e n e r g y r e q u i r e m e n t s may become more i m p o r t a n t c o m p a r e d t o f e e d s t o c k i n p u t s . 2. As i n f o r m a t i o n p e r t a i n i n g t o h i g h e r - o r d e r a n d l o n g e r -t e r m i n p u t s ( s u c h a s n u c l e a r w a s t e management) becomes a v a i l a b l e , t h e r e l a t i v e i m p o r t a n c e o f i n d i r e c t e n e r g y i n p u t s may be f u r t h e r i n c r e a s e d . 3. A l t h o u g h t h e p o i n t t h a t L e a c h makes a b o u t t h e i m p o r t a n c e o f t h e o v e r a l l e f f i c i e n c y o f f e e d s t o c k r e s o u r c e c o n v e r s i o n i s w e l l t a k e n , o t h e r n e t e n e r g y r a t i o s may b e r e l e v a n t i n a s s e s s i n g e n e r g y a l t e r n a t i v e s . R a t i o s y i e l d i n g i n f o r m a t i o n a b o u t p a y b a c k t i m e o r r a t e o f r e t u r n o n t h e e x t e r n a l e n e r g y i n v e s t e d i n c a p i t a l f a c i l i t i e s (as d i s c u s s e d e a r l i e r ) , may be o f i n t e r e s t i n t h e s h o r t t e r m i f , a t a g i v e n t i m e , t h e r e i s o n l y a l i m i t e d amount o f 61 e n e r g y a v a i l a b l e f o r i n v e s t m e n t i n new e n e r g y f a c i l i t i e s . S i n c e t h e e x t e r n a l e n e r g y i n v e s t e d i n c a p i t a l f a c i l i t i e s i s m a i n l y i n t h e f o r m o f i n d i r e c t e n e r g y e m b o d i e d i n g o o d s a n d s e r v i c e s r a t h e r t h a n d i r e c t f u e l u s e , i n d i r e c t e n e r g y i n t h e s e c a s e s a s sumes a much g r e a t e r r e l a t i v e i m p o r t a n c e t h a n i t d i d i n t h e f e e d s t o c k c o n v e r s i o n r a t i o u s e d b y L e a c h . 4. F u r t h e r m o r e , i n t h e d y n a m i c c a s e , t h e r e l a t i v e l y s m a l l i n d i r e c t e x t e r n a l e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f a s t a t i c NEA may become q u i t e s i g n i f i c a n t , t o t h e e x t e n t t h a t t h e i n d i r e c t power i n p u t s t o t h e c a p i t a l f a c i l i t i e s o f a r a p i d l y - e x p a n d i n g p o w e r g e n e r a t i n g p r o g r a m c o u l d a p p r o a c h o r e v e n e x c e e d t h e g r o s s power o u t p u t a t a g i v e n p o i n t i n t i m e . 5. E v e n i f i n d i r e c t e x t e r n a l r e q u i r e m e n t s a r e s m a l l r e l a t i v e t o f e e d s t o c k f l o w s i n t h e s y s t e m s d i s c u s s e d i n t h e p r e v i o u s s e c t i o n , n o t a l l e n e r g y s u p p l y a n d c o n v e r s i o n s y s t e m s h a v e an o p p o r t u n i t y c o s t a t t a c h e d t o t h e i r f e e d b a c k f l o w s , a s n o t e d i n t h e e a r l i e r c o m p a r i s o n o f n u c l e a r a n d h y d r o -e l e c t r i c power. S i n c e t h e r e a r e no f e e d s t o c k f l o w s t o c o n s i d e r , t h e e f f i c i e n c y o f s u c h s y s t e m s c a n o n l y be m e a s u r e d i n t e r m s o f t h e q u a n t i t y o f i n d i r e c t e x t e r n a l e n e r g y r e q u i r e m e n t s r e l a t i v e t o o u t p u t . S i n c e i n d i r e c t e n e r g y r e q u i r e m e n t s a r e n o t a v a i l a b l e f r o m "any g o o d t e x t o n m o dern e n e r g y t e c h n o l o g i e s " ( i n t h e w o r d s o f L e a c h , 1975, p. 3 3 6 ), t h e y c a n o n l y be c a l c u l a t e d by means o f n e t e n e r g y a n a l y s i s . 62 A much g r e a t e r p e r c e n t a g e o f o u r f u t u r e e n e r g y s u p p l y w i l l u n d o u b t e d l y be d e r i v e d f r o m r e n e w a b l e e n e r g y f l o w s . A l a r g e number o f new t e c h n o l o g i e s a r e c u r r e n t l y u n d e r d e v e l o p m e n t t o u t i l i z e t h e s u n , w i n d a n d t i d e s . I n a d d i t i o n t o e s t a b l i s h i n g t h e e c o n o m i c v i a b i l i t y o f s u c h t e c h n o l o g i e s , i t seems o n l y p r u d e n t t o c a r r y o u t n e t e n e r g y a n a l y s e s t o d e t e r m i n e t h e i r r e l a t i v e e f f i c i e n c i e s a n d , i n d e e d , w h e t h e r t h e y y i e l d n e t e n e r g y . 6. V i e w e d f r o m a n a r r o w p e r s p e c t i v e , i t i s t r u e t h a t NEA adds o n l y one new component t o t h e s u b s t a n t i v e i n f o r m a t i o n b a s e o f t h e f i e l d . H o w e v e r , t h e v a l u e o f NEA, o r a n y a n a l y t i c a l t e c h n i q u e f o r t h a t m a t t e r , i s n o t r e s t r i c t e d t o t h e p r o v i s i o n o f new i n f o r m a t i o n - t h e p r o c e d u r a l a p p r o a c h e m p l o y e d a n d t h e manner i n w h i c h t h e i n f o r m a t i o n i s o r g a n i z e d may be e q u a l l y , o r more i m p o r t a n t . E n g i n -e e r i n g p r o c e s s e s a n a l y s e s a r e o f t e n r e s t r i c t e d t o t h e c o n s i d e r a t i o n o f a s i n g l e s t a g e o r p r o c e s s o f a n e n e r g y s y s t e m a t a t i m e a n d , a s Chapman n o t e s , o p t i m i z i n g e n e r g y u s e i n t h e s e p a r a t e s u b - s y s t e m s may r e s u l t i n s u b - o p t i m a l u s e i n t h e o v e r a l l s y s t e m (1976 [ b ] , p. 7 1 6 ) . N e t e n e r g y a n a l y s i s , on t h e o t h e r h a n d , h a s b e e n u s e d t o m o n i t o r t h e e n e r g y f l o w s i n a more b r o a d l y - d e f i n e d s y s t e m , s t a r t i n g fr.Om t h e i n s i t u r e s o u r c e a n d c o n t i n u i n g r i g h t t h r o u g h t o t h e f i n a l u s e o f t h e e n e r g y . T h u s , i n t a k i n g a t o t a l s y s t e m s a p p r o a c h , NEA h a s c o n t r i b u t e d t o t h e m e t h o d o l o g i c a l d e v e l o p m e n t o f t h e e n e r g y f i e l d , r e g a r d l e s s o f t h e r e l a t i v e i m p o r t a n c e o f i n d i r e c t e n e r g y r e q u i r e m e n t s . 63 2.6 Summary W h i l e n e t e n e r g y a n a l y s i s d o e s n o t p r e s e n t l y t a k e i n t o a c c o u n t t h e d e p l e t i o n o f n o n - f o s s i l s t o c k e n e r g y r e s o u r c e s , q u a l i t a t i v e d i f f e r e n c e s i n e n e r g y f o r m s , a n d i n t e r t e m p o r a l a s p e c t s o f e n e r g y f l o w s , v a r i o u s means o f a v o i d i n g t h e s e p r o b l e m s a l t o g e t h e r o r m a k i n g p a r t i a l a l l o w a n c e s f o r t h e s e f a c t o r s a r e a v a i l a b l e . F u r t h e r m o r e , a l t h o u g h a number o f b o u n d a r y p r o b l e m s r e l a t i n g t o NEA h a v e b e e n i d e n t i f i e d , some o f them a r e a l s o common t o e c o n o m i c a n a l y s i s . I t h a s b e e n s t a t e d t h a t NEA s h o u l d b e j u d g e d a c c o r d i n g t o t h e r e l a t i v e s i g n i f i c a n c e o f i n d i r e c t e n e r g y r e q u i r e m e n t s s i n c e t h i s i s t h e o n l y new component t h a t t h e t e c h n i q u e a d d s t o t h e i n f o r m a t i o n b a s e o f t h e e n e r g y f i e l d . S t u d i e s t o d a t e h a v e shown t h a t t h e q u a n t i t y of i n d i r e c t e n e r g y r e q u i r e m e n t s r e l a t i v e t o f e e d s t o c k f l o w s may be q u i t e i n s i g n i f i c a n t i n many c u r r e n t e n e r g y s u p p l y a n d c o n v e r s i o n s y s t e m s . However, t h e r e l a t i v e i m p o r t a n c e o f i n d i r e c t e n e r g y r e q u i r e m e n t s may i n c r e a s e c o n s i d e r a b l y i n t h e f u t u r e , p a r t i c u l a r l y a s an i n c r e a s i n g p r o p o r t i o n o f o u r e n e r g y i s d e r i v e d f r o m r e n e w a b l e f e e d s t o c k s . F i n a l l y , r e g a r d l e s s o f t h e r e l a t i v e i m p o r t a n c e o f i n d i r e c t e n e r g y r e q u i r e m e n t s , NEA h a s c o n t r i b u t e d t o t h e m e t h o d o l o g i c a l d e v e l o p m e n t o f t h e e n e r g y f i e l d b y v i r t u e o f i t s b r o a d s y s t e m s a p p r o a c h . 64 CHAPTER III NET ENERGY ANALYSIS CASE STUDY: The Revelstoke Hydroelectric Project 3.1 Introduction In order to test the applicability of net energy analysis (NEA) at a practical level, i t was originally hoped that a comparative study could be undertaken of two current el e c t r i c a l generation alternatives in British.Columbia. These two alter-natives, the proposed Hat Creek coal-field thermalelectric plant and the Revelstoke hydroelectric project now under construction, had previously been evaluated by B.C. Hydro in 7 a benefit-cost study. An analysis of these same projects in terms of energy inputs and outputs could have provided;a complementary, comparison to the ..assessment of ; their monetary costs and benefits, and allowed some insights into the pot-ential role of NEA in assessing energy alternatives within a specific decision-making context. Hat Creek data, however, were not available from B.C. Hydro so consideration had to be restricted to the Revelstoke project. In undertaking this case study, emphasis was on the process of NEA and i t s technical and conceptual aspects rather than on generating numerical results per se. But since there has been no previous NEA of a specific hydro-electric project in any detail, such a case study also afforded 65 an o p p o r t u n i t y t o c o n t r i b u t e t o t h e s u b s t a n t i v e d a t a b a s e o f t h e f i e l d . 3.2 D e s c r i p t i o n o f P r o j e c t I t s h o u l d f i r s t be s t r e s s e d t h a t s i n c e t h i s s t u d y i s b a s e d upon d a t a f r o m t h e R e v e l s t o k e P r o j e c t P r e l i m i n a r y  D e s i g n S t u d y (B.C. H y d r o a n d Power A u t h o r i t y , A p r i l , 19 76) some o f t h e q u o t e d s p e c i f i c a t i o n s may h a v e s i n c e b e e n r e v i s e d . C o n s t r u c t i o n o f t h e R e v e l s t o k e p r o j e c t b e g a n d u r i n g 1977 on t h e C o l u m b i a R i v e r , a b o u t 3 m i l e s n o r t h o f R e v e l s t o k e a n d 80 m i l e s s o u t h o f t h e M i c a Dam. The l a t t e r p r o j e c t , w h i c h was c o m p l e t e d i n 1973 u n d e r t h e t e r m s o f t h e C o l u m b i a R i v e r T r e a t y , b e g a n t o g e n e r a t e e l e c t r i c i t y i n l a t e 1977. R e g u l a t i o n o f t h e C o l u m b i a f l o w b y t h e M i c a Dam w i l l e n a b l e R e v e l s t o k e t o o p e r a t e a s a r u n - o f - t h e - r i v e r p l a n t , u l t i m a t e l y g e n e r a t i n g 80 80 Gwh o f a t t r i b u t a b l e a v e r a g e e n e r g y p e r annum i n a p l a n t o f 2700 Mw n o m i n a l , o r 2595 Mw a t t r i b u t -a b l e c a p a c i t y . A c c o r d i n g t o t h e o r i g i n a l c o n s t r u c t i o n s c h e d u l e , t h e f i r s t two o f s i x g e n e r a t i n g u n i t s o f 450 Mw e a c h a r e t o be i n s e r v i c e b y S e p t e m b e r 19 82, w i t h u n i t s 3 a n d 4 f o l l o w i n g i n December 1982 a n d J u n e 1983. The l a s t two u n i t s , w h i c h w i l l e s s e n t i a l l y be p e a k i n g u n i t s s i n c e t h e y w i l l g e n e r a t e v e r y l i t t l e a d d i t i o n a l a n n u a l e n e r g y , a r e n o t s c h e d u l e d t o be i n s e r v i c e u n t i l O c t o b e r 1989 a n d O c t o b e r 1990, r e s p e c t i v e l y . D e l a y s i n t h e s t a r t o f c o n s t r u c t i o n due t o a p p e a l s a g a i n s t t h e i s s u a n c e o f a w a t e r l i c e n c e t o B.C. H y d r o , h o w e v e r , may s l i g h t l y p o s t p o n e t h e o r i g i n a l c o m p l e t i o n d a t e s . 66 The project w i l l involve the construction of a concrete gravity dam with a crest length of 1600 feet and a maximum height of 530 feet. The dam w i l l be situated in the main river channel and flanked on one side by an e a r t h f i l l embank-ment with a crest length of 3700 feet and a maximum height of 270 feet. About 1.9 million cubic yards of concrete (out of a project total of 2.2 million) w i l l be required to con-struct the gravity dam, while the embankment w i l l involve the placement of about 9 million cubic yards of e a r t h f i l l . As a result of reservoir flooding, about 17,000 acres w i l l have to be cleared and about 50 miles of Highway 23 north to the Mica Dam w i l l need to be relocated. In addition, remedial work to stabilize an area known as Downie Slide w i l l also be required as a consequence of flooding. Further project details are available from various B.C. Hydro pub-lications listed in the bibliography. 3.3 Method of Analysis 3.3.1 Energy inputs considered As outlined in Chapter I, net energy analyses generally involve the identification and quantification of three main types of energy inputs - capital, operating, and feedstock energies. In this study, however, no energy cost i s assigned to the feedstock resource flow of water since i t has no alternative energy uses in that form. Nor i s any attempt made to internalize environmental impacts of the Revelstoke project by charging the ecosystem losses in gross primary productivity as inputs to the f a c i l i t y . 67 i Attention is thus restricted to the energy requirements associated with the construction and operation of the Revel-stoke hydroelectric project. These energy inputs may either be direct, as in the case of on-site fuel and ele c t r i c i t y usage, or indirect, in the form of goods and services which require direct energy inputs at some point during their man-ufacture or provision. As the i n i t i a l step in the net energy analysis., therefore, i t was necessary to obtain a l i s t i n g , or commodity profile, of the major types and quantities of goods and services which w i l l be inputs to the project during i t s construction and operation. 3.3.2 Identification and quantification of energy inputs The design of hydroelectric projects, more than that of most other types of energy supply or conversion systems, i s dictated by site conditions unique to each project. It was therefore necessary to develop a profile of commodity inputs specific to the Revelstoke project. With the co-operation of the System Engineering Department of B.C. Hydro, a cost breakdown of the estimated capital and operating expenditures was obtained to form the basis of such a profile. Input-output analysis ioffered the only workable means of translating the monetary costs of the various project inputs into their respective energy requirements, given the obvious unwieldiness of process analysis when applied to a project with a considerable number of commodity inputs. Several steps were required to calculate the appropriate energy requirements of the project inputs via the Canadian 68 i n p u t - o u t p u t e n e r g y m o d e l . F i r s t , a f t e r c o n s u l t a t i o n w i t h p e r s o n n e l i n B.C. H y d r o a n d t h e S t r u c t u r a l A n a l y s i s D i v i s i o n o f S t a t i s t i c s C a n a d a , t h e p r o j e c t c o m p o n e n t s w e r e p l a c e d i n s u i t a b l e c o m m o d i t y c l a s s i f i c a t i o n s . E n e r g y i n t e n s i t y c o e f f i c i e n t s b y f u e l t y p e , i n t e r m s o f BTU/196 6$ p r o d u c e r s p r i c e s , w e r e t h e n o b t a i n e d f r o m S t a t i s t i c s C a n a d a ' s e n e r g y i n p u t - o u t p u t m o d e l f o r e a c h c o m m o d i t y c l a s s i f i c a t i o n . H owever, s i n c e t h e c o s t e s t i m a t e s s u p p l i e d b y B.C. H y d r o w e r e i n t e r m s o f O c t o b e r 19 75 p u r c h a s e r s p r i c e s , a d j u s t m e n t s t o t h e c o e f f i c i e n t s w e r e r e q u i r e d . The d a t a , s u p p l i e d by S t a t i s t i c s C anada i n c l u d e d t h e a v e r a g e m a r g i n s ( r e t a i l , w h o l e s a l e , t r a n s p o r t a t i o n , a n d t a x ) a n d i n f l a t i o n f a c t o r s f r o m 1966-74 f o r e a c h c o m m o d i t y , t o g e t h e r w i t h a s e t o f e q u a t i o n s w h i c h w o u l d t r a n s f o r m t h e e n e r g y i n t e n s i t y c o e f f i c i e n t s f r o m 1966 p r o d u c e r s p r i c e s t o 1974 p u r c h a s e r s p r i c e s . A c o m p u t e r p r o g r a m was t h e n d e v e l o p e d t o e f f e c t t h e n e c e s s a r y d a t a m a n i p u l a t i o n d e s c r i b e d a b o v e a n d t o m u l t i p l y t h e r e s u l t a n t 1974 e n e r g y - i n t e n s i t y c o e f f i c i e n t s o f e a c h c o m m o d i t y i n t h e p r o f i l e b y i t s a s s o c i a t e d m o n e t a r y v a l u e , d e f l a t e d t o 19 74 $, i n o r d e r t o d e t e r m i n e t h e q u a n t i t y a n d t y p e s o f e n e r g y e m b o d i e d i n e a c h c o m m o d i t y i n p u t . The v a l u e s f o r e a c h c o m m o d i t y w e r e t h e n summed t o p r o v i d e a p r o j e c t t o t a l . 3.3.3 I n t e r p r e t a t i o n o f r e s u l t s A number o f c a v e a t s p e r t a i n i n g t o t h e m e t h o d o f a n a l y s i s a n d a s s o c i a t e d b o u n d a r y a s s u m p t i o n s must be t a k e n i n t o c o n -s i d e r a t i o n when i n t e r p r e t i n g t h e n u m e r i c a l r e s u l t s i n s u b -69 sequent portions of this chapter. Aside from the general points relating to the limitations of the Canadian input-output energy model, as discussed in Chapter I, several assumptions pertaining to the specific application of the model to this case study should be made explicit. 1. A significant proportion of the direct material inputs to the Revelstoke project w i l l be imported from outside Canada along with intermediate inputs. As noted in Chapter I, the actual Canadian energy requirements of the project could be most closely approximated by calculating the weighted average energy intensity of the export mix and multiplying this figure by the value of imported goods. Because this latter option is not presently available, however, a l l commodity inputs are treated as i f they were manufactured in Canada, with the implications as discussed in Chapter I. 2. The energy intensity factors for each commodity were calculated using the average margins supplied by Statistics Canada, in the absence of any information pertaining specifically to the margins associated with commodity inputs to the Revelstoke project. 3. In the following section the model results are dis-aggregated into 7 major types of primary energy: coal, gasoline, fuel o i l , natural gas, l i q u i f i e d petroleum gases (L.P.G.), and hydroelectricity. A primary fuel has been defined as "any energy commodity which is not the product of a transformation process occurring in Canada in which a fuel that could i t s e l f be used directly 70 a s an e n e r g y s o u r c e was c o n v e r t e d " ( S t r u c t u r a l A n a l y s i s D i v i s i o n , S t a t i s t i c s C a n a d a , 1976, p. 1 7 7 ) . H e n c e , a l l t h e e n e r g y t r a n s f o r m e d f r o m f o s s i l f u e l s i n t o , e l e c t r i c i t y , s t e a m , o r c o k e f o r f i n a l u s e i s i n c l u d e d i n t h e s e p r i -m ary e n e r g y f i g u r e s . I n a n a t i o n a l i n p u t - o u t p u t e n e r g y m o d e l i t i s o b v i o u s l y n o t p o s s i b l e t o a s c e r t a i n t h e p r i m a r y f u e l s u s e d t o g e n e r a t e e l e c t r i c i t y p u r c h a s e d by s p e c i f i c i n d u s t r i e s . T h e r e f o r e , a b a c k c a l c u l a t i o n b a s e d on t h e 1966 C a n a d i a n g e n e r a t i o n m i x a n d a v e r a g e c o n v e r s i o n e f f i c i e n c y i s p e r f o r m e d i n o r d e r t o d e r i v e t h e p r i m a r y f u e l s i n t h e i n p u t - o u t p u t m o d e l . I n 1966, 80.85% o f p u r c h a s e d e l e c t r i c i t y i n C a n a d a was o f h y d r o -e l e c t r i c o r i g i n . Of t h e r e m a i n i n g 1 9 . 1 5 % , 63% was g e n e r a t e d f r o m c o a l , 24% f r o m n a t u r a l g a s , and 13% f r o m f u e l o i l , a l l a t an a v e r a g e c o n v e r s i o n e f f i c i e n c y o f 29.9%. H y d r o e l e c t r i c power i s c o n s i d e r e d t o be a p r i m a r y e l e c t r i c i t y , b u t t h e p r i m a r y e l e c t r i c i t y shown i n t h e t a b l e s a l s o i n c l u d e s a s m a l l f r a c t i o n o f i n d u s t r i a l l y s e l f - g e n e r a t e d e l e c t r i c i t y w h i c h i s l a r g e l y b y p r o d u c t e n e r g y . A l l p r i m a r y e l e c t r i c i t y i s c o n v e r t e d a t t h e r a t e o f 3412 Btu/Kwh. The sum o f t h e p r i m a r y e n e r g y q u a n t i t i e s i s u s e d i n s u b s e q u e n t c a l c u l a t i o n s i n v o l v i n g n e t e n e r g y r a t i o s . 3.4 C a p i t a l E n e r g y I n p u t s The s y s t e m b o u n d a r i e s f o r c a p i t a l e x p e n d i t u r e s i n t h i s s t u d y a r e d e f i n e d t o i n c l u d e t h e c o n s t r u c t i o n o f t h e R e v e l -s t o k e dam, p o w e r h o u s e a n d a l l t h e a s s o c i a t e d w o r k s shown i n A p p e n d i x I , i n c l u d i n g t h e r e l o c a t i o n o f H i g h w a y 2 3 a n d r e m e d i a l 71 w o r k t o s t a b i l i z e t h e D o w n i e S l i d e . T r a n s m i s s i o n l i n e c o n -s t r u c t i o n h o w e v e r , i s n o t i n c l u d e d . T a b l e 1 l i s t s t h e b r e a k d o w n o f c o m m o d i t y i n p u t s t o t h e c a p i t a l p h a s e o f t h e p r o j e c t a c c o r d i n g t o t h e i r c l a s s i f i c a t i o n a n d a s s o c i a t e d m o n e t a r y c o s t . P r i c e s w e r e d e f l a t e d b y a f a c t o r o f 1.15 t o c o n v e r t t o 1974 $ p r i o r t o p r o g r a m m i n g d a t a . T h i s f a c t o r c o r r e s p o n d s approximately t o t h e S t a t i s t i c s C a n a d a o v e r a l l c o n s t r u c t i o n p r i c e i n d e x f o r h y d r o e l e c t r i c p r o j e c t s f r o m 1 9 7 4 - 7 5 , a n d was u s e d a f t e r e n c o u n t e r i n g p r o b l e m s o f n o n - c o n f o r m a b i l i t y o f c l a s s i f i c a t i o n s i n a c o m m o d i t y -s p e c i f i c d e f l a t i o n a t t e m p t . W h i l e i n t e r e s t d u r i n g c o n s t r u c -t i o n , e n g i n e e r i n g a n d a d m i n i s t r a t i o n c o s t s , a nd l a b o u r a r e shown f o r i n f o r m a t i o n a l p u r p o s e s , no e n e r g y i n p u t s h a v e b e e n a t t r i b u t e d t o t h e s e i t e m s e x c e p t w h e r e l a b o u r o c c u r s a s p a r t o f t h e a g g r e g a t e c o n s t r u c t i o n s e c t o r s , 5 8240, 5 8 2 6 0 , and 58280. The t o t a l v a l u e o f c o m m o d i t y i n p u t s a s s i g n e d e n e r g y i n t e n s i t i e s was t h u s r e d u c e d f r o m a n o r i g i n a l t o t a l i n e x c e s s o f $844 m i l l i o n t o a b o u t $420.7 m i l l i o n ( 1 9 7 5 $ ) . Of t h i s amount, a l m o s t 38% was c l a s s i f i e d i n a g g r e g a t e c o n s t r u c t i o n s e c t o r s due t o i n s u f f i c i e n t d i s a g g r e g a t i o n i n t h e o r i g i n a l c o m m o d i t y s u p p l i e d by B.C. H y d r o . T h e s e c o n s t r u c t i o n s e c t o r s a r e b a s e d upon a s u r v e y o f i n p u t s t o p r o j e c t s b u i l t i n C a n a d a d u r i n g t h e y e a r f o r w h i c h t h e I/O d a t a a r e c o m p i l e d . A s s u c h , t h e u s e o f e n e r g y i n t e n s i t y v a l u e s a s s o c i a t e d w i t h t h e s e c o n s t r u c t i o n c l a s s i f i c a t i o n s i s somewhat s u s p e c t , g i v e n t h e r e l a t i v e u n i q u e n e s s o f c o n s t r u c t i o n p r o j e c t s a n d t h e r e l a t i v e l y l a r g e p r o p o r t i o n o f t h e v a l u e o f t h e t o t a l p r o f i l e c l a s s i f i e d 72 Table 1 Ca p i t a l Inputs to  Revelstoke Hydroelectric Project Purchasers Prices Commodity C l a s s i f i c a t i o n 1975$ x 10 04900 Sand and gravel 34,200 21700 Wood f a b r i c a t i o n mat. for s t r u c t . 12,200 26300 Steel bars and rods 3,360 26900 Beams, wide flanged 5,431 27600 S t e e l pipes & tubes, NES 4,640 29800 Plates, s t e e l , f a b r i c a t e d 6,930 30600 Metal products, NES 23,800 35200 Mechanical power trans, equip. 3,440 35500 Conveyors, e s c a l . elev. & h o i s t mach. 10,650 39900 Radio and T.V. broadcasting & trans, equip. 1,543 40300 I n t e r i o r s i g n a l , alarm & clock systems 2,306 40600 Motors & generators, elec. & turbine 71,900 40700 Transformers s converters, Ec. T&T 10,727 40800 Elec. equip, i n d u s t r i a l , NES 24,713 40900 Batteries 201 41000 Wire and cable, i n s u l a t e d 7,160 41400 E l e c t r i c a l l i g h t i n g f i x t u r e s , etc. 3,454 41500 Cement 30,045 58240 Road, highway, a i r s t r i p const. 26,484 58260 Dams and i r r i g a t i o n projects 50,100 58280 Other engineering construction 81,530 63100 Spare parts & main, suppl. mach. & equip. 5,870 73000 *Wages and s a l a r i e s 149,216 TOTAL DIRECT COST 569,900 2 Contingency 69,800 *Engineering, Investigations & Supervision 51,200 •Interest during construction 153,700 TOTAL CAPITAL COST 844,600 * No energy intensity assigned to these categories. Shown for informational purposes only. CI)'~ ' Total wages and salaries component of direct cost is $228,658,000 if labour portions of sectors 58240, 58260 and 58280 are included. (2)_ Contingency i s assigned a weighted average energy intensity, based upon the ratio of the energy attributed to specific commodity inputs and direct fuel Inputs to the total direct cost. 73 under these highly-aggregated sectors. Furthermore, the energy i n t e n s i t i e s of construction sectors are calculated on the basis of a commodity p r o f i l e which includes s p e c i f i c commodity inputs to the project i n addition to other items such as contractor's overhead and p r o f i t s , labour, equipment r e n t a l , and d i r e c t f u e l use. Aside from d i r e c t f u e l use, the s p e c i f i c commodity inputs are the most energy-intensive components per d o l l a r of the con-struction categories. Therefore, the use of general con-struction sectors i n addition to s p e c i f i c commodity inputs, as detailed i n Table 1, involves a double counting of the l a t t e r that undoubtedly imparts a s i g n i f i c a n t upward bias to the t o t a l quantity of energy embodied i n the project. If calculated i n th i s manner, using the o r i g i n a l commodity p r o f i l e shown i n Table 1, the t o t a l quantity of primary energy embodied i n the construction of the Revelstoke would be estimated at about 15.921 x 1 0 1 2 BTU. Given the uncertainties i n the preceding method of calcu l a t i o n , an alternative calculation.was carried out in which the d i r e c t f u e l and e l e c t r i c i t y inputs were estimated and added to the energy embodied i n the s p e c i f i c commodity imputs detailed i n Table 1. Primary energy requirements of s p e c i f i c commodity inputs, t o t a l l i n g about 9,60 8 x 10 BTU, as shown i n Table 2 below. Table 2 Primary Energy Requirements of S p e c i f i c Commodity Inputs to Revelstoke C a p i t a l F a c i l i t i e s 9 Primary Energy Type BTU x 10 Coal 3,675.2 Gasoline 403.7 Fuel O i l 2,275.3 Natural Gas 2,045.0 L.P.G. 53.9 S t i l l Gas 102.6 E l e c t r i c i t y 1,052.5 TOTAL 9,608.2 The R e v e l s t o k e p r o j e c t i s e x p e c t e d t o r e q u i r e a t o t a l o f 3,850,000 I m p e r i a l g a l l o n s o f d i e s e l f u e l a n d a b o u t 380,000 o f m o t o r g a s o l i n e d u r i n g i t s c o n s t r u c t i o n ( e x c l u s i v e o f camp u s e ) , a c c o r d i n g t o B.C. H y d r o e s t i m a t e s . W h i l e i t i s a s t r a i g h t f o r w a r d m a t t e r t o a s s i g n e n t h a l p i e s o f c o m b u s t i o n t o e a c h o f t h e s e f u e l s , t h e a s s i g n m e n t o f p r o c e s s e n e r g y r e q u i r e -m e nts r e l a t e d t o t h e i r m a n u f a c t u r e i s somewhat a r b i t r a r y s i n c e g a s o l i n e a n d d i e s e l f u e l a r e j o i n t p r o d u c t s o f t h e r e f i n i n g p r o c e s s . S t a t i s t i c s C a n ada a p p o r t i o n e d t h e p r o c e s s e n e r g y r e q u i r e m e n t s (PER) shown b e l o w a c c o r d i n g t o t h e i r r e s p e c t i v e u n i t p r i c e s - t h e h i g h e r t h e p r i c e , t h e h i g h e r t h e e n e r g y i n t e n s i t y . Enthalpy PER Fuel 10 3 BTU/I.G. 10 3 BTU/I.G. Motor gasoline 149.2 29.1 Fuel O i l 170.5 20.9 The e n t h a l p i e s o f t h e q u a n t i t i e s o f e a c h f u e l e x p e c t e d t o be u s e d d i r e c t l y o n - s i t e i n t h e c o n s t r u c t i o n o f t h e R e v e l -75 s t o k e p r o j e c t a r e shown u n d e r t h e " d i r e c t " e n e r g y u s e c o l u m n i n T a b l e 3, w h i l e t h e p r o c e s s e n e r g y r e q u i r e d t o p r o d u c e t h e s e f u e l s ( e x c l u d i n g f e e d s t o c k e n t h a l p y ) i s d i s a g g r e g a t e d b y p r i m a r y e n e r g y t y p e i n t h e " i n d i r e c t " c o l u m n . T h e s e f i g u r e s a r e t h e n summed t o y i e l d t h e t o t a l q u a n t i t y o f e n e r g y a s s o c -i a t e d w i t h d i r e c t f u e l u s e . N O n - s i t e e l e c t r i c i t y u s e o f 138,830.8 Mwh was e s t i m a t e d o n t h e b a s i s o f p e a k demand l o a d c o n s t r u c t i o n power r e q u i r e -m e n t s f o r e c a s t b y B.C. H y d r o . The m e t h o d o f c a l c u l a t i o n i s d e t a i l e d i n A p p e n d i x I I . U n l i k e t h e M i c a p r o j e c t w h i c h o b t a i n e d e l e c t r i c i t y f r o m a n o n - s i t e d i e s e l - e l e c t r i c g e n e r a t i n g p l a n t d u r i n g i t s c o n s t r u c t i o n , e l e c t r i c i t y f o r t h e c o n s t r u c -t i o n r e q u i r e m e n t s o f R e v e l s t o k e w i l l be o b t a i n e d f r o m t h e p r o v i n c i a l p ower g r i d w h i c h i s a l m o s t e n t i r e l y h y d r o e l e c t r i c i n o r i g i n . A s s u c h i t i s c o n v e r t e d a t t h e - r a t e o f 3412 BTU/Kwh. i n T a b l e 3. Table 3 Dire c t Energy Inputs and Associated Indirect Energy Requirements f o r Construction of Revelstoke Project BTU x 10 9 Primary Energy Type Dir e c t I n d i r e c t T o t a l Coal 3.166 3.166 Gasoline 56.696 . 1.786 58.482 Fuel O i l 656.425 25.224 681.649 Natural Gas 35.656 35.656 L.P.G.- ' 1.099 1.099 S t i l l Gas 21.078 21.078 E l e c t r i c i t y 473.691 3.511 477.202 TOTAL 1,186.812 91.523 1,278.355 The i n d i r e c t e n e r g y r e q u i r e m e n t s p r e s e n t e d i n T a b l e 3 a r e e n t i r e l y r e l a t e d t o t h e m a n u f a c t u r e o f f u e l o i l a n d g a s o l i n e 76 a n d c o n s i s t m a i n l y o f d i r e c t f u e l i n p u t s t o t h e r e f i n i n g p r o c e s s . H y d r o e l e c t r i c i t y i s n o t d i s a g g r e g a t e d a s a s e p a r a t e i n p u t -o u t p u t c o m m o d i t y i n t h e C a n a d i a n m o d e l as a r e f u e l o i l a n d g a s o l i n e . I t was, t h e r e f o r e , n o t p r a c t i c a b l e t o a t t r i b u t e a n y i n d i r e c t e n e r g y r e q u i r e m e n t s t o t h e h y d r o e l e c t r i c i n p u t s t o t h e p r o j e c t , g i v e n t h e p r o b l e m s o f s i m u l t a n e i t y i n h e r e n t i n a t t e m p t i n g s u c h a c a l c u l a t i o n . i n t h i s s t u d y . F u r t h e r m o r e , as s u b s e q u e n t c a l c u l a t i o n s i n t h i s c h a p t e r w i l l show, t h e p r o c e s s e n e r g y r e q u i r e m e n t s p e r BTU of. e l e c t r i c i t y a r e a f u l l o r d e r o f m a g n i t u d e l o w e r t h a n t h o s e p e r BTU o f d i r e c t f o s s i l f u e l i n p u t s a n d , h e n c e , r e l a t i v e l y i n s i g n i f i c a n t . 12 I f t h e t o t a l d i r e c t e n e r g y u s e e s t i m a t e o f 1.278 x 10 BTU i s a d d e d t o t h e q u a n t i t y o f 9.608 x 1 0 1 2 BTU c a l c u l a t e d e a r l i e r f o r s p e c i f i c c o m m o d i t y i n p u t s t o t h e p r o j e c t , t h e 12 t o t a l f o r c a p i t a l i n p u t s becomes 10. 886 x 10 BTU,: a s c o m p a r e d 12 t o t h e e s t i m a t e o f 15.921 x 10 o b t a i n e d b y t h e i n c l u s i o n o f a g g r e g a t e c o n s t r u c t i o n c a t e g o r i e s i n t h e c o m m o d i t y p r o f i l e . The f o r m e r f i g u r e may n o t t a k e i n t o a c c o u n t m i s c e l l a n e o u s m a t e r i a l s , m a c h i n e r y a n d e q u i p m e n t r e n t a l w h i c h h a v e b e e n l u m p e d i n t o dummy c o n s t r u c t i o n c a t e g o r i e s i n t h e p r o f i l e o b t a i n e d f r o m B.C. H y d r o . I n an e a r l i e r b r e a k d o w n o f $137.4 m i l l i o n (1974) i n m i s c e l l a n e o u s c i v i l c o n s t r u c t i o n c o s t s o f t h e R e v e l s t o k e p r o j e c t , - o n l y a b o u t 23.4%':of t h e t o t a l was c l a s s i f i e d a s " m a t e r i a l s " , w i t h t h e r e m a i n d e r a l l o c a t e d t o l a b o u r , c o n t r a c t o r ' s p r o f i t a nd o v e r h e a d . However, t h e v a l u e o f s p e c i f i c c o m m o d i t y i n p u t s shown i n t h e c u r r e n t p r o f i l e a l s o i n c l u d e s an u n s p e c i f i e d p o r t i o n o f c o n t r a c t o r ' s o v e r h e a d and p r o f i t a n d t h e q u a n t i t y o f e n e r g y e m b o d i e d i n t h e s e m a t e r -77 i a l s i s t h e r e f o r e o v e r e s t i m a t e d . I t i s f e l t t h a t t h e l a t t e r e r r o r i s o f s u f f i c i e n t m a g n i t u d e i n an u p w a r d d i r e c t i o n t o c a n c e l o u t t h e e r r o r o f o m i t t i n g m i s c e l l a n e o u s c o n s t r u c t i o n c o m m o d i t y i n p u t s . A " c o n t i n g e n c y " c a t e g o r y was shown i n T a b l e 1 w h i c h was n o t a s s i g n e d t o a s p e c i f i c c o m m o d i t y c l a s s i f i c a t i o n a n d an a s s o c i a t e d e n e r g y i n t e n s i t y . The f u n d s a l l o c a t e d t o t h i s c a t e g o r y c o v e r a d d i t i o n a l c o n s t r u c t i o n e x p e n d i t u r e s due t o u n a n t i c i p a t e d d e s i g n c h a n g e s . A s s u c h , t h e mos t f e a s i b l e means o f d e a l i n g w i t h t h i s e x p e n d i t u r e was t o m u l t i p l y i t s v a l u e b y an e n e r g y i n t e n s i t y r e p r e s e n t a t i v e o f t h e e n t i r e p r o j e c t . The e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f s p e c i f i c c o m m o d i t y ^ and d i r e c t f u e l i n p u t s w e r e t h e r e f o r e summed a n d d i v i d e d b y t h e t o t a l d i r e c t c o s t a s l i s t e d i n T a b l e 1 t o a r r i v e a t an a v e r a g e p r o j e c t e n e r g y i n t e n s i t y . I t was a l s o a ssumed t h a t t h e same m i x o f p r i m a r y e n e r g y t y p e s w o u l d a p p l y t o c o n t i n -g e n c i e s a s t o t h e c o m b i n e d e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f c o m m o d i t y a n d d i r e c t f u e l i n p u t s . The c a l c u l a t e d e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f c o n t i n g e n c i e s a r e s u m m a r i z e d b e l o w i n T a b l e 4, a l o n g w i t h t h o s e o f s p e c i f i c c o m m o d i t y and d i r e c t e n e r g y i n p u t s t o 12 y i e l d a p r o j e c t t o t a l o f a b o u t 12.22 x 10 BTU. 78 Table 4 Summary of Energy Requirements of. Revelstoke C a p i t a l F a c i l i t i e s 9 BTU x 10 Primary S p e c i f i c D i r e c t Project Energy Form Commodities Energy Contingencies To t a l Coal 3,675.2 3.2 450.5 4.128.9 Gasoline 403. 7 58.5 56.6 518.8 Fuel O i l 2,275.3 681.6 362. 2 3,319.1 Natural Gas 2,045.0 35.7 254.8 2,335.5 L.P.G. 53.9 1.1 6.7 61.7 S t i l l Gas 102.6 21.1 15.2 138.9 E l e c t r i c i t y 1,052.5 477.2 187.4 1,717.1 TOTAL 9,608.2 1,278.3 1,333.4 12,219.9 3.5 O p e r a t i n g E n e r g y I n p u t s S i n c e i t was n o t p o s s i b l e t o o b t a i n a d e t a i l e d p r o f i l e o f o p e r a t i n g i n p u t s , t h e s e i n p u t s w e r e a p p r o x i m a t e d on t h e b a s i s o f a more g e n e r a l e s t i m a t e o f a n n u a l c o s t s shown i n A p p e n d i x I V . The r e l a t i v e l y t r i v i a l e n e r g y r e q u i r e m e n t s a s s o c i a t e d w i t h t h e p r o v i s i o n o f f i n a n c i a l s e r v i c e s , a d m i n -i s t r a t i o n , i n s u r a n c e , a n d t a x e s w e r e e x c l u d e d f r o m c o n s i d e r -a t i o n . A t t e n t i o n was i n s t e a d f o c u s s e d on " O p e r a t i o n a n d M a i n t e n a n c e " a n d " I n t e r i m R e p l a c e m e n t " a s t h e o n l y a n n u a l e x p e n d i t u r e s i n v o l v i n g s i g n i f i c a n t q u a n t i t i e s o f e n e r g y -i n t e n s i v e c o m m o d i t y i n p u t s . O n l y a b o u t o n e - t h i r d o f " O p e r a t i o n a n d M a i n t e n a n c e " c o s t s i n v o l v e t h e p u r c h a s e o f m a t e r i a l s , a c c o r d i n g t o B.C. H y d r o e s t i m a t e s . T h e r e f o r e , t h e c o s t f i g u r e o f $1.27 m i l l i o n shown i n A p p e n d i x I V was d i v i d e d b y 3 b e f o r e d e f l a t i n g t o 19 74 $ u s i n g t h e same f a c t o r e m p l o y e d i n d e f l a t i n g c a p i t a l 79 c o s t s . The r e s u l t a n t f i g u r e was t h e n c l a s s i f i e d u n d e r c o m m o d i t y #63100, " S p a r e p a r t s a n d m a i n t e n a n c e s u p p l i e s " a n d m u l t i p l i e d b y t h e e n e r g y i n t e n s i t y o f t h a t c a t e g o r y . M o s t o f " t h e c o s t o f i n t e r i m r e p l a c e m e n t w i l l o b v i o u s l y be r e l a t e d t o t h e r e p l a c e m e n t o f e l e c t r i c a l m a c h i n e r y a n d e q u i p m e n t r a t h e r t h a n t o t h e s t r u c t u r a l c o m p o n e n t s o f ' t h e dam. I t was t h e r e f o r e d e c i d e d t o m u l t i p l y t h e " I n t e r i m r e p l a c e m e n t " c o s t b y a w e i g h t e d e n e r g y i n t e n s i t y f a c t o r c a l c u l a t e d f o r t h e m a j o r c a t e g o r i e s o f i n p u t s l i k e l y t o r e q u i r e r e p l a c e m e n t o v e r t h e p r o j e c t l i f e t i m e , i n c l u d i n g t u r b i n e s a n d g e n e r a t o r s , t r a n s f o r m e r s , s w i t c h y a r d e q u i p m e n t , a n d c a b l e . S i n c e " I n t e r i m r e p l a c e m e n t " i n c l u d e d b o t h t h e c o s t o f m a c h i n e r y and e q u i p m e n t a s w e l l a s t h e l a b o u r c o s t a s s o c i a t e d w i t h i t s i n s t a l l a t i o n , t h e e n e r g y i n t e n s i t y f a c t o r was c a l c u l a t e d on t h e b a s i s o f t h e t o t a l e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f t h e component c a t e g o r i e s i n r e l a t i o n t o t h e i r i n s t a l l e d c o s t . The c a l c u l a t e d a n n u a l i n d i r e c t e n e r g y i n p u t s a s s o c i a t e d w i t h t h e o p e r a t i o n o f t h e R e v e l s t o k e p r o j e c t a r e d e t a i l e d b e l o w . Table 5 Annual Operating Energy Requirements of Revelstoke Hydroelectric Project BTU x 10 9 Primary Energy Form Operation < _and> Maintenance Interim Replacement Total Coal Gasoline Fuel O i l Natural Gas L.P.G. S t i l l Gas E l e c t r i c i t y TOTAL 3.897 0.748 3.161 2.818 0. 290 0.179 1.867 12.961 9.699 1.775 8.220 5.210 0.274 0.381 4. 702 30.260 5.569 43.221 15.596 2.523 11.381 8.028 0.564 :o:;560 * 80 3.6 P l a n t O u t p u t The R e v e l s t o k e p r o j e c t i s i n i t i a l l y s c h e d u l e d t o p r o d u c e 6410 Gwh o f a t t r i b u t a b l e a v e r a g e e n e r g y p e r annum when u n i t s 1 a n d 2 come on l i n e i n 19 82, w i t h t h i s amount i n c r e a s i n g t o 8080 Gwh p e r annum e i g h t y e a r s l a t e r as t h e r e m a i n i n g 4 g e n e r -a t i n g u n i t s become o p e r a t i v e . F o r t h e p u r p o s e s o f t h i s a n a l y s i s t h e s i m p l i f y i n g a s s u m p t i o n i s made t h a t t h e p l a n t w i l l p r o d u c e 9 8080 Gwh o f e l e c t r i c i t y , o r 27,569 x 10 BTU h e a t e q u i v a l e n t , p e r annum t h r o u g h o u t i t s e n t i r e e c o n o m i c l i f e t i m e o f 70 y e a r s , f o r a t o t a l o f 565,600 Gwh o r 1,929.8 x 1 0 1 2 BTU. S i n c e B.C. H y d r o a d v i s e s t h a t f e e d b a c k u s e o f g r o s s p l a n t o u t p u t i s i n s i g -n i f i c a n t i n t h e c a s e o f h y d r o e l e c t r i c p r o j e c t s , t h e a b o v e f i g u r e s a r e u s e d t o r e p r e s e n t t h e n e t e n e r g y o u t p u t o f t h e f a c i l i t y . The s y s t e m b o u n d a r i e s f o r t h i s s t u d y do n o t i n c l u d e t r a n s m i s s i o n o f power t o l o a d c e n t r e s , s o no f u r t h e r d e d u c -t i o n s a r e made f r o m t h e n e t o u t p u t f i g u r e s . 3.7 A n a l y s i s o f R e s u l t s The e n e r g y f l o w s c a l c u l a t e d i n t h e p r e c e d i n g s e c t i o n a r e s u m m a r i z e d on b o t h a n n u a l and l i f e t i m e b a s e s i n T a b l e 6 b e l o w , a l o n g w i t h a number o f n e t e n e r g y r a t i o s f o r m e d by r e l a t i n g t h e s e f l o w s i n a v a r i e t y o f ways. O b v i o u s l y t h e R e v e l s t o k e p r o j e c t w i l l be a p r o d u c e r o f n e t e n e r g y o v e r i t s l i f e t i m e b y a v e r y w i d e m a r g i n . A c c o r d i n g t o r a t i o n R^, t h e p r o j e c t w i l l y i e l d more t h a n 126 t i m e s t h e q u a n t i t y o f t o t a l e n e r g y ( i . e . , b o t h c a p i t a l a nd o p e r a t i n g ) p u t i n t o i t o v e r i t s e n t i r e l i f e t i m e . R a t i o R 2 i n d i c a t e s a n e t l i f e t i m e r e t u r n ( a f t e r o p e r a t i n g i n p u t s h a v e b e e n d e d u c t e d f r o m p r o j e c t o u t p u t ) o f 81 a b o u t 157 t i m e s t h e q u a n t i t y o f e n e r g y i n v e s t e d i n t h e o r i g i n a l c a p i t a l f a c i l i t i e s . T h e s e r a t i o s , h o w e v e r , a r e c a l c u l a t e d on t h e b a s i s o f a 7 0 - y e a r p r o j e c t l i f e t i m e w h i c h may u n d e r e s t i m a t e t h e a c t u a l o p e r a t i n g l i f e t i m e o f t h e p r o j e c t . I n t h a t c a s e , t h e r a t i o s r e p r e s e n t e d a b o v e w o u l d be e v e n l a r g e r . The c a l c u l a t e d p a y -b a c k t i m e f o r t h e e n e r g y i n v e s t e d i n t h e c a p i t a l f a c i l i t i e s o f t h e p r o j e c t i s o n l y .44 y e a r s . T h i s m e a s u r e , a s n o t e d e a r l i e r , r e l a t e s t o t a l c a p i t a l e n e r g y i n p u t s t o t h e a n n u a l o u t p u t n e t o f o p e r a t i n g i n p u t s a n d , i n s o d o i n g , a v o i d s t h e p r o b l e m o f m a k i n g r e a l i s t i c p r o j e c t l i f e t i m e a s s u m p t i o n s . S i n c e t h e p r o j e c t , b y d e f i n i t i o n , h a s no f e e d s t o c k e n e r g y f l o w , o t h e r r a t i o s d i s c u s s e d i n C h a p t e r I w h i c h m e a s u r e o v e r a l l s y s t e m e f f i c i e n c y a r e n o t o f r e l e v a n c e t o t h i s s t u d y . One o f t h e m a j o r c o n c e r n s o f e n e r g y a n a l y s i s , t h o u g h , i s t h a t o f f o s s i l f u e l r e s o u r c e d e p l e t i o n , a nd t h e t o t a l p r i m a r y e n e r g y f i g u r e s shown i n T a b l e 6 i n c l u d e a p o r t i o n o f p r i m a r y e l e c t r i c i t y w h i c h i s , i n s t e a d , d e r i v e d f r o m r e n e w a b l e e n e r g y . As a m a t t e r o f i n t e r e s t , t h e r e f o r e , T a b l e 6 a l s o i n c l u d e s a c o l u m n o f f i g u r e s r e s t r i c t e d t o t h e a c c o u n t i n g o f f o s s i l f u e l s o n l y . T h i s c h a n g e i n a c c o u n t i n g c o n v e n t i o n s , i t may be s e e n , r e s u l t s i n a c h a n g e t o t h e q u a n t i t i e s o f e n e r g y i n p u t s a n d t h e i r a s s o c i a t e d r a t i o s o f a b o u t 15%. 3.7.1 C o m p a r i s o n w i t h O r e g o n S t u d y The r e s u l t s p r e s e n t e d i n T a b l e 6 a r e o f l i m i t e d v a l u e when v i e w e d i n i s o l a t i o n , e x c e p t t o i n d i c a t e w h e t h e r o r n o t t h e p r o j e c t i s i n d e e d a p r o d u c e r o f n e t e n e r g y . They a r e , i n s t e a d , b e s t e m p l o y e d i n a c o m p a r a t i v e s e n s e . A t t h e t i m e o f 82 Table 6 Summary of Energy Flows  Revelstoke Hydroelectric Project (10 9 BTU) Energy Inputs Cap i t a l f a c i l i t i e s T otal p.a. over 70 years Operation and maintenance,p.a. Total Primary Energy 12,219.9 174.6 43.2 F o s s i l Fuels Only 10,502.8 150.4 37.7 Energy Output E l e c t r i c i t y at busbar, p.a. Net Energy Ratios "'"Payback time, years 2 Lifetime energy return on external inputs, R^ 3 Lifetime net energy return on c a p i t a l inputs, R^ 27,569 0.44 126.6 157.7 0.38 146.6 183.1 Payback time = _ Total energy in capital f a c i l i t i e s Annual output -operating inputs Energy output  Capital + operating energy inputs Energy output - operating inputs Capital energy inputs 83 w r i t i n g , o n l y one o t h e r n e t e n e r g y a n a l y s i s o f a h y d r o e l e c t r i c s y s t e m i s known t o h a v e b e e n c a r r i e d o u t . T h i s a n a l y s i s i s c o n t a i n e d i n a r e p o r t e n t i t l e d T r a n s i t i o n , b y t h e O f f i c e o f E n e r g y R e s e a r c h a n d P l a n n i n g o f t h e S t a t e o f O r e g o n ( 1 9 7 5 ) . T h i s s t u d y i s n o t p r o j e c t - s p e c i f i c , b u t i n s t e a d t a k e s t h e a v e r a g e s p e c i f i c a t i o n s o f t h r e e d i f f e r e n t h y d r o e l e c t r i c p r o j e c t s a s t h e b a s i s f o r i t s somewhat c r u d e m e t h o d o f c a l c u l a t i o n . I t i s a s sumed t h a t t h e t o t a l c o s t o f $460 m i l l i o n (1973 $US) f o r t h e a v e r a g e p r o j e c t o f 900 MW c a p a c i t y i s c o m p r i s e d o f 55% m a t e r i a l s a n d e q u i p m e n t , 5% d i r e c t f u e l u s e , a n d 40% l a b o u r , a d m i n i s t r a t i o n , t a x e s , e t c . T h e s e l a s t t h r e e c a t e g o r i e s w e r e n o t i n c l u d e d as e n e r g y i n p u t s . M a t e r i a l s a n d e q u i p m e n t w e r e a s s i g n e d an e n e r g y i n t e n s i t y o f 40,000 BTU/$ b a s e d upon an a v e r a g e f i g u r e f o r i n d u s t r i a l 12 e q u i p m e n t . T h i s y i e l d e d a r e s u l t o f a b o u t 10 x 10 BTU. 12 D i r e c t f u e l i n p u t s w e r e e s t i m a t e d a t 23 x 10 BTU, a s s u m i n g t h e p r e c e d i n g c o s t . - b r e a k d o w n a n d an e n e r g y i n t e n s i t y o f one m i l l i o n BTU/$. L i f e t i m e m a i n t e n a n c e e n e r g y i n p u t s , a s s u m i n g a c o s t o f $500,000 p e r y e a r o v e r a 1 0 0 - y e a r l i f e t i m e and an 12 e n e r g y i n t e n s i t y o f $40,000 BTU/$, w e r e c a l c u l a t e d a t 2 x 10 BTU. The e s t i m a t e s o f m a t e r i a l s a n d e q u i p m e n t a n d m a i n t e n a n c e e n e r g y i n p u t s , h o w e v e r , a r e n o t d i r e c t l y c o m p a r a b l e t o R e v e l -s t o k e d a t a s i n c e t h e O r e g o n s t u d y i n c l u d e s i n t e r i m r e p l a c e m e n t as a c a p i t a l , r a t h e r t h a n o p e r a t i n g i n p u t . I f i n t e r i m r e p l a c e -ment i s d e d u c t e d f r o m t h e O r e g o n m a t e r i a l s a n d e q u i p m e n t e s t i m a t e and a d d e d t o t h e o p e r a t i n g i n p u t s , t h e f o r m e r f i g u r e 12 d e c r e a s e s f r o m a b o u t 10 t o 8.5 x 10 BTU, w h i l e t h e l a t t e r 8 4 increases from 2 to 3.65 x lO"1^ BTU. Total c a p i t a l energy inputs, taken as the sum of d i r e c t f u e l and material and 12 equipment inputs, are thus calculated at 31.5 x 10 BTU. Table 7 presents a comparison of energy flows calculated for the Revelstoke project with those of the Oregon study, adjusted for comparability as described above. The Oregon estimate of materials and equipment energy inputs i s considerably higher than that of Revelstoke i f the projects are normalized on a capacity basis. On the other hand, though, the relationship between capacity and c a p i t a l energy inputs may be non-linear. The materials and equipment estimate for Revelstoke may be somewhat low due to the f a i l u r e to account for miscellaneous materials subsumed i n the general construction categories. Given these p o s s i b i l i t i e s , the Oregon estimate of materials and equipment may not be unreasonable, i n spite of the rough method of c a l c u l a t i o n employed. Operation and maintenance costs in the Oregon study may be somewhat exaggerated by assigning the energy i n t e n s i t y of materials and equipment to the entire cost of maintenance instead of a l l o c a t i n g a portion of t h i s cost to labour. But again, while t h i s figure appears to be too high on a normalized capacity basis, the estimate cannot r e a l l y be challenged, given the lack of a more detailed Revelstoke operation and maintenance commodity p r o f i l e . It i s however, more d i f f i c u l t to reconcile the estimate of d i r e c t f u e l use i n the Oregon study, calculated to be 23 x 1 0 1 2 BTU with the estimate of about 1.3 x 1 0 1 2 BTU for the Revelstoke. Even the Mica Dam, which at the time of construction 85 Table 7 Comparison with Oregon Study Capacity Assumed p r o j e c t l i f e t i m e , years 9 Energy Inputs (10 BTU) Materials and equipment D i r e c t energy inputs C a p i t a l f a c i l i t i e s Total p. a. Operation and maintenance Lifetime p.a. 9 Energy Output (10 BTU) E l e c t r i c i t y , gross output"1", p.a. 2 Net Energy Ratios Payback time, years Lifetime energy return on external inputs, R^ Lifetime net energy return on c a p i t a l inputs, R 0 Revelstoke 2700 MW 70 10,942 1,278 12,220 175 3,125 43 27,569 0.44 126.6' 157.7 Oregon 900 MW 100 8,470 23,000 31,470 315 3,650 37 17,000 1.86 48.4 53.9 T h e Oregon study assumes that 3% of gross output is required as feedback energy to operate the facility, while it is assumed that such require-ments are negligible in the Revelstoke facility. In order to facilitate an equivalent comparison, therefore, the output is taken on a gross basis, rather than at the busbar. Ratios defined in Table 6. 86 was t h e h i g h e s t e a r t h f i l l dam i n t h e w o r l d a n d r e q u i r e d more t h a n 42 m i l l i o n c u b i c y a r d s o f f i l l , d i d n o t r e q u i r e n e a r l y as much d i r e c t e n e r g y as t h e O r e g o n e s t i m a t e . I n f a c t , t h e 12 M i c a p r o j e c t i s e s t i m a t e d t o h a v e u s e d o n l y a b o u t 6.5 x 10 BTU o f d i r e c t f u e l a n d e l e c t r i c i t y d u r i n g i t s c o n s t r u c t i o n i n s p i t e o f t h e f a c t t h a t v i r t u a l l y a l l o f i t s e l e c t r i c i t y i n p u t s w e r e g e n e r a t e d o n - s i t e i n a d i e s e l - e l e c t r i c s t a t i o n w i t h an e f f i c i e n c y o f a b o u t 33%.. I t . t h e r e f o r e seems a l m o s t c e r t a i n t h a t t h e d i r e c t f u e l u s e f i g u r e i n t h e O r e g o n s t u d y i s o v e r e s t i m a t e d by an o r d e r o f m a g n i t u d e , p a r t i c u l a r l y s i n c e i t i s n o t b a s e d upon a s p e c i f i c h y d r o e l e c t r i c p r o j e c t , b u t i n s t e a d i s e s t i m a t e d on t h e b a s i s o f a v a g u e r e f e r e n c e t o t h e d i r e c t f u e l u s e c o s t p r o p o r t i o n of, m a j o r c i v i l c o n s t r u c t i o n 9 w o r k s . The r a t h e r l a r g e d i f f e r e n c e s i n n e t e n e r g y r a t i o s o f t h e two s t u d i e s a r e m a i n l y t h e r e s u l t o f t h e o v e r e s t i m a t i o n o f d i r e c t e n e r g y i n p u t s . The p r e c e d i n g c o m p a r i s o n e m p h a s i z e s t h e n e c e s s i t y o f o b t a i n i n g e s t i m a t e s o f d i r e c t e n e r g y u s e f o r t h e s p e c i f i c h y d r o e l e c t r i c p r o j e c t u n d e r c o n s i d e r a t i o n i f a r e a s o n a b l y a c c u r a t e a s s e s s m e n t o f t o t a l c a p i t a l e n e r g y i n p u t s i s t o be a r r i v e d a t , g i v e n t h e r e l a t i v e u n i q u e n e s s o f h y d r o e l e c t r i c p r o j e c t s . The f a c t t h a t t h e M i c a p r o j e c t i s e s t i m a t e d t o h a v e u s e d a b o u t 5 t i m e s t h e amount o f d i r e c t e n e r g y t h a t R e v e l s t o k e w i l l r e q u i r e i l l u s t r a t e s t h e p r o b l e m o f t r y i n g t o e q u a t e d i r e c t e n e r g y i n p u t s f o r p r o j e c t s o f c o m p a r a b l e c a p a c i t y . M o s t d i r e c t f u e l u s e i n h y d r o e l e c t r i c c o n s t r u c t i o n o c c u r s i n t h e e x c a v a t i o n and t r a n s p o r t a t i o n o f m a t e r i a l s f o r t h e dam. E a c h p r o j e c t h a s u n i q u e s i t e a n d d e s i g n c o n d i t i o n s w h i c h d i c t a t e 87 t h e q u a n t i t y a n d t y p e o f f i l l , e x c a v a t i o n , a n d c o n c r e t e r e q u i r e d as w e l l as t h e d i s t a n c e a n d means by w h i c h t h e s e m a j o r m a t e r i a l i n p u t s m u s t be t r a n s p o r t e d . F u r t h e r m o r e , as a l s o m e n t i o n e d i n t h e M i c a e x a m p l e , i f o n - s i t e e l e c t r i c i t y o r i g i n a t e s f r o m a f o s s i l - f u e l g e n e r a t i n g p l a n t r a t h e r t h a n f r o m a h y d r o e l e c t r i c s t a t i o n , t h e a c c o u n t i n g o f p r i m a r y e n e r g y i n c r e a s e s by a b o u t a f a c t o r o f 3. T h u s , w h i l e t h e q u a n t i t y o f d i r e c t e n e r g y u s e i n t h e c o n s t r u c t i o n o f o t h e r t y p e s o f e n e r g y p r o j e c t s may be s i m i l a r i n p r o j e c t s o f c o m p a r a b l e c a p a c i t y , p r o f e s s i o n a l j u d g m e n t i s r e q u i r e d t o t a k e m a j o r p r o j e c t - s p e c i f i c v a r i a b l e s i n t o c o n s i d e r a t i o n when e s t i m a t i n g d i r e c t e n e r g y u s e f o r h y d r o e l e c t r i c p r o j e c t s . 3.7.2 C o m p a r i s o n w i t h o t h e r t y p e s o f e n e r g y p r o j e c t s Of o t h e r n e t e n e r g y a n a l y s e s o f e n e r g y s y s t e m s , t h e r e c e n t s t u d y by W i n s t a n l e y e t . a l . (1977) w h i c h was p u b l i s h e d b y t h e O f f i c e o f E n e r g y C o n s e r v a t i o n o f E n e r g y , M i n e s a n d R e s o u r c e s C a n a d a , c a n p r o b a b l y m o s t m e a n i n g f u l l y be u s e d as a b a s i s f o r c o m p a r i s o n . T h i s s t u d y , h e r e a f t e r r e f e r r e d t o a s t h e "OEC" s t u d y , was d e r i v e d f r o m t h e same i n p u t - o u t p u t d a t a b a s e a n d , w i t h m i n o r e x c e p t i o n s , e m p l o y s s i m i l a r b o u n d a r y a s s u m p t i o n s t o t h i s s t u d y . The m o s t n o t a b l e d i f f e r e n c e s i n b o u n d a r i e s r e l a t e t o t h e e x c l u s i o n o f c o r p o r a t e o v e r h e a d s a n d e n g i n e e r i n g c o s t s f r o m t h e R e v e l s t o k e c a p i t a l p r o f i l e , w h i l e t h e OEC s t u d y i n c l u d e s t h e e n e r g y a s s o c i a t e d w i t h t h e s e i n p u t s . S i n c e c o m p a r i s o n s o f p r o j e c t s f r o m a n e t e n e r g y p e r s p e c t i v e a r e m o s t v a l i d l y made among t h o s e w i t h a common f o r m o f e n e r g y o u t p u t , e x a m i n a t i o n i s c o n f i n e d t o s e c t i o n s o f t h e OEC r e p o r t i d e a l i n g w i t h t h e g e n e r a t i o n o f e l e c t r i c i t y i n n u c l e a r a n d c o a l - f i r e d 88 t h e r m a l e l e c t r i c f a c i l i t i e s . Nuclear Generation of Electricity The n u c l e a r a n a l y s i s , b a s e d on t h e CANDU s y s t e m , i s t e c h -n i c a l l y a n d c o n c e p t u a l l y t h e m o s t c o m p l e x o f t h e e n e r g y d e v e l -opments s t u d i e d i n t h e OEC r e p o r t . F o u r d i f f e r e n t c o m b i n a t i o n s o f a c c o u n t i n g a n d t e c h n o l o g i c a l a s s u m p t i o n s c o n c e r n i n g h e a v y w a t e r p r o d u c t i o n w e r e c o n s i d e r e d . To i l l u s t r a t e t h e r a n g e o f p o s s i b l e c a l c u l a t e d e n e r g y r e q u i r e m e n t s , C a s e s 2 a n d 3, r e p r e -s e n t i n g t h e maximum a n d minimum q u a n t i t i e s o f e n e r g y i n p u t s , r e s p e c t i v e l y , a r e shown i n T a b l e 8. C a s e 2 assumes t h a t t h e p r o c e s s s t e a m f o r h e a v y w a t e r p r o d u c t i o n i s d e r i v e d f r o m t h e p r e s e n t m i x o f f o s s i l f u e l a n d n u c l e a r s o u r c e s , w i t h n u c l e a r s t e a m a c c o u n t e d f o r a s i t s e n t h a l p y v a l u e . C a s e 3, on t h e o t h e r h a n d , d e a l s w i t h a h y p o t h e t i c a l f u t u r e s i t u a t i o n i n w h i c h t h e p r o c e s s s t e a m f r o m h e a v y w a t e r i s e n t i r e l y d e r i v e d f r o m n u c l e a r s o u r c e s a n d a c c o u n t e d f o r as t h e q u a n t i t y o f e l e c t r i c i t y w h i c h c o u l d h a v e b e e n p r o d u c e d a t a g e n e r a t i o n e f f i c i e n c y o f 33%. No v a l u e i s a s s i g n e d t o t h e e n e r g y c o n t e n t o f t h e f e e d -s t o c k u r a n i u m i t s e l f , n o r i s any a c c o u n t t a k e n o f t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s f o r d e c o m m i s s i o n i n g a n d w a s t e management. On t h e o t h e r h a n d , e n e r g y c r e d i t s f o l l o w i n g d e c o m m i s s i o n i n g h a v e n o t b e e n a s s i g n e d t o t h e h e a v y w a t e r w h i c h may be r e u s e d i n o t h e r r e a c t o r s , n o r t o t h e s p e n t f u e l w h i c h may be r e p r o c e s s e d t o y i e l d f u r t h e r e n e r g y . The e n e r g y r e q u i r e m e n t s shown i n T a b l e 8 a r e b a s e d upon an 80% a n n u a l c a p a c i t y f a c t o r . G i v e n t h e com-p l e x i t y o f t h i s p a r t i c u l a r a n a l y s i s , t h e r e a d e r s h o u l d c o n s u l t t h e o r i g i n a l OEC r e p o r t f o r a d e t a i l e d d e s c r i p t i o n o f assump-89 Table 8 Project Type Comparison with OEC Results 12 Energy Flows i n 10 BTU p.a. C o a l - f i r e d ^ Nu c l e a r - e l e c t r i c Thermalelectric Project Capacity 1020 MW Capacity Factor 80% Project l i f e t i m e , years 30 Output at Busabr 24.390 Energy" Inputs - as .' Case 2 Case 3 o r i g i n a l l y computed Feedstock enthalpy -Feedstock Mining & processing .118 Feedstock Transportation Operation and maintenance .329 Total operating inputs .447 Excluding feedstock .447 Ca p i t a l f a c i t i t i e s , t o t a l 49.363 Per annum 1.645 .118 .211 . 329 .329 28.335 .945 4000 MW 50% • 30 58.583 162.730 2.975 4.320 1.078 171.103 8.373 21.526 .718 Hyrdroelectric 2700 MW 70 27.569 .043 .043 '.043' 12.220 .175 Energy Inputs normalized to output of 1 0 1 5 BTU p.a. Feedstock Feedstock mining&processing Feedstock Transportation Operation and maintenance Total operating inputs Excluding feedstock C a p i t a l f a c i l i t i e s , t o t a l 2, Per annum 4.838 13.489 18.327 18.327 4.838 8.651 13.489 13.489 023.903 1,161.747 67.463 38.725 2,777.768 50.783 73.742 18.401 2,920.694 142.926, 367.444 12.248 1.560 1.560 1.560 443.251 6.332 Energy Ratios Payback time, years 2.06 1.18 Lifetime energy return on external inputs, R 11.7 19.3 Excluding feedstock transportation Lifetime net energy return on c a p i t a l inputs, R 2 14.6 25.5 Excluding feedstock :> transportation 0.31 6.4 12.3 70.0 76.0 0.44 126.6 157.7 (11 Winstanley et. al., 1977 (2) Ratios defined in Table 6. 90 t i o n s a n d s p e c i f i c a t i o n s . Electricity From Coal The OEC a n a l y s i s i s b a s e d upon t h e n e w l y - c o m p l e t e d N a n t i -c o k e t h e r m a l e l e c t r i c p l a n t o f O n t a r i o H y d r o . I t i s assumed t h a t t h i s p l a n t b u r n s a b l e n d o f E a s t e r n U.S. and W e s t e r n C a n a d i a n b i t u m i n o u s c o a l s . I n a d d i t i o n t o c a p i t a l a n d o p e r a t i n g e n e r g y i n p u t s , t h i s s t u d y i n c l u d e s t h e e n t h a l p y o f t h e f e e d s t o c k c o a l p l u s t h e e n e r g y r e q u i r e d t o m i n e a n d t r a n s p o r t t h e c o a l t o t h e t h e r m a l e l e c t r i c s t a t i o n . An a v e r a g e a n n u a l c a p a c i t y f a c t o r o f 50% i s u s e d a s t h e b a s i s f o r a l l c a l c u l a t e d v a l u e s i n T a b l e 8 e x c e p t p a y b a c k t i m e , w h i c h i s more p r o p e r l y c a l c u -l a t e d on t h e b a s i s o f a 60% ACF, s i n c e m o s t t h e r m a l p l a n t s h a v e a h i g h e r ACF d u r i n g t h e i r i n i t i a l y e a r s o f p r o d u c t i o n . T a b l e 8 compares t h e e n e r g y f l o w s o f t h e two t e c h n o l o g i e s a n a l y z e d by OEC w i t h t h o s e o f t h e R e v e l s t o k e h y d r o e l e c t r i c p r o j e c t , b o t h a s o r i g i n a l l y c a l c u l a t e d a n d n o r m a l i z e d t o a common 12 a n n u a l e n e r g y o u t p u t o f 10 BTU. W h i l e t h e t h r e e p r o j e c t s p r o d u c e a common e n e r g y f o r m , t h e y s e r v e t o i l l u s t r a t e t h r e e d i f f e r e n t e n e r g y a c c o u n t i n g c o n v e n t i o n s t h a t may be u s e d w i t h r e s p e c t t o t h e f e e d s t o c k f l o w a n d i t s a s s o c i a t e d e n e r g y r e q u i r e m e n t s . The t h e r m a l e l e c t r i c a n a l y s i s a c c o u n t s f o r b o t h t h e e n t h a l p y o f t h e c o a l f e e d s t o c k a n d t h e e n e r g y r e q u i r e d t o m i n e a n d t r a n s p o r t i t o n - s i t e . A t t h e o t h e r e x t r e m e , t h e h y d r o e l e c t r i c b o u n d a r i e s e x c l u d e b o t h t h e w a t e r " f e e d s t o c k " a n d t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f m a k i n g i t a v a i l a b l e on a r e g u l a t e d b a s i s . The n u c l e a r s t u d y b o u n d a r i e s f o r m an i n t e r m e d i a t e c a s e s i n c e , w h i l e no e n e r g y c o n t e n t i s a s s i g n e d t o t h e n u c l e a r f u e l p e r 91 s e , t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f m i n i n g , m i l l i n g , a n d f a b r i c a t i n g t h e f u e l a r e i n c l u d e d . " ^ T h e s e d i f f e r e n t a s s u m p t i o n s a r e r e f l e c t e d i n t h e n o r m a l i z e d a n n u a l e n e r g y i n p u t s t o t h e t h r e e s y s t e m s a s p r e s e n t e d i n T a b l e 8. The m a g n i t u d e o f a l l o t h e r e n e r g y i n p u t s t o t h e s y s t e m i s c l e a r l y d w a r f e d b y t h a t o f t h e a n n u a l f e e d s t o c k c o a l r e q u i r e -m e n t s . T h i s c o m p a r i s o n i s somewhat i n c o n s i s t e n t , h o w e v e r , i f one c o n s i d e r s t h e f a c t t h a t t h e n u c l e a r s y s t e m f e e d s t o c k a l s o d e p l e t e s a s t o c k r e s o u r c e , e v e n t h o u g h u r a n i u m p r e s e n t l y h a s no a l t e r n a t i v e e n e r g y u s e s . On t h e o t h e r h a n d , t h e t y p e o f c o a l b u r n e d i n a t h e r m a l e l e c t r i c s t a t i o n may p o s s e s s s u c h p o o r b u r n i n g c h a r a c t e r i s t i c s ( b o t h i n t e r m s o f h e a t c o n t e n t a n d e m i s s i o n s ) a s t o v i r t u a l l y p r e c l u d e i t s d i r e c t u s e i n any o t h e r e n e r g y a p p l i c a t i o n s , g i v e n p r e s e n t t e c h n o l o g y . I t may t h e r e f o r e be more c o n c e p t u a l l y c o n s i s t e n t i n t h i s c o m p a r i s o n t o f o c u s on t h e n o n - f e e d s t o c k , e x t e r n a l e n e r g y i n p u t s r e q u i r e d t o b u i l d a n d o p e r a t e t h e f a c i l i t i e s a n d make v. t h e f e e d s t o c k a v a i l a b l e i n u s a b l e f o r m . E x t e r n a l e n e r g y i n p u t s r e p r e s e n t r e a d y - t o - u s e e n e r g y w h i c h h a s e f f e c t i v e l y b e e n d i v e r t e d f r o m o t h e r s o c i e t a l u s e s a n d , as s u c h , e n t a i l a much g r e a t e r p r e s e n t o p p o r t u n i t y c o s t p e r u n i t o f e n e r g y i n p u t t h a n a f e e d s t o c k r e s o u r c e w h i c h o t h e r w i s e w o u l d n o t be e x p l o i t e d / a t l e a s t i n t h e s h o r t t e r m . I t c o u l d be a r g u e d t h a t a l t h o u g h t h e e n e r g y f l o w s o f t h e t h r e e p r o j e c t s c o m p a r e d i n T a b l e 8 h a v e b e e n n o r m a l i z e d t o a common a n n u a l e n e r g y o u t p u t , t h e c o m p a r i s o n i s s t i l l n o t made on a t r u l y e q u i v a l e n t b a s i s s i n c e i t n e g l e c t s t h e d i f f e r e n c e s i n p r o j e c t c a p a c i t y r e l a t i v e t o e n e r g y o u t p u t . The R e v e l s t o k e 92 p r o j e c t i s shown t o h a v e o n l y a s l i g h t l y g r e a t e r a n n u a l o u t p u t t h a n t h e n u c l e a r s y s t e m , b u t i t s c a p a c i t y i s more t h a n d o u b l e t h a t o f t h e l a t t e r . T h i s s i t u a t i o n r e f l e c t s t h e f a c t t h a t h y d r o e l e c t r i c p r o j e c t s a r e more s u i t e d t o a f l u c t u a t i n g power demand , and h e n c e a p e a k i n g r o l e , t h a n s t e a m - e l e c t r i c s t a t i o n s w h i c h a r e g e a r e d t o a s t e a d y b a s e l o a d . The e s s e n c e o f t h e p r o b l e m , t h e n , i s n o t m e r e l y t h e d i f f e r e n c e i n p r o j e c t c a p a c i t i e s p e r s e , b u t r a t h e r t h e d i f f e r e n c e i n t h e p r o p o r t i o n o f s y s t e m o u t p u t p r o d u c e d d u r i n g p e a k demand p e r i o d s . One p o s s i b l e a p p r o a c h t o t h e p r o b l e m o f a c h i e v i n g a com-p a r i s o n o f p r o j e c t s t h a t i s b o t h e n e r g y - a nd c a p a c i t y - e q u i v a l e n t i s s u g g e s t e d i n a b e n e f i t - c o s t s t u d y o f t h e R e v e l s t o k e p r o j e c t ( R e i d , 1 9 7 6 ) . I n c o m p a r i n g t h e 2000 Mw c o a l - f i r e d t h e r m a l e l e c t r i c p l a n t p r o p o s e d f o r H a t C r e e k , B.C. t o t h e R e v e l s t o k e p r o j e c t , t h e c o s t o f b u i l d i n g a n d o p e r a t i n g a p e a k i n g g a s t u r b i n e g e n e r a t i n g p l a n t o f s u f f i c i e n t c a p a c i t y t o make up t h e c a p a c i t y d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e two p r o j e c t s i s c r e d i t e d t o t h e R e v e l -s t o k e p r o j e c t as a b e n e f i t . A s s u m i n g t h a t t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n c a p a c i t y a n d e n e r g y o u t p u t f o r t h e t h r e e s y s t e m s c o m p a r e d i n T a b l e 8 r e m a i n s c o n s t a n t when t h e i r e n e r g y o u t p u t s a r e n o r m a l i z e d t o 10"*"^ BTU, t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f b u i l d i n g and o p e r a t i n g p e a k i n g p l a n t s t o make t h e t h r e e s y s t e m s c a p a c i t y -e q u i v a l e n t c o u l d be a d d e d t o t h e e n e r g y i n p u t s o f t h o s e s y s t e m s o f l e s s e r n o r m a l i z e d c a p a c i t y . T h i s p r o c e d u r e , h o w e v e r , w o u l d e n t a i l a s e p a r a t e n e t e n e r g y a n a l y s i s o f t h e p e a k i n g s y s t e m ! As s u c h , t h i s a p p r o a c h m i g h t n o t be c o n s i d e r d a p r a c t i c a b l e s o l u t i o n u n l e s s a n e t e n e r g y a n a l y s i s o f t h e p e a k i n g s y s t e m h a d a l r e a d y b e e n c a r r i e d o u t u s i n g s i m i l a r b o u n d a r y a s s u m p t i o n s . 93 P r e d i c t a b l y , t h e o p e r a t i o n a n d m a i n t e n a n c e e n e r g y r e q u i r e -m e nts o f t h e h y d r o e l e c t r i c f a c i l i t y a r e much l o w e r o n a n o r m a l i z e d e n e r g y o u t p u t b a s i s t h a n t h o s e o f t h e o t h e r more c o m p l e x t e c h n o l o g i e s . The o p e r a t i o n a n d m a i n t e n a n c e r e q u i r e m e n t s o f t h e n u c l e a r s y s t e m a n d t h e c o a l - f i r e d f a c i l i t y a r e n o t w i d e l y d i s s i m i l a r on a n o r m a l i z e d b a s i s . H o w e v e r , t h e l a r g e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f m i n i n g a n d t r a n s p o r t i n g t h e f e e d s t o c k c o a l f o r t h e l a t t e r s y s t e m i n c r e a s e s i t s t o t a l a n n u a l o p e r a t i n g i n p u t s , e x c l u s i v e o f f e e d s t o c k , t o an o r d e r o f m a g n i t u d e a b o v e t h o s e o f t h e f o r m e r s y s t e m . On t h e o t h e r h a n d , b o t h c a s e s o f t h e n u c l e a r s y s t e m a r e shown t o r e q u i r e s e v e r a l t i m e s more e x t e r n a l e n e r g y i n v e s t m e n t i n c a p i t a l f a c i l i t i e s p e r u n i t o f o u t p u t t h a n t h o s e o f t h e c o a l - f i r e d s y s t e m , w h i l e t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f t h e h y d r o e l e c t r i c c a p i t a l f a c i l i t i e s f o r m an i n t e r m e d i a t e c a s e . The p a y b a c k t i m e shown i n t h e e n e r g y r a t i o s s e c t i o n o f T a b l e 8 r e f l e c t t h e e n e r g y - i n t e n s i v e n e s s o f t h e c a p i t a l f a c i l -i t i e s o f t h e t h r e e s y s t e m s r e l a t i v e t o t h e i r a n n u a l o u t p u t s . E v e n t h e w o r s t - c a s e n u c l e a r s y s t e m s r e p a y s i n j u s t o v e r 2 y e a r s t h e q u a n t i t y o f e x t e r n a l e n e r g y i n v e s t e d i n i t . U n l e s s t h e q u a n t i t y o f e x t e r n a l e n e r g y a v a i l a b l e f o r i n v e s t m e n t w e re i n c r i t i c a l l y s h o r t s u p p l y , t h e r e f o r e , one w o u l d n o t e x p e c t t h e d i f f e r e n c e s i n t h e s h o r t p a y b a c k t i m e s shown i n T a b l e 8 t o p l a y a m a j o r r o l e i n t h e s e l e c t i o n o f a s i n g l e f a c i l i t y , g i v e n t h e i m p o r t a n c e o f o t h e r v a r i a b l e s . I n t h e d y n a m i c c a s e , h o w e v e r , w h e r e a s y s t e m o f e n e r g y f a c i l i t i e s e x p a n d s a t a g i v e n r a t e o v e r a s p e c i f i e d t i m e p e r i o d , p a y b a c k t i m e may be somewhat more i m p o r t a n t u n d e r c e r t a i n 94 c i r c u m s t a n c e s . The OEC s t u d y , f o r e x a m p l e , i n c l u d e s a s e c t i o n d e a l i n g w i t h a d y n a m i c e n e r g y a n a l y s i s o f n u c l e a r power i n w h i c h i t i s r e p o r t e d t h a t " d i f f e r e n c e s i n n e t power r a t i o s 1 1 i n r e s p o n s e t o c h a n g e s i n assumed p a y b a c k p e r i o d ... a r e q u i t e s m a l l a t l o w g r o w t h r a t e s , b u t become i n c r e a s i n g l y s i g n i f i c a n t as g r o w t h r a t e s i n c r e a s e " ( W i n s t a n l e y e t . a l . , 1977, p. 4 8 ) . T h u s , i n a s i t u a t i o n w h e r e s e v e r a l t e c h n o l o g i e s w e r e a v a i l a b l e t o s a t i s f y a r a p i d l y - g r o w i n g demand f o r e l e c t r i c i t y , f o r e x a m p l e , t h e d i f f e r e n c e s i n p a y b a c k t i m e o f t h e s y s t e m s m i g h t be r e l e v a n t t o t h e c h o i c e o f p r o j e c t t y p e a n d p h a s i n g . The l a s t two r a t i o s shown i n T a b l e 8 a r e c o n c e r n e d w i t h l o n g e r - t e r m e n e r g y f l o w s o v e r t h e assumed p r o j e c t l i f e t i m e s . The v e r y f a v o u r a b l e e n e r g y r a t i o s f o r t h e h y d r o e l e c t r i c s y s t e m a r e a c o m b i n e d r e s u l t o f i t s v e r y s m a l l a n n u a l o p e r a t i n g e n e r g y r e q u i r e m e n t s a n d i t s m o d e r a t e c a p i t a l e n e r g y r e q u i r e m e n t s b e i n g a m o r t i z e d . o v e r a much l o n g e r l i f e t i m e t h a n t h a t o f t h e o t h e r two s y s t e m s . I f t h e f e e d s t o c k r e q u i r e m e n t s o f t h e o t h e r two s y s t e m s w ere a l s o t a k e n i n t o c o n s i d e r a t i o n , t h e h y d r o e l e c t r i c p r o j e c t w o u l d be j u d g e d e v e n more d e s i r a b l e f r o m t h e s o l e s t a n d p o i n t o f m i n i m i z i n g o v e r a l l r e s o u r c e d e p l e t i o n p e r u n i t o f o u t p u t . From t h e p e r s p e c t i v e o f m i n i m i z i n g f o s s i l f u e l d e p l e t i o n p e r u n i t o f e l e c t r i c a l o u t p u t , R-^  shows b o t h c a s e s o f t h e n u c l e a r s y s t e m t o be s u p e r i o r t o t h e c o a l - f i r e d s y s t e m , e v e n i f t h e v a s t q u a n t i t y o f f e e d s t o c k c o a l i s i g n o r e d . F u r t h e r m o r e , t h e OEC s t u d y c o n c l u d e d t h a t f o r t h e n u c l e a r s y s t e m , t h e e n e r g y c r e d i t s a s s o c i a t e d w i t h h e a v y w a t e r a n d r e p r o c e s s i n g o f f u e l w o u l d l i k e l y o u t w e i g h t h e e n e r g y d e b i t s a s s o c i a t e d w i t h d e c o m m i s s i o n i n g 95 and w a s t e management. H e n c e , i f t h e s e f a c t o r s w e r e i n c l u d e d i n t h e a n a l y s i s , n u c l e a r power w o u l d r e q u i r e e v e n l e s s e n e r g y p e r u n i t o f o u t p u t ( W i n s t a n l e y e t . a l . , 1977, p. 1 4 8 ) . I t i s a l s o i n t e r e s t i n g t o n o t e t h a t i f t h e f e e d s t o c k t r a n s p o r t a t i o n e n e r g y r e q u i r e m e n t s a r e e x c l u d e d f r o m t h e t h e r m a l -e l e c t r i c a n a l y s i s , a s i n t h e c a s e o f a mine-mouth l o c a t i o n , t h e r e t u r n on e x t e r n a l e n e r g y i n p u t s i s a l m o s t d o u b l e d . T h i s r e s u l t i l l u s t r a t e s t h e p o t e n t i a l a p p l i c a t i o n o f n e t e n e r g y a n a l y s i s i n a s s e s s i n g t h e i m p a c t o f v a r i o u s p l a n t s i t i n g o p t i o n s on t h e q u a n t i t y o f e x t e r n a l e n e r g y a n d f e e d s t o c k r e q u i r e d p e r u n i t o f o u t p u t d e l i v e r e d t o a g i v e n l o a d c e n t r e . The e a r l i e r r a n k i n g o f t h e n u c l e a r a n d c o a l - f i r e d p r o j e c t s b a s e d on i s r e v e r s e d i n r a t i o R 2, w h i c h a d d r e s s e s i t s e l f t o t h e n e t r e t u r n ( i . e . , p l a n t o u t p u t , n e t o f o p e r a t i n g r e q u i r e -m e nts) on t h e e n e r g y i n v e s t e d i n t h e o r i g i n a l p l a n t f a c i l i t i e s . T h i s r a t i o , h o w e v e r , i s f o r m u l a t e d i n s u c h a way as t o d e -e m p h a s i z e a nd i m p l i c i t l y d i s c o u n t t h e a n n u a l o p e r a t i n g r e q u i r e -m e n t s . A s s u c h , i t f a v o u r s p r o j e c t s s u c h as t h e c o a l - f i r e d s y s t e m , w h i c h , a l t h o u g h i t r e q u i r e s a s m a l l e r i n i t i a l i n v e s t m e n t o f e n e r g y i n c a p i t a l f a c i l i t i e s , e n t a i l s much l a r g e r a n n u a l o p e r a t i n g e x p e n d i t u r e s o f e n e r g y t h r o u g h o u t i t s l i f e t i m e . F r o m t h e v i e w p o i n t o f i n t e r g e n e r a t i o n a l e q u i t y , i t w o u l d b e more a p p r o p r i a t e t o j u d g e t h e p r o j e c t s i n t e r m s o f R^, s i n c e i t makes no d i s t i n c t i o n w h e t h e r e n e r g y i n p u t s o c c u r d u r i n g t h e c o n s t r u -c t i o n o f t h e p r o j e c t o r l a t e r o n d u r i n g i t s l i f e t i m e . R^ i n s t e a d f o c u s s e s on t h e t o t a l q u a n t i t y o f e x t e r n a l i n p u t s r e l a t i v e t o o u t p u t . . I n a d d i t i o n , t h e e n e r g y a n a l y s t c o n c e r n e d w i t h , f o s s i l - f u e l d e p l e t i o n a n d i n t e r g e n e r a t i o n a l e q u i t y w o u l d 96 add t h e f e e d s t o c k e n t h a l p y t o t h e d e n o m i n a t o r o f R^. I t i s a p p a r e n t f r o m t h e p r e c e d i n g d i s c u s s i o n t h a t e a c h o f t h e e n e r g y r a t i o s p r o v i d e s d i f f e r e n t i n s i g h t s i n t o p r o j e c t e n e r g y f l o w s a n d , c o n s e q u e n t l y , t h e i m p o r t a n c e o f e a c h r a t i o i s e n t i r e l y r e l a t i v e t o t h e p a r t i c u l a r q u e s t i o n b e i n g a d d r e s s e d . H owever, u n l e s s a v a i l a b l e e n e r g y w e r e i n e x t r e m e l y t i g h t s u p p l y o v e r t h e s h o r t - r u n , o r a v e r y r a p i d e x p a n s i o n o f s y s t e m o u t p u t w e r e p l a n n e d , o n e w o u l d e x p e c t t h e s e l o n g e r - t e r m r a t i o s d e a l i n g w i t h l i f e t i m e e n e r g y f l o w s t o be more r e l e v a n t t h a n p a y b a c k t i m e i n p r o j e c t a s s e s s m e n t . O t h e r t y p e s o f p o l i c y q u e s t i o n s t o w h i c h NEA i s r e l e v a n t a nd t h e means by w h i c h i t may be u s e d i n a d e c i s i o n - m a k i n g c o n t e x t a r e e x a m i n e d i n C h a p t e r I V . 3.8 C o n c l u s i o n I n c o n c l u s i o n , i t s h o u l d be e m p h a s i z e d t h a t t h e r e s u l t s o f t h i s n e t e n e r g y a n a l y s i s o f t h e R e v e l s t o k e p r o j e c t s h o u l d n o t b e c o n s t r u e d a s b e i n g t y p i c a l o f a l l h y d r o e l e c t r i c p r o j e c t s . N e t e n e r g y r a t i o s o f d i f f e r e n t h y d r o e l e c t r i c p r o j e c t s may b e e x p e c t e d t o v a r y c o n s i d e r a b l y due t o a c o m b i n a t i o n o f s i t e c o n d i t i o n s a n d d e s i g n f e a t u r e s u n i q u e t o e a c h p r o j e c t . Con-c e i v a b l y , i t c o u l d be a r g u e d t h a t p a r t o f t h e e n e r g y r e q u i r e -m ents o f t h e M i c a p r o j e c t s h o u l d be c h a r g e d t o t h e R e v e l s t o k e p r o j e c t a s e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f m a k i n g t h e f e e d s t o c k f l o w a v a i l a b l e on a r e g u l a t e d b a s i s . H owever, t h e e n e r g y i n v e s t e d i n M i c a h a s a l r e a d y b e e n c o m m i t t e d a n d i t i s more r e l e v a n t f o r d e c i s i o n - m a k e r s t o c o n c e r n t h e m s e l v e s w i t h t h e i n c r e m e n t a l e n e r g y r e q u i r e m e n t s p e r u n i t o f e n e r g y o u t p u t f r o m new p r o j e c t s . W h i l e t h i s s t u d y c o u l d be r e f i n e d b y a f u r t h e r d i s a g g r e g a -97 t i o n o f b o t h c a p i t a l a n d o p e r a t i n g i n p u t s , i t i s f e l t t h a t t h e me t h o d o f a n a l y s i s r e p r e s e n t s a c o n s i d e r a b l e i m p r o v e m e n t o v e r t h a t o f t h e o n l y p r e v i o u s h y d r o e l e c t r i c n e t e n e r g y a n a l y s i s c a r r i e d o u t b y t h e O r e g o n s t u d y g r o u p . A s i d e f r o m t h e a c c u r a c y o f t h e c o m m o d i t y p r o f i l e s , o t h e r s o u r c e s o f e r r o r a r e i n h e r e n t i n t h e i n p u t - o u t p u t m o d e l f r o m w h i c h t h e c a s e s t u d y r e s u l t s w e r e d e r i v e d . I d e a l l y , a more c u r r e n t d a t a b a s e , d i s a g g r e g a t i o n o f t h e m o d e l on a r e g i o n a l b a s i s , a n d d i s a g g r e g a t i o n o f t h e p r e s e n t 6 84 c o m m o d i t y c l a s s i f i c a t i o n s i n t o s e v e r a l t h o u s a n d w o u l d do t h e m o s t t o i m p r o v e t h e r e l i a b i l i t y o f m o d e l r e s u l t s . B.C. H y d r o now c a r r i e s o u t b e n e f i t - c o s t a n a l y s e s o f a l l m a j o r g e n e r a t i o n a l t e r n a t i v e s . The same c o m m o d i t y p r o f i l e s u s e d t o d e t e r m i n e t h e e n e r g y i n p u t s o f a p r o j e c t c o u l d a l s o be u s e d i n c o n j u n c t i o n w i t h t h e S t a t i s t i c s C a n a d a i n p u t - o u t p u t m o d e l t o c a l c u l a t e t h e employment a n d e c o n o m i c i m p a c t s o f p r o -j e c t i n p u t s . H e nce, t h e p r e p a r a t i o n o f a s u i t a b l e d a t a b a s e f o r n e t e n e r g y a n a l y s e s o f f u t u r e p r o j e c t s w o u l d r e q u i r e v e r y l i t t l e a d d i t i o n a l e f f o r t o v e r a n d a b o v e t h a t , r e q u i r e d f o r c u r r e n t 12 -l e v e l s o f a n a l y s i s . 98 CHAPTER I V NET ENERGY A N A L Y S I S : I T S USE I N DECISION-MAKING 4.1 I n t r o d u c t i o n W h i l e NEA a n d t h e i n f o r m a t i o n t h e r e b y d e r i v e d a r e no d o u b t i n t r i n s i c a l l y i n t e r e s t i n g , t h e u l t i m a t e u s e f u l n e s s o f NEA o b v i o u s l y d e p e n d s upon i t s a p p l i c a b l i l i t y t o d e c i s i o n - m a k i n g a t t h e p r a g m a t i c l e v e l . The p u r p o s e o f t h i s s e c t i o n t h e r e f o r e i s t w o f o l d : f i r s t , t o s u m m a r i z e t h e t y p e s o f e n e r g y - r e l a t e d d e c i s i o n s a n d p o l i c y q u e s t i o n s t o w h i c h NEA m i g h t be a p p l i e d a n d s e c o n d l y , t o d i s c u s s how t h e r e s u l t s o f NEA may be u s e d i n t h e d e c i s i o n - m a k i n g p r o c e s s . 4.2 A p p l i c a t i o n s o f NEA A l t h o u g h a w i d e r a n g e o f p o t e n t i a l u s e s f o r t h e b r o a d e r f i e l d o f e n e r g y a n a l y s i s w e r e b r i e f l y o u t l i n e d i n C h a p t e r I , d i s c u s s i o n h e r e i n i s c o n f i n e d t o t h e p o s s i b l e a p p l i c a t i o n s o f n e t e n e r g y a n a l y s i s . As a s p e c i a l i z e d f o r m o f e n e r g y a n a l y s i s , NEA i s r e s t r i c t e d t o t h e d e t e r m i n a t i o n o f t h e t o t a l e n e r g y r e q u i r e m e n t s , b o t h d i r e c t a n d i n d i r e c t , o f p r o d u c i n g o r c o n s e r -v i n g e n e r g y i t s e l f . Many a p p l i c a t i o n s o f NEA as s u g g e s t e d i n t h e l i t e r a t u r e , h o w e v e r , r e l a t e t o t h e e n e r g y i m p a c t s o f p o l i c i e s a i m e d p r i -m a r i l y a t n o n - e n e r g y o b j e c t i v e s . F o r e x a m p l e , i t h a s b e e n s u g g e s t e d t h a t NEA c o u l d b e u s e d t o c a l c u l a t e t h e e n e r g y r e q u i r e -m e n t s o f i m p l e m e n t i n g v a r i o u s r e g u l a t o r y c o n t r o l p o l i c i e s s u c h 99 a s new e f f l u e n t g u i d e l i n e s o r s a f e t y s t a n d a r d s i n o r d e r t o d e t e r m i n e t h e t r a d e o f f s i n v o l v e d ( D e v e l o p m e n t S c i e n c e s I n c . , p. 2 8 0 ) . S u c h a p p l i c a t i o n s a r e e x c l u d e d f r o m c o n s i d e r a t i o n i n t h i s c h a p t e r s i n c e t h e y r e l a t e t o t h e b r o a d e r f i e l d o f e n e r g y a n a l y s i s , r a t h e r t h a n t o NEA a s d e f i n e d a b o v e . 4.2.1. E n e r g y s u p p l y a n d c o n v e r s i o n s y s t e m s D i s c u s s i o n i n t h i s s t u d y i s c e n t r e d a r o u n d t h e a p p l i c a t i o n o f NEA t o e n e r g y p r o d u c t i o n r a t h e r t h a n c o n s e r v a t i o n s i n c e t h e p r i m a r y r a i s o n d ' e t r e o f NEA was a s u s p i c i o n t h a t some o f t h e new a n d c o m p l e x e n e r g y s u p p l y a n d c o n v e r s i o n s y s t e m s now b e i n g e x a m i n e d a s r e p l a c e m e n t s f o r ( o r a s s u p p l e m e n t s t o ) c o n v e n t i o n a l f o s s i l f u e l s y s t e m s m i g h t , a s a r e s u l t o f p o s s i b l e m a r k e t i m p e r f e c t i o n s , a c t u a l l y r e q u i r e more e n e r g y i n e x t e r n a l s u b -s i d i e s t h a n t h e y c o u l d d e l i v e r , a) T e c h n o l o g y A s s e s s m e n t R e f l e c t i n g t h e p r e c e d i n g c o n c e r n s , m o s t a t t e n t i o n t o d a t e h a s b e e n f o c u s s e d o n t h e u s e o f NEA a t t h e r e s e a r c h a n d d e v e l o p -ment l e v e l o f new e n e r g y t e c h n o l o g i e s . T h i s f o l l o w s t h e i n c l u s i o n o f n e t e n e r g y i n t h e U.S. F e d e r a l N o n n u c l e a r R e s e a r c h a n d D e v e l o p m e n t A c t o f 1974 a s one o f s e v e r a l f a c t o r s t o be a n a l y z e d a n d c o n s i d e r e d i n e v a l u a t i n g e n e r g y t e c h n o l o g y r e s e a r c h a n d d e v e l o p m e n t p r o p o s a l s . A H o u s e - S e n a t e C o n f e r e n c e C o m m i t t e e R e p o r t q u o t e d a t t h e N a t i o n a l S c i e n c e F o u n d a t i o n - S t a n f o r d W o r k s h o p on NEA e m p h a s i z e s t h a t t h e A c t was n o t i n t e n d e d t o d e t e r new t e c h n o l o g i e s w h i c h i n c u r a n e t l o s s o f e n e r g y i n t h e i r e a r l y r e s e a r c h o r d e v e l o p m e n t p h a s e s ( C o n n o l l y a n d S p r a u l , 19 75, p. 1 7 5 ) . M o s t e n e r g y t e c h n o l o g i e s a r e i n h e r e n t l y i n e f f i c i e n t i n t h e i r e a r l y s t a g e s a n d f u r t h e r r e s e a r c h a n d d e v e l o p m e n t 100 may. r e s u l t i n l a r g e e f f i c i e n c y g a i n s . P r i o r t o w i d e s p r e a d c o m m e r c i a l i z a t i o n - o f a new t e c h n o l o g y , h o w e v e r , NEA c o u l d be u s e d i n a n a b s o l u t e s e n s e t o e n s u r e t h a t e n e r g y o u t p u t e x c e e d s e x t e r n a l e n e r g y i n p u t s , a s s u m i n g an a p p r o x i m a t e e q u i v a l e n c e o f e n e r g y i n p u t s a n d o u t p u t s . I f t h e p r e c e d i n g p r e r e q u i s i t e i s s a t i s f i e d , NEA may be u s e d i n a c o m p a r a t i v e manner t o c a l c u l a t e v a r i o u s n e t e n e r g y r a t i o s a n d e n e r g y r e q u i r e m e n t s (by t y p e p e r u n i t o f o u t p u t ) 13 f o r a number o f t e c h n o l o g i e s p r o d u c i n g a common e n e r g y f o r m i n o r d e r t o p r o v i d e s h o r t , medium, a n d l o n g - t e r m c r i t e r i a f o r t e c h n o l o g y a s s e s s m e n t . More s p e c i f i c a l l y , d a t a r e l a t i n g t o e x t e r n a l e n e r g y r e q u i r e m e n t s p e r u n i t o f o u t p u t w o u l d b e r e l e v a n t s h o r t a n d m e d i u m - t e r m c r i t e r i a p r o v i d e d b y NEA. E x t e r n a l e n e r g y i s o f i n t e r e s t t o t h e p r e s e n t g e n e r a t i o n o v e r t h e s h o r t - t o -medium t i m e h o r i z o n s i n c e i t r e p r e s e n t s e n e r g y w h i c h i s b e i n g d i v e r t e d f r o m a l t e r n a t i v e s o c i e t a l u s e s . R e l a t i n g t h e e x t e r n a l i n v e s t m e n t i n c a p i t a l f a c i l i t i e s t o n e t a n n u a l o u t p u t i n o r d e r t o c a l c u l a t e p a y b a c k t i m e y i e l d s a s h o r t - t e r m t e c h n o l o g y a s s e s s -ment c r i t e r i o n . The n e t e n e r g y r e t u r n on t o t a l e x t e r n a l i n p u t s ( o r i n c a p i t a l i n p u t s ) o v e r a t y p i c a l 3 0 - y e a r s y s t e m l i f e t i m e , on t h e o t h e r h a n d , w o u l d be o f g r e a t e r i n t e r e s t o v e r t h e medium-t e r m . The o v e r a l l e f f i c i e n c y o f e n e r g y r e s o u r c e c o n v e r s i o n , i n c l u d i n g f e e d s t o c k , y i e l d s i n f o r m a t i o n a p p l i c a b l e t o b o t h s h o r t and l o n g e r - t e r m c o n s i d e r a t i o n s . E n e r g y c o n v e r s i o n s y s t e m s c r e a t e t h e r m a l d i s c h a r g e s t o b o t h t h e a i r a n d w a t e r e n v i r o n m e n t s , w i t h t h e d e g r e e o f t h e r m a l p o l l u t i o n i n v e r s e l y r e l a t e d t o t h e e f f i c i e n c y o f c o n v e r s i o n o f t h e s y s t e m . I n t h e s h o r t t e r m , t h e e f f e c t s o f 101 t h e r m a l p o l l u t i o n may be f a i r l y l o c a l i z e d b u t s t i l l c a u s e f o r c o n c e r n . O v e r t h e l o n g e r t e r m , i f a n t h r o p o g e n i c h e a t r e l e a s e s u r p a s s e s a c e r t a i n t h r e s h o l d , c l i m a t i c d i s r u p t i o n on a g l o b a l b a s i s may r e s u l t w i t h c a t r a s t r o p h i c c o n s e q u e n c e s t o m a n k i n d . A s i d e f r o m i n f l u e n c i n g h e a t r e l e a s e , t h e o v e r a l l e f f i c i e n c y o f e n e r g y r e s o u r c e c o n v e r s i o n o b v i o u s l y e f f e c t s t h e r a t e o f r e s o u r c e d e p l e t i o n - t h e l o w e r t h e e f f i c i e n c y o f c o n v e r s i o n , t h e more q u i c k l y e n e r g y s t o c k s a r e d e p l e t e d . The o v e r a l l e f f i c i e n c y i s t h e r e f o r e a l s o a r e l e v a n t q u a n t i t a t i v e c r i t e r i o n f o r a s s e s s i n g a s y s t e m f r o m t h e p e r s p e c t i v e o f i t s i m p a c t on t h e i n t e r t e m p o r a l d i s t r i b u t i o n o f e n e r g y r e s o u r c e s a s one m e a s u r e o f i n t e r g e n e r a t i o n a l e q u i t y . F rom t h e o v e r a l l v i e w p o i n t o f i n t e r g e n e r a t i o n a l e q u i t y , h o w e v e r , s u c h a q u a n t i t a t i v e m e a s u r e i s n o t r e a l l y m e a n i n g f u l w i t h o u t a q u a l i t a t i v e d i s t i n c t i o n a s t o t h e t y p e s o f e n e r g y r e s o u r c e s d e p l e t e d . T h i s i s b e c a u s e t h e s e r e s o u r c e s may d i f f e r i n t e r m s o f r e l a t i v e s c a r c i t y , u t i l i t y , a n d e n v i r o n m e n t a l i m p a c t s d u r i n g t h e i r p r o d u c t i o n and u t i l i z a t i o n . S i n c e t h e u s e o f n o n - f o s s i l e n e r g y s t o c k s a l s o c o n t r i b u t e s t o b o t h g l o b a l r e s o u r c e d e p l e t i o n and h e a t r e l e a s e , t h e y w o u l d h a v e t o be i n c l u d e d as w e l l a s c o n v e n t i o n a l f o s s i l f u e l s i n o r d e r t o p r o p e r l y a d d r e s s t h e s e l o n g - t e r m q u e s t i o n s . T h u s , NEA i s c a p a b l e o f y i e l d i n g e n e r g y - r e l a t e d c r i t e r i a f o r t e c h n o l o g y a s s e s s m e n t o v e r a r a n g e o f t i m e h o r i z o n s . I n a d d i t i o n t o p r o v i d i n g p u r e l y e n , e r g e t i c c r i t e r i a f o r t e c h n o l o g y a s s e s s m e n t , NEA may a l s o be u s e d t o r e f i n e t h e f i n a n -c i a l a n a l y s e s o f f u t u r e energy, s o u r c e s i n t e r m s o f h e l p i n g t o c a l c u l a t e t h e p r i c e o f o u t p u t e n e r g y a t w h i c h a g i v e n p r o c e s s w i l l become e c o n o m i c (Chapman, 1976 l b ] , pp. 7 2 0 - 7 2 2 ) . NEA 102 i s useful i n t h i s respect since i t takes into account the feed-back e f f e c t between inputs and outputs. More s p e c i f i c a l l y , the same type of energy as the process output may be required, either d i r e c t l y or i n d i r e c t l y , i n inputs to the process. Hence, a price increase i n the energy output also raises the cost of production. "Although a f i n a n c i a l analysis could accommodate the feedback due to the d i r e c t consumption of f u e l i t could not take into account a l l the i n d i r e c t f u e l consumption without resorting to an energy analysis procedure" (Chapman, 1976 [a], •p. 26). b) System Planning Net energy analysis need not be r e s t r i c t e d to the assessment of new energy technologies at the research and development stage or to the consideration of single f a c i l i t i e s i n i s o l a t i o n . In fact, one of the p r i n c i p a l aims of energy analysis i s to assess the energy requirements of o v e r a l l systems rather than single components thereof. As Chapman notes (1976 [b], p. 716), i t i s possible that optimizing energy use i n the separate sub-systems could r e s u l t i n sub-optimal energy use i n the o v e r a l l system. Therefore NEA i s also applicable to energy delivery systems based upon conventional technologies where there are alternative s i t i n g , process technology, and transportation options available to u t i l i z e a given resource deposit to supply a certain market with a s p e c i f i e d energy type. In p a r t i c u l a r , the net impacts of d i f f e r e n t combinations of these options on the energy requirements of the o v e r a l l system, from feedstock resource to end use, may be compared by means of NEA. At the s i t i n g l e v e l , NEA may be used to determine the net 103 e n e r g y t r a d e o f f s b e t w e e n t r a n s p o r t a t i o n o f t h e f e e d s t o c k t o a l o a d c e n t r e c o n v e r s i o n p l a n t v e r s u s t h e t r a n s m i s s i o n o f o u t p u t f r o m a d e p o s i t - b a s e d l o c a t i o n , o r among a n y number o f i n t e r m e -d i a t e s i t i n g o p t i o n s . I n t h e c a s e o f a c o a l - f i r e d t h e r m a l e l e c t r i c p l a n t l o c a t e d n e a r t h e m a r k e t , f o r e x a m p l e , t h e r e d u c t i o n s i n t r a n s m i s s i o n l o s s e s o f t h e o u t p u t power a n d e x t e r n a l e n e r g y r e q u i r e d t o b u i l d a n d o p e r a t e t r a n s m i s s i o n l i n e s w o u l d be o f f -s e t , t o a d e g r e e , b y t h e c a p i t a l a n d o p e r a t i n g e n e r g y r e q u i r e d t o t r a n s p o r t t h e c o a l f r o m t h e d e p o s i t t o t h e p l a n t p l u s a n y l o s s e s o f f e e d s t o c k c o a l w h i c h o c c u r r e d en r o u t e . A number o f d i f f e r e n t p r o c e s s t e c h n o l o g y o p t i o n s , b o t h a t t h e e n e r g y r e s o u r c e e x t r a c t i o n a n d c o n v e r s i o n s t a g e s , may be a v a i l a b l e t o p r o d u c e a g i v e n t y p e o f e n e r g y o u t p u t f r o m a c e r t a i n r e s o u r c e . A t t h e e x t r a c t i o n s t a g e , d i f f e r e n t m i n i n g t e c h n i q u e s may c a u s e v a r i a t i o n s i n t h e n e t e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f t h e e n t i r e s y s t e m . The c o n v e r s i o n s t a g e a l s o o f f e r s many p r o c e s s t e c h n o l o g y o p t i o n s w h i c h may i n f l u e n c e t h e n e t e n e r g y p a r a m e t e r s o f t h e w h o l e s y s t e m . S e v e r a l d i f f e r e n t n u c l e a r r e a c t o r t e c h n o l o g i e s e x i s t f o r t h e c o n v e r s i o n o f u r a n i u m t o e l e c t r i c i t y , a n d t h e d i f f e r e n c e among s y s t e m s i n t e r m s o f t h e c o n v e r s i o n e f f i c i e n c y o f t h e u r a n i u m f e e d s t o c k and e x t e r n a l e n e r g y r e q u i r e m e n t s p e r u n i t o f o u t p u t may be s u f f i c i e n t l y g r e a t a s t o w a r r a n t s e r i o u s c o n s i d e r a t i o n i n t h e c h o i c e o f r e a c t o r s y s t e m s . F o r e x a m p l e , i t h a s b e e n n o t e d t h a t t h e C a n d u r e a c t o r p r o d u c e s a l m o s t t w i c e a s much e n e r g y p e r t o n o f u r a n i u m a s e n r i c h e d r e a c t o r s ( L e s l i e , 1976, p. 2 8 8 ) . The a p p a r e n t a d v a n t a g e , h o w e v e r , w o u l d h a v e t o be w e i g h e d a g a i n s t t h e l a r g e r e x t e r n a l e n e r g y i n v e s t m e n t r e q u i r e d f o r t h e p r o d u c t i o n o f t h e h e a v y 104 w a t e r w h i c h c o o l s a n d m o d e r a t e s t h e CANDU r e a c t o r . F i n a l l y , t h e c h o i c e o f t r a n s p o r t a t i o n o p t i o n s t h a t a r e a v a i l a b l e t o c o n v e y t h e e n e r g y r e s o u r c e f r o m t h e d e p o s i t t o t h e c o n v e r s i o n o r p r o c e s s i n g s i t e , a n d t h e n c e t o t h e m a r k e t , may a l s o h a v e a s i g n i f i c a n t i m p a c t on t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f t h e o v e r a l l s y s t e m . N a t u r a l g a s , f o r e x a m p l e , may be t r a n s p o r t e d t o m a r k e t by t a n k e r i n l i q u i f i e d f o r m o r b y p i p e -l i n e i n g a s e o u s f o r m , w h i l e c o a l may be moved t o t h e c o n v e r s i o n s i t e b y t r u c k o r c o n v e y o r o v e r s h o r t d i s t a n c e s , o r by t r a i n , s l u r r y p i p e l i n e , o r s h i p o v e r l o n g e r h a u l s . T h u s , NEA may be r e l e v a n t t o t h e p l a n n i n g o f e n e r g y s u p p l y a n d c o n v e r s i o n s y s t e m s a s a means o f q u a n t i f y i n g t h e i m p a c t o f d i f f e r e n t c o m b i n a t i o n s o f s i t i n g , p r o c e s s t e c h n o l o g y , a n d t r a n s p o r t a t i o n o p t i o n s upon t h e n e t e n e r g y p e r f o r m a n c e o f t h e o v e r a l l s y s t e m i n t e r m s o f t h e c r i t e r i a p r e v i o u s l y o u t l i n e d i n t h i s c h a p t e r . A t a much b r o a d e r l e v e l o f s y s t e m p l a n n i n g , i t s h a s b e e n s u g g e s t e d t h a t NEA c o u l d b e u s e d t o s e l e c t a mix.::of e n e r g y s u p p l y s y s t e m s w h i c h w o u l d o p t i m i z e t h e t o t a l e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f s a t i s f y i n g a g i v e n f i n a l demand e n e r g y m i x on a n a t i o n a l b a s i s ( D e v e l o p m e n t S c i e n c e s I n c . , 1 9 7 5 , p. 2 7 9 ) . c) R e s o u r c e E x p l o i t a t i o n The p r e c e d i n g d i s c u s s i o n o f t h e a p p l i c a t i o n o f NEA t o e n e r g y s y s t e m p l a n n i n g , w h i l e a l l o w i n g f o r p a t h w a y v a r i a t i o n s i n t h e e x t r a c t i o n , c o n v e r s i o n , a n d t r a n s p o r t a t i o n s t a g e s o f a n e n e r g y d e l i v e r y s y s t e m , i s r e s t r i c t e d t o a s i t u a t i o n w h e r e t h e f e e d s t o c k e n e r g y r e s o u r c e depo " i t i s a c o n s t a n t . I n r e a l i t y , t h e r e may be a c h o i c e o f f e e d s t o c k e n e r g y r e s o u r c e 105 d e p o s i t s a v a i l a b l e t o p r o v i d e a g i v e n m a r k e t w i t h a s p e c i f i e d e n e r g y t y p e , i m p o r t a n t d i f f e r e n c e s may e x i s t i n t h e i r l o c a t i o n s r e l a t i v e t o m a r k e t s a s w e l l a s i n t h e i r r e s o u r c e g r a d e s a n d a c c e s s i b i l i t y . P e r h a p s t h e m o s t f r e q u e n t l y - s u g g e s t e d u s e o f NEA i n a s s o c -i a t i o n w i t h d e p o s i t - r e l a t e d v a r i a t i o n s i s t o d e f i n e r e s o u r c e g r a d e s a n d m e a s u r e s o f a c c e s s i b i l i t y ( i n t e r m s o f s t r i p p i n g r a t i o s , f o r e x a m p l e ) a t w h i c h t h e e x t e r n a l e n e r g y s u b s i d y r e q u i r e d f o r a g i v e n s y s t e m t o e x t r a c t , c o n v e r t , a n d d e l i v e r t h e r e s o u r c e t o m a r k e t s i s e q u a l t o t h e q u a n t i t y o f o u t p u t e n e r g y (Chapman, 1976 [a] ) . A t t h e d e p o s i t - s p e c i f i c l e v e l t h i s i n f o r m a t i o n may be u s e d t o i n d i c a t e w h e t h e r o r n o t a g i v e n d e p o s i t c a n f e a s i b l y be e x p l o i t e d , o r a t w h a t l e v e l e n h a n c e d r e c o v e r y t e c h n i q u e s s h o u l d b e c u t o f f . I n a b r o a d e r c o n t e x t , i t h a s b e e n s u g g e s t e d t h a t NEA m i g h t b e u s e d t o d e f i n e t h e q u a n t i t i e s o f e n e r g y r e s o u r c e s w h i c h may be f e a s i b l y e x p l o i t e d w i t h i n a r e g i o n , n e t o f t h e e x t e r n a l s u b s i d i e s r e q u i r e d t o e x t r a c t , c o n v e r t , a n d d e l i v e r t h e r e s o u r c e i n u s a b l e f o r m , d) P r o g r a m P h a s i n g A s i d e f r o m t h e q u e s t i o n s r e l a t i n g t o t h e t y p e a n d l o c a t i o n o f e n e r g y s u p p l y a n d c o n v e r s i o n s y s t e m s a n d e n e r g y r e s o u r c e d e p o s i t s , NEA i n i t s d y n a m i c f o r m may be o f u s e i n e x a m i n i n g t h e e n e r g y - r e l a t e d i m p l i c a t i o n s o f t h e r a t e a t w h i c h a s y s t e m e x p a n d s o v e r t i m e . I n C h a p t e r I i t was n o t e d t h a t d y n a m i c e n e r g y a n a l y s i s p r o v i d e s a means o f c a l c u l a t i n g t h e n e t s u p p l y o f e n e r g y a v a i l a b l e d u r i n g a p e r i o d o f s y s t e m g r o w t h i n o r d e r t h a t i t may be m a t c h e d t o a s p e c i f i e d demand s c h e d u l e o v e r t i m e . D y n a m i c e n e r g y a n a l y s i s i s c a p a b l e o f i d e n t i f y i n g t h e 106 g r o w t h r a t e a t w h i c h maximum n e t power o u t p u t i s a c h i e v e d d u r i n g a n y g i v e n p o i n t i n an e x p o n e n t i a l g r o w t h p r o g r a m . I t may be p o s s i b l e t o e x t e n d t h i s c a p a c i t y t o d e f i n e t h e g r o w t h r a t e a t w h i c h t h e maximum q u a n t i t y o f n e t e n e r g y o u t -p u t c a n be p r o d u c e d b y a n e x p a n d i n g s y s t e m o v e r a g i v e n p l a n n i n g p e r i o d . D y n a m i c e n e r g y a n a l y s i s i s p r o b a b l y m o s t r e l e v a n t t o n u c l e a r power s i n c e t h e r a p i d r a t e s o f p r o p o s e d g r o w t h and e n e r g y - i n t e n s i v e n e s s o f c a p i t a l f a c i l i t i e s may c a u s e a m a r k e d d i v e r g e n c e b e t w e e n g r o s s a n d n e t power o u t p u t s . The n e t e n e r g y s a v i n g s o f s u b s t i t u t i n g one t e c h n o l o g y f o r a n o t h e r o v e r t i m e , a s i n t h e c a s e o f r e p l a c i n g e l e c t r i c i t y f r o m o i l - f i r e d f a c i l i t i e s by n u c l e a r p o w e r , may a l s o be e x a m i n e d b y means o f t h i s t e c h n i q u e . 4.2.2 E n e r g y c o n s e r v a t i o n m e a s u r e s N e t e n e r g y a n a l y s i s may be a p p l i e d t o t h e u t i l i z a t i o n o f e n e r g y a s w e l l a s t o i t s p r o v i s i o n . M o r e s p e c i f i c a l l y , i t p r o v i d e s a means o f d e t e r m i n i n g t h e n e t s a v i n g s i n e n e r g y u s e a c c o m p l i s h e d by c o n s t r u c t i o n m e a s u r e s , a f t e r t h e d i r e c t a n d i n d i r e c t e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f t h e m e a s u r e s t h e m s e l v e s h a v e b e e n d e d u c t e d f r o m t h e g r o s s s a v i n g s i n d i r e c t e n e r g y c o n s u m p t i o n . The s c o p e o f p o t e n t i a l a p p l i c a t i o n s o f NEA i n t h i s a r e a i s a l m o s t u n l i m i t e d . I t r a n g e s f r o m e n e r g y c o n s e r v a t i o n m e a s u r e s w h i c h s e e k t o r e d u c e t h e t o t a l q u a n t i t y o f e n e r g y e m b o d i e d i n g o o d s o r s e r v i c e s d u r i n g t h e i r p r o v i s i o n b y s u b -s t i t u t i n g l e s s e n e r g y - i n t e n s i v e p r o c e s s e s o r m a t e r i a l i n p u t s ( e g . , r e c y c l i n g s c r a p v e r s u s u s i n g v i r g i n m a t e r i a l s ) ; t o t h o s e w h i c h a r e i n t e n d e d t o s a v e e n e r g y d i r e c t l y a t t h e l e v e l o f f i n a l demand b y means o f more e f f i c i e n t u t i l i z a t i o n d e v i c e s 107 ( i n t h e p r o v i s i o n o f h e a t , m o t i o n , e t c . ) , o r by r e d u c i n g t h e m a g n i t u d e o f t h e t h e r m o d y n a m i c t a s k p e r f o r m e d by t h e u t i l i z a t i o n s y s t e m ( t h r o u g h i n c r e a s e d i n s u l a t i o n , l i g h t e r c a r s , e t c . ) . The d y n a m i c f o r m o f NEA i s a l s o a p p l i c a b l e t o e n e r g y c o n s e r -v a t i o n m e a s u r e s i n o r d e r t o c a l c u l a t e t h e i m p a c t o f v a r i o u s i m p l e m e n t a t i o n r a t e s on t h e n e t power s a v i n g s a t a n y g i v e n p o i n t i n t i m e , o r . t h e n e t e n e r g y s a v i n g s o v e r a p e r i o d o f t i m e . W h i l e t h i s s t u d y h a s f o c u s s e d on t h e a p p l i c a t i o n o f NEA t o e n e r g y s u p p l y a n d c o n v e r s i o n t e c h n o l o g i e s , t h e t e c h n i q u e may be more, a p p l i c a b l e t o e n e r g y c o n s e r v a t i o n m e a s u r e s . The a u t h o r s o f t h e OEC n e t e n e r g y s t u d y , i n f a c t , ' r e a c h e d t h e c o n c l u s i o n t h a t " t h e a p p l i c a t i o n o f e n e r g y a n a l y s i s w o u l d be more f r u i t f u l i n t h e s e a r e a s , w h e r e i n d i r e c t e n e r g y f l o w s may be more i m p o r t a n t i n r e l a t i o n t o t h e o b v i o u s , d i r e c t e n e r g y u s e , t h a n h a s b e e n t h e c a s e f o r m o s t o f t h e e n e r g y s u p p l y s y s t e m s s t u d i e d h e r e " ( W i n s t a n l e y e t . a l . , 1977, p. 1 5 2 ) . A s n o t e d i n C h a p t e r I I h o w e v e r , NEA i s l i k e l y t o become more r e l e v a n t t o e n e r g y s u p p l y s y s t e m s i n t h e f u t u r e , p a r t i c u l a r l y a s a n i n c r e a s i n g p r o p o r t i o n o f s o c i e t a l e n e r g y s u p p l i e s i s d e r i v e d f r o m r e n e w a b l e f e e d s t o c k f l o w s . T h i s i s i n c o n t r a s t t o a r e l i a n c e on c u r r e n t d e p l e t a b l e f e e d s t o c k r e s o u r c e s w h i c h t e n d s t o d i m i n i s h t h e r e l a t i v e i m p o r t a n c e o f i n d i r e c t e n e r g y r e q u i r e -m e n t s i n c o n v e n t i o n a l f o s s i l - f u e l s y s t e m s . * * * I n summary, t h i s s e c t i o n h a s a t t e m p t e d t o o u t l i n e t h e r a n g e o f p o t e n t i a l a p p l i c a t i o n s o f NEA i n t e r m s o f t h e g e n e r a l t y p e s ( s u p p l y v e r s u s c o n s e r v a t i o n , a n d s u b t y p e s t h e r e i n ) a n d l e v e l s 108 o f u s a g e ( f a c i l i t y , s y s t e m , o r p r o g r a m ) a n d r e l a t e t h e s e u s e s t o t h e t y p e s o f c r i t e r i a p r o v i d e d b y NEA ( v a r i o u s m e a s u r e s a n d r a t i o s o f e n e r g y r e q u i r e m e n t s ) . The f o r e g o i n g r e v i e w o f p o t e n t i a l a p p l i c a t i o n s o f NEA i s by no means e x h a u s t i v e ^ , a n d f u r t h e r o r d i f f e r e n t t y p e s o f d i s t i n c t i o n s c o u l d no d o u b t be made i n a t a x o n o m y o f NEA a p p l i c a t i o n s . F o r e x a m p l e , d i s t i n c t i o n s h a v e a l s o b e e n d r a w n a s t o t h e t y p e o f NEA u s e r -i n d u s t r y v e r s u s d i f f e r e n t l e v e l s o f g o v e r n m e n t . What s h o u l d be e m p h a s i z e d , h o w e v e r , i s t h a t w h i l e many p o t e n t i a l a p p l i c a t i o n s o f NEA do e x i s t , t h e u s e o f NEA i n t h e s e a r e a s h a s n o t b e e n w i d e s p r e a d i n p r a c t i c e . T h i s i s l a r g e l y a r e s u l t o f a g e n e r a l u n c e r t a i n t y a s t o how NEA s h o u l d be u s e d i n t h e o v e r a l l d e c i s i o n -m a k i n g p r o c e s s , due t o t h e r e l a t i v e i m m a t u r i t y o f t h e t e c h n i q u e . 4.3 NEA: I t s Use i n D e c i s i o n - M a k i n g Much o f t h e u n c e r t a i n t y s u r r o u n d i n g t h e u s e o f NEA i n d e c i s i o n - m a k i n g s t e m s f r o m a m i s a p p r e h e n s i o n o f i t s f u n c t i o n a l r o l e . Webb and P e a r c e ( 1 9 7 5 , p. 3 3 1 ) , f o r e x a m p l e , h a v e c o n -c l u d e d t h a t e n e r g y a n a l y s i s " i s a t e c h n i q u e s e a r c h i n g f o r a f u n c t i o n " b e c a u s e i t i s n e i t h e r e v a l u a t i v e n o r p r e d i c t i v e . M o s t a n a l y s t s w i l l r e a d i l y a g r e e t h a t n e t e n e r g y a n a l y s i s i s n o t i n t e n d e d t o be an e v a l u a t i v e t e c h n i q u e , i n t h e s e n s e o f r e p l a c i n g money a s t h e s t a n d a r d o f v a l u e . W h i l e e c o n o m i c a n a l y s i s may be an i m p e r f e c t t e c h n i q u e f o r t h e v a l u a t i o n o f d i v e r s e d e c i s i o n c r i t e r i a , i t i s much b e t t e r s u i t e d t o t h i s r o l e t h a n e n e r g y a n a l y s i s w h i c h i s r e s t r i c t e d t o t h e c o n s i d -e r a t i o n o f s y s t e m s s o l e l y i n t e r m s o f e n e r g y i m p a c t s . A s n o t e d e a r l i e r i n t h i s c h a p t e r , Chapman (1976 [a] ) h a s s u g g e s t e d t h a t NEA may p r o v i d e a p r e d i c t i v e c a p a b i l i t y i n t e r m s 109 o f d e f i n i n g e n e r g y r e s o u r c e g r a d e s w h i c h a r e e x p l o i t a b l e a t a n e t e n e r g y p r o f i t . L e a c h , on t h e o t h e r h a n d , w h i l e a d m i t t i n g t h a t u l t i m a t e l i m i t s do e x i s t i n t e r m s o f t h e r m o d y n a m i c a l l y -d e f i n e d minimum q u a n t i t i e s o f e n e r g y r e q u i r e d t o e x p l o i t g i v e n - e n e r g y r e s o u r c e s , q u e s t i o n s t h e v a l u e o f s u c h p r e d i c t i o n s due t o t h e u n c e r t a i n t y o f t h e s c a l e a n d r a t e s o f t e c h n o l o g i c a l c h a n g e w h i c h make i t i m p o s s i b l e t o t e l l how s o o n a n d how c l o s e l y s u c h l i m i t s w i l l be a p p r o a c h e d , ( 1 9 7 5 , p. 3 4 3 ) . O n l y t i m e w i l l t e l l i f NEA h a s u s e f u l p r e d i c t i v e c a p a b i l -i t i e s o f t h i s t y p e . E v e n i f one a c c e p t s t h a t NEA i s n e i t h e r e v a l u a t i v e n o r p r e d i c t i v e , h o w e v e r , i t d o e s n o t n e c e s s a r i l y mean t h a t i t i s u s e l e s s a s Webb and P e a r c e w o u l d i m p l y . The f a l l a c y o f t h e i r a r g u m e n t l i e s i n t h e n a r r o w n e s s o f t h e i r d i c h o t o m y o f f u n c t i o n s , w h i c h f a i l s t o c o n s i d e r t h e u s e f u l n e s s o f d e s c r i p t i o n - t h e v e r y r o l e t h a t h a s b e e n c l a i m e d f o r e n e r g y a n a l y s i s . By w a y , o f a n a l o g y one m i g h t a s k : w h e t h e r Webb an d P e a r c e w o u l d recommend t h a t a l l c a r t o g r a -p h e r s a n d s u r v e y o r s c e a s e w o r k , a s t h e y p r o v i d e mere d e s c r i p t i o n s ? The i m p o r t a n t p o i n t i s , o f c o u r s e t h a t mere d e s c r i p t i o n i s a n e c e s s a r y i n p u t t o e v a l u a t i o n a n d p r e d i c t i o n . (Common, 1976, p. 161) N e t e n e r g y a n a l y s i s p r o v i d e s a q u a n t i t a t i v e d e s c r i p t i o n o f t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f a l t e r n a t i v e e n e r g y s u p p l y a n d c o n -v e r s i o n , a n d c o n s e r v a t i o n s y s t e m s . T h i s d e s c r i p t i o n o f e n e r g y r e q u i r e m e n t s may be d i s a g g r e g a t e d b y t y p e o f q u a n t i t y o f : . d i r e c t and i n d i r e c t e n e r g y ; e x t e r n a l , f e e d b a c k , a n d f e e d s t o c k e n e r g y ; c a p i t a l and o p e r a t i n g e n e r g y , e t c , , o r c o m b i n e d i n t o v a r i o u s n e t e n e r g y r a t i o s , d e p e n d i n g u p o n t h e i n s i g h t s d e s i r e d . A s i d e f r o m e n e r g y - r e l a t e d i m p a c t s , h o w e v e r , e n v i r o n m e n t a l , s o c i o -110 e c o n o m i c , and p o l i t i c a l i m p a c t s r e l a t i n g t o s u c h m a t t e r s a s s a f e t y a n d h e a l t h , e m p l o y m e n t , b a l a n c e o f p a y m e n t s , e t c . , m ust a l s o be c o n s i d e r e d i n t h e c h o i c e o f s u c h s y s t e m s . T h e r e a r e v e r y f e w s i t u a t i o n s i n w h i c h NEA c a n p r o v i d e d e c i s i v e i n p u t t o t h e c h o i c e o f e n e r g y s u p p l y a n d c o n s e r v a t i o n s y s t e m s . F i r s t , i f a NEA d e t e r m i n e s t h a t a s y s t e m r e q u i r e s more e n e r g y i n e x t e r n a l i n p u t s t h a n i t p r o d u c e s , t h e r e s u l t s c o u l d be u s e d i n a n e g a t i v e and a b s o l u t e s e n s e t o r e j e c t t h e s y s t e m , a s s u m i n g t h e r e i s a n a p p r o x i m a t e q u a l i t a t i v e a n d i n t e r -t e m p o r a l e q u i v a l e n c e o f e n e r g y i n p u t s a n d o u t p u t s . S e c o n d l y , i f a number o f s y s t e m s w e r e e q u a l on t h e b a s i s o f a n a g g r e g a t e d v a l u a t i o n o f a l l o t h e r a s p e c t s , NEA c o u l d b e u s e d i n a c ompar-a t i v e , p o s i t i v e manner t o s e l e c t t h e s y s t e m w i t h t h e m o s t f a v -o u r a b l e e n e r g y r a t i o s , a g a i n a s s u m i n g q u a l i t y a n d i n t e r t e m p o r a l e q u i v a l e n c e o f t h e e n e r g y f l o w s o f t h e d i f f e r e n t s y s t e m s . S i n c e s u c h s i t u a t i o n s a r e e x t r e m e l y u n l i k e l y t o o c c u r i n p r a c t i c e , h o w e v e r , t h e e s s e n t i a l p r o b l e m s t i l l r e m a i n s : how t o t r a d e o f f e n e r g y a g a i n s t t h e t y p e s o f c o n s i d e r a t i o n s l i s t e d a b o v e i n d e c i s i o n s r e l a t e d t o t h e s o r t s o f a p p l i c a t i o n s o u t l i n e d i n t h e f i r s t p a r t o f t h i s c h a p t e r . S u c h t r a d e o f f s o b v i o u s l y c a n o n l y be made w i t h i n a s p e c i f i c f r a m e w o r k o f v a l u e - b a s e d p o l i c y o b j e c t i v e s . Y e t some p e o p l e h a v e n a i v e l y a s k e d how NEA c a n t e l l u s w h i c h o p t i o n s t o c h o o s e , a s i f NEA w e r e n o t o n l y e v a l u a t i v e ( w h i c h i t i s n o t ) , b u t a l s o a means by w h i c h t h e u n d e r l y i n g p o l i c y o b j e c t i v e s c o u l d be e s t a b l i s h e d . The f o l l o w i n g q u o t a t i o n f r o m Chapman (19 7 7 , p. 160) p r o b a b l y d e a l s w i t h t h i s t y p e o f q u e s t i o n m o s t s u c c i n c t l y : I l l I n t h e r e a l m o f p o l i c y e v a l u a t i o n i t i s a c c e p t e d t h a t t h e r e i s no t e c h n i q u e f o r c o n s t r u c t i n g p o l i c y o b j e c t i v e s . The o b j e c t -i v e s o f a g o v e r n m e n t , a c o r p o r a t i o n , o r any o t h e r i n s t i t u t i o n a r e f o r m u l a t e d b y a p o l i t i c a l p r o c e s s . T h i s w i l l i n c l u d e b o t h - t h e s t a t e m e n t o f o b j e c t i v e s a n d t h e i r r a n k i n g i n o r d e r o f p r i o r i t y . N e i t h e r e c o n o m i c s n o r e n e r g y a n a l y s i s n o r any o t h e r t e c h n i q u e o f a n a l y s i s i s a b l e t o d e d u c e w h a t ' o u g h t ' t o b e a n o b j e c t i v e . The r o l e s o f t e c h n i q u e s o f a n a l y s i s c a n be t o c o n v e r t a s t a t e d o b j e c t i v e i n t o an o b j e c t i v e f u n c t i o n , t o e s t a b l i s h r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e v a r i a b l e s i n c l u d e d i n t h e f o r m u l a t i o n o f t h e o b j e c t i v e f u n c t i o n , o r t h e f o r m u l a t i o n o f t h e c o n s t r a i n t s , u n d e r w h i c h t h e o b j e c t i v e f u n c t i o n h a s t o be m a x i m i z e d ( o r m i n i m i z e d ) . T h e r e i s some d e b a t e i n t h e l i t e r a t u r e a s t o w h e t h e r t h e r e s u l t s o f n e t e n e r g y a n a l y s i s s h o u l d be p r e s e n t e d d i r e c t l y t o d e c i s i o n m a k e r s a s a s e p a r a t e i n p u t i n t h e f o r m o f a n e n e r g y i m p a c t s t a t e m e n t o r be f i r s t i n c o r p o r a t e d i n t o a b r o a d e r e c o n o m i c e v a l u a t i v e t e c h n i q u e , s u c h a s c o s t - b e n e f i t a n a l y s i s . I n o r d e r t o a v o i d c o n f u s i n g d e c i s i o n - m a k e r s w i t h m u l t i p l e c r i t e r i a , t h e C o l o r a d o E n e r g y R e s e a r c h I n s t i t u t e c o n t e n d s t h a t n e t e n e r g y a n a l y s e s s h o u l d be i n t e g r a t e d w i t h c o s t - b e n e f i t s t u d i e s . I f c o s t - b e n e f i t and e n e r g y b a l a n c e s t u d i e s a r e c o n d u c t e d s e p a r a t e l y t h e r e a r e no c l e a r - c u t c r i t e r i a f o r p r o j e c t s e l e c t i o n . A p r o j e c t m i g h t l o o k a c c e p t a b l e f r o m a c o s t - b e n e f i t p o i n t o f v i e w b u t u n a c c e p t a b l e f r o m t h e e n e r g y b a l a n c e s i d e . The q u e s t i o n t h e n m u s t c e n t r e u p o n p r i o r i t i e s . W h i c h c r i t e r i o n becomes o v e r r i d i n g ? I f t h e two c r i t e r i a c o n f l i c t i s -t h e r e a t r a d e o f f , - s w h a t i s i t a n d who d e t e r m i n e s w h a t i t i s ? ( C E R I , 1976, p. V-4) The p r e c e d i n g r e f e r e n c e s u g g e s t s t h a t a c c o u n t i n g p r i c e s c o u l d be a s s i g n e d t o t h e e n e r g y f l o w s i d e n t i f i e d b y means o f NEA, j u s t a s a c c o u n t i n g p r i c e s a r e a s s i g n e d t o a m e n i t i e s f o r w h i c h no m a r k e t p r i c e s e x i s t t o f a c i l i t a t e t h e i r i n c l u s i o n 112 i n c o s t - b e n e f i t a n a l y s e s . W h i l e m a r k e t p r i c e s do a l r e a d y e x i s t f o r d i f f e r e n t t y p e s o f e n e r g y , a c c o u n t i n g o r shadow p r i c e s w o u l d h e l p t o c o r r e c t f o r t h e t y p e s o f m a r k e t i m p e r f e c t -i o n s i n e n e r g y p r i c i n g d i s c u s s e d i n C h a p t e r I . I n t h i s manner a l l d e c i s i o n i n p u t s c o u l d t h e o r e t i c a l l y be i n t e g r a t e d i n t o common m o n e t a r y u n i t s a n d d i s c o u n t e d a s d e s i r e d i n a c c o r d a n c e w i t h s t a n d a r d c o s t - b e n e f i t p r a c t i c e . A t f i r s t s i g h t t h e i n c o r p o r a t i o n o f n e t e n e r g y r e s u l t s w i t h i n s u c h a n e v a l u a t i v e f r a m e w o r k w o u l d seem t o h a v e t h e a d v a n t a g e s o f p e r f o r m i n g t h e i n t e g r a t i o n i n a c o m p a r a t i v e , l o g i c a l , a n d e x p l i c i t m anner, i n c o n t r a s t t o t h e more i m p l i c i t a n d u n s t r u c t u r e d i n t e g r a t i o n t h a t w o u l d o c c u r i n t h e m i n d s o f d e c i s i o n m a k e r s i f t h e y r e c e i v e d s e p a r a t e n e t e n e r g y a n d c o s t - b e n e f i t a n a l y s e s . On t h e o t h e r h a n d , t h e r e i s a n i n h e r e n t d a n g e r i n c o s t - b e n e f i t a n a l y s e s i n t h e s e n s e t h a t t h e y e x c l u d e an a i r o f p r e c i s i o n t h a t i s o f t e n more a p p a r e n t t h a n r e a l , s i n c e t h e i n t e g r a t i o n a n d w e i g h t i n g o f h i g h l y d i v e r s e d e c i s i o n c r i t e r i a i s u l t i m a t e l y a n e x e r c i s e i n v a l u e j u d g m e n t r a t h e r t h a n an o b j e c t i v e s c i e n c e . I f s u c h an i n t e g r a t i o n o f n e t e n e r g y a n d c o s t - b e n e f i t a n a l y s e s i s p e r f o r m e d , p o l i t i c a l d e c i s i o n m a k e r s s h o u l d h a v e a c c e s s t o t h e d e t a i l s o f t h e NEA s o t h a t t h e i r own p r e f e r e n c e f u n c t i o n s c a n b e a p p l i e d t o t h e e n e r g y f l o w s i n v o l v e d , s i n c e v a l u e - b a s e d d e c i s i o n s o f t h i s n a t u r e s h o u l d be made a t t h e p o l i t i c a l r a t h e r t h a n t h e b u r e a u c r a t i c l e v e l . 113 FOOTNOTES (1) " F r e e e n e r y ... i s d e f i n e d s o t h a t t h e c h a n g e i n f r e e e n e r g y i s e q u a l t o t h e maximum amount o f work t h a t c a n be e x t r a c t e d , o r t h e minimum w o r k we m u s t a p p l y , when a s y s t e m u n d e r g o e s a c h a n g e f r o m one s t a t e t o a n o t h e r , s t a r t i n g a n d f i n i s h i n g a t t h e same t e m p e r a t u r e " ( B a r r y a n d L o n g , 1974, p. 7 ) . (2) Kay a n d M i r l e e s (1975) h a v e a r g u e d t h a t o t h e r m a r k e t i m p e r -f e c t i o n s , i n c l u d i n g m o n o p o l y o w n e r s h i p o f a r e s o u r c e b y a g r o u p s u c h a s t h e OPEC c a r t e l , w o u l d r a i s e t h e p r i c e s more t h a n enough t o o f f s e t t h e downward b i a s c a u s e d b y m a r k e t i m p e r f e c t i o n s d i s c u s s e d i n t h e t e x t . H o w e v e r , t h i s i s c e r t a i n l y n o t t h e c a s e w i t h i n t h e U.S. w h e r e d o m e s t i c e n e r g y p r i c e s , p a r t i c u l a r l y t h o s e o f o i l a n d n a t u r a l g a s , h a v e b e e n s t r i c t l y r e g u l a t e d by t h e g o v e r n m e n t , a t l e v e l s f a r b e l o w w o r l d p r i c e s . K r u t i l l a a n d Page ( 1 9 7 5 , p. 78) s u p p o r t t h i s v i e w i n a r e c e n t a r t i c l e i n w h i c h t h e y a r g u e t h a t s u b s i d i z e d e n e r g y p r i c e s h a v e l e d t o a p r o n o u n c e d b i a s i n p o l i c y t o w a r d p r e s e n t d e v e l o p m e n t a n d e x p l o i t a t i o n o f e n e r g y r e s o u r c e s . (3) Power may be d e f i n e d as t h e i n s t a n t a n e o u s r a t e o f e n e r g y f l o w as o p p o s e d t o e n e r g y , w h i c h i s d e f i n e d i n t e r m s o f u n i t s o f power o v e r t i m e ( e g . , k i l o w a t t s , a s o p p o s e d t o k i l o w a t t - h o u r s ) . (4) I n B a l l e n t i n e ( 1 9 7 6 , p. 8 3 ) , f o r e x a m p l e , t h e a n n u a l e c o s y s t e m l o s s e s i n f o u r c o a l d e v e l o p m e n t schemes a v e r a g e j u s t o v e r one p e r c e n t o f n o n - f e e d s t o c k e n e r g y i n p u t s . (5) The D e v e l o p m e n t S c i e n c e s d a t a i s n o t d i s a g g r e g a t e d i n t o d i r e c t v e r s u s i n d i r e c t e x t e r n a l e n e r g y i n p u t s , s o t h e t o t a l e x t e r n a l e n e r g y i n p u t s w e r e u s e d i n t h e r a t i o s i n t h e same manner as L e a c h ' s e x a m p l e . As a r e s u l t , t h e r a t i o c h a n g e s a r e somewhat l a r g e r t h a n i f ' c o n s i d e r a t i o n w e r e a c t u a l l y b e i n g r e s t r i c t e d t o i n d i r e c t e x t e r n a l e n e r g y i n p u t s . The e x a g g e r a t i o n i n r a t i o c h a n g e s i s m o s t s i g n i f i c a n t i n s y n t h -e t i c f u e l s w h i c h r e q u i r e l a r g e q u a n t i t i e s o f e x t e r n a l f u e l s s u c h a s n a t u r a l g a s t o u p g r a d e t h e e n e r g y c o n t e n t o f t h e f e e d s t o c k . (6) T h e s e f i g u r e s do n o t i n c l u d e t r a n s m i s s i o n o f e n e r g y o u t p u t t o t h e m a r k e t , a n d h e n c e u n d e r e s t i m a t e i n d i r e c t e x t e r n a l i n p u t s . F o r t h e D e v e l o p m e n t S c i e n c e s d a t a , h o w e v e r , t h e e x c l u s i o n o f t r a n s m i s s i o n e n e r g y r e q u i r e m e n t s made v i r t -u a l l y no d i f f e r e n c e ( l e s s t h a n 1% i n a b s o l u t e t e r m s ) t o t h e c a l c u l a t e d r a t i o c h a n g e , so t h e u n d e r e s t i m a t e f o r OEC d a t a i s p r o b a b l y a l s o n e g l i g i b l e . (7) D a v i d J . R e i d , R e v e l s t o k e P r o j e c t B e n e f i t - C o s t A n a l y s i s , B.C. H y d r o a n d Power A u t h o r i t y , S y s t e m E n g i n e e r i n g D i v -i s i o n , 1976. 114 (8) B a s e d upon B.C. H y d r o d i e s e l - e l e c t r i c g e n e r a t i o n r e c o r d s . See A p p e n d i x I I I f o r e s t i m a t i o n d e t a i l s o f d i r e c t e n e r g y u s e i n M i c a P r o j e c t . (.9) A r c h i t e c t u r a l R e c o r d , J a n u a r y 1974, p. 81. (.10) I n a s e n s e , t h e d i s t i n c t i o n b e t w e e n t h e h y d r o e l e c t r i c a n d n u c l e a r - e l e c t r i c b o u n d a r y a s s u m p t i o n s i s somewhat a r t i f i c -i a l b e c a u s e t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s o f t h e dam a n d a s s o c -i a t e d w o r k s may be r e g a r d e d as t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t o f m a k i n g t h e f e e d s t o c k f l o w o f w a t e r a v a i l a b l e t o t h e t u r b i n e s a nd g e n e r a t o r s i n t h e p o w e r h o u s e a t w h i c h p o i n t t h e e n e r g y c o n v e r s i o n a c t u a l l y o c c u r s . The R e v e l s t o k e s t u d y , h o w e v e r , i n c l u d e s t h i s e n e r g y as a c a p i t a l r a t h e r t h a n f e e d s t o c k e n e r g y r e q u i r e m e n t t o a v o i d u n d u l y c o m p l i -. e a t i n g t h e a n a l y s i s . S u c h d i s t i n c t i o n s w o u l d n o t a l w a y s b e c l e a r - c u t i n a l l o c a t i n g p r o j e c t c o s t s a n d w o u l d r e q u i r e f u r t h e r d i s a g g r e g a t i o n o f p r o j e c t d a t a . (11.) " N e t power r a t i o " may be d e f i n e d a s t h e n e t o u t p u t o f power f r o m t h e o p e r a t i n g f a c i l i t i e s i n a s y s t e m , ( n e t o f p ower r e q u i r e d t o c o n s t r u c t a d d i t i o n a l f a c i l i t i e s a t t h e a s s u m e d r a t e ) r e l a t i v e t o t h e g r o s s power o u t p u t ( W i n s t a n l e y e t . a l . , 1 977, p. 4 9 ) . (12) The c o m m o d i t y p r o f i l e u s e d i n R e i d ' s b e n e f i t - c o s t s t u d y (s e e f o o t n o t e 7) f o r t h e p u r p o s e s o f m u l t i p l i e r a n a l y s i s was, i n f a c t , u p d a t e d t o f o r m t h e c a p i t a l c o m m o d i t y p r o -f i l e o f t h i s s t u d y . (13) I n t h e c a s e o f t e c h n o l o g i e s p r o d u c i n g d i f f e r e n t e n e r g y f o r m s , c o m p a r i s o n c o u l d be made on a n e n d - u s e b a s i s , a s o u t l i n e d e a r l i e r . 115 SELECTED BIBLIOGRAPHY A n g r i s t , S.W. a n d L.G. H e p l e r (.1967). O r d e r a n d C h a o s : Laws o f E n e r g y a n d E n t r o p y . New Y o r k : B a s i c B o o k s , 1967, 237 p. Anon (a) (1975) " G e o r g e s c u : a p r o p h e t o f e n e r g y economics". B u s i n e s s Week, M a r c h 24, 1 9 7 5 , pp. 108-114. Anon (b) (1975) E d i t o r i a l comment: " E n e r g y a n a l y s i s - a v e r d i c t a w a i t e d " . E n e r g y P o l i c y , V o l . 3, No. 4, December 1 9 7 5 , pp. 266-267. B a l l e n t i n e , Thomas (19 76). A N e t E n e r g y A n a l y s i s o f S u r f a c e M i n e d  C o a l f r o m t h e N o r t h e r n G r e a t P l a i n s , M.Eng. T h e s i s , U. o f F l o r i d a , G a i n e s v i l l e , F l a . B a r u s , C. ( 1 9 7 5 ) . " Z e r o G r o w t h : b o o n o r b a n e ? P a r t 3: E n e r g y r e l e a s e - a l i m i t t o growth", Mech. Eng. 9 7 (6) . B e a r d s w o r t h , E. (19 75), P e r s p e c t i v e on E n e r g y A c c o u n t i n g . U p t o n , N.Y.: B r o o k h a v e n N a t i o n a l L a b . , l i p . N T I S # BNL-20730. B e r r y , R.S. and M.F. F e l s ( 1 9 7 3 ) . "The E n e r g y C o s t o f A u t o m o b i l e s " . S c i e n c e a n d P u b l i c A f f a i r s , Dec. 1 9 7 3 , pp. 11-60. B e r r y , R.S., M.F. F e l s , a n d H. M a k i n o ( 1 9 7 4 ) . "A T h e r m o d y n a m i c V a l u a t i o n o f R e s o u r c e U s e : M a k i n g A u t o m o b i l e s a n d O t h e r P r o c e s s e s " . I n E n e r g y : Demand, C o n s e r v a t i o n , a n d I n s t i t -u t i o n a l P r o b l e m s . M.S. M a c r a k i s , (ed) C a m b r i d g e , M a s s . : MIT P r e s s , pp. 499-515. B e r r y , R.S. and T.V. L o n g I I (1974). The Use o f E n e r g y , Mimeo p a p e r . D e p t . o f C h e m i s t r y , U. o f C h i c a g o , 1 1 1 . , 60 p. B r a n n o n , G.M. ( 1 9 7 4 ) , E n e r g y T a x e s a n d S u b s i d i e s . C a m b r i d g e , M a s s . : B a l l i n g e r P u b l i s h i n g Co., 177 p. B.C. H y d r o a n d Power A u t h o r i t y , H y d r o e l e c t r i c D e s i g n D i v i s i o n ( 1 9 7 6 ) . R e v e l s t o k e P r o j e c t P r e l i m i n a r y D e s i g n S t u d y , R e p o r t No. 786, A p r i l , 1976. B.C. Hydro, a n d Power A u t h o r i t y ( 1 9 7 6 ) . R e v e l s t o k e P r o j e c t  E n v i r o n m e n t a l I m p a c t S t a t e m e n t . 2 v o l u m e s B r o o k e s , L. ( 1 9 7 5 ) . "The G r o w t h o f a Myth". New S c i e n t i s t , 16 O c t o b e r 1975, pp. 143-147. B u l l a r d , C.W. ( 1 9 7 5 ) [ a ] . N e t E n e r g y a s a P o l i c y C r i t e r i o n . C e n t r e f o r A d v a n c e d C o m p u t a t i o n , U. o f I l l i n o i s a t U r b a n a -Ch a r a p a i g n . CAC Document No. 154. B u l l a r d , C.W. ( 1 9 7 5 ) [ b ] . E n e r g y C o s t s , B e n e f i t s / a nd N e t E n e r g y . C e n t r e f o r A d v a n c e d C o m p u t a t i o n , U. o f I l l i n o i s a t U r b a n a -C h a m p a i g n . CAC Document No. 174, 24 p. 116 ^ B u l l a r d , C.W. a n d R.A. H e r e n d e e n (1975). "The E n e r g y C o s t s o f Goods a n d S e r v i c e s " . E n e r g y P o l i c y 3 ( 4 ) : 268-278. C a r t e r , A.P. (19 74). " A p p l i c a t i o n s o f I n p u t - O u t p u t A n a l y s i s t o E n e r g y P r o b l e m s " . S c i e n c e 184: 325-329. Chapman, P.F., G. L e a c h , a n d M. S l e s s e r (.1974). " E n e r g y B u d g e t s : 2. The E n e r g y C o s t o f F u e l s " . E n e r g y P o l i c y 2 (3) : 2 3 1 -243. Chapman, P.F. a n d N.D. M o r t i m e r ( 1 9 7 4 ) . E n e r g y I n p u t s a n d O u t -p u t s o f N u c l e a r Power S t a t i o n s . E n e r g y R e s e a r c h G r o u p , Open U n i v e r s i t y , M i l t o n K e y n e s , U.K. R e s e a r c h R e p o r t ERG 005. Chapman, P.F. (1973). "No O v e r d r a f t s i n t h e E n e r g y Economy", New S c i e n t i s t , 17 May, 1973: 408-410. Chapman, P.F. (1974) [ a ] , "The E n e r g y C o s t s o f P r o d u c i n g C o p p e r a n d A l u m i n i u m f r o m P r i m a r y S o u r c e s " , M e t a l s a n d M a t e r i a l s 8 ( 2 ) : 107-111. Chapman, P.F. (1974) [ b ] , " E n e r g y B u d g e t s : 1. E n e r g y C o s t s : A R e v i e w o f M e t h o d s " . E n e r g y P o l i c y 2 ( 2 ) : 91 - 1 0 3 . Chapman, P.F. ( 1 9 7 5 ) [ a ] , " E n e r g y B u d g e t s : 4. The E n e r g y C o s t s o f M a t e r i a l s " . E n e r g y P o l i c y 3 ( 2 ) : 4 7 - 5 7 . Chapman, P.F. (1975) [ b ] , " F o r a n d A g a i n s t N u c l e a r Power" New  S c i e n t i s t , 16 O c t o b e r 1975: 142-143. Chapman, P.F. (1975) [ c ] . " E n e r g y A n a l y s i s o f N u c l e a r Power S t a t i o n s " E n e r g y P o l i c y 3 ( 4 ) : 285-298. Chapman, P.F. (1976) [ a ] . " E n e r g y A n a l y s i s : A R e v i e w o f M e t h o d s a n d A p p l i c a t i o n s " . Omega 4 ( 1 ) : 19-33. Chapman, P.F. (1976) [b]< " P r i n c i p l e s o f E n e r g y A n a l y s i s " . I n A s p e c t s  o f E n e r g y C o n v e r s i o n . E d i t e d b y I.M. B l a i r , B.D. J o n e s a n d A . J . V a n H o r n . O x f o r d , U.K.: Permagon P r e s s L t d . pp. 715-737. Chapman, P.F. (1976) [ c ] . "Methods o f E n e r g y A n a l y s i s " . I n A s p e c t s  o f E n e r g y C o n v e r s i o n . E d i t e d b y I.M. B l a i r , B.D. J o n e s a n d A . J . V a n H o r n . O x f o r d , U.K.: P e r m a g o n P r e s s L t d . pp. 739-758. Chapman, P.F. (19 77). " C o m m u n i c a t i o n s on E n e r g y : The E c o n o m i c s o f E n e r g y A n a l y s i s R e v i s i t e d " . E n e r g y P o l i c y 5 (2).: 160-161. C l a r k , W. (19 74). " I t T a k e s E n e r g y t o G e t E n e r g y : The Law o f D i m i n i s h i n g R e t u r n s i s i n Effect"» S m i t h s o n i a n , Dec. 1974: 84-90. Colorado Energy Research Group (CERI) (1976). Net Energy A n a l y s i s : An Energy Balance Study o f F o s s i l F u e l Resources. Golden, C o l . : CERI, A p r i l , 1976. 117 Common, M. ( 1 9 7 6 ) . "The E c o n o m i c s o f E n e r g y A n a l y s i s R e c o n s i d e r e d " . E n e r g y P o l i c y 4(_2): 1 58-165. Commoner, B a r r y (19 75), " A l t e r n a t i v e A p p r o a c h e s t o t h e E n v i r o n -m e n t a l C r i s i s " . A I P J o u r n a l , May 1 9 7 3 : 147-162. C o n n o l l y , T . J . a n d S p r a u l , J.R. ( e d s . ) (19 7 5 ) . R e p o r t o f t h e  N S F - S t a n f o r d W o r k s h o p on N e t E n e r g y A n a l y s i s S t a n f o r d , C a l i f o r n i a , A u g u s t 25-28, 1975, 214 p. C o n t a , L e w i s (19 7 5 ) . "Coming: The R e a l E n e r g y C r i s i s " , Mech. E n g . 9 7 ( 8 ) : 1 8 - 2 5 . D a r m s t a d t e r , J o e l ( 1 9 7 5 ) . " E n e r g y A c c o u n t i n g v s . The M a r k e t " . R e s o u r c e s f o r t h e F u t u r e , No. 50, O c t o b e r 1975: 4-5. D e v e l o p m e n t S c i e n c e s I n c . (19 75 ) . A S t u d y t o D e v e l o p E n e r g y E s t i m a t e s o f M e r i t f o r S e l e c t e d F u e l T e c h n o l o g i e s . R e p o r t t o U.S. D e p t . o f t h e I n t e r i o r , O f f i c e o f R e s e a r c h a n d D e v e l o p m e n t . NTIS# PB 249 994. D e v e l o p m e n t S c i e n c e s I n c . (19 77). U s i n g N e t E n e r g y M e t h o d o l o g y  f o r E n e r g y P l a n n i n g : T r a d e o f f s o f S u p p l y v s . E n d - u s e T e c h n o l o g i e s . Volume 1, F i n a l R e p o r t . W a s h i n g t o n , D.C.: ERDA. NTIS# F E - 7 7 - 2 4 4 3 / 1 . F o r d F o u n d a t i o n E n e r g y P o l i c y P r o j e c t ( 1 9 7 4 ) . A Time t o C h o o s e : A m e r i c a ' s E n e r g y F u t u r e . C a m b r i d g e , M a s s . : B a l l i n g e r P u b l i s h i n g Co. G e o r g e s c u - R o e g e n , N. ( 1 9 7 5 ) . " E n e r g y a n d E c o n o m i c Myths". S o u t h e r n  E c o n o m i c J o u r n a l 41 ( 3 ) : 347-381. G i l l i l a n d , M.W. (19 7 5 ) . " E n e r g y A n a l y s i s a n d P u b l i c P o l i c y " . S c i e n c e 189 ( 2 0 4 8 ) : 1051-1056. G i l l i l a n d , M.W. (1976). R e p l y t o l e t t e r s i n S c i e n c e 192 (4234) : 12. G u p t a , R.P., E.E. R o b e r t s o n , R.E. C a p e l , a n d G.B. G a r b u t t (1975). The A p p l i c a t i o n o f I n p u t - O u t p u t T e c h n i q u e t o t h e A l l o c a t i o n  o f E n e r g y R e s o u r c e s . T e c h n i c a l R e p o r t 19 74-75. W i n n i p e g : The B i o m a s s E n e r g y I n s t i t u t e I n c . , 87 p. G u s h e e , D.E. ( 1 9 7 6 ) . " E n e r g y A c c o u n t i n g " . C h e m t e c h 6 ( 1 0 ) : 649-653. H e r e n d e e n , R.A. ( 1 9 7 4 ) . " U s e o f I n p u t - O u t p u t A n a l y s i s t o D e t e r m i n e t h e E n e r g y C o s t o f Goods a n d S e r v i c e s " . I n E n e r g y : Demand,  C o n s e r v a t i o n and I n s t i t u t i o n a l P r o b l e m s . M.S. M a c r a k i s , (ed) C a m b r i d g e , M a s s . : MIT P r e s s , pp. 141-158. H i l l , K.M. a n d F . J . W a l f o r d (1975). " E n e r g y A n a l y s i s o f a Power G e n e r a t i n g S t a t i o n " . E n e r g y P o l i c y 3 (4) : 306-317. 118 H o f f m a n , K.C. ( 1 9 7 5 ) . Some Comments on E n e r g y A c c o u n t i n g . U p t o n , NY.: B r o o k h a v e n N a t i o n a l L a b s . , 7p. NTIS# BNL-20567 H o l l o m a n , J.H. , B. R a z , and R. T r e i t e l ( 1 9 7 5 ) . " N u c l e a r Power a n d O i l I m p o r t s " . E n e r g y P o l i c y 3 ( 4 ) : 299-305. H u e t t n e r , D a v i d A. ( 1 9 7 6 ) . " N e t E n e r g y A n a l y s i s : An E c o n o m i c A s s e s s m e n t " . S c i e n c e 192 ( 4 2 3 5 ) : 101-104. I n t e r n a t i o n a l F e d e r a t i o n o f I n s t i t u t e s f o r A d v a n c e d S t u d y ( 1 9 7 4 ) . G u i d e l i n e s f o r E n e r g y A n a l y s i s . Mimeo. Summary o f r e c o m -m e n d a t i o n s a d o p t e d a t a w o r k s h o p h e l d i n G u l d s m e d s h y t t a n , Sweden, 26-30 A u g u s t , 1974, 12p. I n t e r n a t i o n a l F e d e r a t i o n o f I n s t i t u t e s f o r A d v a n c e d S t u d y ( 1 9 7 5 ) . W o r k s h o p on E n e r g y A n a l y s i s a n d E c o n o m i c s , L i d i n g o , Sweden, J u n e 22-27, 1 9 7 5 , 103p. V K a y , J . a n d J . M i r r l e e s ( 1 9 7 5 ) . "The D e s i r a b i l i t y o f N a t u r a l R e s o u r c e D e p l e t i o n " . I n The E c o n o m i c s o f N a t u r a l R e s o u r c e  D e p l e t i o n . P e a r c e and R o s e , ( e d s . ) L o n d o n : M a c M i l l a n P r e s s , 1975, pp. 140-176. K r u t i l l a , J o h n V. a n d R.T. Page ( 1 9 7 5 ) . "Towards a R e s p o n s i b l e E n e r g y P o l i c y " . P o l i c y A n a l y s i s 1 (1) 77-10 0. Langham, M.R. and W.W. M c P h e r s o n ( 1 9 7 6 ) . L e t t e r s i n S c i e n c e 192 ( 4 2 3 4 ) : 8. L e a c h , G. ( 1 9 7 5 ) . " N e t E n e r g y A n a l y s i s : I s i t any u s e ? " E n e r g y  P o l i c y 3 ( 4 ) : 332-344. L e s l i e , D.C. ( 1 9 7 6 ) . " F i s s i o n R e a c t o r s " I n A s p e c t s o f E n e r g y  C o n v e r s i o n . E d i t e d by I.M. B l a i r , . B.D. J o n e s , a n d A . J . V a n H o r n . O x f o r d , U.K.: Pergamon P r e s s L t d . pp. 275-296. L o v i n s , A.B. a n d J.H. P r i c e ( 1 9 7 5 ) . N o n - N u c l e a r F u t u r e s : The C a s e f o r an E t h i c a l E n e r g y S t r a t e g y . C a m b r i d g e , M a s s . : B a l l i n g e r P u b l i s h i n g Co. L o v i n s , Amory B. ( 1 9 7 7 ) . S o f t E n e r g y P a t h s : T o w a r d s a D u r a b l e P e a c e . C a m b r i d g e , M a s s . : B a l l i n g e r P u b l i s h i n g Co. 231 p. Maddox, K.A. ( 1 9 7 5 ) . " E n e r g y A n a l y s i s " . C o l o r a d o S c h o o l o f M i n e s  M i n e r a l I n d u s t r i e s B u l l e t i n 1 8 ( 4 ) : 16 p. M a k h i j a n i , A.B. a n d A . J . L i c h t e n b e r g ( 1 9 7 2 ) . " E n e r g y a n d W e l l -b e i n g " . E n v i r o n m e n t 1 4 ( 5 ) : 10-18. M u e l l e r , R.F. ( 1 9 7 6 ) . L e t t e r i n S c i e n c e 192 ( 4 2 3 4 ) : 11. N i l s s O n , Sam (.19 74) . " E n e r g y A n a l y s i s - A more s e n s i t i v e i n s t r u -ment f o r d e t e r m i n i n g c o s t s o f g o o d s and' s e r v i c e s " . A m b i o _ 3 ( 6 ) : 222-224. 119 N i l s s o n , Sam a n d L a r s K r i s t o f f e r s o n ( 1 9 7 6 ) . " E n e r g y A n a l y s i s a n d E c o n omics". Ambio 5 ( 1 ) : 27-29. Odum, H.T. ( 1 9 7 3 ) . " E n e r g y , E c o l o g y a n d E c o n o m i c s " . A m b io 2 ( 6 ) : 220-227. Odum, H.T. and C. K y l s t r a (1976) . E n e r g y M o d e l s f o r E n v i r o n m e n t , P ower a n d S o c i e t y . S y s t e m s E c o l o g y G r oup. D e p t . o f E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g S c i e n c e s , U. o f F l o r i d a , G a i n e s -v i l l e , F l a . , 399 p. Odum, H.T. a n d E.C. Odum ( 1 9 7 6 ) , E n e r g y B a s i s f o r Man and N a t u r e . New Y o r k : M c G r a w - H i l l , 29 6 p. P e s k i n , H.M. L e t t e r i n S c i e n c e 1 9 2 ( 4 2 3 4 ) : 11. P i l a t i , D.A. a n d R a l p h P. R i c h a r d ( 1 9 7 5 ) . T o t a l E n e r g y R e q u i r e -m ents f o r N i n e E l e c t r i c i t y - G e n e r a t i n g S y s t e m s . C e n t r e f o r A d v a n c e d C o m p u t a t i o n . U n i v e r s i t y o f I l l i n o i s a t U r b a n a -C h a m p a i g n . CAC Document No. 16 5, 50p. R e i c h l e , D a v i d E. ( 1 9 7 6 ) . L e t t e r i n S c i e n c e 1 9 2 ( 4 2 3 4 ) : 12. R e i d , D a v i d J . ( 1 9 7 6 ) . R e v e l s t o k e P r o j e c t B e n e f i t - C o s t A n a l y s i s . B.C. H y d r o a n d Power A u t h o r i t y , S y s t e m E n g i n e e r i n g D i v -i s i o n , 2 v o l u m e s . J u n e , 19 76. R o b e r t s o n , T.A. ( 1 9 7 5 ) . " S y s t e m s o f E n e r g y a n d t h e E n e r g y o f Syst e m s " . S i e r r a C l u b B u l l e t i n 60 ( 3 ) : 21-24. R o b i n s o n , C. (1975). "The D e p l e t i o n o f E n e r g y R e s o u r c e s " . I n The  E c o n o m i c s o f N a t u r a l R e s o u r c e D e p l e t i o n . L o n d o n : M a c M i l l a n P r e s s , pp. 21-55. R o w l a n d , Wade ( 1 9 7 5 ) , "The O l d E c o n o m i c s Has F a i l e d : A new s y s t e m i d n e e d e d t o f i n d t h e t r u e c o s t o f e n e r g y " . S c i e n c e Forum A u g u s t 19 75, pp. 3-6. S a u t e r , G.D. ( 1 9 7 5 ) . The E n e r g y D y n a m i c s o f an E x p a n d i n g P o w e r  G e n e r a t i n g S y s t e m . L a w r e n c e L i v e r m o r e L a b o r a t o r y , 5 p . / ' NTIS# UCRL-76912. Schumacher, E.F. (19 7 4 ) . S m a l l I s B e a u t i f u l . L o n d o n : S p h e r e B o o k s , 255 p. S l e s s e r , M. ( 1 9 7 3 ) . " E n e r g y A n a l y s i s i n P o l i c y M a k i n g " . New  S c i e n t i s t 60 ( 8 7 0 ) : 328-330. S l e s s e r , M. ( 1 9 7 5 ) . " A c c o u n t i n g f o r E n e r g y " N a t u r e , M a r c h 1 9 7 5, pp. 170-172. S l e s s e r , M. a n d r e p l y b y G. L e a c h ( 1 9 7 6 ) . "NEA Reexamined". E n e r g y P o l i c y 4 ( 2 ) : 175-177. 120 S l i e p c e v i c h , C M . " C o n s e r v a t i o n - n o t c o n v e r s a t i o n i s n e e d e d " H y d r o c a r b o n P r o c e s s i n g 54 (7) : 73-80. S t a t e o f O r e g o n , O f f i c e o f t h e G o v e r n o r , O f f i c e o f E n e r g y R e s e a r c h a n d P l a n n i n g (1975). T r a n s i t i o n . A R e p o r t t o t h e O r e g o n E n e r g y C o u n c i l . Symonds, J . L . , P. Essam, a n d K. S t o c k s ( 1 9 7 5 ) . E n e r g y A c c o u n t i n g  I n N u c l e a r Power S y s t e m s . L u c a s H e i g h t s , A u s t r a l i a : A u s t r a l -i a n A t o m i c E n e r g y C o m m i s s i o n R e s e a r c h E s t a b l i s h m e n t , 29p. NTIS# A A E C / I P 1 0 . W a l f o r d , F . J . , R.S. A t h e r t o n , a n d K.M. H i l l ( 1 9 7 6 ) . " E n e r g y C o s t s o f I n p u t s t o N u c l e a r Power". E n e r g y P o l i c y 4 ( 2 ) : 166-170. Webb, M. a n d D a v i d P e a r c e ( 1 9 7 5 ) . "The E c o n o m i c s o f E n e r g y A n a l y s i s " . E n e r g y P o l i c y 3 (4) :. 318-331. W i n s t a n l e y , G i l . ( 1 9 7 6 ) . E n e r g y A n a l y s i s - M e t h o d s , U s e s , I m p l i - c a t i o n s : A r e v i e w a n d c r i t i q u e o f t h e s t a t e - o f - t h e - a r t . O t t a w a : O f f i c e o f E n e r g y C o n s e r v a t i o n , D e p t . o f E n e r g y , M i n e s a n d R e s o u r c e s , 72 p. W i n s t a n l e y , G i l , B r i a n Emmett, w i t h B. M c l n n i s , B r e n d a S i e g e l a n d M u r r a y R a n d a l l (1977) . E n e r g y R e q u i r e m e n t s A s s o c i a t e d  w i t h S e l e c t e d C a n a d i a n E n e r g y D e v e l o p m e n t s . A j o i n t p r o j e c t o f t h e Departments of E n e r g y , M i n e s a nd R e s o u r c e s , F i s h e r i e s a n d t h e E n v i r o n m e n t , a n d S t a t i s t i c s C a n a d a . O f f i c e o f E n e r g y C o n s e r v a t i o n , EMR C a n a d a , R e s e a r c h R e p o r t No. 1 2, M a r c h 19 77. W r i g h t , D.R. ( 1 9 7 4 ) . " E n e r g y B u d g e t s : 3 Goods and S e r v i c e s : An i n p u t - o u t p u t a n a l y s i s " . E n e r g y P o l i c y 2 ( 4 ) : 307-315. W r i g h t , J o h n , a n d J . S y r e t t ( 1 9 7 5 ) . " E n e r g y A n a l y s i s o f N u c l e a r Power'l New S c i e n t i s t 65 ( 9 3 1 ) : 66-67. 121 APPENDIX I REVELSTOKE PROJECT - ESTIMATE OF CAPITAL COSTS ($ Millions) I n i t i a l Ultimate Item I n s t a l l a t i o n I n s t a l l a t i o n Highway No. 23 R e l o c a t i o n and Improvement 59.5 59.5 Reservoir C l e a r i n g 18.3 20.3 Land Rights and Water License 1.3 1.3 Construction S e r v i c e s 7.8 9.3 Pro j e c t Access 1.1 1*1 S i t e C l e a r i n g 0.8 0.8 Cofferdams 2 . 6 2.6 Dive r s i o n 21.6 21.6 Remedial Bank S t a b i l i z a t i o n ( l e f t ) 3.8 3.8 Spil l w a y 34.4 34.4 E a r t h f i l l Dam 50.1 50.1 Concrete Dam 116.6 116.6 Intakes and Penstocks 20.3 23.1 Powerhouse 142.9 191.9 Switchgear B u i l d i n g " 22.8 28.5 Downie S l i d e Remedial Work 5.0 5.J (Stage I only) TOTAL DIRECT COST 508.9 569.9 Contingency* 64.7 69.8 Engineering, I n v e s t i g a t i o n s 45.9 51.2 and S u p e r v i s i o n * * SUB TOTAL 619.5 690.9 I n t e r e s t during C o n s t r u c t i o n * * * 144.8 153.7 TOTAL CAPITAL COST**** 764.3 844.6 NOTES: * Contingencies - 7.5% on a l l equipment c o s t s . -'12.5% on a l l other d i r e c t cost Items. ** Engineering, e t c . - 8% on Total D i r e c t Cost plus c o n t i n g e n c i e s . *** I n t e r e s t during C o n s t r u c t i o n - 10% per annum (compounded). **** Costs are based on October 1975 p r i c e s - e s c a l a t i o n i s not Included. Source: B.C. Hydro and Power Authority, Hydroelectric Design Division, Revelstoke Project Preliminary  Design Study, Report No. 786, April 1976. 122 APPENDIX I I -E s t i m a t e d C o n s t r u c t i o n P ower R e q u i r e m e n t s R e v e l s t o k e H y d r o e l e c t r i c P r o j e c t T o t a l e l e c t r i c e n e r g y r e q u i r e m e n t s d u r i n g c o n s t r u c t i o n o f t h e R e v e l s t o k e p r o j e c t w e r e c a l c u l a t e d f r o m t h e peak demand l o a d f i g u r e s e s t i m a t e d b y B.C. H y d r o . The l o a d l e v e l s w h i c h i n c l u d e c o n s t r u c t i o n camp h e a t i n g a n d power were f i r s t m u l t i p l i e d b y a t r a n s f o r m a t i o n power f a c t o r o f 0.85. The r e s u l t a n t f i g u r e s w e r e t h e n m u l t i p l i e d b y t h e number o f h o u r s i n e a c h q u a r t e r o f t h e y e a r t i m e s an e s t i m a t e d c a p a c i t y f a c t o r o f 0.6 t o a r r i v e a t a n e s t i m a t e o f e l e c t r i c a l e n e r g y c o n s u m p t i o n on a q u a r t e r l y b a s i s . The q u a r t e r l y e s t i m a t e s w e r e t h e n summed t o p r o v i d e a n n u a l a n d p r o j e c t t o t a l s , as shown b e l o w . Estimated Construction E l e c t r i c i t y Requirements by Quarter In Mwh Year 1 2 2 4 Total 1 223.4 558.5 1,452.0 893.5 :,' 3,127.4 2 893.5 2,457.2 2,457.2 2,568.9 8,376.8 3 3,239.0 7,930.0 .8,488.4 8,711.8 28,369.2 4 6,143.0 12,174.2 12,285.9 11,057.3 41,660.4 5 6,254.6 9,940.4 11,169.0 9,382.0 36,746.0 6 6,366.3 4,802.7 3,797.5 4,020.8 18,987.3 7 1,563. 7. 1,563.7 Project Total 138,830.8 As a c h e c k on t h e a c c u r a c y o f t h e a v e r a g e c a p a c i t y f a c t o r , power r e c o r d s o f t h e d i e s e l e l e c t r i c s t a t i o n w h i c h s u p p l i e d t h e M i c a p r o j e c t w i t h e l e c t r i c i t y d u r i n g i t s c o n s t r u c t i o n w e r e e x a m i n e d a n d r e v e a l e d t h a t t h e r a t i o of, a v e r a g e demand t o 123 peak demand was a b o u t .65 d u r i n g i t s l a s t s i x y e a r s o f o p e r -a t i o n . I t t h e r e f o r e w o u l d a p p e a r t h a t th.e c a p a c i t y f a c t o r u s e d i n t h e a b o v e c a l c u l a t i o n i s r e a s o n a b l e , i f n o t s l i g h t l y c o n s e r v a t i v e . 124 APPENDIX I I I Mica Project Direct Fuel and E l e c t r i c i t y Use Estimates F o s s i l Fuels* 1 0 1 2 BTU Diesel Gasoline H y d r o e l e c t r i c i t y Project T o t a l Estimated Use 1967-72 Recorded Use 1973-77 22,500,000 I.G. 10,013,440 I.G. Total 1967-77 32,513,440 I.G. @ 191.4 x 10 3 BTU/I.G. Estimated Use 1967-72 Recorded Use 1973-77 630,000 I.G. 608,934 I.G. Total 1967-77 1,238,900 I.G. @ 178.3 x 10 3 BTU/I.G. Jan. 14 - June 13, 1977 3273.6 Mwh @ 3412 BTU/Kwh 6. 223 . 221 .011 6.455 * Energy intensities are calculated as the sum of the enthalpy of the fuels plus the Process Energy Requirement per Imperial Gallon. See page 74 for details. 125 APPENDIX I V COLUMBIA RIVER - REVELSTOKE PROJECT ESTIMATE OF ANNUAL COSTS ($ MILLIONS) I n i t i a l Ultimate Item I n s t a l l a t i o n I n s t a l l a t i o n I n t e r e s t a t 10 percent o f c a p i t a l c o s t 76.43 84.45 Amortization over 70 years (Sinking fund at 10 percent) 0.10 0.11 Operation and Maintenance at 0.15 percent o f c a p i t a l c o s t 1.15 1.27 Ad m i n i s t r a t i o n and General at 0.04 percent o f c a p i t a l cost "0.31 0.34 Interim Replacement a t 0.20 percent o f c a p i t a l c ost 1.53 1.67 Insurance a t 0.10 percent o f c a p i t a l c ost 0.76 0.84 School and Water Taxes at 1.25 percent o f c a p i t a l cost 9.55 10.56 Total Annual Cost 89.83 99.24 S o u r c e : B.C. H y d r o and Power A u t h o r i t y , H y d r o e l e c t r i c D e s i g n D i v i s i o n , R e v e l s t o k e P r o j e c t P r e l i m i n a r y  D e s i g n S t u d y , R e p o r t No. 7 8 6 , A p r i l 1 9 7 6 . 

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