2011

The IEA Model

of Short-term Energy
Security (MOSES)
Primary Energy Sources
and Secondary Fuels

International Energy Agency

Jessica Jewell

WO R K I N G PA P E R
 2011

The IEA Model

of Short-term Energy
Security (MOSES)
Primary Energy Sources
and Secondary Fuels

International Energy Agency

Jessica Jewell

WO R K I N G PA P E R
 INTERNATIONAL ENERGY AGENCY
The International Energy Agency (IEA), an autonomous agency, was established in November 1974.
Its primary mandate was – and is – two-fold: to promote energy security amongst its member
countries through collective response to physical disruptions in oil supply, and provide authoritative
research and analysis on ways to ensure reliable, affordable and clean energy for its 28 member
countries and beyond. The IEA carries out a comprehensive programme of energy co-operation among
its member countries, each of which is obliged to hold oil stocks equivalent to 90 days of its net imports.
The Agency’s aims include the following objectives:
 Secure member countries’ access to reliable and ample supplies of all forms of energy; in particular,
through maintaining effective emergency response capabilities in case of oil supply disruptions.
 Promote sustainable energy policies that spur economic growth and environmental protection
in a global context – particularly in terms of reducing greenhouse-gas emissions that contribute
to climate change.
 Improve transparency of international markets through collection and analysis of
energy data.
 Support global collaboration on energy technology to secure future energy supplies
and mitigate their environmental impact, including through improved energy
efficiency and development and deployment of low-carbon technologies.
 Find solutions to global energy challenges through engagement and
dialogue with non-member countries, industry, international
organisations and other stakeholders.
IEA member countries:
Australia
Austria
Belgium
Canada
Czech Republic
Denmark
Finland
France
Germany
Greece
Hungary
Ireland
Italy
Japan
Korea (Republic of)
Luxembourg
Netherlands
New Zealand
Norway
Poland
Portugal
Slovak Republic
© OECD/IEA, 2011 Spain
International Energy Agency Sweden
9 rue de la Fédération
75739 Paris Cedex 15, France Switzerland
Turkey
www.iea.org
United Kingdom
Please note that this publication United States
is subject to specific restrictions
that limit its use and distribution. The European Commission
The terms and conditions are available also participates in
online at www.iea.org/about/copyright.asp the work of the IEA.
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

Table of Contents 
Acknowledgements .......................................................................................................................... 5 
Overview ........................................................................................................................................... 6 
General model description ............................................................................................................... 7  Page | 3 
Background ................................................................................................................................ 7 
Scope and purpose .................................................................................................................... 7 
Energy systems approach .......................................................................................................... 7 
Framework of analysis: dimensions of energy security ............................................................ 8 
Identifying indicators ............................................................................................................... 10 
Combining and interpreting indicators ................................................................................... 11 
Limitations and future work .................................................................................................... 13 
Evaluation of individual sources and fuels .................................................................................... 15 
Crude oil ................................................................................................................................... 15 
Oil products ............................................................................................................................. 18 
Natural gas ............................................................................................................................... 25 
Coal .......................................................................................................................................... 29 
Biomass and waste .................................................................................................................. 31 
Geothermal, hydropower, solar, wind and ocean energy ....................................................... 36 
Nuclear power ......................................................................................................................... 37 
Conclusions ..................................................................................................................................... 41 
Country abbreviations .................................................................................................................... 42 
References ...................................................................................................................................... 43 

List of Figures 

Figure 1   Energy systems approach .............................................................................................. 8 
Figure 2   Energy security profiles ............................................................................................... 13 
Figure 3   Crude oil: steps for assessing security of supply ......................................................... 17 
Figure 4   Oil Products: steps for assessing security of supply .................................................... 21 
Figure 5   Natural gas: steps for assessing security of supply ..................................................... 27 
Figure 6   Coal: steps for assessing security of supply ................................................................ 30 
Figure 7   Biomass and waste: steps for assessing security of supply ......................................... 33 
Figure 8   Biofuels: steps for assessing security of supply........................................................... 33 
Figure 9   Nuclear power: steps for assessing security of supply ................................................ 40 

List of Tables 

Table 1   Dimensions of energy security addressed in MOSES .................................................. 10 
Table 2   Table of risk and resilience indicators used in MOSES ................................................ 11 
Table 3   Crude oil: indicators .................................................................................................... 15 
Table 4   Crude oil: ranges for indicators ................................................................................... 16 
Table 5   Crude oil: aggregating indicators for external resilience ............................................ 17 
Table 6   Crude oil: security profiles .......................................................................................... 18 
 The IEA Model of short‐term energy security (MOSES)  © OECD/IEA 2011 

Table 7   Oil products: indicators ............................................................................................... 19 
Table 8   Oil products: ranges for indicators .............................................................................. 20 
Table 9   Oil products: vulnerability from crude oil supply and refinery flexibility ................... 21 
Table 10   Oil products: vulnerability for domestically refined products .................................... 21 
Table 11   Oil products: external resilience ................................................................................. 22 
Page | 4 Table 12a   Oil products: gasoline import deficit ........................................................................... 22 
Table 12b   Oil products: middle distillates import deficit ............................................................. 22 
Table 12c   Oil products: other import deficit ............................................................................... 23 
Table 13a   Oil products: gasoline total flow vulnerability ............................................................ 23 
Table 13b   Oil products: middle distillates total flow vulnerability .............................................. 23 
Table 13c   Oil products: other oil products total flow vulnerability ............................................. 23 
Table 14a   Oil products: gasoline security profiles ....................................................................... 24 
Table 14b   Oil products: middle distillates security profiles ......................................................... 24 
Table 14c   Oil products: other oil products security profiles ....................................................... 25 
Table 15   Natural gas: dimensions of energy security and indicators ........................................ 25 
Table 16   Natural gas: ranges for indicators ............................................................................... 26 
Table 17   Natural gas: import infrastructure rating .................................................................... 27 
Table 18   Natural gas: external resilience for highly import‐dependent countries .................... 27 
Table 19   Natural gas: send‐out capacity and external resilience .............................................. 28 
Table 20   Natural gas: security profiles ....................................................................................... 28 
Table 21   Coal: dimensions of energy security and indicators ................................................... 29 
Table 22   Coal: ranges for indicators .......................................................................................... 29 
Table 23   Coal: external resilience of supply .............................................................................. 31 
Table 24   Coal: summary of findings on security of supply ........................................................ 31 
Table 25   Biomass and waste: dimensions of energy security and indicators ............................ 31 
Table 26   Biomass and waste: ranges for indicators ................................................................... 32 
Table 27   Biofuels: dimensions of energy security and indicators .............................................. 32 
Table 28   Biofuels: ranges for indicators ..................................................................................... 32 
Table 29   Biofuels: external resilience for imports ..................................................................... 34 
Table 30a   Bioethanol: exposure to disruptions of external supply ............................................. 34 
Table 30b   Biodiesel: exposure to disruptions of external supply ................................................ 34 
Table 31   Biofuels: security of domestic production .................................................................. 35 
Table 32   Biomass and waste: summary of findings on security of supply ................................ 35 
Table 33a   Bioethanol: summary of findings on security of supply .............................................. 35 
Table 33b   Biodiesel: summary of findings on security of supply ................................................. 35 
Table 34   Hydropower: indicators for evaluating vulnerability .................................................. 36 
Table 35   Hydropower: security profiles ..................................................................................... 37 
Table 36   Nuclear power: dimensions of energy security and indicators ................................... 38 
Table 37   Nuclear power: ranges for indicators .......................................................................... 39 
Table 38   Nuclear power: evaluating risk exposure for security of supply ................................. 39 
Table 39   Nuclear power: evaluating resilience capacity for security of supply ......................... 39 
Table 40   Nuclear power: summary of findings on security of supply........................................ 40 

List of boxes 

Box 1     MOSES in the context of existing energy security studies ............................................ 9 
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

Acknowledgements 
The Model of Short‐term Energy Security was researched by a project team of the Directorate of 
Energy Markets and Security of the IEA. This Working Paper was written by Jessica Jewell. James 
Simpson  started  the  work  on  MOSES  and  was  responsible  for  setting  up  the  data  collection 
system. The author would like to thank Aad van Bohemen, Head of the Emergency Policy Division  Page | 5 
for  his  unflagging  support  and  critical  eye.  Didier  Houssin,  Director  of  Energy  Markets  and 
Security  provided  strategic  guidance  and  commitment.  Doug  Cooke,  Laszlo  Varro,  Paolo  Frankl, 
Anne‐Sophie  Corbeau,  Julius  Walker,  Carlos  Fernandez‐Alvarez,  Robert  Arnot,  Alexander 
Antonyuk,  Toril  Bosoni,  Zuzana  Dobrotková,  Simon  Müller,  Adam  Brown,  Hugo  Chandler  all 
provided  invaluable  feedback  on  earlier  versions  of  the  MOSES  concept  as  well  as  input  to  the 
indicator selection. Graphic design and layout was provided by Muriel Custodio, Bertrand Sadin, 
Angela Gosmann and Davina Till. 
 The IEA Model of short‐term energy security (MOSES)  © OECD/IEA 2011 

Overview 
Ensuring energy security has been at the centre of the IEA mission since its inception. Founded in 
response  to  the  oil  crisis  of  1973,  the  IEA  initially  focused  on  oil  supply  security.  While  the 
security of oil supplies remains important, contemporary energy security policies must address all 
Page | 6 energy  sources  and  cover  a  comprehensive  range  of  natural,  economic  and  political  risks  that 
affect  different  energy  sources,  infrastructures  and  services.  Due  to  this  greater  complexity, 
rigorous  and  comprehensive  analysis  of  national  energy  security  is  increasingly  important  for 
informing energy policies. 
In  response  to  this  challenge,  the  IEA  is  currently  developing  a  Model  of  Short‐Term  Energy 
Security  (MOSES),  which  evaluates  and  compares  the  energy  security  of  IEA  countries.  MOSES 
does not rank countries from most to least secure; it defines countries’ energy security profiles 
and groups countries with similar combinations of risks and resilience factors. This evaluation is 
based on a set of quantitative indicators that reflect both the risks of energy supply disruptions 
and an energy system’s resilience, or ability to cope with such disruptions.  
MOSES has been used to analyse security of supply of seven primary energy sources (crude oil, 
natural gas, coal, bioenergy and waste, hydropower, geothermal  energy, & nuclear power)  and 
two groups of secondary fuels (oil products and biofuels). The IEA is in the process of extending 
the analysis to electricity and end uses, which will be reflected in subsequent versions of MOSES. 
MOSES involves a novel approach which combines indicators of energy security in a systematic, 
transparent  and  policy‐relevant  way.  It  highlights  vulnerabilities  of  energy  systems  in  IEA 
countries  and  can  be  used  to  track  the  evolution  of  a  country’s  energy  security  profile.  Policy 
makers and analysts can use MOSES to identify energy policy priorities by assessing the effects of 
different policies on a country’s energy security. MOSES can serve as a starting point for studies 
of national energy security by providing a systematic, generic assessment framework that can be 
complemented  by  nationally  relevant  indicators  and  considerations.  MOSES  also  allows  for 
comparison  of  national  energy  security  challenges  in  order  to  identify  common  strategies  and 
responses and facilitate exchanges of information and policy experience among countries. 
This paper provides a detailed description of MOSES. It first explains the general principles, the 
framework of analysis and lists the indicators used. The following sections describe the process 
and results of evaluating security of supply for seven primary energy sources and two secondary 
fuels.  Each  section  devoted  to  an  energy  source  or  fuel  starts  by  presenting  indicators  and  the 
bands  used  for  classifying  risks  and  resilience  capacities  as  high,  medium  and  low.  It  then 
describes  how  the  indicators  are  combined,  and  presents  the  resulting  classification  of  IEA 
countries according to their energy security profiles related to these fuels. Readers interested in 
a  short  overview  of  MOSES  are  invited  to  read  the  brochure  Measuring  short‐term  energy 
security. 
 
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

General model description 
Background 
Historically, energy security was primarily associated with oil supply. While oil supply remains a  Page | 7 
key  issue,  the  increasing  complexity  of  energy  systems  requires  systematic  and  rigorous 
understanding of a wider range of vulnerabilities. Disruptions can affect other fuel sources (e.g. 
droughts  causing  a  drop  in  hydroelectricity  availability),  infrastructure  (e.g.  technical  failures 
affecting pipelines or power plants), or end‐use sectors (e.g. sudden surges in demand for heat or 
electricity during extreme weather events). Thus, analysis of a country’s oil import dependency, 
suppliers  and  emergency  stocks  is  no  longer  sufficient  for  understanding  its  energy  security 
situation. 
The IEA has responded to this challenge by developing a comprehensive perspective on energy 
security  that  extends  beyond  oil  to  monitor  and  analyse  all  aspects  of  the  energy  system.  This 
paper presents a tool designed by the IEA to analyse short‐term  energy security of its member 
countries.  The  IEA  Model  of  Short‐term  Energy  Security  (MOSES)  aims  to  help  IEA  countries 
understand their energy security profiles in order to identify energy policy priorities. 

Scope and purpose 
MOSES focuses on short‐term energy security: vulnerability to physical disruptions that can last 
for  days  or  weeks.  Taking  an  energy  systems  approach,  described  in  the  next  section,  MOSES 
identifies a set of indicators for external risks (from energy imports) and for domestic risks (from 
transformation  and  distribution)  as  well  as  for  resilience  –  a  country’s  capacity  to  deal  with 
different types of disruptions. 
The first version of MOSES (Primary Energy Sources and Secondary Fuels) presented in this paper 
covers  seven  primary  sources  (crude  oil,  natural  gas,  coal,  biomass  and  waste,  hydropower, 
geothermal energy and nuclear power) and two sets of secondary fuels (oil products and liquid 
biofuels). The IEA is working to extend the analysis to power generation and end‐uses of energy, 
which will be reflected in subsequent versions of MOSES. 
MOSES  highlights  vulnerabilities  of  energy  systems  and  can  be  used  to  track  the  evolution  of  a 
country’s  energy  security  profile.  Policy  makers  and  analysts  can  use  MOSES  to  identify  energy 
policy  priorities  by  assessing  the  effects  of  different  policies  on  a  country’s  energy  security. 
MOSES  can  serve  as  a  starting  point  for  studies  of  national  energy  security  by  providing  a 
systematic,  generic  assessment  framework  that  can  be  complemented  by  nationally  relevant 
indicators and considerations. MOSES also allows for international comparison and interpretation 
of national energy security challenges in order to identify common strategies and responses and 
facilitate exchanges of information and policy experience among countries. The overall purpose 
of MOSES is to provide a basis for understanding the broader energy security landscape for IEA 
countries. 

Energy systems approach 
MOSES  takes  an  energy  systems  approach,  dealing  with  all  parts  of  the  energy  system  from 
supply  to  transformation,  distribution  and  end‐use  energy  services.  For  energy  security,  this 
means  understanding  how  vulnerabilities  of  different  parts  of  the  system  may  affect  energy 
services.  In  its  current  version,  MOSES  starts  by  analysing  vulnerabilities  of  primary  energy 
 The IEA Model of short‐term energy security (MOSES)  © OECD/IEA 2011 

sources and assessing how these affect the security of secondary fuels. This version also lays the 
groundwork for extending the analysis to security of electricity and end‐use sectors. 

Figure 1 Energy systems approach 
 

Wind, solar,
Page | 8 Natural Biomass hydropower, Nuclear
Crude oil Coal power
gas and waste geothermal,
and ocean

Refining Liquid
biofuels

Power generation
Oil
products

Electricity

Transportation Industry Residential + (other)

 

Note:  This  paper  only  discusses  primary  sources  and  two  groups  of  secondary  fuels  (solid  in  figure).  Analysis  of  power  generation, 
electricity and end‐uses is still under development. 
 
By  helping  policy  makers  identify  and  understand  strengths  and  weaknesses  of  a  particular 
energy  system,  this  systematic  approach  can  be  used  to  formulate  strategies  and  policies  for 
decreasing  vulnerabilities  and  increasing  resilience,  targeting  different  elements  of  energy 
systems or their interconnections. 

Framework of analysis: dimensions of energy security 
The  first  step  in  designing  MOSES  was  to  identify  the  key  dimensions  of  short‐term  energy 
security.  There  are  dozens  of  scientific  and  professional  publications  proposing  approaches  to 
measuring  energy  security  with  different  goals,  assumptions,  definitions  of  energy  security  and 
conceptual frameworks1. These approaches also vary in the way they identify temporal, sectoral 
and  spatial  boundaries  of  energy  systems.  While  MOSES  builds  on  the  available  scholarly  and 
policy  literature  (Box  1),  it  does  not  strictly  follow  any  existing  approach.  MOSES’  novel 
framework responds to specific energy security concerns of IEA countries and is designed to offer 
policy‐relevant insights into both the risks of short‐tem disruptions of energy systems and their 
resilience to such disruptions.  
 
 
 
 
 
 

                                                                                 
1
 These approaches are reviewed in Cherp & Jewell 2010; Kruyt, van Vuuren, de Vries and Groenenberg 2009; Sovacool and 
Brown, 2010. 
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

Box 1 MOSES in the context of existing energy security studies 

Recent  literature  on  energy  security  focuses  on  defining  energy  security  and  delineating  its 
dimensions (Sovacool and Brown, 2010; Cherp and Jewell, 2011; Jansen and Seebregts 2009; Stirling 
2010),  and  on  metrics,  indicators  and  quantification  methodologies  (APERC,  2007;  Gupta,  2008; 
Jansen,  Arkel  and  Boots,  2004;  Kendell,  1998;  Scheepers,  Seebregts,  de  Jong,  and  Maters,  2007; 
Page | 9 
Stirling, 1994). The literature is summarised in several recent meta‐surveys (Cherp and Jewell, 2010, 
2011; Kruyt, Vuuren, Vries, and Groenenberg, 2009; Sovacool and Brown, 2010).  
One way of defining energy security is by delineating different types of risks, often including longer‐
term aspects. A commonly cited approach is the four As of energy security (APERC, 2007; Kruyt et al., 
2009) — availability (geological), accessibility (geopolitical), affordability (economic) and acceptability 
(environmental  and  social)  —  which  includes  concerns  related  to  long‐term  depletion  of  fossil‐fuel 
reserves  and  environmental  aspects  of  energy  security.  A  recent  study  by  the  U.S.  Chamber  of 
Commerce  (2010)  resembles  this  approach,  presenting  four  dimensions  of  energy  security: 
geopolitical  (energy  imports,  particularly  from  politically  unstable  regions),  economic  (high  energy 
intensity  and  trade  imbalances),  reliability  (adequacy  and  reliability  of  infrastructure)  and 
environmental  (related  to  the  carbon  intensity  of  the  energy  system).  While  this  approach  is 
comprehensive,  it  does  not  lend  itself  well  to  a  disaggregated  energy  system  analysis  because 
indicators  often  overlap  in  multiple  dimensions  and  it  lacks  transparency  in  how  it  aggregates 
indicators to arrive at its index. Nor do these risk‐focused approaches cover such key factors as the 
resilience of energy systems. 
Definitions of energy security often emphasise the economic cost and physical availability of energy 
(e.g.  Bohi  and  Toman,  1996,  Kendell  1998;  Gupta  2008).  This  echoes  the  IEA’s  own  definition  of 
energy  security  as  “the  uninterrupted  physical  availability  at  a  price  which  is  affordable,  while 
respecting  environmental  concerns”.  However,  the  distinction  between  physical  and  economic 
concerns  has  been  criticised  on  conceptual  grounds  (Keppler  2007).  Environmental  concerns  are 
usually  treated  by  policy  makers  as  constraints  rather  than  primary  goals  of  energy  security.  While 
these concerns are important, they lie outside of the scope of MOSES, which focuses on short‐term 
physical disruptions of energy supply. 
The  approaches  closest  to  MOSES  include  one  of  the  most  prominent  and  widely  cited  studies  on 
measuring energy security, which resulted in the Supply and Demand Index and the Crisis Capability 
Index  (Scheepers,  Seebregts,  de  Jong  &  Maters,  2007)  as  well  as  Cherp  and  Jewell's  recently 
published  framework  on  the  benefits  of  disaggregated  energy  system  analysis  for  energy  security 
concerns  (2010).  Another  recent  approach  that  inspired  MOSES  is  the  energy  security  assessment 
framework in the Global Energy Assessment (Cherp et al., In press), further elaborated in Cherp and 
Jewell (2011), which considers three aspects of energy security: robustness (adequacy and reliability 
of resources and infrastructure), sovereignty (exposure to threats from foreign actors) and resilience 
(ability to respond to diverse disruptions). 
MOSES  resembles  recent  approaches  in  considering  risks  and  resilience  related  to  imported  and 
domestic  sources.  While  many  other  studies  focus  on  long‐term  energy  security  (Jansen  2004, 
Scheepers  et  al.,  2007;  Cherp  et  al.,  2011),  MOSES  deals  with  short‐term  energy  security  (days  to 
weeks),  excluding  indicators  that  are  only  relevant  to  the  long‐term  perspective,  such  as 
environmental  impact,  rapid  growth  in  demand  and  depletion  of  natural  resources.  By  focusing  on 
physical  disruptions,  MOSES  also  excludes  economic  issues  related  to  affordability  and  volatility  of 
energy prices. 
 The IEA Model of short‐term energy security (MOSES)  © OECD/IEA 2011 

MOSES  addresses  four  dimensions  of  energy  security  (Table  1).  These  include  external  factors 
related  to  imported  energy  and  domestic  factors  related  to  production,  transformation  and 
distribution of energy within national borders. External and domestic factors analysed in MOSES 
reflect both risk exposure and resilience, the ability of energy systems to adapt to or withstand 
disruptions.  
Page | 10
Table 1 Dimensions of energy security addressed in MOSES 
Risk Resilience
External Resilience: ability to respond to
External risks: risks associated with potential
External disruptions of energy imports by substituting with
disruptions of energy imports.
other suppliers and supply routes.
Domestic Resilience: domestic ability to respond
Domestic risks: risks arising in connection with
Domestic to disruptions in energy supply such as fuel
domestic production and transformation of energy.
stocks.
 

Identifying indicators 
MOSES analyses the four dimensions of energy security using 35 indicators (Table 2), chosen to 
signal the level of risk or adequacy of resilience for different energy sources and fuels in national 
energy systems. Each indicator relates to at least one of the four dimensions of energy security. 
Indicators used in MOSES (Table 2) – from one to seven for each fuel or source – were identified 
based on existing academic and professional literature and through expert consultations within 
the  IEA.  Most  indicators  are  available  in  time‐series  with  regular  updates.  The  sources  of  data 
used in MOSES include the IEA and the OECD, the Nuclear Energy Agency (NEA), the World Bank, 
the International Atomic Energy Agency (IAEA), and Gas Infrastructure Europe (GIE).  
Unfortunately,  many  indicators  suggested  during  IEA  expert  consultations  could  not  be  used 
because the data are not available in a comparable form for all IEA countries. For crude oil and oil 
products, for example, it was suggested that the “network quality” of oil transport be measured. 
However, no objectively measurable indicator or index was identified across all IEA countries.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

Table 2 Table of risk and resilience (res.) indicators used in MOSES 
Energy Source Dimension Indicator Source(s)
Net import dependence IEA
Risk
Political stability of suppliers IEA, OECD
External
Entry points (ports and pipelines) IEA
Res. Page | 11 
Crude oil Diversity of suppliers IEA
Proportion of offshore production IEA
Risk
Domestic Volatility of domestic production IEA
Res. Average storage level IEA

Risk Oil product net import dependence IEA

External Diversity of suppliers IEA
Res.
Entry points (ports, rivers and pipelines) IEA
Oil products
Risk Number of refineries IEA
Domestic Flexibility of refining infrastructure IEA
Res.
Average stock levels IEA

Net import dependence IEA

Risk
Political stability of suppliers IEA, OECD
External
Entry points (LNG ports and pipelines) IEA
Res.
Diversity of suppliers IEA
Natural gas
Risk Proportion of offshore production IEA
Daily send-out capacity from underground and
Domestic IEA
Res. LNG storage
Natural gas intensity IEA, World Bank

Net import dependence IEA

Risk
Political stability of suppliers IEA, OECD
External
Entry points (ports and railways) IEA
Coal Res.
Diversity of suppliers IEA
Various national
Domestic Risk Proportion of mining that is underground
sources

Biomass and External Risk Net import dependence IEA

waste Domestic Res. Diversity of sources IEA

Risk Net import dependence IEA

External
Biofuels Res. Entry points (ports) IEA
Domestic Risk Volatility of agricultural output IEA

Risk/
Hydropower Domestic Annual volatility of production IEA
Res.

Unplanned outage rate IAEA

Risk
Average age of nuclear power plants IAEA
Nuclear power Domestic
Diversity of reactor models IAEA
Res.
Number of nuclear power plants IAEA
Note: For details on indicator calculation please see the sections on each primary energy source and secondary fuel. 
 The IEA Model of short‐term energy security (MOSES)  © OECD/IEA 2011 

Combining and interpreting indicators 
While  indicators  can  provide  insights  into  the  state  of  an  energy  system,  looking  at  dozens  of 
them can quickly lead to information overload and confuse rather than facilitate decision‐making. 
Thus  a  key  step  in  working  with  indicators  is  combining  and  interpreting  them  in  a  way  that  is 
Page | 12 transparent, logical and relevant to policy. 
In MOSES, indicators are aggregated in two steps. First, three bands of values – corresponding to 
low,  medium  and  high  vulnerability  –  are  established  for  each  indicator.  These  bands  are 
primarily  based  on  the  observed  ranges  of  the  indicator  values  in  IEA  countries.  For  example, 
crude  oil  import  dependencies  in  IEA  countries  naturally  fall  into  three  categories:  low  (≤15%) 
import  dependency  and  net‐exporters,  moderate  import  dependency  (40%‐65%),  and  high 
import dependency (≥80%). In some cases, expert judgements are used to determine the ‘safe’ 
levels  of  risks  or  ‘adequate’  resilience  capacities.  For  example  for  crude  oil,  having  5  or  more 
ports  capable  of  receiving  oil  imports  or  9  or  more  pipelines  was  considered  as  ‘high’  level  of 
resilience.2  
In  the  second  step,  this  categorisation  is  used  to  establish  an  energy  security  profile  for  each 
country,  by  combining  indicators  in  a  way  that  takes  into  account  how  particular  risks  may 
exacerbate one another and how particular resilience capacities may mitigate specific risks. For 
example,  the  number  of  ports  or  pipelines  mitigates  risks  of  imports,  but  is  not  relevant  for 
countries  whose  production  is  primarily  domestic.  In  contrast,  fuel  storage  is  considered  a 
resilience  factor  for  risks  related  to  both  domestically  sourced  and  imported  fuels,  since  it 
mitigates risks from both sources. 
Countries  are  then  grouped  in  three  to  five  energy  security  profiles  for  each  energy  source  or 
fuel, based on their overall risk exposure and resilience capacities (Figure 2). This process clusters 
countries with similar risk/resilience profiles. The energy security profiles are marked by letters A 
to  E,  moving  from  lower  risk/higher  resilience  profiles  (higher  energy  security)  to  higher 
risk/lower resilience profiles (lower energy security). Details of this clustering are presented for 
each energy source or fuel in the following section. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
                                                                                 
2
 While ports can receive crude oil from any crude oil tanker, pipelines have a limited number of suppliers. Thus, in evaluating 
the import infrastructure, ports have a higher resilience capacity than pipelines. 
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

Figure 2 Energy security profiles 
 

Page | 13 

 
 

Limitations and future work 
Any study of energy security faces a series of choices and MOSES is no exception. The focus on 
short‐term  physical  security  of  primary  sources  and  secondary  fuels  excludes  notions  that  are 
more  relevant  in  medium‐  or  long‐term  perspectives  on  energy  security,  such  as  the 
environmental  impact  of  energy  systems,  rapidly  growing  demand  for  energy  services  and  the 
depletion of natural resources. Aspects related to the “economic” or “affordability” dimension of 
energy security, such as the level and volatility of energy prices, are also excluded. 
The security of an energy system is not limited to the state of its infrastructure (the primary focus 
of  MOSES),  but  also  to  the  effectiveness  of  its  policies  and  regulations  as  well  as  the  market 
structure and the investment climate. While governance, institutional and investment factors can 
be important for energy security, they are not easily quantified and thus only indirectly reflected 
in MOSES.  
Additionally,  MOSES  deals  exclusively  with  national  indicators.  While  certain  energy  markets 
operate  regionally  (e.g.  the  European  Union)  or  sub‐nationally  (e.g.  Australia’s  regional  gas 
markets),  MOSES  does  not  take  these  situations  into  account  because  it  primarily  focuses  on 
infrastructure. 
 The IEA Model of short‐term energy security (MOSES)  © OECD/IEA 2011 

MOSES aims to evaluate security of supply of individual sources and fuels. It is not designed to 
compare  security  of  supply  across  different  energy  sources,  nor  to  produce  an  overall  “energy 
security index” spanning several fuels and carriers. Consequently, it cannot be used to compare 
the “overall” energy security of countries, although the situation with respect to specific sources 
and fuels can easily be compared. Since this version of MOSES focuses on security of supply of 
Page | 14 primary  energy  and  secondary  fuels,  it  does  not  deal  with  security  of  solar,  wind,  and  ocean 
energy which cannot be analysed separately from security of electricity systems. 
While  security  of  supply  is  important,  ultimately  consumers  and  policy  makers  are  most 
concerned  about  the  security  of  energy  services,  so  incorporating  electricity  and  end  uses  into 
MOSES will be key steps in providing policy‐relevant analysis of energy security. 
 
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

Evaluation of individual sources and fuels 
This  section  presents  an  evaluation  of  the  short‐term  energy  security  of  seven  primary  energy 
sources and two sets of secondary fuels. For each source and fuel, the section presents:  
(1) indicators;   Page | 15 
(2) the assessment process; and 
(3)  consolidated results for IEA countries. 

Crude oil 
Indicators: crude oil 
The analysis of crude oil vulnerability is based on eight indicators (Table 3) with ranges of values 
corresponding to high, medium and low levels of risk and resilience (Table 4).  

Table 3 Crude oil: indicators 
Risks Resilience
External resilience:
External risks:
• number of ports
External • import dependence
• number of pipelines
• political stability of suppliers
• diversity of suppliers
Domestic risks:
Domestic resilience:
Domestic • share of offshore production
• average storage level
• volatility of domestic production
 
The most important indicator in terms of crude oil supply security is net import dependence. IEA 
countries3 naturally fall into three categories: low import dependency (≤15%) and net exporters; 
medium import dependency (40%‐65%) and high import dependency (≥80%). A related external 
risk  indicator  is  the  political  stability  of  supplying  countries.  This  is  calculated  by  taking  a 
weighted  average  of  the  political  stability  of  suppliers  based  on  the  proportion  of  crude  oil 
imported  from  each  supplier  and  the  OECD  political  stability  rating  of  that  supplier.  The  OECD 
political stability rating ranges from 0 to 7, with OECD countries rated 0 and the most politically 
unstable countries rated 7. This indicator ranges from 0.4 to 5.1 in IEA countries. 
External  resilience  indicators  for  crude  oil  include  the  number  and  type  of  entry  points  for 
imports  and  the  diversity  of  suppliers.  Crude  oil  can  enter  a  country  by  maritime  ports  or 
pipelines.4  The  more  entry  points  a  country  has,  the  less  vulnerable  it  is  to  supply  disruptions. 
Ports are valued higher than pipelines, as they can be used to receive crude from a larger number 
of suppliers. Five ranges for this indicator were established:  
 lowest: only one import pipeline (no ports);  
 low: only 1 port and/or 2 pipelines;  
 medium: 2 ports or 3‐4 pipelines; 
 medium‐high: 3‐4 ports or 5‐8 pipelines; and 
 high: at least 5 ports or 9 pipelines. 
                                                                                 
3
 Luxembourg is not included in this analysis because it does not process any crude oil in its economy. 
4
 Rivers and trains are rarely used for importing crude oil to IEA member countries. 
 The IEA Model of short‐term energy security (MOSES)  © OECD/IEA 2011 

The diversity of suppliers is calculated using the Herfindahl‐Hirschman index, which is a measure 
of  the  concentration  of  supply.  This  index  ranges  from  0.1  (for  high  diversity)  to  1.0  (for  no 
diversity of supply). Three ranges of values for this indicator were established: high diversity of 
suppliers (<0.3), moderate diversity of suppliers (0.3‐0.8) and low diversity of suppliers (>0.8). 
The indicator for domestic resilience of crude oil supply is the average level of crude oil storage 
Page | 16 in  2010,  divided  by  the  maximum  refinery  intake  in  2010.  Three  ranges  of  this  indicator  were 
established: low (≤15 days), moderate (between 20 and 50 days) and high (≥55 days).  
Finally, for countries with significant domestic production of crude oil, internal risks are evaluated 
using two indicators: the share of offshore production and the volatility of domestic production. 
The ranges for the share of offshore production are low (<15%) and high (>90%). The ranges for 
the volatility of production, calculated by dividing the standard deviation of the monthly crude oil 
production in a given year by the average monthly crude oil production, are low (<20%) and high 
(>20%). 

Table 4 Crude oil: ranges for indicators 
Dimension Indicator Low Medium High
Import dependency ≤15% 40%-65% ≥80%
External risk
Political stability of suppliers <2.5 ≥2.9

Volatility of production <20% >20%

Domestic risk
Share of offshore production <15% >90%

Diversity of suppliers >0.8 0.30-0.8 <0.30

External
Import infrastructure Ports 0 1 2 3-4 ≥5
resilience
(entry points) Pipelines 1 2 3-4 5-8 ≥9

Domestic
Storage levels ≤15 20-50 ≥55
resilience
 

Assessment process: crude oil 
Countries are assigned to five groups with different crude oil security profiles (Figure 3). At each 
step  of  the  process,  countries  are  sorted  into  categories  according  to  one  of  the  indicators 
described  in  the  previous  section.  The  resulting  crude  oil  security  profiles  reflect  unique 
combinations of risk and resilience (Table 6). 
In the first step, countries are grouped according to their crude oil import dependency. Countries 
with  low  import  dependency  are  assigned  to  Group  A.  Countries  with  medium  import 
dependency  are  assigned  to  Group  B.  Risk  factors  associated  with  domestic  production  are 
further analysed for countries in these categories (for intra‐group sorting without affecting their 
grouping). 
In the second step, external and domestic resilience factors are analysed for countries with high 
crude oil import dependence. First, import infrastructure (the number and type of entry points) 
and  the  diversity  of  suppliers  are  analysed  to  determine  the  overall  external  resilience  of  a 
country (Table 5). Countries with high external resilience fall into Groups B and C, countries with 
moderate external resilience fall into Groups C and D, and countries with low external resilience 
fall into Groups D and E. 
 
 
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

Figure 3 Crude oil: steps for assessing security of supply 
 

Page | 17 

 
 

Table 5 Crude oil: aggregating indicators for external resilience 
Import infrastructure
 
Lowest  Low  Medium  Medium‐High  High 
Low  SK  PL  FI, HU     
Diversity of 
Medium  CZ  IE    SE,   
suppliers 
High  AT  CH  BE, NL, PT, TK  GR,  DE, ES, FR, IT, KR, JP 
Note: Country abbreviations are available on page 42. 
 
The crude oil storage level is used as a differentiating factor for the final allocation of the highly 
import‐dependent countries (Figure 5) between groups B and C (high vs. medium storage); C and 
D (high‐medium vs. low storage); as well as D and E (high‐medium vs. low and high vs. medium). 
As the result of this second step, countries with the highest external and domestic resilience are 
assigned  to  Group  B  (the  same  as  moderately  import‐dependent  countries).  The  remaining 
countries are divided among groups C, D and E depending on their resilience capacities (Figure 5). 
MOSES further refines this evaluation by considering group‐specific factors such as: 
 crude oil storage levels, volatility of domestic production and the share of offshore production 
for net exporters and nearly self‐sufficient countries in Group A; 
 The IEA Model of short‐term energy security (MOSES)  © OECD/IEA 2011 

 the  volatility  of  domestic  production,  the  share  of  offshore  oil  production,  importing 
infrastructure  and  the  diversity  of  suppliers  for  moderately  import‐dependent  countries  in 
Group B; and 
 the  political  stability  of  suppliers  for  highly  import‐dependent  countries  in  Groups  B,  C,  D  
and E. 
Page | 18
Results: crude oil 
Table 6 Crude oil: security profiles 
No. of
Group Countries that:
countries

A Export crude oil or import ≤15% of their crude oil consumption. 5

Import 40%-65% of their crude oil consumption or
B Import ≥80% of their crude oil consumption and have
 ≥5 crude oil ports, high supplier diversity and ≥55 days of crude oil storage.
4
Import ≥80% of their crude oil consumption and have:
C  ≥5 crude oil ports, high supplier diversity, and <50 days of crude oil storage or
 2-4 crude oil ports, high supplier diversity and >20 days of crude oil storage.
9
Import ≥80% of their crude oil consumption and have:
 2-4 crude oil ports, high supplier diversity, and ≤15 days of crude oil storage or
 2 crude oil ports or 3 crude oil pipelines, low supplier diversity, and ≥15 days crude oil storage
D or
 1-2 crude oil pipelines or 1 crude oil port and have either:
6
 medium to high supplier diversity and ≥15 days of crude oil storage or
 low supplier diversity and ≥55 days of crude oil storage.
Import ≥80% of their crude oil consumption and have:
E  1-3 crude oil pipelines or 1 crude oil port and ≤15 days of crude oil storage or
 1-2 crude oil pipelines, low supplier diversity and <50 days of crude oil storage.
3
Note: this table includes 27 countries because Luxembourg does not use crude oil. 
 

Oil products 
Oil  products  consumed  can  either  be  refined  domestically  (12  IEA  countries  refine  virtually  all 
their  consumption  needs)  or  imported.  Each  of  these  two  supply  streams  is  associated  with 
specific  risks  and  resilience  factors.  While  imported  products  can  be  subject  to  disruption  of 
trade, supply routes or compromised importing infrastructure, domestically refined products are 
exposed to the risks of refinery outages and disruptions of adequate crude supply. 
The  analysis  in  this  section  is  conducted  separately  for  middle  distillates,  motor  gasoline  and 
other oil products. 
The middle distillates group includes: gas/diesel oil, kerosene‐type jet fuel, and other kerosene. 
It accounted for between 24% and 84% of demand in IEA countries in 2010, while motor gasoline 
accounted for 5% to 45% of demand.  
Other  oil  products  is  a  diverse  category  that  includes:  fuel  oil,  refinery  gas,  ethane,  naphtha, 
aviation  gasoline,  gasoline  type  jet  fuel,  petroleum  coke,  white  spirit,  lubricants,  bitumen, 
paraffin  waxes,  and  all  other  products.  The  vast  majority  of  these  products  are  used  in  small 
quantities  (<5%  of  oil  product  demand)  for  most  IEA  countries.  The  most  notable  exception  is 
naphtha, which accounts for 40% of oil product demand in Korea (primarily in the petrochemical 
industry)  and  10%  to  20%  in  seven  other  IEA  countries.  Another  notable  exception  is  fuel  oil, 
which accounts for 10% to 30% of oil product demand in 10 IEA countries. Fuel oil can be easily 
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

substituted  with  crude  oil,  distillates  or,  in  the  case  of  power  generation,  natural  gas.  Naphtha 
was  not  analysed  because  it  is  used  primarily  in  the  petrochemical  industry,  not  as  an  energy 
source but rather as an input resource. Detailed analysis of naphtha was deemed to be beyond 
the scope of this paper, which is designed to be a high‐level tool for identifying key vulnerabilities 
in IEA countries. One key assumption in this aggregated analysis is that if an IEA country has one 
dominant “other oil product”, the days of stock cover and product balance will primarily reflect  Page | 19 
the dominant product. 

Indicators: oil products 
The analysis for oil product vulnerability is based on nine indicators for each oil product category. 
Seven of these indicators are the same for all three categories and two are specific to each sub‐
category (Table 7). 

Table 7 Oil products: indicators 
Risks Resilience
External risks: External resilience:
 deficits:  entry points: ports
External o gasoline  entry points: pipelines
o middle distillates  entry points: rivers
o other oil products  diversity of suppliers
Domestic risks: Domestic resilience:
 crude oil supply vulnerability  flexibility of refining infrastructure
 number of refineries  average stock levels (2010):
Domestic
o gasoline
o middle distillates
o other oil products
 
Exposure  to  external  risks  is  evaluated  using  deficits,  i.e.  the  proportion  of  domestically 
consumed oil product that is imported. Separate indicators for each oil product category are used 
instead of the aggregate oil product import dependency, because while some countries are not 
net importers for total oil products, they are net importers for motor gasoline, middle distillates 
or other oil products. Since different categories of oil products are not interchangeable in most 
situations the analysis is done separately for each product category. Four ranges of values for oil 
product import dependency are used: lowest (<5%), low (5%‐25%), medium (25%‐45%) and high 
(>45%) fuel deficit. 
External  risks  are  mitigated  by  external  resilience  factors  reflected  in  the  number  and  type  of 
entry points and the diversity of suppliers. The ranges for the diversity of suppliers indicators for 
oil products differ from those for crude oil and natural gas because of the differences between 
international  markets  for  these  fuels.  While  the  crude  oil  and  natural  gas  markets  can  only  be 
supplied by countries with oil/gas deposits, the oil products market can be supplied by a much 
larger number of countries with refineries. Thus, more stringent ranges of supplier diversity were 
used: high (≤0.18), medium (between 0.18 and 0.54) and low (≥0.54).5 The ranges for entry points 
(Table 8) are similar to those used for evaluating crude oil security of supply. 
In line with MOSES’ energy systems approach to energy security, the evaluation of oil product security 
takes  into  account  the  vulnerability  of  crude  oil  supply.  The  five  groups  of  crude  oil  supply 
vulnerability described in the previous section form the five natural ranges for this indicator. 
 

                                                                                 
5
  Diversity  of  oil  product  suppliers  is  measured  by  the  same  Herfindahl‐Hirschman  index  as  used  for  crude  oil  supplier 
diversity. 
 The IEA Model of short‐term energy security (MOSES)  © OECD/IEA 2011 

The internal resilience indicators for oil products are the number of refineries, the flexibility of 
the  refining  infrastructure  (i.e.  the  ability  of  refineries  to  deal  with  different  kinds  of  crude  oil 
calculated using the Nelson complexity index6) and the storage levels for respective oil products 
measured as the average number of weeks of forward demand (consumption) stored. The ranges 
for these indicators are presented in Table 8.  
Page | 20 Political stability of suppliers was discarded as a discriminating indicator after detailed analysis. In 
general,  the  political  stability  of  suppliers  of  oil  products  to  IEA  countries  is  high  (weighted 
average generally less than 2 on a scale of 0 to 7, with 0 representing OECD countries and 7 the 
most politically unstable countries). 

Table 8 Oil products: ranges for indicators 
Dimensions Indicator Low Medium High
Deficit (gasoline/middle distillates/ other oil 5%-
External risk <5% 25%-45% ≥45%
products) 25%

Crude oil security profile The five profiles evaluated in MOSES

Domestic risk Indicator is only considered for
Number of refineries 1
countries with 1 refinery

Diversity of suppliers ≥0.54 0.18-0.54 ≤0.18

Ports 0 2-4 ≥5
External
resilience Import infrastructure Rivers 1-2 No countries have more than
(entry points) 2 pipelines or river points
Pipelines 1-2 without at least 5 maritime ports

Flexibility of refining infrastructure (Nelson

<6.0 6.0-9.0 ≥9.0
Domestic complexity index)
resilience Average (2010) storage levels measured
≤3 3-6 6-9 ≥9
in weeks of forward demand
 

Assessment process: oil products 
The analysis of oil product supply security is conducted in a four step process (Figure 4). 
Step 1 evaluates the vulnerability of domestically refined products (based on refinery complexity 
and security of crude supply). 
Step  2  evaluates  the  vulnerability  of  imported  oil  products  based  on  external  resilience  and 
dependence on imported middle distillates, motor gasoline and other oil products. 
Step 3 analyses the vulnerability of the combined oil product flow by combining the results from 
the first two steps. 
Step 4 evaluates the vulnerability of the total oil product supply by combining the combined oil 
product  flow  analysis  with  the  product  stock  levels,  which  is  a  resilience  measure  that  can 
mitigate all types of risk arising from the oil product supply chain. 
 
 
 
                                                                                 
6
  The  Nelson  complexity  index  is  an  industry  standard  used  to  measure  the  flexibility  of  refineries.  If  a  higher  grade  crude 
would be disrupted, a refinery with a high‐complex index can substitute with lower‐grade crude. Methodology published by 
Reliance Industry Limited is available for download here:  
http://www.ril.com/downloads/pdf/business_petroleum_refiningmktg_lc_ncf.pdf. 
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

Figure 4 Oil Products: steps for assessing security of supply 
 

Page | 21 

 
Step 1: evaluation of vulnerability of domestically refined oil products. 
The  vulnerability  of  domestically  refined  oil  products  is  evaluated  in  two  stages.  The  first  stage 
identifies five groups of countries based on their crude oil supply security and the flexibility of the 
refining infrastructure (Table 9).7 

Table 9 Oil products: vulnerability from crude oil supply and refinery flexibility 
Crude oil supply

A B C D E

High (≥9) CA, UK DE, US GR FI, HU, PL SK

Refinery
Med (6-9) AU JP, NZ BE, ES, FR, IT, KR, NL, PT, SE AT, CZ CH, IE
flexibility
Low (≤6) DK, NO TK
Note: Refinery flexibility is measured using the Nelson complexity index.  
 
In  the  second  stage,  the  number  of  refineries  is  taken  into  account.  While  the  number  of 
refineries  depends  on  a  country’s  size,  having  a  single  refinery  makes  a  country  particularly 
vulnerable to natural or technical failures. The results of this analysis are five groups of countries 
according to the vulnerability of domestically refined products (Table 10). 

Table 10 Oil products: vulnerability for domestically refined products 
Oil product vulnerability from Number of refineries
crude oil supply and refinery
flexibility (Table 9) 2+ refineries Only 1 refinery

Highest AU, CA, DE, UK, US

High DK, GR, JP, NO
Medium BE, ES, FI, FR, IT, KR, NL, PL, PT, SE NZ
Low CZ, TK HU
Lowest CH AT, IE, SK

                                                                                 
7
 Luxembourg has no refinery, so is not included here. 
 The IEA Model of short‐term energy security (MOSES)  © OECD/IEA 2011 

Step 2: evaluation of vulnerability of imported oil products. 
This  step  is  only  relevant  for  the  24  IEA  countries  with  a  trade  deficit  in  at  least  one  of  the 
categories  of  oil  products.  First,  the  nature  and  number  of  entry  points  is  combined  with  the 
supplier diversity to divide the countries into three groups (Table 11). 

Page | 22 Table 11 Oil products: external resilience 
Infrastructure rating
Low
High Medium
(1-2 river entry ports,
(≥5 ports) (2 river entry ports, 2 ports)
0-2 pipelines)
DK, ES, FR, IT, JP, KR,
High PL
UK, US
Diversity
AU, CA, DE, FI, NO, NZ,
rating Med AT, CH, CZ, HU
PT, SE, TK
Low IE LU
Note: External resilience is only evaluated for countries with net import dependency in at least one of the oil product groups. 
 
Subsequently,  the  results  of  this  evaluation  are  combined  with  the  external  risk  exposure  as 
represented  by  the  deficit  level.  This  is  done  independently  for  gasoline,  middle  distillates  and 
other oil products (Tables 12a, 12b and 12c). 

Table 12a Oil products: gasoline import deficit 
Deficit levels

Very low (<5%) BE, CA, DE, DK, ES, FI, FR, GR, IT, JP, KR, NL, NO, PL, PT, SK, TK, UK, US
External resilience
High Medium Low
Low (5%-25%) AU, SE AT, CZ, HU
Med (25%-45%) NZ
High (≥45%) CH, IE LU

Table 12b Oil products: middle distillates import deficit 
Deficit levels

No deficit BE, CA, FI, GR, HU, IT, JP, KR, NL, NO, SK, SE, US
External resilience
High Medium Low
Low (5%-25%) DE, ES PL, PT, UK CZ
Med (25%-40%) AU, DK, FR, NZ
High (≥45%) TK AT, CH, IE LU

 
 
 
 
 
 
 
 
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

Table 12c Oil products: other import deficit 
Deficit levels

No deficit BE, CZ, GR, HU, NL, SK, SE

External resilience
High Medium Low
Page | 23 
Low (5%-25%) DE, DK, ES, FR, IT, NO, UK AT
Med (25%-45%) CA, JP, PL, PT, TK, US CH
High (≥45%) AU, FI, KR, NZ IE LU
 

Step 3: evaluation of vulnerability of the combined oil product flows. 
Step 3 combines the analysis from the previous two steps to evaluate the overall vulnerability of 
the  oil  product  flows  from  both  imported  and  domestically  refined  sources.  As  with  step  2, 
gasoline, middle distillates and other oil products are evaluated separately. As a result, countries 
are divided into five groups of vulnerabilities with respect to supply of gasoline, middle‐distillates 
or other oil products (Tables 13a, 13b and 13c). 

Table 13a Oil products: gasoline total flow vulnerability 
Domestically refined gasoline
Highest High Medium Low Lowest N/A
AU, CA, DE, DK, GR, BE, ES, FI, FR, IT, KR, CZ, HU,
High AT, SK
UK, US JP, NO NL, NZ, PL, PT, SE TK
Imported
gasoline Med CH, IE
Low LU

Table 13b Oil products: middle distillates total flow vulnerability 
Domestically refined middle distillates
Highest High Medium Low Lowest N/A
AU, CA, DE, DK, GR, BE, ES, FI, FR, IT, KR,
High CZ, HU SK,
UK, US JP, NO NL, NZ, PL, PT, SE
Imported
middle
Med TK AT, CH, IE
distillates
Low LU

Table 13c Oil products: other oil products total flow vulnerability 
Domestically refined other oil products
Highest High Medium Low Lowest N/A
DK, GR, BE, ES, FR, IT, KR, NL, CZ, HU
High CA, DE, UK US AT, SK
JP, NO PL, PT, SE TK
Imported
other oil
Med AU FI, NZ CH, IE
products
Low LU
 

Step 4: evaluation of the vulnerability of the total oil product supply. 
Step 4 combines the above analysis for gasoline, middle distillates and other oil products with the 
average stock levels for these respective oil products. High stock levels can mitigate against both 
 The IEA Model of short‐term energy security (MOSES)  © OECD/IEA 2011 

external and internal vulnerabilities arising at different stages of the supply chain. Countries with 
more than six weeks of stock levels are assigned to Groups A and B. Countries with the “highest” 
security of oil product flow (Tables 13a, 13b and 13c) are also assigned to Groups A or B. 

Results: oil products 
Page | 24
Table 14a Oil products: gasoline security profiles 
No. of
Group Countries that:
countries
Import ≤45% of their gasoline consumption and are

A  in Crude oil groups A or B with ≥6 weeks of gasoline stocks or

 in Crude oil groups C or D with a moderate to highly flexible refining portfolio and 11
≥9 weeks of gasoline stocks.
Import ≤45% of their gasoline consumption and are

B1  in Crude oil groups A or B with <6 weeks of gasoline stocks or

 in Crude oil group C with a moderate to highly flexible refining portfolio and 3-6 weeks 9
of gasoline stocks.
Import ≤45% of their gasoline consumption and are
 in Crude oil groups D or E with one highly flexible refinery and ≥9 weeks of gasoline
B2 stocks or
Import >45% of their gasoline consumption and have
5
 a moderate supplier diversity and ≥9 weeks of gasoline stocks.
Import >45% of their gasoline consumption and have
C  6-9 weeks of gasoline stocks and either ≥6 sea ports for gasoline imports with low
supplier diversity or 1-2 oil product pipelines with moderate supplier diversity.
2
D Import >45% of their gasoline consumption and have
 3-6 weeks of gasoline stocks, one oil product pipeline, and low supplier diversity. 1
Table 14b Oil products: middle distillates security profiles 
No. of
Group Countries that:
countries
Import ≤45% of their middle distillates consumption and

A  have ≥9 weeks of middle distillates stocks and are either

 in Crude oil groups A through C or 9
 in Crude oil group D with a highly flexible refining portfolio and at least 2 refineries.

B1 Import ≤45% of their middle distillates consumption and

 are in Crude oil groups A through C with ≥3 weeks of middle distillates stocks or 10
Import ≤45% of their middle distillates consumption and
 are in Crude oil groups D or E with a moderate to highly flexible refining portfolio and
B2 ≥6 weeks of middle distillates stocks or
Import >45% of their middle distillates consumption with ≥9 weeks of middle distillates
5
stocks and either moderate supplier diversity or ≥5 oil products ports.

C Import ≤45% of their middle distillates consumption and in Crude oil group E with
1 highly flexible refinery and ≥6 weeks of middle distillates stocks. 1
D Import >45% of their middle distillates consumption with moderate supplier diversity
and 3-6 weeks of middle distillates stocks. 2
E Import 100% of their middle distillates consumption through 1 pipeline with low
supplier diversity and ≤3 weeks of middle distillates stocks. 1
 
 
 
 
 
 
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

Table 14c Oil products: other oil products security profiles 
No. of
Group Countries that:
countries
Import ≤45% of their other oil products consumption and are
 in Crude oil groups A or B with ≥6 weeks of other oil products stocks or

A  in Crude oil group C with either

 a highly flexible refining portfolio and ≥6 weeks other oil products stocks or 4 Page | 25 
 a limited to moderately flexible refining portfolio with ≥ 9 weeks of other oil products
stocks.
Import ≤45% of their other oil products consumption and are

B  in Crude oil groups A or B with <6 weeks of other oil products stocks or
 in Crude oil group C with moderate flexibility of refining and 3-9 weeks of other oil 10
products stocks.
Import ≤45% of their other oil products consumption and are
 in Crude oil group C with either:

C1  a moderately to highly flexible refining portfolio and <3 weeks of other oil products
stocks or 4
 a relatively inflexible refining portfolio with ≥3 weeks of other oil products stocks or
 in Crude oil group D with a highly flexible refining portfolio and at least 2 refineries.

C2 Import >45% of their other oil products consumption with ≥5 oil product ports and ≥6
weeks of other oil products stocks. 2
Import ≤45% of their other oil products consumption and are
 in Crude oil groups D or E with either

D  a moderately flexible refining portfolio and 3-6 weeks of other oil products stocks or
 a highly flexible refining portfolio and <3 weeks of other oil products stocks or 6
Import >45% of their other oil products consumption with moderate supplier diversity
and <3 weeks of other oil products stocks.

E Import 100% of their other oil products consumption with low supplier diversity and
<3 weeks of other oil products stocks. 2
 

Natural gas 
The indicators and the assessment process for natural gas are very similar to those for crude oil. 

Indicators: natural gas 
The  analysis  of  natural  gas  security  includes  seven  indicators  related  to  external  and  domestic 
aspects that reflect both risks and resilience capacity (Table 15, with ranges in Table 16). 

Table 15 Natural gas: dimensions of energy security and indicators 
Risks Resilience
External risks: External resilience:
• import dependency • entry points: Liquified natural gas (LNG)
External • political stability of suppliers ports
• entry points: pipelines
• diversity of suppliers
Domestic risks: Domestic resilience:
• offshore production • send-out capacity from natural gas
Domestic
storage
• gas intensity
 
As  with  crude  oil,  the  most  important  indicator  in  terms  of  natural  gas  supply  security  is  net 
import dependence. Countries fall into three categories: low import dependency (≤10%) and net 
exporters; moderate import dependency (30%‐40%); and high import dependency (≥70%). 
 
 The IEA Model of short‐term energy security (MOSES)  © OECD/IEA 2011 

The  political  stability  of  supplying  countries  is  also  considered.  This  is  calculated  by  taking  the 
weighted  average  of  supplying  countries  using  the  OECD  political  stability  rating.  This  indicator 
ranges from 0.4 to 4.4 for IEA countries. 
External  resilience  indicators  include  the  number  and  type  entry  points  and  diversity  of 
suppliers. Natural gas can be imported through liquefied natural gas (LNG) ports and pipelines. 
Page | 26 The  more  entry  points  a  country  has,  the  less  vulnerable  it  is  to  supply  disruptions.  LNG  ports 
offer  greater  resilience  than  pipelines  because  they  can  receive  imports  from  the  spot  LNG 
market while pipelines generally can only receive imports from predetermined suppliers.  
The  diversity  of  suppliers  is  calculated  using  the  Herfindahl‐Hirschman  index.  This  indicator  is 
broken  into  three  ranges:  high  diversity  (<0.3),  moderate  diversity  (0.3‐0.6)  and  low  diversity 
(>0.6). 
Domestic  resilience  is  evaluated  using  daily  send‐out  capacity  from  natural  gas  storage, 
measured by dividing the maximum drawdown rate from both underground and LNG storage by 
the  peak  daily  demand.  Countries  can  be  separated  into  three  groups:  those  that  have  a  low 
send‐out  capacity  compared  with  their  peak  daily  demand  (<50%),  those  that  have  moderate 
send‐out  capacity  (between  50%  and  100%)  and  those  that  have  a  high  send‐out  capacity 
(>100%).  
Natural  gas  intensity  is  also  used  as  an  indicator  of  domestic  resilience.  This  is  calculated  by 
dividing a country’s gas consumption by the GDP and is a sign of a country’s economic exposure 
to gas disruptions. 
Finally, for countries with significant domestic production capacities, domestic risks are evaluated 
using the share of offshore gas production. Countries are divided into two groups: high (≥80%) 
and low (≤30%). Offshore production is more vulnerable than onshore production. 

Table 16 Natural gas: ranges for indicators 
Dimension Indicator Low Medium High
Import dependency ≤10% 30%-40% ≥70%
External risk
Political stability of suppliers <1.0 1.0-4.0 ≥4.0

Domestic risk Share of offshore production ≤30% ≥80%

Diversity of suppliers >0.6 0.30-0.6 ≤0.30

External
Ports 0 1-2 ≥3
resilience Entry points
Pipelines 1-2 3-4 ≥5

Domestic Send-out capacity <50% 50%-100% >100%

resilience Natural gas intensity, bcm/$1000 USD <20 20-60 >60
 

Assessment process: natural gas 
Natural gas security is evaluated in a step‐by‐step process (Figure 5). At each step, countries are 
compared with respect to one indicator and then sorted into different categories (Table 16). They 
are then grouped according to their overall risk exposure and resilience capacity (Table 20).  
The first step in assessing natural gas security is to group countries by net import dependency. 
Seven countries with low import dependency (≤10%) and net exporters are assigned to Group A. 
External  resilience  factors  are  less  relevant  for  the  countries  in  this  group  because  they  do  not 
rely heavily on imported natural gas. The United Kingdom is also assigned to Group A; it imports 
40% of its gas from politically stable countries and has a highly developed import infrastructure. 
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

Figure 5 Natural gas: steps for assessing security of supply 
 

Page | 27 

 
 
Countries  with  high  import  dependency  are  then  sorted,  based  on  their  external  and  internal 
resilience factors (Figure 5). Countries are first sorted based on their external resilience capacity: 
importing infrastructure (Table 17) and diversity of suppliers (Table 18). 

Table 17 Natural gas: import infrastructure rating 
Number of LNG ports
0 1-2 ≥3
0 JP, KR

Number of 1-2 HU, FI, IE, SE GR, PT

Pipelines 3-4 AT, LU, SK, CZ, CH, PL
≥5 DE BE, IT, TK ES, FR, UK, US

Table 18 Natural gas: external resilience for highly import‐dependent countries 
Infrastructure rating
Low Medium High
Low FI, HU, IE, SE PL, SK
Diversity
Med AT, CZ, GR, LU, PT, CH DE, TK,
rating
High BE, FR, IT, JP, KR, ES
 
 
 The IEA Model of short‐term energy security (MOSES)  © OECD/IEA 2011 

Finally,  importing  countries  are  sorted  for  domestic  resilience  according  to  their  send‐out 
capacity for natural gas (Table 19). 

Table 19 Natural gas: send‐out capacity and external resilience 
External resilience rating (Import infrastructure and diversity)
Page | 28 Low Medium High
Low FI, IE, SE LU, CH BE,
Send-out
Med PL, SK CZ, DE, TK FR, IT
capacity
High HU AT, GR, PT JP, KR, ES
 
The  countries  with  the  highest  external  resilience  and  high  or  medium  send‐out  capacity  are 
assigned to Group B. The countries with the lowest external resilience and low send‐out capacity 
are  assigned  to  Group  E.  The  remaining  countries  are  assigned  to  Group  D  if  either  external 
resilience or send‐out capacity is low. Countries with moderate resilience capacities are assigned 
to Group C. 
MOSES further refines this evaluation by considering group‐specific factors such as: 
 offshore production for net exporters in Group A; 
 political stability of suppliers for countries in Groups B, C, D and E; and 
 send‐out capacity and gas intensity for all countries. 

Results: natural gas 
Table 20 Natural gas: security profiles 
No. of
Group Countries that:
countries

A Export natural gas or Import ≤10% of their natural gas supply or

Import 10%-40% with ≥5 pipelines, ≥3 LNG ports, and a high supplier diversity. 8
Import ≥70% of their natural gas supply and have
B  ≥5 pipelines and/or ≥3 LNG ports, a high supplier diversity, and maximum send-out
capacity from gas storage ≥50% peak-daily demand.
4
Import ≥70% of their natural gas supply and have
 ≥5 pipelines and/or ≥3 LNG ports, a high supplier diversity, and maximum send-out
capacity from gas storage <50% of peak-daily demand or
C  3-4 pipelines and/or 1-2 LNG ports, a medium to high supplier diversity, and
maximum gas storage send-out capacity ≥50% peak-daily demand or
8
 ≤4 pipelines or ≤2 LNG ports, low to medium supplier diversity, and maximum
send-out capacity ≥100% of peak-daily demand.
Import ≥70% of their natural gas supply with 3-5 pipelines and/or 1-2 LNG ports and
 medium to high supplier diversity and maximum send-out capacity from gas storage
D <50% of peak-daily demand or
 low to medium supplier diversity and maximum send-out capacity ≥50% of
5
peak-daily demand.
Import ≥70% of their natural gas supply and have
E  3-4 pipelines and/or 1-2 LNG ports with low supplier diversity and maximum
send-out capacity <50% of peak-daily demand.
3
 
 
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

Coal 
Security  of  coal  supply  is analysed  by  considering  total  coal  flow  without  differentiating  among 
different coal qualities. With a few exceptions, different types of coal are substitutable or can be 
blended, and most boilers can handle different types of coal or coal blends.8 
Page | 29 
Indicators: coal 
The  analysis  of  coal  security  is  based  on  four  indicators  related  to  three  dimensions  of  energy 
security (Table 21).  

Table 21 Coal: dimensions of energy security and indicators  
Risks Resilience
External resilience:
External risks:
External • entry points
• import dependency
• diversity of suppliers
Domestic risks: Domestic resilience:
Domestic
• proportion of underground mining • n/a
 
The most important indicator for coal is import dependency. While not nearly as risky as oil and 
natural  gas,  imported  coal  is  still  considered  riskier  than  domestically  produced  coal.  Political 
stability  of  suppliers  is  not  taken  into  account  because  there  is  no  historical  evidence  that  this 
factor disrupts coal exports.  
The risk of import dependency is considered in combination with external resilience factors that 
include the number and type of entry points and the diversity of suppliers. As with crude oil, oil 
products and natural gas, these factors are seen as counteracting the risk of imports. 
MOSES  uses  the  proportion  of  underground  mining  as  a  domestic  risk  indicator,  because 
underground  mining  is  more  exposed  to  disruptions  than  above‐ground  mining.  Underground 
mining faces risks such as gas explosions and cavern collapses, and is more vulnerable to workers’ 
strikes,  since  underground  miners  are  more  skilled  and  harder  to  replace  than  above‐ground 
miners.  In  addition,  production  from  open‐pit  mining  is  easier  to  expand  in  the  case  of  a 
shortage.  
The three ranges of values for each indicator of coal supply security are used (Table 22). 

Table 22 Coal: ranges for indicators 
Dimension Indicator Low Medium High
External risk Import dependency 0% 30%-70% >70%

No countries have more than

Domestic risk Share of underground mining <40% 40%-60% 60% of their domestic coal
from underground sources

Diversity of suppliers >0.6 0.3-0.6 <0.3

External Import Sea or river ports 1-2 3-4 >5
resilience Infrastructure No countries have >3 railway entry points and
(entry points) Railways 2-3
<3 sea or river ports.
 

                                                                                 
8
 The main exception is coking coal, which globally accounts for just over 10% of coal consumption. Coking coal is primarily 
used in steel production both as an input to the manufacturing process and for electricity production. 
 The IEA Model of short‐term energy security (MOSES)  © OECD/IEA 2011 

Assessment process: coal 
The  first  step  in  assessing  security  of  coal  supply  involves  evaluating  the  exposure  to  external 
risks  by  sorting  countries  based  on  import  dependency  (Figure  6).  Low  and  moderate  import‐
dependent  countries  are  assigned  to  Groups  A  and  B,  depending  on  the  proportion  of  their 
domestic  production  that  comes  from  underground  mining.  Countries  with  high  import 
Page | 30
dependency are sorted into Groups C, D and E based on their external resilience. 
The  second  step  is  to  evaluate  domestic  risk  based  on  the  proportion  of  domestic  mining  that 
comes from underground mines. Countries where less than 40% of coal comes from underground 
mines are assigned to Group A. Countries where more than 40% of coal comes from underground 
mines are assigned to Group B. 

Figure 6 Coal: steps for assessing security of supply 
 

 
 
The third step is to sort countries with high import dependency based on their external resilience 
capacities  (Table  23).  Countries  fall  into  three  categories  in  terms  of  entry  points:  those  with  a 
strong  importing  infrastructure  (more  than  five  coal‐receiving  ports);  those  with  a  moderate 
importing  infrastructure  (two  to  four  river  or  marine  ports,  and  up  to  three  land  entry  points); 
and one country with only one port and two land entry points. All countries have medium to high 
diversity of suppliers of coal, except Switzerland and Finland. 
 
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

Table 23 Coal: external resilience of supply 
Infrastructure rating
High Medium Low
(≥5 ports) (2-4 ports) (1 port & 0-3 railways)
BE, DE, DK, ES, FR, IT, KR,
High HU, PT, SK, SE, TK
NL, UK Page | 31 
Diversity of
suppliers Med IE, JP AT, LU
Low FI CH
 

Results: coal 
IEA countries fall into five groups according to the security of their coal supply (Table 24). 

Table 24 Coal: summary of findings on security of supply 
No. of
Group Countries that:
countries

A Export coal or
Import 30%-60% of coal with 12
 the share of underground mining ≤40%.

B Import 30%-60% of coal with

 the share of underground mining >40%. 2
C Import ≥70% of coal with
 medium to high supplier diversity and ≥5 river or sea ports for coal import. 8
D Import ≥70% of coal with
 medium to high supplier diversity and 3-4 river or sea ports for coal import. 5
E Import ≥70% of coal with
 low supplier diversity and ≤2 sea or river ports. 1
 

Biomass and waste  
Biomass and waste encompass a large array of energy sources, including industrial and municipal 
waste;  solid  biomass  (wood,  wood  wastes,  agricultural  wastes,  etc.);  and  landfill,  sludge  and 
biogases. Liquid biofuels destined for the transportation sector are dealt with separately at the 
end of the section since they are mostly used for blending into oil products and follow production 
and  transformation  routes  whose  risks  differ  from  those  for  solid  biomass  and  waste  used  in 
power generation, industry and the residential sector.  

Indicators: biomass and waste 
The  analysis  for  biomass  and  waste  security  is  based  on  two  indicators  (Table  25).  External 
resilience is not considered because only solid biomass is imported and such imports are easy to 
deliver by sea to commercial ports or by land on a special goods train. 

Table 25 Biomass and waste: dimensions of energy security and indicators  
Risks Resilience
External risks: External resilience:
External
• import dependence • n/a
Domestic risks: Domestic resilience:
Domestic
• n/a • diversity of sources
 The IEA Model of short‐term energy security (MOSES)  © OECD/IEA 2011 

External  risks  are  evaluated  by  measuring  the  import  dependency  of  solid  biomass,  the  only 
energy source in this category traded in IEA countries. 
Biomass  and  waste  generally  face  little  risk  of  disruption.  Wood  can  be  subject  to  forest  fires; 
agricultural and wood waste can be disrupted by lower production levels or by upstream plants 
closing. The more the biomass and waste group depends on a single source, however, the more 
Page | 32 exposed it is to disruption, so the domestic resilience of the group is measured by the diversity of 
sources (Table 26). 

Table 26 Biomass and waste: ranges for indicators 
Dimension Indicator Low Medium High
No country imports more than 25% of this
External risk Import dependence <15% 15%-25%
source

Domestic resilience Source diversity >0.5 0.3-0.5 <0.3

 
The analysis of biofuels is based on three indicators (Table 27) and separates countries into low, 
medium and high risk or resilience capacity (Table 28). 

Table 27 Biofuels: dimensions of energy security and indicators  
Risks Resilience
External risks: External resilience:
External
• import dependence • entry points
Domestic risks: Domestic resilience:
Domestic
• volatility of agricultural output • n/a
 
Import  dependency,  an  external  risk  indicator  for  biofuels,  is  considered  independently  for 
biodiesel and bioethanol (just as gasoline, middle distillates and other oil products are evaluated 
independently). This external risk is measured against the number and nature of entry points as 
an indicator of external resilience. (The number of entry points is based on data for oil products, 
as biofuel‐specific entry point data were not available.) 
Domestic risks are evaluated using the volatility of agricultural output as measured by the OECD 
agricultural  output  index  (OECD  2008).  Since  biofuels  are  primarily  produced  from  agricultural 
output  and  increasingly  from  agricultural  wastes,  disruptions  in  agricultural  production  can 
disrupt biofuels production. 

Table 28 Biofuels: ranges for indicators 
Dimensions Indicator Low Medium High
External risk Import dependence <20% 40%-70% >80%

Sea
Import 0 2-4 ≥5
External ports
infrastructure
resilience River No countries have more than 2 river entry points
(entry points) 1-2
ports without at least 5 maritime ports

Domestic risk Volatility of agricultural output 0%-5% 5%-10% >10%

 

Assessment process: biomass and waste 
Biomass and waste security does not vary greatly between IEA countries; the range and natural 
groupings  for  the  two  indicators  are  far  smaller  than  for  any  other  fuel.  Import  dependency 
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

ranges from 0% to 24% (with only three countries importing more than 15%) and the diversity of 
sources ranges from 0.3 to 1.0. Thus no country has high exposure to external risks. As a result of 
this homogeneity, countries are grouped into three categories rather than five (Table 32). In this 
module, unlike other MOSES  modules, the  diversity of sources is the  most important indicator, 
rather  than  import  dependency,  because  no  member  country  imports  more  than  25%  of  the 
energy it derives from these sources (Figure 7).  Page | 33 

Figure 7 Biomass and waste: steps for assessing security of supply 
 

Assessment process: biofuels  
Like  oil  products,  biofuels  are  evaluated  independently  for  different  end‐use  products 
(bioethanol and biodiesel). Other biofuels are not evaluated as they account for less than 5% of 
biofuel demand in IEA countries. The assessment process is similar to that for oil products: step 1 
evaluates  the  security  of  externally  sourced  bioethanol  and  biodiesel  (based  on  import 
dependence  and  the  nature  of  entry  points);  step  2  evaluates  the  security  of  domestically 
produced biofuels based on the volatility of agricultural output; and step 3 evaluates the overall 
security of both bioethanol and biodiesel by combining the externally and domestically produced 
flows of both bioethanol and biodiesel (Figure 8). 

Figure 8 Biofuels: steps for assessing security of supply 
 

 
 The IEA Model of short‐term energy security (MOSES)  © OECD/IEA 2011 

Vulnerability of externally sourced bioethanol and biodiesel 
This  step  evaluates  countries  both  on  their  exposure  to  external  disruptions  and  their  external 
resilience capacity. The rating for external resilience is solely  based on infrastructure, since the 
diversity of suppliers is not available for biofuels. The infrastructure ratings from the oil products 
module are used to evaluate the external resilience with respect to biofuels imports (Table 29). 
Page | 34
Table 29 Biofuels: external resilience for imports 
Infrastructure rating
High (>5 ports) AU, CA, IE, DE, DK, ES, FI, FR, IT, KR, NO, NZ, PT, SE, TK, UK, US
Medium (2 maritime and
PL
2 river ports)
Low (1-2 river ports) AT, CH, CZ, HU, LU, NO, SK

Note: We only evaluate external resilience for countries with a net import dependence of bioethanol and/or biodiesel.  
 
The  external  resilience  rating  is  then  combined  with  the  import  dependency  for  both  biodiesel 
and bioethanol to evaluate the overall security of externally sourced biofuels. 

Table 30a Bioethanol: exposure to disruptions of external supply  
Import dependence
<20% AU, AT, BE, CA, CH, CZ, DE, ES, FR, HU, IT, NZ, SK, SE, TK, US
External resilience
High Medium Low
Medium (40%-70%) UK PL
High (>70%) DK, FI, IE, NL LU
Note: We only evaluate external supply for countries that consume bioethanol. 

Table 30b Biodiesel: exposure to disruptions of external supply 
Import dependence
<20% CA, LU, NO
External resilience
High Medium Low
Medium (40%-70%) IE, IT, UK AT
AU, BE, DE, ES, FI, FR, GR, KR,
High (>70%) PL CH, CZ, HU, SK
NL, NZ, PT, SE, TK, US
Note: We only evaluate external supply for countries that consume biodiesel. 
 

Vulnerability of domestically produced biofuels 
This  step  sorts  countries  based  on  the  volatility  of  agricultural  output.  Countries  fall  into  three 
groups:  those  with  very  low  volatility  of  agricultural  production,  those  with  low  volatility  of 
agricultural production, and one country with medium volatility of agricultural production. 
 
 
 
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

Table 31 Biofuels: security of domestic production 
Volatility of agricultural production
Very low AT, BE, CZ, CH DE, DK, ES, FI, FR, GR, IE, IT, KR, LU, NL, NO, PL, PT, SE, TK, UK, US
Low AU, CA, HU, NZ
Medium SK
Page | 35 
 

Combining external and domestic factors for biodiesel and bioethanol 
The final step combines the external and domestic vulnerability factors for an overall evaluation 
of  both  biodiesel  and  bioethanol,  separating  IEA  countries  into  groups  with  similar  risk  and 
resilience  profiles.  The  range  and  diversity  of  indicators  is  smaller  than  for  other  fuels,  so  we 
present only four groups for bioethanol (Table 33a) and three for biodiesel security (Table 33b). 

Results: biomass and waste 
Table 32 Biomass and waste: summary of findings on security of supply 
No. of
Group Countries that have:
Countries

A High diversity of sources (with concentration <0.3) and very low import
dependency (≤8%). 7
B High diversity of sources (with concentration <0.3) and low import dependency
(16%-24%). 18
Low diversity of sources (with high concentration of sources >0.5 which means at
C least 75% of their biomass and waste comes from a single source) and low import
dependency (16%-24%).
3
Table 33a Bioethanol: summary of findings on security of supply 
No. of
Group Countries that have:
countries

A Low or medium import dependency (<70%), combined with ≥5 sea ports and low
volatility of agricultural production (<5%). 18
B1 High import dependency (>80%) and ≥5 sea ports. 4
B2 No import dependency combined with medium volatility of agricultural production
(5%-10%). 1
C High import dependency (>80%) combined with 1-2 river ports. 1
Table 33b Biodiesel: summary of findings on security of supply 
No. of
Group Countries that have:
countries

A Low or medium import dependency (<70%), combined with ≥5 sea ports and low
volatility of agricultural production (<5%). 5
High import dependency (>80%) combined with ≥2 sea ports or
B Medium import dependency (40%-70%) combined with 1-2 river ports and low
volatility of agricultural production (<5%).
18
C High import dependency (>80%) combined with 1-2 river ports. 4
 
 The IEA Model of short‐term energy security (MOSES)  © OECD/IEA 2011 

Geothermal, hydropower, solar, wind and ocean energy 
Geothermal, hydropower, solar, wind and ocean energy are primarily used to produce electricity, 
so the security of their supply is closely linked to the vulnerability of electricity systems. However, 
the present version of MOSES focuses on security of supply rather than on risks associated with 
Page | 36 production,  transmission  and  use  of  electricity.  As  a  result,  its  potential  to  evaluate  security  of 
these sources is limited. 
Geothermal,  hydropower,  solar,  wind,  and  ocean  energy  are  harnessed  domestically  and  are 
widely viewed as increasing overall security of energy supply by reducing import dependency and 
increasing  diversity  of  total  primary  energy  supply  (TPES).  Electricity  produced  from  these 
renewable sources currently accounts for only a small proportion of TPES in most IEA countries. 
Only  six  IEA  countries  (Austria,  Canada,  New  Zealand,  Norway,  Sweden  and  Switzerland)  meet 
more than 10% of their TPES with electricity produced from these renewables. For five of these 
countries, this electricity is produced almost exclusively from hydropower; in New Zealand, about 
20% of TPES comes from hydropower and geothermal sources. 
Most renewable sources are exposed to specific security risks related to their natural availability. 
Variability  in  these  energy  sources  is  specifically  planned  for  in  electricity  system  design  and 
management.  Hydropower,  solar,  wind  and  ocean  energy  vary  over  time  and  can  be  limited 
either by the intrinsic nature of the source (e.g. solar energy is only available during daytime) or 
by climatic conditions. However, while hydropower can vary on a yearly, monthly and/or weekly 
basis, wind, solar and ocean energy can vary hourly or even by the minute and are more difficult 
to forecast and balance.9 In contrast, geothermal resources are much like fossil resources and do 
not experience large variation over the short‐term.10 
This  section  provides  a  quantitative  evaluation  of  hydropower  and  qualitatively  discusses  the 
issues related to security of other renewable energy sources used for electricity production.  

Indicators: hydropower 
Since  hydropower  is  produced  domestically,11  only  domestic  risks  and  resilience  factors  are 
relevant (Table 34). 

Table 34 Hydropower: indicators for evaluating vulnerability  
Risks Resilience
External risks: External resilience:
External
 n/a  n/a
Domestic risks: Domestic resilience:
Domestic
 variability of hydropower (as measured by annual volatility of production)
Note: The variability of hydropower is considered to be a measure of both risk and resilience (see text). 
 
Variability of hydropower production is determined by monthly‐ and annual‐ (rather than hourly) 
variations  of  weather  conditions.  The  indicator  used  to  evaluate  hydropower  is  the  average 
annual  volatility  of  hydropower  production  (1990‐2009),  which  is  calculated  by  the  standard 
deviation of full load hours over the average of full load hours. This indicator measures both risk 
and resilience aspects of hydropower production. In terms of risks, the average annual volatility 
of  production  is  a  proxy  for  weather  variability:  a  high  volatility  is  assumed  to  indicate  a  high 
                                                                                 
9
 Although tidal energy is variable, it is completely predictable. Solar power can also be predicted to a certain extent.  
10
 Solid biomass for power generation is also dispatchable. It is treated in detail in another section on biomass and waste. 
11
 Imports of electricity generated from renewable (and other) sources will be considered in another section of MOSES. 
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

variability in the weather. In terms of resilience capacities, a low volatility is assumed to indicate 
a high resilience capacity of the hydropower system, for instance large hydro reservoirs (stocks) 
compared  with  annual  production.  Thus,  this  indicator  reflects  not  only  weather  variability  but 
also the load and storage capacity and is considered both a risk and resilience indicator. 
In an ideal evaluation, additional risks and resilience capacities would be measured. For risks, an 
ideal indicator would be drought frequency, severity and duration. For resilience, spare capacity,  Page | 37 
water  storage  reservoirs  and  the  geographic  spread  of  hydro  power  plants  could  be  used. 
However, comparable data are not available for all IEA countries for these ideal indicators. 
Annual volatility of hydropower production for all IEA countries varies from 4% to 30%. The six 
IEA  countries  with  the  largest  proportion  of  TPES  from  hydropower  have  the  lowest  observed 
annual  volatility  of  production  (all  ≤11%),  probably  because  they  have  the  best  systems  for 
managing variations of hydropower availability. 

Results: hydropower 
Table 35 Hydropower: security profiles 
No. of
Group Countries with:
countries

A Volatility of hydropower production ≤11%. 12

B Volatility of hydropower production 12%-21%. 12
C Volatility of hydropower production ≥22%. 4
 

Other non‐combustible electricity‐producing renewables 
In addition to hydropower there are three other variable non‐combustible sources (wind, solar, 
and ocean energy) and geothermal energy. Geothermal energy is considered to be most secure 
because  its  supply  is  less  variable  over  the  short  term.  At  this  stage,  IEA  countries  are  not 
differentiated according to the security of their geothermal energy supply.  
The  other  non‐combustible  renewables  are  not  dealt  with  quantitatively  in  this  version  of 
MOSES.  Intermittency  of  wind  and  solar  energy  constitutes  an  inherent  part  of  electricity 
security, whereas this version of MOSES is focused on security of supply.  
The IEA is actively researching electricity security and intermittent resources. A recent IEA publication 
discusses in detail the technological, geographical, institutional and market factors affecting variable 
renewable  deployment  and  integration  in  grids  (Harnessing  Variable  Renewables,  IEA  2011).  The 
study concludes that reliable penetration (and consequent high security) of variable renewable power 
sources depends on the flexibility of the whole electric system they are embedded in. 

Nuclear power  
In evaluating the security of nuclear energy supply, MOSES assesses the likelihood of disruption 
in the supply of electricity produced from nuclear power plants.  This assessment is the first step 
in a comprehensive evaluation of the security of nuclear energy supply; later steps will integrate 
this  evaluation  into  an  assessment  of  electricity  security. It  is  important  to  note  that  the 
evaluation does not assess the safety of nuclear power plants. 
 The IEA Model of short‐term energy security (MOSES)  © OECD/IEA 2011 

Neither the supply security of the primary source (uranium) nor the supply security of secondary 
fuels  (nuclear  fuel)  is  relevant  to  an  evaluation  of  short‐term  energy  security.  When  refuelled, 
nuclear power plants typically receive two to three years of nuclear fuel stocks and some plants 
can stockpile up to ten years of nuclear fuel. This resilience, which is unique to nuclear energy, is 
a major advantage for the energy security of countries that have nuclear power plants. 
Page | 38
Indicators: nuclear power 
The  analysis  is  based  on  four  indicators  that  relate  to  two  dimensions  of  energy  security  
(Table 36). External risks are not considered because, as discussed, they are not relevant to short‐
term nuclear energy security. The analysis presented here will be integrated into the analysis of 
electricity security, which the  IEA  is currently developing  (see Overview).  The results presented 
below are therefore not representative of the security of overall electricity supply. The nuclear 
energy indicators and assessment process may also be reviewed to ensure the consistency of the 
analysis between electricity generation technologies. 

Table 36 Nuclear power: dimensions of energy security and indicators  
Risks Resilience
External risks: External resilience:
External
• n/a • n/a
Domestic risks: Domestic resilience:
Domestic • unplanned outage rate • diversity of reactor models
• average age of nuclear power plants • number of nuclear power plants
 
The  most  important  indicator  is  the  unplanned  outage  rate.  This  indicator  is  reported  by  the 
International Atomic Energy Agency (IAEA) and is the measurement of unplanned energy losses 
for  a  given  period  divided  by  the  reference  energy  generation  for  that  period.  It  measures  the 
proportion of unplanned time that a nuclear power plant is offline. For this indicator, the average 
value for the period 1999‐2009 is used. 
The  second  risk  indicator  is  the  average  age  of  nuclear  power  plants.  As  nuclear  power  plants 
age,  the  likelihood  that  they  will  experience  an  outage  increases.  This  has  been  signalled  as  an 
energy  security  concern  in  several  member  countries.  This  is  a  judgement  not  of  the  safety  of 
these plants, but of the likelihood they will be available for energy production. 
To  measure  resilience,  the  diversity  of  reactor  models  and  the  number  of  nuclear  power 
reactors are used as indicators. The first indicator is calculated using the total generation capacity 
of  each  type  of  reactor  model  from  IAEA  data  with  a  Herfindahl‐Hirschman  index.  The  fewer 
models a reactor fleet has, the more vulnerable it is to a systematic design flaw. In France this is 
known as the “risque générique”, which is the risk that the discovery of a technical flaw in one 
reactor would lead to shutdown of the entire fleet or a large portion of it. The second resilience 
indicator, the number of nuclear power plants, measures how concentrated the fleet is and how 
exposed it is to malfunction or shutdown (e.g. because of extreme natural events or accidents) of 
a single reactor. 
Each indicator is broken into different ranges for low, medium and high risk or resilience capacity 
(Table 37). 
 
 
 
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

Table 37 Nuclear power: ranges for indicators 
Indicator Low Medium High
Unplanned capability loss factor <3% 3%-6% 6%-9% >15%
Domestic risk
Average age of NPPs <20 20-30 >30

Domestic Nuclear power reactors 1 4-10 ≥15

Page | 39 
resilience Diversity of reactor models >0.6 0.3-0.6 <0.3
 

Assessment process: nuclear power 
As with other fuels, aggregation of nuclear power indicators is a step‐by‐step process to separate 
IEA countries into five groups based on their risk and resilience profiles (Figure 9). 
The  first  step  involves  evaluating  the  exposure  to  risks.  Countries  are  sorted  based  on  their 
unplanned  capability  loss  factor  and  the  average  age  of  their  NPPs.  These  two  indicators  are 
combined to present low, medium and high risk exposure ratings (Table 38). 

Table 38 Nuclear power: evaluating risk exposure for security of supply 
Unplanned outage rate
Low (<3%) Medium (3%-6%) High (>6%)
Low KR, SK CZ
Average
Med BE, FI, US DE, ES, HU CA, FR, JP, SE, UK
age of NPPs
High CH, NL
 
The  second  step  is  to  evaluate  countries  based  on  their  resilience  capacity.  Countries  are 
evaluated for both the number of NPP reactors and the diversity of reactor models (Table 39). 

Table 39 Nuclear power: evaluating resilience capacity for security of supply 
Number of NPP reactors
High (>15) Medium (4-10) Low (1)
High CA, FR, JP, US SE
Diversity of
reactor Med KR, UK BE, CH, CZ, DE, ES, FI
models
Low HU, SK NL

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 The IEA Model of short‐term energy security (MOSES)  © OECD/IEA 2011 

Figure 9 Nuclear power: steps for assessing security of supply 
 

Page | 40

The  final  step  of  the  analysis  separates  countries  into  five  groups  based  on  their  risk  and 
resilience level for nuclear power production (Table 40). 

Results: nuclear power 
Table 40 Nuclear power: summary of findings on security of supply 
No. of
Group Countries that have:
countries

A An unplanned outage rate ≤3% with

 ≥15 nuclear power plants and a moderate to high diversity of reactor models. 2
B An unplanned outage rate ≤3% with
 4-10 nuclear power plants and a moderate to high diversity of reactor models.. 4
C An unplanned outage rate >3% with
 ≥ 15 nuclear power plants and a moderate to high diversity of reactor models. 5
D An unplanned outage rate >3% with
 4-10 nuclear power plants and a moderate diversity of reactor models. 4
E An unplanned outage rate ≤3% with
 1 relatively old nuclear power plant. 1
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

Conclusions 
This paper presents a systematic framework and a set of indicators to analyse short‐term security 
of supply for primary energy sources and secondary fuels in IEA countries. Focusing on national 
energy systems, the paper examines external and domestic sources of risk as well as resilience to 
short‐term  disruptions.  This  work  is  framed  by  a  comprehensive  view  of  energy  security  that  Page | 41 
looks beyond the vulnerability of a country’s oil supplies.  
MOSES is a step towards developing a toolbox for understanding and measuring comprehensive 
energy  security.  This  version  of  MOSES  covers  short‐term  security  of  supply  for  seven  primary 
energy sources and two sets of secondary fuels. It provides a foundation for an energy systems 
approach to energy security in which the vulnerability of primary energy sources is connected to 
vulnerabilities of related secondary fuels. 
MOSES  can  be  used  to  track  a  country’s  energy  security  over  time  or  analyse  the  effect  that  a 
particular policy would have on a nation’s energy security situation. By grouping countries with 
similar energy security profiles, it depicts the  energy security landscape of  IEA countries. It can 
also  be  used  to  facilitate  a  dialogue  between  policy  makers  in  different  countries  to  identify 
common priorities and strategies. On the national level, MOSES can be a starting point for energy 
security assessments and can be supplemented by additional nationally relevant indicators. 
The next step in developing a comprehensive energy systems approach to energy security will be 
to  analyse  the  vulnerability  of  electricity  and  energy  end‐uses  such  as  the  transportation, 
industrial  and  residential  sectors.  While  security  of  energy  supply  is  important,  consumers  and 
policy  makers  are  ultimately  concerned  with  the  security  of  energy  services  for  end‐users.  By 
extending the MOSES methodology to energy services, the IEA aims to develop a comprehensive 
policy‐relevant perspective on global energy security. 
 
 The IEA Model of short‐term energy security (MOSES)  © OECD/IEA 2011 

Country abbreviations 
Austria  AT 
Australia  AU 
Belgium  BE 
Page | 42 Canada  CA 
Czech Republic  CZ 
Denmark  DK 
Finland  FI 
France  FR 
Germany  DE 
Greece  GR 
Hungary  HU 
Ireland  IE 
Italy  IT 
Japan  JP 
Korea  KR 
Luxembourg  LU 
Netherlands  NL 
New Zealand  NZ 
Norway  NO 
Poland  PL 
Portugal  PT 
Slovak Republic  SK 
Spain  ES 
Sweden  SE 
Switzerland  CH 
Turkey  TK 
United Kingdom  UK 
United States  US 
 
© OECD/IEA 2011  The IEA Model of Short‐term Energy Security (MOSES) 

References 
APERC  (2007).  A  quest  for  energy  security  in  the  21st  century:  Resources  and  constraints.  Asia 
Pacific Research Centre: Tokyo. 
Bohi,  D.R.  and  M.A.  Toman  (1996).  The  economics  of  energy  security.  Kluwer  Academic  Page | 43 
Publishers: Norwell, Massachusetts. 
Cherp,  A.  and  J.  Jewell.  (2010).  Measuring  energy  security:  From  universal  indicators  to 
contextualised frameworks. In B. Sovacool (Ed.), The Routledge handbook to energy security. 
Routledge: London. 
Cherp,  A.  and  J.  Jewell.  (2011).  The  three  perspectives  on  energy  security:  intellectual  history, 
disciplinary  roots  and  the  potential  for  integration.  Current  Opinion  in  Environmental 
Sustainability, 3(4), pp.202‐212. 
Cherp  A.  et  al.  (In  Press).  Energy  and  security  in  Global  Energy  Assessment:  Toward  a  More 
Sustainable Future. IIASA and Cambridge University Press: Cambridge, U.K./New York, U.S.A. 
and Laxenburg, Austria. 
Gupta, E. (2008). Oil vulnerability index of oil‐importing countries. Energy Policy, 36(3), pp.1195‐
1211. 
Jansen, J. C., W.G. van Arkel and M.G. Boots. (2004, January). Designing indicators of long‐term 
energy supply security. Energy research Centre of the Netherlands: Petten, Netherlands. 
Jansen, J.C. and A.J. Seebregts (2010), Long‐term energy services security: What is it and how can 
it be measured and valued? Energy Policy, 38(4), pp.1654‐64. 
Kendell, J. M. (1998, July). Measures of oil import dependence. U.S. Energy Information Agency: 
Washington, DC. 
Keppler, J.H. (2007). International relations and security of energy supply: Risks to continuity and 
geopolitical  risks.  Brussels:  Directorate  General  External  Policies  of  the  Union.  European 
Parliament. 
Kruyt,  B.,  D.  P.  van  Vuuren,  H.J.M.  de  Vries,  and  H.  Groenenberg.  (2009).  Indicators  for  energy 
security. Energy Policy, 37(6), pp.2166‐2181. 
OECD,  2008.  OECD  Environmental  Data  Compendium:  Agriculture.  Table  9:  Agricultural 
Production. OECD: Paris. 
Scheepers, M., A. Seebregts, J. de Jong, and H. Maters. (2007). EU standards for energy security 
of  supply.  EU  standards  for  energy  security  of  supply.  ECN/Clingendael  International  Energy 
Programme: Petten & the Hague. 
Sovacool, B. and M.A. Brown (2010). Competing dimensions of energy security: An international 
perspective. Annual Review of Environment and Resources, 35(1), pp.77‐108. 
Stirling,  A.  (1994).  Diversity  and  ignorance  in  electricity  supply  investment:  Addressing  the 
solution rather than the problem. Energy Policy, 22(3), pp.195‐216. 
Stirling,  A.  (2010).  Multicriteria  diversity  analysis:  A  novel  heuristic  framework  for  appraising 
energy portfolios. Energy Policy, 38(4), pp.1622 ‐ 1634. 
US  Chamber  of  Commerce  (2010).  Index  of  U.S.  Energy  security  risk:  Assessing  America's 
vulnerabilities in a global energy market. U.S. Chamber of Commerce: Washington D.C. 
International Energy Agency
9 rue de la Fédération
75739 Paris Cedex 15

www.iea.org