Los recursos energéticos mundiales son la capacidad máxima estimada de producción de energía teniendo en cuenta todos los recursos disponibles en la Tierra . Se pueden dividir por tipo en combustibles fósiles , combustible nuclear y recursos renovables .
Las reservas restantes de combustibles fósiles se estiman como: [1]
Éstas son las reservas de energía probadas; las reservas reales pueden ser cuatro o más veces mayores. Estos números son muy inciertos. La estimación de los combustibles fósiles que quedan en el planeta depende de una comprensión detallada de la corteza terrestre. Con tecnología de perforación moderna, podemos perforar pozos en hasta 3 km de agua para verificar la composición exacta de la geología; pero la mitad del océano tiene más de 3 kilómetros de profundidad, lo que deja aproximadamente un tercio del planeta fuera del alcance de un análisis detallado.
Existe incertidumbre sobre la cantidad total de reservas, pero también sobre cuántas de ellas pueden recuperarse de manera rentable, por razones tecnológicas, económicas y políticas, como la accesibilidad a los yacimientos fósiles, los niveles de azufre y otros contaminantes en el petróleo y la carbón, costos de transporte e inestabilidad social en las regiones productoras. En general los depósitos de más fácil acceso son los primeros en extraerse.
El carbón es el combustible fósil más abundante y quemado. Este fue el combustible que lanzó la revolución industrial y su uso siguió aumentando; China, que ya tiene muchas de las ciudades más contaminadas del mundo, [2] estaba construyendo en 2007 unas dos centrales eléctricas alimentadas con carbón cada semana. [3] [4] Las grandes reservas de carbón lo convertirían en un candidato popular para satisfacer la demanda de energía de la comunidad global, sin tener en cuenta las preocupaciones sobre el calentamiento global y otros contaminantes. [5]
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El gas natural es un combustible fósil ampliamente disponible, con reservas recuperables estimadas en 850.000 km³ y al menos esa cantidad si se utilizan métodos mejorados para liberar gas de esquisto. Las mejoras en la tecnología y la amplia exploración llevaron a un aumento importante de las reservas recuperables de gas natural a medida que se desarrollaron métodos de fracking de esquisto. Al ritmo de uso actual, el gas natural podría satisfacer la mayor parte de las necesidades energéticas del mundo durante entre 100 y 250 años, dependiendo del aumento del consumo con el tiempo.
Se estima que puede haber 57 zettajulios (ZJ) de reservas de petróleo en la Tierra (aunque las estimaciones varían desde un mínimo de 8 ZJ, [8] que consiste en reservas actualmente probadas y recuperables, hasta un máximo de 110 ZJ [9] ), que consiste en de reservas disponibles, pero no necesariamente recuperables, e incluyendo estimaciones optimistas para fuentes no convencionales como arenas bituminosas y esquisto bituminoso . El consenso actual entre las 18 estimaciones reconocidas de perfiles de oferta es que el pico de extracción se producirá en 2020 a un ritmo de 93 millones de barriles por día (mbd). El consumo actual de petróleo es de 0,18 ZJ por año (31,1 mil millones de barriles) o 85 mbd.
Existe una creciente preocupación de que se pueda alcanzar el pico de producción de petróleo en un futuro próximo, lo que provocaría graves aumentos en el precio del petróleo . [10] Un informe del Ministerio francés de Economía, Industria y Finanzas de 2005 sugirió que el peor de los casos podría ocurrir ya en 2013. [11] También hay teorías de que el pico de la producción mundial de petróleo podría ocurrir en tan solo 2 o 3 años. años. La ASPO predice que el año pico será 2010. Algunas otras teorías presentan la opinión de que ya tuvo lugar en 2005. La producción mundial de petróleo crudo (incluidos los condensados de arrendamiento) según datos de la EIA de EE. UU. disminuyó de un máximo de 73,720 mbd en 2005 a 73,437 mbd. en 2006, 72.981 en 2007 y 73.697 en 2008. [12] Según la teoría del pico del petróleo, el aumento de la producción conducirá a un colapso más rápido de la producción en el futuro, mientras que la disminución de la producción conducirá a una disminución más lenta, como lo hizo la campana. La curva en forma se extenderá a lo largo de más años.
En un objetivo declarado de aumentar los precios del petróleo a 75 dólares por barril, que habían caído de un máximo de 147 dólares a un mínimo de 40 dólares, la OPEP anunció una disminución de la producción en 2,2 mbd a partir del 1 de enero de 2009. [13]
Se espera que las consideraciones políticas sobre la seguridad del suministro, las preocupaciones medioambientales relacionadas con el calentamiento global y la sostenibilidad aleje el consumo energético mundial de los combustibles fósiles. El concepto de pico del petróleo muestra que se ha producido aproximadamente la mitad de los recursos petroleros disponibles y predice una disminución de la producción.
Un gobierno que se alejara de los combustibles fósiles probablemente crearía presión económica a través de las emisiones de carbono y los impuestos verdes . Algunos países están tomando medidas como resultado del Protocolo de Kioto y se proponen pasos adicionales en esta dirección. Por ejemplo, la Comisión Europea ha propuesto que la política energética de la Unión Europea debería establecer un objetivo vinculante de aumentar el nivel de energía renovable en la combinación general de la UE de menos del 7% en 2007 al 20% en 2020. [14]
La antítesis de la sostenibilidad es el desprecio por los límites, comúnmente conocido como Efecto Isla de Pascua, que es el concepto de no poder desarrollar la sostenibilidad, lo que resulta en el agotamiento de los recursos naturales. [15] Algunos estiman que, suponiendo las tasas de consumo actuales, las reservas actuales de petróleo podrían agotarse por completo para 2050. [16]
La Agencia Internacional de Energía Atómica estima que los recursos de uranio restantes equivalen a 2500 ZJ. [17] Esto supone el uso de reactores reproductores , que son capaces de crear más material fisionable del que consumen. El IPCC estimó que los depósitos de uranio actualmente probados y económicamente recuperables para reactores de ciclo único del combustible ascienden a sólo 2 ZJ. Se estima que el uranio finalmente recuperable es de 17 ZJ para los reactores de una sola etapa y de 1.000 ZJ para los reactores de reprocesamiento y reproductores rápidos. [18]
Los recursos y la tecnología no limitan la capacidad de la energía nuclear para contribuir a satisfacer la demanda de energía del siglo XXI. Sin embargo, las preocupaciones políticas y medioambientales sobre la seguridad nuclear y los residuos radiactivos empezaron a limitar el crecimiento de este suministro de energía a finales del siglo pasado, en particular debido a una serie de accidentes nucleares . Las preocupaciones sobre la proliferación nuclear (especialmente con el plutonio producido por reactores reproductores) significan que la comunidad internacional está desalentando activamente el desarrollo de la energía nuclear por parte de países como Irán y Siria . [19]
Aunque a principios del siglo XXI el uranio es el principal combustible nuclear a nivel mundial, otros como el torio y el hidrógeno llevaban siendo investigados desde mediados del siglo XX.
Las reservas de torio superan con creces las de uranio y, por supuesto, el hidrógeno es abundante. Muchos también lo consideran más fácil de obtener que el uranio . Mientras que las minas de uranio están encerradas bajo tierra y, por tanto, son muy peligrosas para los mineros, el torio se extrae de minas a cielo abierto y se estima que es aproximadamente tres veces más abundante que el uranio en la corteza terrestre. [20]
Desde los años 1960, numerosas instalaciones en todo el mundo han quemado torio . [ cita necesaria ]
Desde la década de 1950 se investigan alternativas para la producción de energía mediante la fusión del hidrógeno. Ningún material puede soportar las temperaturas requeridas para encender el combustible, por lo que debe confinarse mediante métodos que no utilicen materiales. El confinamiento magnético y el confinamiento inercial son las principales alternativas ( Cadarache , fusión de confinamiento inercial ), los cuales son temas de investigación candentes en los primeros años del siglo XXI.
La fusión nuclear es el proceso que alimenta el sol y otras estrellas. Genera grandes cantidades de calor fusionando los núcleos de isótopos de hidrógeno o helio, que pueden derivarse del agua de mar. En teoría, el calor se puede aprovechar para generar electricidad. Las temperaturas y presiones necesarias para mantener la fusión hacen que sea un proceso muy difícil de controlar. En teoría, la fusión es capaz de suministrar grandes cantidades de energía, con relativamente poca contaminación. [21] Aunque tanto los Estados Unidos como la Unión Europea, junto con otros países, apoyan la investigación sobre la fusión (como la inversión en la instalación ITER ), según un informe, la investigación inadecuada ha estancado el progreso en la investigación de la fusión durante los últimos 20 años. . [22]
Los recursos renovables están disponibles cada año, a diferencia de los recursos no renovables, que eventualmente se agotan. Una comparación sencilla es una mina de carbón y un bosque. Si bien el bosque podría agotarse, si se gestiona representa un suministro continuo de energía, frente a la mina de carbón, que una vez agotada desaparece. La mayoría de los recursos energéticos disponibles en la Tierra son recursos renovables. Los recursos renovables representan más del 93 por ciento del total de las reservas de energía de Estados Unidos. Los recursos renovables anuales se multiplicaron por treinta años para compararlos con los recursos no renovables. En otras palabras, si todos los recursos no renovables se agotaran uniformemente en 30 años, solo representarían el 7 por ciento de los recursos disponibles cada año, si se desarrollaran todos los recursos renovables disponibles. [23]
La producción de biomasa y biocombustibles son industrias en crecimiento a medida que crece el interés en las fuentes de combustible sostenibles. La utilización de productos de desecho evita el equilibrio entre alimentos y combustible , y la quema de gas metano reduce las emisiones de gases de efecto invernadero, porque aunque libera dióxido de carbono, el dióxido de carbono es 23 veces menos gas de efecto invernadero que el metano. Los biocombustibles representan un reemplazo parcial sostenible de los combustibles fósiles, pero su impacto neto en las emisiones de gases de efecto invernadero depende de las prácticas agrícolas utilizadas para cultivar las plantas utilizadas como materia prima para crear los combustibles. Si bien se cree ampliamente que los biocombustibles pueden ser neutros en carbono , hay evidencia de que los biocombustibles producidos con los métodos agrícolas actuales son importantes emisores netos de carbono. [24] [25] [26] La geotermia y la biomasa son las dos únicas fuentes de energía renovable que requieren una gestión cuidadosa para evitar el agotamiento local. [27]
Las estimaciones de los recursos de energía geotérmica explotables en todo el mundo varían considerablemente, dependiendo de las inversiones supuestas en tecnología y exploración y de las conjeturas sobre las formaciones geológicas. Según un estudio de 1998, esto podría representar entre 65 y 138 GW de capacidad de generación eléctrica "utilizando tecnología mejorada". [28] Otras estimaciones oscilan entre 35 y 2 000 GW de capacidad de generación eléctrica, con un potencial adicional de 140 E J /año de uso directo. [29]
Un informe de 2006 del MIT que tenía en cuenta el uso de Sistemas Geotérmicos Mejorados (EGS) concluyó que sería asequible generar 100 GWe (gigavatios de electricidad) o más para 2050, sólo en Estados Unidos , con una inversión máxima de Mil millones de dólares estadounidenses en investigación y desarrollo durante 15 años. [30] El informe del MIT calculó que los recursos EGS totales del mundo superan los 13 YJ, de los cuales más de 0,2 YJ serían extraíbles, con el potencial de aumentar esto a más de 2 YJ con mejoras tecnológicas, suficiente para satisfacer todas las necesidades energéticas del mundo. varios miles de años. [30] El contenido calorífico total de la Tierra es 13.000.000 YJ. [29]
En 2005, la energía hidroeléctrica suministró el 16,4% de la electricidad mundial, frente al 21,0% en 1973, pero sólo el 2,2% de la energía mundial. [31]
Las fuentes de energía renovables son incluso mayores que los combustibles fósiles tradicionales y, en teoría, pueden satisfacer fácilmente las necesidades energéticas del mundo. 89 PW [32] de energía solar caen sobre la superficie del planeta. Si bien no es posible capturar toda, o incluso la mayor parte, de esta energía, capturar menos del 0,02% sería suficiente para satisfacer las necesidades energéticas actuales. Los obstáculos para una mayor generación solar incluyen el alto precio de fabricar células solares y la dependencia de los patrones climáticos para generar electricidad. Además, la generación solar actual no produce electricidad durante la noche, lo que supone un problema particular en los países de latitudes altas del norte y del sur; La demanda de energía es mayor en invierno, mientras que la disponibilidad de energía solar es menor. Esto podría superarse comprando energía de países más cercanos al ecuador durante los meses de invierno, y también podría abordarse con avances tecnológicos como el desarrollo de almacenamiento de energía económico. A nivel mundial, la generación solar es la fuente de energía de más rápido crecimiento, con un crecimiento promedio anual del 35% en los últimos años. China , Europa , India , Japón y Estados Unidos son los principales inversores en crecimiento en energía solar. La participación de la energía solar en el consumo mundial de electricidad a finales de 2014 era del 1%. [33]
A finales de 2005, se produjeron 0,3 GW de electricidad mediante energía mareomotriz . [34] Debido a las fuerzas de marea creadas por la Luna (68%) y el Sol (32%), y la rotación relativa de la Tierra con respecto a la Luna y el Sol, hay mareas fluctuantes. Estas fluctuaciones de marea dan como resultado una disipación a una tasa promedio de aproximadamente 3,7 TW. [35]
Otra limitación física es la energía disponible en las fluctuaciones de las mareas de los océanos, que es de aproximadamente 0,6 EJ ( exa julios ). [36] Tenga en cuenta que esto es sólo una pequeña fracción de la energía rotacional total de la Tierra. Sin forzar, esta energía se disiparía [ cita necesaria ] [ ¿Seguramente es renovable? ] (a una tasa de disipación de 3,7 TW) en aproximadamente cuatro períodos de marea semidiurnos . Por tanto, la disipación juega un papel importante en la dinámica de las mareas de los océanos. Por lo tanto, esto limita la energía de las mareas disponible a alrededor de 0,8 TW (20% de la tasa de disipación) para no alterar demasiado la dinámica de las mareas. [ cita necesaria ]
Las olas se derivan del viento, que a su vez se deriva de la energía solar, y en cada conversión hay una caída de aproximadamente dos órdenes de magnitud en la energía disponible. La potencia total de las olas que bañan las costas de la Tierra asciende a 3 TW. [37]
Las estimaciones de energía eólica disponibles oscilan entre 300 TW y 870 TW. [32] [38] Utilizando la estimación más baja, sólo el 5% de la energía eólica disponible cubriría las necesidades energéticas actuales en todo el mundo. La mayor parte de esta energía eólica está disponible en mar abierto. Los océanos cubren el 71% del planeta y el viento tiende a soplar con más fuerza en aguas abiertas porque hay menos obstrucciones.
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