El suministro y consumo mundial de energía se refiere al suministro global de recursos energéticos y su consumo . A lo largo de su ciclo de vida, el suministro mundial de energía tiene múltiples etapas diferentes, como la producción inicial , las actividades de refinamiento, el comercio de recursos energéticos y el consumo final de la energía. [3]
Los suministros de energía pueden existir en diversas formas, como recursos crudos ( carbón , petróleo y gas sin procesar , uranio ), o formas de energía más procesadas y refinadas ( petróleo refinado que se convierte en combustible , electricidad , etc.). Los recursos energéticos se pueden utilizar de varias maneras diferentes, según el recurso específico (por ejemplo, carbón) y el uso final previsto ( industrial , residencial , etc.). La producción y el consumo de energía desempeñan un papel importante en la economía global , permitiendo procesos de fabricación industrial o transporte global. Una falta significativa de suministro de energía se denomina crisis energética . La cadena total de suministro de energía, desde la producción inicial hasta el consumo final, involucra muchas actividades diferentes que causan en última instancia una pérdida de energía útil, [4] un concepto termodinámico conocido como exergía .
Un problema importante relacionado con la producción y el consumo de energía son las emisiones de gases de efecto invernadero y la contaminación ambiental . De aproximadamente 50 mil millones de toneladas de emisiones totales anuales de gases de efecto invernadero en todo el mundo, [5] 36 mil millones de toneladas de dióxido de carbono fueron el resultado del uso de energía (casi en su totalidad procedente de combustibles fósiles) en 2021. [6] El objetivo establecido en el Acuerdo de París para limitar el cambio climático el cambio será difícil de lograr. [7] Se han previsto muchos escenarios para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, generalmente denominadas cero emisiones netas para 2050 .
En 2022, alrededor del 80% del consumo de energía seguirá procediendo de combustibles fósiles. [8] Los Estados del Golfo y Rusia son importantes exportadores de energía, siendo clientes notables la Unión Europea y China , donde internamente no se produce suficiente energía para satisfacer la demanda energética. El consumo total de energía generalmente aumenta entre un 1% y un 2% al año. [9] Más recientemente, la energía renovable ha estado creciendo rápidamente, con un promedio de alrededor del 20% anual en la década de 2010. [10] [11]
El consumo de energía per cápita en América del Norte es muy alto, mientras que en los países menos desarrollados es bajo y normalmente más renovable. [12] [13] Existe una conexión clara entre el consumo de energía per cápita y el PIB per cápita. [14]
Consumo mundial total de energía primaria por tipo en 2020 [15]
La energía primaria se refiere a la primera forma de energía que se encuentra, como recursos crudos recolectados directamente de la producción de energía, antes de que ocurra cualquier conversión o transformación de la energía.
La producción de energía se suele clasificar en:
La evaluación de la energía primaria por parte de la AIE sigue ciertas reglas [nota 1] para facilitar la medición de diferentes tipos de energía. Estas reglas son controvertidas. La energía del flujo de agua y aire que impulsa las turbinas hidroeléctricas y eólicas, y la luz solar que alimenta los paneles solares, no se consideran PE, que se fija en la energía eléctrica producida. Pero la energía fósil y la nuclear se ajustan al calor de reacción, que es aproximadamente tres veces la energía eléctrica. Esta diferencia de medición puede llevar a subestimar la contribución económica de las energías renovables. [17]
Enerdata muestra datos de "Energía total/producción: Carbón, Petróleo, Gas, Biomasa, Calor y Electricidad" y de "Renovables/% en producción eléctrica: Renovables, no renovables". [8]
La tabla enumera el PE a nivel mundial y los países que produjeron la mayor parte (76%) en 2021, utilizando Enerdata. Las cantidades se redondean y se expresan en millones de toneladas equivalentes de petróleo por año (1 Mtep = 11,63 TWh (3,23 megajulios ), donde 1 TWh = 10,9 kWh ) y % del total. Renovable es biomasa más calor más porcentaje renovable de producción de electricidad (hidráulica, eólica, solar). La energía nuclear es un porcentaje no renovable de la producción de electricidad. La subestimación antes mencionada de la energía hidráulica, eólica y solar, en comparación con la energía nuclear y fósil, también se aplica a Enerdata.
La producción total de energía mundial en 2021, de 14.800 MToe, corresponde a poco más de 172 PWh/año, o alrededor de 19,6 TW de generación de energía.
Generación eléctrica mundial 2021 por fuente. La generación total fue de 28 petavatios-hora . [18]
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Los recursos energéticos deben procesarse para hacerlos aptos para el consumo final. Por ejemplo, puede haber varias impurezas en el carbón crudo extraído o en el gas natural crudo producido a partir de un pozo de petróleo que pueden hacerlo inadecuado para quemarlo en una planta de energía.
La energía primaria se convierte de muchas maneras en portadores de energía , también conocida como energía secundaria: [20]
Los generadores de electricidad son impulsados por turbinas de vapor o de gas en una central térmica , o turbinas hidráulicas en una central hidroeléctrica , o turbinas eólicas , normalmente en un parque eólico . La invención de la célula solar en 1954 inició la generación de electricidad mediante paneles solares, conectados a un inversor de corriente . La producción en masa de paneles alrededor del año 2000 hizo que esto fuera económico.
Gran parte de la energía primaria y convertida se comercializa entre países. La tabla enumera los países con una gran diferencia entre exportaciones e importaciones en 2021, expresada en Mtep. Un valor negativo indica que se necesita mucha importación de energía para la economía. [19] Las exportaciones de gas ruso se redujeron mucho en 2022, [21] ya que los gasoductos a Asia más la capacidad de exportación de GNL es mucho menor que el gas que ya no se envía a Europa . [22]
El transporte de vehículos energéticos se realiza mediante buques cisterna , camiones cisterna , buques metaneros , transporte de mercancías por ferrocarril , tuberías y transmisión de energía eléctrica .
El suministro total de energía (TES) indica la suma de la producción y las importaciones restando las exportaciones y los cambios en el almacenamiento. [23] Para todo el mundo, los TES casi igualan a la energía primaria PE porque las importaciones y exportaciones se cancelan, pero para los países, los TES y PE difieren en cantidad y también en calidad, ya que se trata de energía secundaria, por ejemplo, la importación de un producto de refinería de petróleo. TES es toda la energía necesaria para suministrar energía a los usuarios finales.
Las tablas enumeran los TES y PE de algunos países donde difieren mucho, tanto en 2021 como en la historia de los TES. El mayor crecimiento de los TES desde 1990 se produjo en Asia. Las cantidades están redondeadas y expresadas en Mtep. Enerdata etiqueta a TES como Consumo total de energía. [24]
El 25% de la producción primaria mundial se utiliza para conversión y transporte, y el 6% para productos no energéticos como lubricantes, asfalto y petroquímicos . [25] En 2019 los TES fueron 606 EJ y el consumo final fue 418 EJ, el 69% de los TES. [26] La mayor parte de la energía perdida por conversión se produce en centrales térmicas de electricidad y en el uso propio de la industria energética.
Hay diferentes calidades de energía . El calor, especialmente a una temperatura relativamente baja, es energía de baja calidad, mientras que la electricidad es energía de alta calidad. Se necesitan alrededor de 3 kWh de calor para producir 1 kWh de electricidad. Pero del mismo modo, un kilovatio-hora de esta electricidad de alta calidad se puede utilizar para bombear varios kilovatios-hora de calor a un edificio mediante una bomba de calor. La electricidad se puede utilizar de muchas maneras que el calor no. Por lo tanto, la pérdida de energía que se produce en las centrales térmicas no es comparable a una pérdida debida, por ejemplo, a la resistencia de las líneas eléctricas, debido a diferencias de calidad.
De hecho, la pérdida en las centrales térmicas se debe a una mala conversión de la energía química del combustible en electricidad por combustión. La energía química del combustible no es de mala calidad, porque en teoría la conversión en electricidad en las pilas de combustible puede acercarse al 100%. Por tanto, la pérdida de energía en las centrales térmicas es una pérdida real.
Consumo final total mundial de 9.717 Mtep por región en 2017 (AIE, 2019) [27]
El consumo final total (CFT) es el consumo mundial de energía por parte de los usuarios finales (mientras que el consumo de energía primaria (Eurostat) [28] o el suministro total de energía (AIE) es la demanda total de energía y, por lo tanto, también incluye lo que el propio sector energético utiliza y la transformación. y pérdidas de distribución). Esta energía se compone de combustible (78%) y electricidad (22%). Las tablas enumeran las cantidades expresadas en millones de toneladas equivalentes de petróleo por año (1 Mtep = 11,63 TWh) y qué proporción de ellas es energía renovable. No se consideran aquí los productos no energéticos. Los datos son de 2018. [25] [29] La proporción mundial de energía renovable de TFC fue del 18% en 2018: 7% de biomasa tradicional, 3,6% de energía hidroeléctrica y 7,4% de otras energías renovables. [30]
En el período 2005-2017, el consumo final mundial de carbón aumentó un 23%, el de petróleo y gas aumentó un 18% y el de electricidad aumentó un 41%. [25]
El combustible se divide en tres tipos: el combustible fósil es el gas natural, el combustible derivado del petróleo (GLP, gasolina, queroseno, gas/diésel, fueloil) o del carbón (antracita, hulla, coque, gas de alto horno). En segundo lugar, están los combustibles renovables ( biocombustibles y combustibles derivados de residuos). Y, por último, el combustible utilizado para la calefacción urbana .
Las cantidades de combustible que aparecen en las tablas se refieren a un poder calorífico inferior .
La primera tabla enumera el consumo final en los países/regiones que más lo utilizan (85%) y por persona a partir de 2018. En los países en desarrollo, el consumo de combustible por persona es bajo y más renovable. Canadá, Venezuela y Brasil generan la mayor parte de la electricidad con energía hidroeléctrica.
La siguiente tabla muestra los países que más consumen (85%) en Europa.
Parte del combustible y la electricidad se utilizan para construir, mantener y demoler/reciclar instalaciones que producen combustible y electricidad, como plataformas petroleras , separadores de isótopos de uranio y turbinas eólicas. Para que estos productores sean económicos, la proporción de energía recuperada sobre la energía invertida (TREOEI) o retorno de energía sobre la inversión (TREE) debe ser lo suficientemente grande.
Si la energía final entregada para el consumo es E y el TRE es igual a R, entonces la energía neta disponible es EE/R. El porcentaje de energía disponible es 100-100/R. Para R>10 está disponible más del 90%, pero para R=2 solo el 50% y para R=1 nada. Esta pronunciada caída se conoce como el abismo energético neto . [31]
Muchos países publican estadísticas sobre el suministro y consumo de energía de su propio país, de otros países de interés o de todos los países combinados en un solo gráfico. Una de las organizaciones más grandes en este campo, la Agencia Internacional de Energía (AIE), vende anualmente datos completos sobre energía, lo que hace que estos datos sean de pago y de difícil acceso para los usuarios de Internet . [25] Por otra parte, la organización Enerdata publica un Anuario gratuito, lo que hace que los datos sean más accesibles. [8] Otra organización confiable que proporciona datos energéticos precisos, principalmente referidos a los EE. UU., es la Administración de Información Energética de EE. UU .
Debido a la pandemia de COVID-19 , hubo una disminución significativa en el uso de energía en todo el mundo en 2020, pero la demanda total de energía en todo el mundo se había recuperado en 2021 y alcanzó un récord en 2022. [32]
En World Energy Outlook 2023, la AIE señala que "estamos en camino de ver todos los combustibles fósiles alcanzar su punto máximo antes de 2030" . [33] : 18 La AIE presenta tres escenarios: [33] : 17
El informe "Electricidad 2024" de la AIE detalla un crecimiento del 2,2% en la demanda mundial de electricidad para 2023, pronosticando un aumento anual del 3,4% hasta 2026, con contribuciones notables de economías emergentes como China e India , a pesar de una caída en las economías avanzadas debido a la crisis económica y presiones inflacionarias. El informe subraya el impacto significativo de los centros de datos, la inteligencia artificial y las criptomonedas , y proyecta una posible duplicación del consumo de electricidad a 1.000 TWh para 2026, lo que está a la par con el uso actual de Japón . En particular, se espera que el 85% de la demanda adicional se origine en China e India, y se prevé que la demanda de la India por sí sola crecerá más del 6% anual hasta 2026, impulsada por la expansión económica y el aumento del uso de aire acondicionado. También se prevé que la demanda de electricidad del Sudeste Asiático aumente un 5% anual hasta 2026. En marcado contraste, el consumo de electricidad per cápita de África se ha estancado y no se espera un crecimiento significativo hasta finales de 2026. En Estados Unidos , se observó una disminución en 2023. , pero se prevé un aumento moderado en los próximos años, impulsado en gran medida por los centros de datos. La Unión Europea experimentó una caída significativa del consumo en 2023 hasta su nivel más bajo en dos décadas, y solo se espera una recuperación gradual. El informe también anticipa que un aumento en la generación de electricidad a partir de fuentes bajas en emisiones satisfará el crecimiento de la demanda global durante los próximos tres años, y se prevé que las fuentes de energía renovables superen al carbón a principios de 2025. [34] [35]
Se han desarrollado escenarios alternativos para alcanzar los objetivos del Acuerdo Climático de París, utilizando datos de la AIE, pero proponiendo una transición a casi el 100% de energías renovables para mediados de siglo, junto con medidas como la reforestación. En estos escenarios se excluyen la energía nuclear y la captura de carbono. [36] Los investigadores dicen que los costos serán mucho menores que los 5 billones de dólares por año que los gobiernos gastan actualmente para subsidiar las industrias de combustibles fósiles responsables del cambio climático. [36] : ix
En el escenario +2,0 C (calentamiento global), la demanda total de energía primaria en 2040 puede ser de 450 EJ = 10.755 Mtep, o 400 EJ = 9.560 Mtep en el escenario +1,5 , muy por debajo de la producción actual. Las fuentes renovables pueden aumentar su participación a 300 EJ en el escenario +2,0 C o 330 EJ en el escenario +1,5 en 2040. En 2050, las energías renovables pueden cubrir casi toda la demanda de energía. El consumo no energético seguirá incluyendo los combustibles fósiles. [36] : xxvii Fig. 5
La generación mundial de electricidad a partir de fuentes de energía renovables alcanzará el 88% para 2040 y el 100% para 2050 en los escenarios alternativos. Las "nuevas" energías renovables (principalmente energía eólica, solar y geotérmica) contribuirán con el 83% de la electricidad total generada. [36] : xxiv La inversión anual promedio requerida entre 2015 y 2050, incluidos los costos de plantas de energía adicionales para producir hidrógeno y combustibles sintéticos y el reemplazo de plantas, será de alrededor de 1,4 billones de dólares. [36] : 182
Es necesario pasar de la aviación nacional al ferrocarril y de la carretera al ferrocarril. El uso de automóviles de pasajeros debe disminuir en los países de la OCDE (pero aumentar en las regiones del mundo en desarrollo) después de 2020. La disminución del uso de automóviles de pasajeros se verá compensada en parte por un fuerte aumento en los sistemas de transporte público ferroviario y de autobuses. [36] : xxiii Fig.4
Las emisiones de CO 2 se pueden reducir de 32 Gt en 2015 a 7 Gt (escenario +2,0) o 2,7 Gt (escenario +1,5) en 2040, y a cero en 2050. [36] : xxviii
El consumo mundial de energía sigue creciendo, pero parece estar desacelerándose, con un promedio de entre el 1 % y el 2 % anual.
