Los recursos energéticos mundiales son la capacidad máxima estimada de producción de energía considerando todos los recursos disponibles en la Tierra . Se pueden dividir por tipo en combustibles fósiles , combustibles nucleares y recursos renovables .
Las reservas restantes de combustibles fósiles se estiman en: [1]
Estas son las reservas de energía comprobadas; las reservas reales pueden ser cuatro o más veces mayores. Estas cifras son muy inciertas. La estimación de los combustibles fósiles que quedan en el planeta depende de un conocimiento detallado de la corteza terrestre. Con la 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 km 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 qué parte de ellas se puede recuperar de manera rentable, por razones tecnológicas, económicas y políticas, como la accesibilidad de los depósitos fósiles, los niveles de azufre y otros contaminantes en el petróleo y el carbón, los costos de transporte y la inestabilidad social en las regiones productoras. En general, los depósitos más fáciles de alcanzar son los primeros que se extraen.
El carbón es el combustible fósil más abundante y quemado. Fue el combustible que dio inicio a la revolución industrial y su uso siguió creciendo; China, que ya tiene muchas de las ciudades más contaminadas del mundo, [2] estaba construyendo en 2007 alrededor de dos centrales eléctricas de carbón por semana. [3] [4] Las grandes reservas de carbón lo convertirían en un candidato popular para satisfacer la demanda energética de la comunidad mundial, sin preocuparse por el calentamiento global y otros contaminantes. [5]
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El gas natural es un combustible fósil ampliamente disponible, con unas reservas recuperables estimadas en 850.000 km3 y al menos una cantidad mucho mayor si se utilizan métodos mejorados para liberar gas de esquisto. Las mejoras en la tecnología y la amplia exploración condujeron a un importante aumento de las reservas recuperables de gas natural a medida que se desarrollaban los métodos de fracturación hidráulica 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 a lo largo del tiempo.
Se estima que puede haber 57 zettajoule (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 reservas disponibles, pero no necesariamente recuperables, e incluye estimaciones optimistas para fuentes no convencionales como arenas petrolíferas y esquisto bituminoso . El consenso actual entre las 18 estimaciones reconocidas de perfiles de suministro es que el pico de extracción ocurrirá en 2020 a un ritmo de 93 millones de barriles por día (mbd). El consumo actual de petróleo es a un ritmo de 0,18 ZJ por año (31,1 mil millones de barriles) u 85 mbd.
Existe una creciente preocupación de que el pico de producción de petróleo pueda alcanzarse en un futuro cercano, lo que resultaría en graves aumentos del precio del petróleo . [10] Un informe del Ministerio de Economía, Industria y Finanzas de Francia de 2005 sugirió un escenario de peor caso que podría ocurrir ya en 2013. [11] También hay teorías de que el pico de la producción mundial de petróleo puede ocurrir en tan solo 2 o 3 años. La ASPO predice que el año pico será en 2010. Algunas otras teorías presentan la visión de que ya ha tenido lugar en 2005. La producción mundial de petróleo crudo (incluyendo condensados de arrendamiento) según los datos de la EIA de EE. UU. disminuyó de un pico de 73,720 mbd en 2005 a 73,437 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, ya que la curva en forma de campana se extenderá durante más años.
En un objetivo declarado de aumentar los precios del petróleo a 75 dólares por barril, que habían caído desde 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 de los suministros, las preocupaciones ambientales relacionadas con el calentamiento global y la sostenibilidad hagan que el consumo energético mundial se aleje de los combustibles fósiles. El concepto de pico del petróleo muestra que se ha producido aproximadamente la mitad de los recursos petrolíferos 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 ecológicos . Algunos países están tomando medidas como resultado del Protocolo de Kioto , y se proponen más pasos en esta dirección. Por ejemplo, la Comisión Europea ha propuesto que la política energética de la Unión Europea establezca un objetivo vinculante de aumentar el nivel de energía renovable en la combinación total de la UE de menos del 7% en 2007 al 20% en 2020. [14]
La antítesis de la sostenibilidad es la indiferencia hacia los límites, comúnmente conocida como el 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 en 2050. [16]
El Organismo Internacional de Energía Atómica estima que los recursos de uranio restantes son iguales a 2500 ZJ. [17] Esto supone el uso de reactores reproductores , que pueden crear más material fisionable del que consumen. El IPCC estimó que los depósitos de uranio que actualmente se ha demostrado que son económicamente recuperables para los reactores de ciclo de combustible de un solo paso son solo de 2 ZJ. Se estima que el uranio finalmente recuperable es de 17 ZJ para los reactores de un solo paso y de 1000 ZJ con reprocesamiento y reactores reproductores rápidos. [18]
Los recursos y la tecnología no limitan la capacidad de la energía nuclear para contribuir a satisfacer la demanda energética del siglo XXI. Sin embargo, las preocupaciones políticas y ambientales sobre la seguridad nuclear y los desechos radiactivos comenzaron a limitar el crecimiento de esta oferta energética a fines 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 en 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 vienen siendo objeto de investigación desde mediados del siglo XX.
Las reservas de torio superan con creces las de uranio y, por supuesto, el hidrógeno es abundante. Muchos también consideran que es más fácil de obtener que el uranio . Mientras que las minas de uranio están encerradas bajo tierra y, por lo 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 la década de 1960, numerosas instalaciones en todo el mundo han quemado torio . [ cita requerida ]
Las alternativas para la producción de energía mediante la fusión del hidrógeno se han estado investigando desde la década de 1950. Ningún material puede soportar las temperaturas necesarias para encender el combustible, por lo que debe confinarse mediante métodos que no utilicen materiales. El confinamiento magnético y el inercial son las principales alternativas ( Cadarache , Fusión por confinamiento inercial ), ambos temas de investigación candentes en los primeros años del siglo XXI.
La fusión nuclear es el proceso que alimenta al Sol y a otras estrellas. Genera grandes cantidades de calor mediante la fusión de 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 puede suministrar enormes cantidades de energía, con relativamente poca contaminación. [21] Aunque tanto Estados Unidos como la Unión Europea, junto con otros países, están apoyando la investigación sobre la fusión (por ejemplo, invirtiendo en la instalación ITER ), según un informe, la investigación inadecuada ha estancado el progreso de la investigación sobre la fusión durante los últimos 20 años. [22]
Los recursos renovables están disponibles cada año, a diferencia de los recursos no renovables, que se agotan con el tiempo. Una comparación sencilla es la de una mina de carbón y un bosque. Si bien el bosque puede agotarse, si se gestiona representa un suministro continuo de energía, mientras que la mina de carbón, que una vez agotada, desaparece. La mayor parte de los recursos energéticos disponibles en la Tierra son recursos renovables. Los recursos renovables representan más del 93 por ciento de las reservas totales 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 de manera uniforme en 30 años, sólo 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 fuentes de combustible sostenibles. El uso de productos de desecho evita una disyuntiva entre alimentos y combustible , y la quema de gas metano reduce las emisiones de gases de efecto invernadero, porque, aunque libera dióxido de carbono, este último 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 por los métodos agrícolas actuales son importantes emisores netos de carbono. [24] [25] [26] La geotermia y la biomasa son las únicas dos fuentes de energía renovable que requieren una gestión cuidadosa para evitar el agotamiento local. [27]
Las estimaciones de los recursos de energía geotérmica explotables a nivel mundial varían considerablemente, dependiendo de las inversiones previstas 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 2000 GW de capacidad de generación eléctrica, con un potencial adicional de 140 EJ /año de uso directo. [29 ]
Un informe de 2006 del MIT que tuvo en cuenta el uso de sistemas geotérmicos mejorados (EGS) concluyó que sería asequible generar 100 GWe (gigavatios de electricidad) o más para 2050, solo en los Estados Unidos , con una inversión máxima de 1.000 millones de dólares estadounidenses en investigación y desarrollo durante 15 años. [30] El informe del MIT calculó que los recursos totales de EGS del mundo son más de 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 durante varios miles de años. [30] El contenido térmico total de la Tierra es de 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 renovable son incluso más grandes 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. Las barreras para una mayor generación solar incluyen el alto precio de fabricación de células solares y la dependencia de los patrones climáticos para generar electricidad. Además, la generación solar actual no produce electricidad por la noche, lo que es un problema particular en los países de alta latitud norte y 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 puede abordarse con desarrollos 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 eléctrico mundial a finales de 2014 fue del 1%. [33]
A finales de 2005, se produjeron 0,3 GW de electricidad mediante energía maremotriz . [34] Debido a las fuerzas de marea creadas por la Luna (68%) y el Sol (32%), y a 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] Nótese que esto es solo una pequeña fracción de la energía rotacional total de la Tierra. Sin forzamiento, esta energía se disiparía [ cita requerida ] [ ¿Seguramente es renovable? ] (a una tasa de disipación de 3,7 TW) en aproximadamente cuatro períodos de marea semidiurnos . Por lo 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 perturbar demasiado la dinámica de las mareas. [ cita requerida ]
Las olas se originan a partir 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 golpean las costas de la Tierra suma 3 TW. [37]
Las estimaciones disponibles de energía eólica varían entre 300 TW y 870 TW. [32] [38] Si se utiliza la estimación más baja, solo el 5% de la energía eólica disponible cubriría las necesidades energéticas mundiales actuales. La mayor parte de esta energía eólica está disponible en alta mar. Los océanos cubren el 71% del planeta y el viento tiende a soplar con más fuerza en alta mar porque hay menos obstrucciones.
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