Suministro y consumo de energía a nivel mundial

El suministro y consumo mundial de energía se refiere al suministro global de recursos energéticos y su consumo . El sistema de suministro mundial de energía consiste en el desarrollo , refinamiento y comercio de energía. Los suministros de energía pueden existir en varias formas, como recursos crudos o formas de energía más procesadas y refinadas . Los recursos energéticos crudos incluyen, por ejemplo , carbón , petróleo y gas sin procesar , uranio . En comparación, las formas refinadas de energía incluyen, por ejemplo, petróleo refinado que se convierte en combustible y electricidad . Los recursos energéticos pueden usarse de varias formas diferentes, dependiendo del recurso específico (por ejemplo, carbón) y el uso final previsto (industrial, residencial, etc.). La producción y el consumo de energía juegan un papel importante en la economía global . Es necesaria en la industria y el transporte global . La cadena total de suministro de energía, desde la producción hasta el consumo final, involucra muchas actividades que causan una pérdida de energía útil . ^[3]

En 2022, el consumo de energía sigue siendo aproximadamente el 80% de combustibles fósiles. ^[4] Los Estados del Golfo y Rusia son importantes exportadores de energía. Entre sus clientes se incluyen, por ejemplo, la Unión Europea y China , que no producen suficiente energía en sus propios países para satisfacer su demanda energética. El consumo total de energía tiende a aumentar aproximadamente entre un 1 y un 2% anual. ^[5] Más recientemente, la energía renovable ha estado creciendo rápidamente, con un aumento promedio de alrededor del 20% anual en la década de 2010. ^{[6] [7]}

Dos problemas clave en la producción y el consumo de energía son las emisiones de gases de efecto invernadero y la contaminación ambiental . De las aproximadamente 50 mil millones de toneladas de emisiones anuales totales de gases de efecto invernadero en todo el mundo ^[8], 36 mil millones de toneladas de dióxido de carbono fueron resultado del uso de energía (casi toda de combustibles fósiles) en 2021. ^[9] Se han previsto muchos escenarios para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, generalmente con el nombre de emisiones netas cero .

Existe una clara relación entre el consumo de energía per cápita y el PIB per cápita. ^[10]

Una falta significativa de suministro de energía se denomina crisis energética .

La energía primaria se refiere a la primera forma de energía encontrada, 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 clasifica habitualmente en:

• Fósiles, que utilizan carbón , petróleo crudo y gas natural ;
• Nuclear, utilizando uranio ;
• Renovables , utilizando biomasa , geotermia , hidroeléctrica , solar , eólica , maremotriz , undimotriz , entre otras.

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 agua y del flujo de aire que impulsa las turbinas hidroeléctricas y eólicas, y la luz solar que alimenta los paneles solares, no se toman como PE, que se establece en la energía eléctrica producida. Pero la energía fósil y nuclear se establece en el calor de reacción, que es aproximadamente tres veces la energía eléctrica. Esta diferencia de medición puede llevar a subestimar la contribución económica de la energía renovable. ^[13]

Enerdata muestra datos de “Energía total/producción: carbón, petróleo, gas, biomasa, calor y electricidad” y de “Energías renovables/% en producción de electricidad: renovables, no renovables”. ^[4]

La tabla enumera la PE mundial y los países que más la produjeron (76%) en 2021, según Enerdata. Las cantidades se redondean y se expresan en millones de toneladas equivalentes de petróleo por año (1 Mtep = 11,63 TWh (41,9 petajulios ), donde 1 TWh = 10 ⁹ kWh) y % del total. Renovable es biomasa más calor más porcentaje renovable de producción de electricidad (hidroeléctrica, eólica, solar). Nuclear es porcentaje no renovable de producción de electricidad. La subestimación mencionada anteriormente de la energía hidroeléctrica, eólica y solar, en comparación con la energía nuclear y fósil, también se aplica a Enerdata.

La producción total mundial de energía en 2021 de 14.800 MTe corresponde a un poco más de 172 PWh/año, o alrededor de 19,6 TW de generación de energía.

Los recursos energéticos deben procesarse para que sean aptos para el consumo final. Por ejemplo, el carbón en bruto extraído o el gas natural en bruto producido en un pozo petrolífero pueden contener diversas impurezas que los hagan inadecuados para su quema en una central eléctrica.

La energía primaria se convierte de muchas maneras en portadores de energía , también conocidos como energía secundaria: ^[16]

• El carbón se destina principalmente a centrales térmicas . El coque se obtiene por destilación destructiva del carbón bituminoso.
• El petróleo crudo se destina principalmente a las refinerías de petróleo.
• El gas natural se utiliza en las plantas de procesamiento de gas natural para eliminar contaminantes como agua, dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno y ajustar el poder calorífico. También se utiliza como gas combustible en las centrales térmicas.
• El calor de la reacción nuclear se utiliza en las centrales térmicas.
• La biomasa se utiliza directamente o se convierte en biocombustible .

Los generadores de electricidad son accionados por turbinas de vapor o de gas en una planta térmica , o turbinas de agua en una central hidroeléctrica , o turbinas eólicas , generalmente 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 potencia . La producción en masa de paneles alrededor del año 2000 hizo que esto fuera económico.

Se comercializa una gran cantidad de energía primaria y convertida entre países. La tabla enumera los países con una gran diferencia de exportación e importación en 2021, expresada en Mtep. Un valor negativo indica que se necesita mucha importación de energía para la economía. ^[15] Las exportaciones de gas ruso se redujeron mucho en 2022, ^[17] ya que los gasoductos a Asia más la capacidad de exportación de GNL son mucho menores que el gas que ya no se envía a Europa . ^[18]

El transporte de portadores de energía se realiza mediante buques cisterna , camiones cisterna , transportadores de GNL , transporte de mercancías por ferrocarril , oleoductos y mediante transmisión de energía eléctrica .

El suministro total de energía (TES) indica la suma de la producción y las importaciones menos las exportaciones y los cambios en el almacenamiento. ^[19] Para todo el mundo, el TES casi es igual a la energía primaria EP porque las importaciones y las exportaciones se cancelan, pero para los países, el TES y la EP 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. El TES es toda la energía necesaria para suministrar energía a los usuarios finales.

Las tablas enumeran los TES y el PE para algunos países en los que difieren mucho, tanto en 2021 como en el historial de TES. La mayor parte del crecimiento de TES desde 1990 se produjo en Asia. Las cantidades se redondean y se expresan en Mtep. Enerdata etiqueta a TES como consumo total de energía. ^[20]

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 . ^[21] En 2019, los TES fueron de 606 EJ y el consumo final fue de 418 EJ, el 69% de los TES. ^[22] La mayor parte de la energía perdida por conversión se produce en plantas de electricidad térmica y en el propio uso de la industria energética.

Existen 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, por la misma razón, 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 en las que el calor no puede. Por lo tanto, la pérdida de energía que se produce en las plantas de electricidad térmica no es comparable a una pérdida debida, por ejemplo, a la resistencia de las líneas eléctricas, debido a las diferencias de calidad.

De hecho, la pérdida en las plantas térmicas se debe a una mala conversión de la energía química del combustible en electricidad mediante la combustión. La energía química del combustible no es intrínsecamente de baja calidad; por ejemplo, la conversión en electricidad en las pilas de combustible puede, en teoría, acercarse al 100%. Por lo tanto, la pérdida de energía en las plantas térmicas es una pérdida real.

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) ^[24] 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 las pérdidas de transformación y 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 cuánto de estas es energía renovable. Los productos no energéticos no se consideran aquí. Los datos son de 2018. ^{[21] [25]} La proporción mundial de renovables del CFT fue del 18% en 2018: 7% biomasa tradicional, 3,6% energía hidroeléctrica y 7,4% otras energías renovables. ^[26]

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%. ^[21]

Los combustibles se dividen en tres tipos: los combustibles fósiles (gas natural, combustibles derivados del petróleo (GLP, gasolina, queroseno, gas/diésel, fueloil) o los derivados del carbón (antracita, carbón bituminoso, coque, gas de alto horno). En segundo lugar, están los combustibles renovables ( biocombustibles y combustibles derivados de residuos). Y, por último, los combustibles utilizados para la calefacción urbana .

Las cantidades de combustible en las tablas se basan en el valor calorífico inferior .

En la primera tabla se muestra el consumo final en los países/regiones que más utilizan (85%) y por persona en 2018. En los países en desarrollo, el consumo de combustible por persona es bajo y más renovable. ^[27] 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.

Se utilizan algunos combustibles y electricidad para construir, mantener y demoler o reciclar instalaciones que producen combustible y electricidad, como plataformas petrolíferas , separadores de isótopos de uranio y turbinas eólicas. Para que estos productores sean económicos, la relación entre la energía recuperada sobre la energía invertida (EROEI) o el rendimiento energético de la inversión (EROI) debe ser lo suficientemente elevada.

Si la energía final entregada para el consumo es E y la EROI es igual a R, entonces la energía neta disponible es EE/R. El porcentaje de energía disponible es 100-100/R. Para R > 10, más del 90% está disponible, pero para R = 2, solo el 50% y para R = 1, ninguna. Esta pronunciada caída se conoce como el acantilado de energía neta . ^[28]

Muchos países publican estadísticas sobre el suministro y el 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 la Energía (AIE), vende datos anuales completos sobre energía, lo que hace que estos datos sean de pago y de difícil acceso para los usuarios de Internet . ^[21] La organización Enerdata, por otro lado, publica un Anuario gratuito, lo que hace que los datos sean más accesibles. ^[4] Otra organización confiable que proporciona datos precisos sobre energía, 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 a nivel mundial en 2020, pero la demanda total de energía a nivel mundial se recuperó en 2021 y alcanzó un récord en 2022. ^[29]

En 2022, los consumidores de todo el mundo gastaron casi 10 billones de dólares en energía, con un promedio de más de 1200 dólares por persona. Esto refleja un aumento del 20% con respecto al promedio de los cinco años anteriores, lo que pone de relieve el importante impacto económico y la creciente carga financiera del consumo de energía a escala mundial. ^{[30] : 13}

En el informe World Energy Outlook 2023, la AIE señala que "estamos en camino de ver que todos los combustibles fósiles alcancen su pico antes de 2030" . ^{[31] : 18} La AIE presenta tres escenarios: ^{[31] : 17}

1. El Escenario de Políticas Declaradas (STEPS, por sus siglas en inglés) ofrece una perspectiva basada en las últimas políticas establecidas. La proporción de combustibles fósiles en el suministro de energía global –estancada durante décadas en torno al 80%– comienza a disminuir y alcanza el 73% en 2030. ^{[31] : 18} Esto debilita la lógica de cualquier aumento en la inversión en combustibles fósiles. ^{[31] : 19} Se prevé que las energías renovables aporten el 80% de la nueva capacidad energética hasta 2030, y la energía solar fotovoltaica por sí sola representa más de la mitad. ^{[31] : 20} _{El STEPS prevé un pico en las emisiones de CO2} relacionadas con la energía a mediados de la década de 2020, pero las emisiones siguen siendo lo suficientemente altas como para hacer subir las temperaturas medias mundiales a alrededor de 2,4 °C en 2100. ^{[31] : 22} La demanda total de energía sigue aumentando hasta 2050. ^{[31] : 23} La inversión total en energía se mantiene en alrededor de 3 billones de dólares estadounidenses por año. ^{[31] : 49}
2. El Escenario de Promesas Anunciadas (APS, por sus siglas en inglés) supone que todos los objetivos nacionales en materia de energía y clima que han fijado los gobiernos se cumplirán en su totalidad y a tiempo. El APS está asociado con un aumento de la temperatura de 1,7 °C en 2100 (con una probabilidad del 50%). ^{[31] : 92} La inversión total en energía aumenta a unos 4 billones de dólares por año después de 2030. ^{[31] : 49}
3. El escenario de emisiones netas cero para 2050 (NZE) limita el calentamiento global a 1,5 °C. ^{[31] : 17} La proporción de combustibles fósiles alcanza el 62% en 2030. ^{[31] : 101} Las emisiones de metano provenientes del suministro de combustibles fósiles se reducen en un 75% en 2030. ^{[31] : 45} La inversión total en energía aumenta a casi 5 billones de dólares estadounidenses por año después de 2030. ^{[31] : 49} La inversión en energía limpia debe aumentar en todas partes, pero los aumentos más pronunciados se necesitan en los mercados emergentes y las economías en desarrollo distintas de China, lo que requiere un mayor apoyo internacional. ^{[31] : 46} La proporción de electricidad en el consumo final supera el 50% para 2050 en NZE. La proporción de energía nuclear en la generación de electricidad se mantiene prácticamente estable a lo largo del tiempo en todos los escenarios, alrededor del 9%. ^{[31] : 106}

El informe "Electricity 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 presiones económicas e inflacionarias. ^[32] El informe subraya el impacto significativo de los centros de datos , la inteligencia artificial y las criptomonedas , proyectando una posible duplicación del consumo de electricidad a 1.000 TWh para 2026, que está a la par con el uso actual de Japón . ^[32] En particular, se espera que el 85% de la demanda adicional se origine en China e India, y se predice que la demanda de India por sí sola crecerá más del 6% anual hasta 2026, impulsada por la expansión económica y el aumento del uso del aire acondicionado. ^[32]

También se prevé que la demanda de electricidad del sudeste asiático aumente un 5% anual hasta 2026. En Estados Unidos , se observó una disminución en 2023, pero se anticipa un aumento moderado en los próximos años, impulsado en gran medida por los centros de datos. El informe también anticipa que un aumento en la generación de electricidad a partir de fuentes de bajas emisiones satisfará el crecimiento de la demanda mundial durante los próximos tres años, y se prevé que las fuentes de energía renovables superen al carbón a principios de 2025. ^[32]

El objetivo fijado en el Acuerdo de París de limitar el cambio climático será difícil de alcanzar. ^[33] Se han desarrollado varios escenarios para alcanzar los objetivos del Acuerdo Climático de París, utilizando datos de la AIE pero proponiendo la transición a casi el 100% de energías renovables para mediados de siglo, junto con medidas como la reforestación. La energía nuclear y la captura de carbono están excluidas de estos escenarios. ^[34] Los investigadores dicen que los costos serán mucho menores que los 5 billones de dólares por año que los gobiernos gastan actualmente en subsidiar a las industrias de combustibles fósiles responsables del cambio climático. ^{[34] : ix}

En el escenario de +2,0 °C (calentamiento global), la demanda total de energía primaria en 2040 puede ser de 450 EJ = 10 755 Mtep, o de 400 EJ = 9560 Mtep en el escenario de +1,5 , muy por debajo de la producción actual. Las fuentes renovables pueden aumentar su participación a 300 EJ en el escenario de +2,0 °C o 330 EJ en el escenario de +1,5 en 2040. En 2050, las energías renovables pueden cubrir casi toda la demanda energética. El consumo no energético seguirá incluyendo combustibles fósiles. ^{[34] : xxvii Fig. 5}

La generación mundial de electricidad a partir de fuentes de energía renovables alcanzará el 88% en 2040 y el 100% en 2050 en los escenarios alternativos. Las "nuevas" energías renovables, principalmente la eólica, la solar y la geotérmica, contribuirán con el 83% de la electricidad total generada. ^{[34] : xxiv} La inversión anual media necesaria entre 2015 y 2050, incluidos los costos de las plantas de energía adicionales para producir hidrógeno y combustibles sintéticos y para el reemplazo de plantas, será de alrededor de 1,4 billones de dólares. ^{[34] : 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 en desarrollo) después de 2020. La disminución del uso de automóviles de pasajeros se compensará en parte con un fuerte aumento de los sistemas de transporte público por ferrocarril y autobús. ^{[34] : xxii Fig.4}

Las emisiones de CO ₂ pueden reducirse 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. ^{[34] : xxviii}

• Consumo de energía eléctrica  – Consumo mundial de electricidad
• Gestión de la demanda energética  : modificación del consumo energético de los consumidores durante las horas punta
• Intensidad energética  : medida de la ineficiencia energética de una economía
• Política energética  : cómo un gobierno o una empresa aborda la energía
• Energía sostenible  : energía que satisface de manera responsable las necesidades sociales, económicas y ambientales.
• Perspectivas energéticas mundiales  : publicación de la Agencia Internacional de la Energía
• Recursos energéticos mundiales  : capacidad máxima estimada de producción de energía en la Tierra

Liza

• Lista de países por intensidad energética
• Lista de países por consumo de electricidad
• Lista de países por producción de electricidad
• Lista de países por consumo de energía per cápita
• Lista de países por emisiones de gases de efecto invernadero
• Lista de países por consumo y producción de energía

• Enerdata - Estadísticas mundiales de energía y clima
• Perspectivas energéticas internacionales, por la Administración de Información Energética de Estados Unidos
• Perspectivas energéticas mundiales de la AIE