Suministro y consumo mundial de energía

El suministro y consumo mundial de energía se refiere al suministro global de recursos energéticos y al consumo de estos últimos. El sistema de suministro energético global consiste en el desarrollo , refinamiento y comercio de energía. Los suministros de energía pueden existir en diversas formas, como recursos brutos o formas de energía más procesadas y refinadas . Los recursos energéticos brutos incluyen, por ejemplo, el carbón , el petróleo y el gas sin procesar , y el uranio . En comparación, las formas refinadas de energía incluyen, por ejemplo, el petróleo refinado que puede utilizarse como combustible o para generar electricidad . Los recursos energéticos pueden utilizarse de diversas maneras, dependiendo del recurso específico (por ejemplo, el carbón) y del uso final previsto (industrial, residencial, etc.). La producción y el consumo de energía desempeñan un papel importante en la economía global . Es necesaria para la industria y el transporte global . La cadena de suministro energético total, desde la producción hasta el consumo final, implica muchas actividades que causan una pérdida de energía útil . ^{[ 3 ]}

El consumo total de energía tiende a aumentar entre un 1 y un 2 % anual. ^{[ 4 ]} En 2022, el 80 % del consumo de energía provenía de combustibles fósiles. ^{[ 5 ]} Más recientemente, la energía renovable ha crecido rápidamente, con un aumento promedio de alrededor del 20 % anual en la década de 2010. ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}

Dos problemas clave con 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 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 proveniente de combustibles fósiles) en 2021. ^{[ 9 ]} Se han contemplado muchos escenarios para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, generalmente bajo el nombre de emisiones netas cero .

Existe una clara relación entre el consumo de energía per cápita y el PIB per cápita. Por lo tanto, los países más ricos e industrializados consumen significativamente más energía por persona en comparación con los países de menores ingresos. ^{[ 10 ]}

Los Estados del Golfo y Rusia son importantes exportadores de energía, debido a sus grandes reservas de petróleo y gas natural. Entre sus clientes se encuentran la Unión Europea y China .

Una importante escasez de suministros energéticos se denomina crisis energética .

Producción de energía primaria

Consumo mundial total de energía primaria por tipo en 2020 ^{[ 11 ]}

Petróleo (31,2%)
Carbón (27,2%)
Gas natural (24,7%)
Energía hidroeléctrica ( renovables ) (6,90%)
Nuclear (4,30%)
Otros ( renovables ) (5,70%)

La energía primaria se refiere a la primera forma de energía que se encuentra, como recursos brutos recolectados directamente de la producción de energía, antes de que se produzca cualquier conversión o transformación de la misma.

La producción de energía se suele clasificar como:

Fósil, que utiliza carbón , petróleo crudo y gas natural ;
Nuclear, utilizando uranio ;
Renovables , utilizando biomasa , geotérmica , hidroeléctrica , solar , eólica , mareomotriz , undimotriz , entre otras.

La evaluación de la energía primaria realizada por la AIE sigue ciertas reglas ^{[ nota 1 ]} para facilitar la medición de los distintos 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 energía primaria (EP), que se establece en función de la energía eléctrica producida. Sin embargo, la energía fósil y nuclear se establece en función del 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. ^{[ 13 ]}

Enerdata muestra datos para "Energía total / producción: carbón, petróleo, gas, biomasa, calor y electricidad" y para "Renovables / % en la producción de electricidad: renovables, no renovables". ^{[ 5 ]}

La tabla muestra la producción mundial de energía primaria (EP) y los países que más la produjeron (76%) en 2021, según datos de Enerdata. Las cantidades están redondeadas y se expresan en millones de toneladas de equivalente de petróleo al año (1 Mtoe = 11,63 TWh (41,9 petajulios ), donde 1 TWh = 10⁹ ^kWh ) y como % del total. La energía renovable incluye biomasa, calor y el porcentaje de energías renovables en la producción de electricidad (hidroeléctrica, eólica y solar). La energía nuclear representa el porcentaje de energías no renovables en la producción de electricidad. La subestimación de la energía hidroeléctrica, eólica y solar, en comparación con la energía nuclear y fósil, también se aplica a los datos de Enerdata.

La producción mundial total de energía en 2021, de 14.800 MToe, corresponde a algo más de 172 PWh/año, o aproximadamente 19,6 TW de generación de energía.

Generación mundial de electricidad en 2024 por fuente en teravatios-hora (TWh). La generación total fue de 30,85 petavatios-hora . ^{[ 14 ]}

Carbón 10.587 (34,4%)
Gas natural 6.796 (22,1%)
Hidro 4.417 (14,4%)
Nuclear 2.765 (8,99%)
Viento 2.497 (8,12%)
Energía solar 2.130 (6,92%)
Otros 1.569 (5,10%)

Conversión de energía

Los recursos energéticos deben procesarse para que sean aptos para el consumo final. Por ejemplo, el carbón extraído de las minas o el gas natural extraído de un pozo petrolífero pueden contener diversas impurezas que los hacen inadecuados para su combustión 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 las centrales térmicas . El coque se obtiene mediante la destilación destructiva del carbón bituminoso.
El petróleo crudo se destina principalmente a las refinerías de petróleo.
El gas natural se transporta a plantas de tratamiento para eliminar contaminantes como agua, dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno, y para ajustar su poder calorífico. Se utiliza como combustible, también en centrales térmicas.
El calor de las reacciones nucleares se utiliza en las centrales térmicas.
La biomasa se utiliza directamente o se transforma en biocombustible .

Los generadores de electricidad funcionan con turbinas de vapor o gas en una central térmica , turbinas hidráulicas en una central hidroeléctrica o turbinas eólicas , generalmente en un parque eólico . La invención de la célula solar en 1954 dio inicio a 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 esta tecnología fuera económicamente viable.

Comercio de energía

Gran parte de la energía primaria y transformada se comercializa entre países. La tabla enumera los países con una gran diferencia entre exportaciones e importaciones en 2021, expresada en Mtoe. Un valor negativo indica que la economía necesita importar mucha energía. ^{[ 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 combustibles energéticos se realiza mediante buques tanque , camiones cisterna , buques metaneros , transporte ferroviario de mercancías , oleoductos y transmisión de energía eléctrica .

Suministro total de energía

Suministro total de energía por combustible en 2024 en exajulios (EI, 2025) ^{[ 19 ]} (las fuentes de energía en el gráfico están ordenadas según su intensidad de carbono)

Carbón 165,06 (27,9%)
Petróleo 199,05 (33,6%)
Gas natural 148,6 (25,1%)
Nuclear 30,74 (5,19%)
Hidro 16,03 (2,71%)
Energías renovables 32,74 (5,53%)

El suministro total de energía (STE) indica la suma de la producción y las importaciones, menos las exportaciones y los cambios en el almacenamiento. ^{[ 20 ]} A nivel mundial, el STE es prácticamente igual a la energía primaria (EP) porque las importaciones y las exportaciones se compensan, pero para los países, el STE y la EP difieren en cantidad y también en calidad, ya que interviene la energía secundaria, por ejemplo, la importación de un producto de refinería de petróleo. El STE es toda la energía necesaria para abastecer de energía a los usuarios finales.

Las tablas enumeran TES y PE para algunos países donde estos 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 están redondeadas y se dan en Mtoe. Enerdata denomina TES como consumo total de energía. ^{[ 21 ]}

El 25% de la producción primaria mundial se utiliza para la conversión y el transporte, y el 6% para productos no energéticos como lubricantes, asfalto y productos petroquímicos . ^{[ 22 ]} En 2019, el TES fue de 606 EJ y el consumo final fue de 418 EJ, el 69% del TES. ^{[ 23 ]} La mayor parte de la energía perdida por conversión ocurre en las centrales termoeléctricas y en el propio uso de la industria energética.

Discusión sobre la pérdida de energía

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Consumo mundial total de energía primaria por tipo en 2024 (método de sustitución) ^{[ 24 ]}

Petróleo (31,8%)
Carbón (26,4%)
Gas natural (23,7%)
Energía hidroeléctrica ( renovables ) (6,25%)
Nuclear (3,95%)
Energía eólica ( renovable ) (3,52%)
Energía solar ( renovable ) (2,96%)
Otros ( renovables ) (1,42%)

Existen diferentes calidades de energía . El calor, especialmente a temperaturas relativamente bajas, es energía de baja calidad debida al movimiento aleatorio, mientras que la electricidad es energía de alta calidad que fluye de forma continua a través de los cables. Se necesitan aproximadamente 3 kWh de calor para producir 1 kWh de electricidad. Sin embargo, un kilovatio-hora de esta electricidad de alta calidad puede utilizarse para suministrar varios kilovatios-hora de calor a un edificio mediante una bomba de calor. Resulta que la pérdida de energía útil en las centrales termoeléctricas es mucho mayor que la pérdida debida, por ejemplo, a la resistencia en las líneas eléctricas, debido a las diferencias de calidad. Además, la electricidad puede utilizarse de muchas maneras en las que el calor no.

De hecho, la pérdida en las centrales térmicas se debe a la deficiente conversión de la energía química del combustible en movimiento mediante la combustión. Por lo demás, la energía química del combustible no es intrínsecamente de baja calidad; por ejemplo, la conversión de energía química en electricidad en las baterías puede alcanzar casi el 100 %. Por lo tanto, la pérdida de energía en las centrales térmicas es una pérdida real.

Una forma de explicar esta diferencia y compararlas es mediante el método de sustitución. La energía de alta calidad se mide según la cantidad de energía de baja calidad que se necesitaría para producirla.

Consumo final

Consumo final total mundial de 9.717 Mtoe por región en 2017 (AIE, 2019) ^{[ 25 ]}

OCDE (38,2%)
Oriente Medio (5,10%)
Eurasia no perteneciente a la OCDE (7,50%)
China (20,6%)
Resto de Asia (13,5%)
América no perteneciente a la OCDE (4,80%)
África (6,10%)
Combustibles para aviación y transporte marítimo internacionales (4,20%)

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) ^{[ 26 ]} 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 muestran cantidades, expresadas en millones de toneladas equivalentes de petróleo por año (1 Mtoe = 11,63 TWh) y qué porcentaje de estas corresponde a energía renovable. Los productos no energéticos no se consideran aquí. Los datos son de 2018. ^{[ 22 ]}^{[ 27 ]} La proporción mundial de energías renovables en el CFT fue del 18% en 2018: 7% de biomasa tradicional, 3,6% de energía hidroeléctrica y 7,4% de otras energías renovables. ^{[ 28 ]}

En el período 2005–2017, el consumo final mundial de carbón aumentó un 23%, el de petróleo y gas un 18% y el de electricidad un 41%. ^{[ 22 ]}

El combustible se presenta en tres tipos: combustible fósil (gas natural, gas licuado de petróleo, gasolina, queroseno, gasóleo, fueloil) o carbón (antracita, carbón bituminoso, coque, gas de alto horno ). En segundo lugar, está el combustible renovable ( biocombustible y combustible derivado de residuos). Y por último, el combustible utilizado para la calefacción urbana .

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

La primera tabla muestra el consumo final en los países/regiones que más 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. ^{[ 29 ]} Canadá, Venezuela y Brasil generan la mayor parte de su electricidad con energía hidroeléctrica.

La siguiente tabla muestra los países que más consumen (85%) en Europa.

Energía por energía

Parte del combustible y la electricidad se utilizan para construir, mantener y desmantelar/reciclar instalaciones que producen combustible y electricidad, como plataformas petrolíferas , separadores de isótopos de uranio y aerogeneradores. Para que estos productores sean rentables, la relación entre la energía recuperada y la energía invertida (EROEI) o el retorno energético de la inversión (EROI) debe ser suficientemente alta.

Si la energía final suministrada para el consumo es E y el 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 fuerte caída se conoce como el precipicio de la energía neta . ^{[ 30 ]}

Disponibilidad de datos

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 datos energéticos completos anuales, lo que hace que estos datos sean de pago y de difícil acceso para los usuarios de Internet . ^{[ 22 ]} La organización Enerdata, por otro lado, publica un Anuario gratuito, lo que hace que los datos sean más accesibles. ^{[ 5 ]} Otra organización confiable que proporciona datos energéticos precisos, principalmente en referencia a los EE. UU., es la Administración de Información Energética de los EE . UU .

Tendencias y perspectivas

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 recuperó para 2021 y alcanzó un máximo histórico en 2022. ^{[ 31 ]}

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 representa un aumento del 20 % con respecto al promedio de los cinco años anteriores, lo que pone de manifiesto el importante impacto económico y la creciente carga financiera del consumo de energía a escala global. ^{[ 32 ]}^{: 13}

Escenarios de la AIE

En el informe Perspectivas Energéticas Mundiales 2023, la AIE señala que "vamos camino de que todos los combustibles fósiles alcancen su punto máximo antes de 2030" . ^{[ 33 ]}^{: 18} La AIE presenta tres escenarios: ^{[ 33 ]}^{: 17}

El escenario de políticas declaradas (STEPS) proporciona una perspectiva basada en los últimos ajustes de políticas. La proporción de combustibles fósiles en el suministro mundial de energía, estancada durante décadas en torno al 80%, comienza a disminuir y alcanza el 73% para 2030. ^{[ 33 ]}^{: 18} Esto socava la justificación de cualquier aumento en la inversión en combustibles fósiles. ^{[ 33 ]}^{: 19} Se prevé que las energías renovables contribuyan con el 80% de la nueva capacidad de energía para 2030, y la energía solar fotovoltaica por sí sola representa más de la mitad. ^{[ 33 ]}^{: 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 elevar las temperaturas medias mundiales a alrededor de 2,4 °C en 2100. ^{[ 33 ]}^{: 22} La demanda total de energía continúa aumentando hasta 2050. ^{[ 33 ]}^{: 23} La inversión total en energía se mantiene en alrededor de 3 billones de dólares estadounidenses por año. ^{[ 33 ]}^{: 49}
El Escenario de Compromisos Anunciados (APS, por sus siglas en inglés) supone que todos los objetivos nacionales de energía y clima establecidos por los gobiernos se cumplen en su totalidad y a tiempo. El APS se asocia con un aumento de temperatura de 1,7 °C en 2100 (con una probabilidad del 50 %). ^{[ 33 ]}^{: 92} La inversión total en energía aumenta a aproximadamente 4 billones de dólares estadounidenses por año después de 2030. ^{[ 33 ]}^{: 49}
El escenario de cero emisiones netas para 2050 (NZE) limita el calentamiento global a 1,5 °C. ^{[ 33 ]}^{: 17} La participación de los combustibles fósiles alcanza el 62 % en 2030. ^{[ 33 ]}^{: 101} Las emisiones de metano provenientes del suministro de combustibles fósiles se reducen en un 75 % en 2030. ^{[ 33 ]}^{: 45} La inversión total en energía aumenta a casi 5 billones de dólares estadounidenses por año después de 2030. ^{[ 33 ]}^{: 49} La inversión en energía limpia debe aumentar en todas partes, pero los incrementos más pronunciados se necesitan en los mercados emergentes y las economías en desarrollo distintas de China, lo que requiere un mayor apoyo internacional. ^{[ 33 ]}^{: 46} La participación de la electricidad en el consumo final supera el 50 % para 2050 en NZE. La participación de la energía nuclear en la generación de electricidad se mantiene en general estable a lo largo del tiempo en todos los escenarios, alrededor del 9 %. ^{[ 33 ]}^{: 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. ^{[ 34 ]} 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 1000 TWh para 2026, lo que está a la par con el uso actual de Japón . ^{[ 34 ]} Cabe destacar que se espera que el 85% de la demanda adicional provenga de China e India, y se prevé que la demanda de India crezca más del 6% anual hasta 2026, impulsada por la expansión económica y el creciente uso del aire acondicionado. ^{[ 34 ]}

También se prevé que la demanda de electricidad en el 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 principalmente por los centros de datos. El informe también prevé que un aumento en la generación de electricidad a partir de fuentes de bajas emisiones satisfaga el crecimiento de la demanda mundial durante los próximos tres años, y se prevé que las fuentes de energía renovable superen al carbón a principios de 2025. ^{[ 34 ]}

Escenarios alternativos

El objetivo establecido en el Acuerdo de París para limitar el cambio climático será difícil de alcanzar. ^{[ 35 ]} Se han desarrollado varios escenarios para lograr los objetivos del Acuerdo de París sobre el clima, 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. La energía nuclear y la captura de carbono se excluyen en estos escenarios. ^{[ 36 ]} Los investigadores afirman que los costos serán mucho menores que los 5 billones de dólares anuales que los gobiernos gastan actualmente en subsidiar las industrias de combustibles fósiles responsables del cambio climático. ^{[ 36 ]}^{: 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 Mtoe, o de 400 EJ = 9560 Mtoe en el escenario de +1,5 °C , 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 a 330 EJ en el escenario de +1,5 °C en 2040. En 2050, las energías renovables pueden cubrir casi toda la demanda energética. El consumo no energético seguirá incluyendo 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 energías renovables "nuevas" —principalmente la eólica, la solar y la 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 las centrales eléctricas adicionales para producir hidrógeno y combustibles sintéticos y para el reemplazo de plantas, será de alrededor de 1,4 billones de dólares. ^{[ 36 ]}^{: 182}

Se necesitan cambios del transporte aéreo nacional al ferroviario y de la carretera al ferroviario. El uso de automóviles particulares 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 particulares se compensará parcialmente con un fuerte aumento de los sistemas de transporte público ferroviario y de autobuses. ^{[ 36 ]}^{: xxii Fig.4}

_{Las emisiones de} CO₂ 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. ^{[ 36 ]}^{: xxviii}

Véase también

Consumo de energía eléctrica – Consumo mundial de electricidad
Gestión de la demanda energética : modificación de la demanda de energía por parte de los consumidores.
Intensidad energética : medida de la ineficiencia energética de una economía.
Política energética : cómo un gobierno o una empresa gestiona 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 Energía
Recursos energéticos mundiales : capacidad máxima estimada de producción de energía en la Tierra.

Liza

Notas

↑
Evaluación de la energía primaria de la AIE:
- Fósil: basado en un poder calorífico inferior .
- Nuclear: calor producido por reacciones nucleares, 3 veces la energía eléctrica, basado en una eficiencia del 33% de las centrales nucleares .
- Renovables:
  - Biomasa basada en un poder calorífico inferior.
  - Energía eléctrica producida por energía hidroeléctrica , turbinas eólicas y paneles solares .
  - La energía geotérmica se considera más de 10 veces más cara que la energía eléctrica debido a la muy baja eficiencia de estas centrales.
VerArchivado el 11 de junio de 2021 en Wayback Machine , capítulo 7

Referencias

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Enlaces externos

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Perspectivas energéticas mundiales de la AIE

[13] Evaluación de la energía primaria de la AIE:
Fósil: basado en un poder calorífico inferior .
Nuclear: calor producido por reacciones nucleares, 3 veces la energía eléctrica, basado en una eficiencia del 33% de las centrales nucleares .
Renovables:
Biomasa basada en un poder calorífico inferior.
Energía eléctrica producida por energía hidroeléctrica , turbinas eólicas y paneles solares .
La energía geotérmica se considera más de 10 veces más cara que la energía eléctrica debido a la muy baja eficiencia de estas centrales.
VerArchivado el 11 de junio de 2021 en Wayback Machine , capítulo 7

[mwBDg] Fósil: basado en un poder calorífico inferior .

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[mwBDw] Renovables:
Biomasa basada en un poder calorífico inferior.
Energía eléctrica producida por energía hidroeléctrica , turbinas eólicas y paneles solares .
La energía geotérmica se considera más de 10 veces más cara que la energía eléctrica debido a la muy baja eficiencia de estas centrales.

[mwBD4] Biomasa basada en un poder calorífico inferior.

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