Wereldenergievoorziening

Wereldenergievoorziening bestaat uit het winnen en gebruiksklaar maken van brandstof, het opwekken van elektriciteit, en het energietransport in de hele wereld. De huidige energievoorziening is van groot belang voor economie en leefbaarheid.

Veel landen publiceren statistieken over de energievoorziening van eigen land of ook van andere landen of de wereld, bijv. Energiebalans; aanbod, omzetting en verbruik van het nederlandse Centraal Bureau voor de Statistiek en World Energy Balances van één van de grootste organisaties op dit gebied, het Internationaal Energieagentschap IEA. De energiebalans is het startpunt om de energiesector te bestuderen. Dit artikel biedt een korte beschrijving met statistische data in tabellen, van de energievoorziening van landen en regio's die het meest produceren en consumeren.

Energieproductie is 80% fossiel. De helft daarvan wordt geproduceerd door China, de Verenigde Staten en de Arabische staten van de Perzische Golf. Deze Golfstaten en Rusland exporteren het grootste deel van hun productie, grotendeels naar de Europese Unie en China, waar niet genoeg energie wordt geproduceerd voor hun gebruikers. Het energieverbruik per persoon in N-Amerika is zeer hoog, terwijl het in ontwikkelingslanden laag en meer hernieuwbaar is. De energieproductie neemt langzaam toe, behalve voor zonne- en windenergie die meer dan 20% per jaar groeit.

Betrekkelijk weinig van de meer dan 200 landen in de wereld produceren het overgrote deel van de energie. Veel landen moeten energie importeren. De geproduceerde energie, bijv. aardolie, moet nog geconverteerd worden voor het geschikt is voor eindgebruik. Tussen productie en eindgebruik vindt dus veel conversie en handel plaats. Conversie en transport kost veel energie waardoor een kwart van de energie verloren gaat voordat het wordt verbruikt.

Wereldwijd was de kooldioxide uitstoot van fossiele brandstof 32 gigaton in 2015. Gezien het hedendaagse energiebeleid van de landen verwacht het Internationaal Energieagentschap IEA dat het wereldwijde energieverbruik in 2040 meer dan een kwart zal zijn gestegen en dat het doel, vastgelegd in het Klimaatverdrag van Parijs, helemaal niet zal worden bereikt. Er zijn verschillende scenario's ontwikkeld om het doel wel te bereiken, zie Energietransitie.

Energieproductie

Wereldwijd wordt primaire energie (PE) gewonnen uit fossiele, nucleaire en duurzame bronnen. Primair betekent: direct gewonnen uit natuurlijke bronnen, niet geraffineerd of geconverteerd. Vooral in China is de energieproductie sterk toegenomen in deze eeuw.

• Fossiel: steen- en bruinkool, aardolie en aardgas
• Nucleair: uranium
• Duurzaam: onder andere waterkracht, biomassa, aardwarmte, wind- en zonne-energie

De statistiek van primaire energie volgt bepaalde regels die gericht zijn op eenvoudige meetbaarheid. Deze regels zijn controversieel. De energie in water- en luchtstroming die waterkracht- en windturbines aandrijft, en zonlicht dat zonnepanelen aandrijft, worden niet als PE genomen, die is gebaseerd op de geproduceerde elektrische energie. Maar fossiele en nucleaire energie is gebaseerd op de reactiewarmte die ongeveer 3 keer de elektrische energie is. Dit verschil in meting kan leiden tot onderschatting van de economische bijdrage van duurzame energie.

In de tabel staat de wereld-energieproductie en de landen/regio's die het grootste deel (90%) daarvan winnen. In dit artikel zijn in Europa aan de oostkant Rusland en Turkije niet inbegrepen.

De hoeveelheden zijn uitgedrukt in miljoen ton olie equivalent per jaar (1 Mtoe/a = 11,63 terawattuur per jaar = 1,327 gigawatt). De data zijn van 2018.

Grootste PE producenten (90%)

	Totaal	Kolen	Olie & Gas	Nucleair	Hernieuwbaar
China	2560	1860	325	77	300
USA	2170	369	1400	219	180
Midden-Oosten	2040	1	2030	2	4
Rusland	1484	240	1165	54	25
Afrika	1169	157	611	3	397
Europa	1111	171	398	244	296
India	574	289	67	10	208
Canada	529	31	422	26	50
Indonesië	451	288	102	0	61
Australië	412	287	115	0	9
Brazilië	296	2	160	4	129
Kazakhstan	178	49	128	0	1
Mexico	159	7	132	4	16
Wereld	14420	3890	7850	707	1972

In het Midden-Oosten produceren de Perzische Golfstaten Iran, Irak, Koeweit, Oman, Qatar, Saoedi-Arabië en de Verenigde Arabische Emiraten het meest. In mindere mate ook Bahrein, Jordanië, Libanon, Syrië en Jemen in deze regio.

De grootste producenten in Afrika zijn Nigeria (249), Z-Afrika (158), Algerije (153) en Angola (92).

In Europa produceren Noorwegen (206, vooral olie en gas), Frankrijk (130, vooral nucleair), Duitsland (115), Ver. Koninkrijk (120), Polen (64, vooral kolen) en Nederland (42, vooral aardgas) het meest.

Van de duurzame productie in de wereld is 68% biobrandstof en afval, grotendeels in ontwikkelingslanden, 18% is gegenereerd met waterkracht en 14% met de overige duurzame bronnen.

Trend

Van 2015 tot 2017 nam de wereldwijde productie 2% toe, vooral in Rusland 7%, het Midden-Oosten 8% en India 5%, terwijl China 3% minder en de EU 2% minder produceerden. Van 2017 tot 2019 steeg de wereld energie 5%, vooral in de VS, 15%, en China, 9%. Van 2015 tot 2018 groeide windenergie 52% en zonne-energie 123%.

Energie conversie en handel

	Export minus Import
Midden-Oosten	1245
Rusland	701
Afrika	319
Australië	280
Canada	228
Indonesië	220
Noorwegen	177
Verenigde Staten	-80
Z-Korea	-252
India	-347
Japan	-387
China	-733
Europa	-985

De primaire energie wordt op vele manieren geconverteerd voor het geschikt is voor eindgebruik.

• Bruin- en steenkool gaat grotendeels naar elektriciteitscentrales. Kolen gaan ook naar een cokesfabriek.
• Aardolie wordt geraffineerd, zie Aardoliedestillaat.
• Nucleaire reactie hitte wordt gebruikt in kerncentrales.
• Biomassa wordt verwerkt tot biobrandstof, zoals biodiesel.

Elektriciteit wordt opgewekt met een wisselstroomgenerator die mechanisch gekoppeld is aan

• een stoom- of gasturbine in een thermische centrale,
• of een hydraulische turbine in een waterkrachtcentrale,
• of een windturbine, alleenstaand of in een windpark.

Na de uitvinding van de silicium PV cel in 1954 begon de elektriciteitsopwekking met zonnepanelen, verbonden met een DC/AC convertor. Pas rond 2000 werd door massaproductie van panelen zonnestroom economisch.

Van de primaire en geconverteerde energie wordt ca 5350 Mtoe wereldwijd verhandeld tussen landen, vooral olie en gas. In de tabel staat van enkele landen en regio's de export verminderd met de import. Een negatieve waarde betekent dat daar veel energie geïmporteerd wordt voor de economie. De hoeveelheden zijn uitgedrukt in Mtoe/a en de data zijn van 2018.

Groot energietransport wordt gedaan met olie- en gastankers, tankauto's, gasnetwerken, elektriciteitsnetten, zie Hoogspanning (elektriciteit).

Total Energy Supply

Total Energy Supply en Primaire Energie

	TES	PE
China	3210	2560
Europa	1984	1111
India	919	574
Midden-Oosten	760	2040
Rusland	760	1484
Japan	426	50
Z-Korea	282	45
Canada	298	529
Wereld	14280	14420

Total Primary Supply (TES) is een term voor productie en import onder aftrek van export- en opslagveranderingen. Voor de hele wereld is TES bijna gelijk aan primaire energie PE, maar voor landen verschillen TES en PE in kwantiteit, en ook in kwaliteit als secundaire energie, bijvoorbeeld een olieraffinaderijproduct geïmporteerd wordt, dus TES is vaak geen PE. TES is alle energie nodig om te voorzien in de energie voor eindgebruikers.

In de tabel staan TES en PE voor sommige landen / regio's waar deze sterk verschillen, en wereldwijd.

25% van de wereldwijde primaire productie wordt gebruikt voor conversie en transport, en 6% voor niet-energieproducten zoals smeermiddelen, asfalt en petrochemicaliën. Er blijft 69% over voor eindgebruikers.

Eindgebruik

Het bestaat uit brandstof (78%) en elektriciteit (22%). De tabellen bevatten hoeveelheden, uitgedrukt in miljoen ton olie equivalent per jaar (1 Mtoe = 11,63 TWh), hoeveel daarvan duurzaam is, en het gebruik per persoon per jaar. De data zijn van 2018.

Brandstof:

• fossiel: aardgas, brandstof geproduceerd uit aardolie (LPG, benzine, kerosine, diesel, stookolie), uit kolen (antraciet, cokes).
• duurzaam: biobrandstof en brandstof geproduceerd uit afval.
• voor warmtedistributie.

De hoeveelheden zijn gebaseerd op netto calorische waarde.

In de eerste tabel staat het wereldwijd eindgebruik en landen/regio's die het meest (85%) gebruiken. In ontwikkelingslanden is het gebruik per persoon laag en het brandstofgebruik relatief duurzaam. Canada, Venezuela en Brazilië wekken elektriciteit grotendeels duurzaam op met waterkracht.

Grootste eindgebruikers (85%)

	Branstof Mtoe/a	waarvan herniuwbaar	Elektriciteit Mtoe/a	waarvan herniuwbaar
China	1436	6%	555	30%
Verenigde Staten	1106	8%	339	19%
Europa	982	11%	309	39%
Afrika	531	58%	57	23%
India	487	32%	104	25%
Rusland	369	1%	65	26%
Japan	201	3%	81	19%
Brazilië	166	38%	45	78%
Indonesië	126	21%	22	14%
Canada	139	8%	45	83%
Iran	147	0%	22	6%
Mexico	95	7%	25	18%
Z-Korea	85	5%	46	5%
Australië	60	7%	18	21%
Argentinië	42	7%	11	27%
Venezuela	20	3%	6	88%
Wereld	7050	14%	1970	30%

De volgende tabel toont de landen in Europa die het grootste deel (85%) gebruiken.

Grootste eindgebruikers (85%) in Europe.

Land	Brandstof Mtoe/a	waarvan hernieuwbaar	Elektriciteit Mtoe/a	waarvan hernieuwbaar
Duitsland	156	10%	45	46%
Frankrijk	100	12%	38	21%
Verenigd Koninkrijk	95	5%	26	40%
Italië	87	9%	25	39%
Spamje	60	10%	21	43%
Polen	58	12%	12	16%
Oekraine	38	5%	10	12%
Nederland	36	4%	9	16%
België	26	8%	7	23%
Zweden	20	35%	11	72%
Oostenrijk	20	19%	5	86%
Romenië	19	20%	4	57%
Finland	18	34%	7	39%
Portugal	11	20%	4	67%
Denemarken	11	15%	3	71%
Noorwegen	8	16%	10	100%

Trend

Wereldwijd eindverbruik van brandstof en elektriciteit in de periode 2010-2017:

• steenkool daalde met 3%,
• olie en gas steeg met 11%,
• elektriciteit steeg met 19%.

Energie voor energie

Brandstof en elektriciteit wordt deels gebruikt voor constructie, onderhoud en sloop/hergebruik van installaties die brandstof en elektriciteit produceren, zoals olieboortorens, uranium isotoopscheiding en windturbines. Voor het nuttig effect van deze producenten moet de verhouding van de energieopbrengst tot de energiekosten groot genoeg zijn (Engels: EROEI energy returned on energy invested of EROI energy return on investment). Er is weinig overeenstemming in de technische literatuur over methoden en resultaten van berekening van deze verhoudingen.

Paul Brockway et al. vinden dat dergelijke verhoudingen worden gemeten voor primaire energie bij de bron (bv. ruwe olie) en in plaats daarvan moeten worden geschat voor het eindgebruik (bv. benzine). Zij berekenen reeksen EROI waarden in de jaren 1995-2011 voor fossiele brandstoffen in de wereld, zowel bij de bron als bij eindgebruik. Voor primaire EROI vinden ze ongeveer 30 maar voor eindgebruik vinden ze zeer lage EROI, elk jaar minder en gemiddeld 6. Ze concluderen dat lage en dalende EROI-waarden kunnen leiden tot beperkingen van de beschikbare energie voor de samenleving. En dat EROI op basis van hernieuwbare energie mogelijk hoger is dan EROI van fossiele brandstoffen wanneer ze worden gemeten voor eindgebruik.

Als voor eindgebruik de energie E is en de EROI waarde R, dan is de netto energie beschikbaar voor de samenleving E-E/R. Het beschikbare percentage is 100-100/R. Voor R>10 is meer dan 90% beschikbaar maar voor R=2 maar 50% en voor R=1 niets. Deze steile daling staat bekend als de netto energie klif.

Marco Raugei et al. vinden EROI 9-10 voor PV systems in Zwitserland als de verhouding van de elektrische opbrengst tot de ‘equivalente elektrische’ investering. Zij bekritiseren het inbrengen van energieopslag bij de berekening van EROI voor PV-panelen of windmolens, omdat dit het resultaat onvergelijkbaar zou maken met de conventionele EROI berekening van andere elektriciteit opwekkende installaties. Het meten van de prestaties van energietechnologieën zou moeten gebeuren in een uitgebreide analyse van het energiesysteem van een land.

Zie ook

• Energiebalans (economie)
• Milieu-effect: Opwarming van de Aarde, Fossiele brandstof
• Energietransitie
• Energiebeleid: Energiesubsidie
• Mark Jacobson
• Wereldenergievoorziening met wind, water en zon
• Energie-unie
• Geschiedenis: Fire and civilization (Goudsblom 1995); Energy in World History (Yergin, 2011)

Bronvermelding

Bronnen, noten en/of referenties:

De data in dit artikel zijn afkomstig van experts van het Internationaal Energieagentschap e.a. grote organisaties die deze periodiek verzamelen, analyseren en publiceren.