Wereldenergievoorziening

Wereldenergievoorziening bestaat uit het wereldwijd winnen en gebruiksklaar maken van brand- en splijtstoffen, het opwekken van elektriciteit, en het energietransport.

Inleiding

De mensheid heeft altijd al brandstof gebruikt. Het begon al met het gebruik van vuur. Steenkool- en oliewinning zijn ook heel oud. Ook wind en water hebben al duizenden jaren mensen aan meer energie geholpen dan hun eigen spierkracht opbrengt. Te denken valt aan windmolens, zeilschepen en het gebruik van waterkracht. Ongeveer aan het begin van de 19e eeuw is met het grootschalig delven van bruin- en steenkool veel meer brandstof beschikbaar gekomen, zodat de industrialisatie kon beginnen. Elektriciteit wordt in centrales opgewekt sinds 1882 en het gebruik groeit sindsdien sterk.

Pas sinds het einde van de negentiende eeuw is er sprake van een wereldwijde energiemarkt, met het vervoer van steenkool over langere afstanden. Tot dan toe werd brandstof, hoofdzakelijk brandhout voor keukengebruik, lokaal verzameld. Voor de steden werd vanuit het platteland brandhout en indien lokaal aanwezig, steenkool of bruinkool aangevoerd. Veel brandhout werd eerst omgevormd tot houtskool voor gemakkelijker transport. De steenkool die nodig was voor metaalproductie werd lokaal gewonnen. Alleen op de plaatsen waar zowel ertsen als steenkool redelijk dichtbij waren was sprake van metaalproductie, mogelijk in verband met de hoge transportkosten. Petroleum werd verhandeld als brandstof voor koken en verlichting. Met de introductie van elektriciteit ontstond een energiemarkt op industriële schaal. Eerst alleen lokale centrale, maar later op internationale elektriciteitsnetwerken, waarbij elektriciteit ook over lange afstanden vervoerd kan worden.

De huidige energievoorziening maakt ca 10% uit van alle bestedingen in de wereld en is van groot belang voor economie en leefbaarheid. Zoals blijkt uit de volgende paragrafen produceren betrekkelijk weinig van de meer dan 190 landen in de wereld 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 zodat uiteindelijk maar ca 60% beschikbaar komt voor de eindgebruikers.

Tenslotte wordt de verwachting van het IEA van het energiegebruik tot 2040 samengevat en de mogelijke aanpassing van het energiebeleid.

Energieproductie

Wereldwijde primaire energieproductie

██ Wereld (1015 Btu) ██  China ██  Rusland ██  Afrika ██  Verenigde Staten ██  Europa ██  Centraal en zuid Amerika Let op de verschillende y-as voor wereld (links) en regionale (rechts) productie

Wereldwijd wordt primaire energie 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.

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

De statistiek van primaire energie volgt bepaalde regels die gericht zijn op eenvoudige meetbaarheid en vergelijkbaarheid van energie soorten.

In de tabel staat de wereld-energieproductie en de landen/regio's die het grootste deel (90%) daarvan winnen.

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 2015.

	Total	Kolen	Olie & Gas	Nucleair	Duurzaam
WERELD	13790	3870	7390	671	1854
China	2496	1868	328	45	256
Verenigde Staten	2019	431	1218	216	152
Midden-Oosten	1884	1	1880	1	2
Rusland	1334	200	1060	51	22
Afrika	1118	155	567	3	392
Europese Unie	771	145	183	223	218
India	554	263	68	10	213
Canada	471	31	365	26	50
Indonesië	426	244	105	0	75
Australië	381	299	74	0	8
Brazilië	279	3	153	4	120
Noorwegen	208	1	194	0	13
Mexico	192	8	165	3	16
Venezuela	183	1	175	0	7
Kazakhstan	164	47	116	0	1

In het Midden-Oosten produceren de Persische Golfstaten Iran, Irak, Kuwait, Oman, Qatar, Saudi Arabië en de Verenigde Arabische Emiraten het meest. In mindere mate ook Bahrain, Jordanië, Lebanon, Syrië en Yemen in deze regio.

De grootste producenten in Afrika zijn Nigeria (254), Z-Afrika (167), Algerije (143) en Angola (100).

In de Europese Unie produceren Frankrijk (138, vooral nucleair), Duitsland (120), Ver. Koninkrijk (119), Polen (68, vooral kolen) en Nederland (48, vooral aardgas) het meest.

Twee derde van de duurzame productie in de wereld is niet-commerciële vaste brandstof in ontwikkelingslanden.

Trend

Van 2010 tot 2015 nam de wereldwijde productie 8% toe. Een klein deel van de duurzame energie, zon en wind, groeide veel harder, een factor 3, dat is gemiddeld 25% per jaar, overeenkomend met de exponentieele groei sinds 1990.

In China groeide in die periode niet alleen zon en wind snel (5 maal), maar ook kernenergie, 130%.

Tussen productie en eindgebruik

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

	Export	Import
Miden-Oosten	1344	128
Rusland	630	28
Indonesië	254	54
Canada	284	85
Noorwegen	185	8
Europese Unie	576	1482
Japan	19	428
India	64	371
Z-Korea	63	300

• 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.

Primaire en geconverteerde energie wordt ook wereldwijd verhandeld tussen landen. In de tabel staan landen en regio's die hun energie grotendeels exporteren, gevolgd door landen die veel energie moeten importeren voor hun economie. De hoeveelheden zijn uitgedrukt in Mtoe/a en de data zijn van 2015.

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

Van de primaire energieproductie wordt 32% gebruikt bij conversie en transport en 6% voor niet-energetische producten zoals smeermiddelen, asfalt en petrochemicaliën. Voor energie eindgebruikers resteert 62%.

Eindgebruik

Het bestaat uit brandstof (80%) en elektriciteit (20%). 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 2015.

Brandstof:

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

De hoeveelheden zijn gebaseeerd op netto calorische waarde.

Elektriciteit: Zie Wereldelektriciteitsgebruik voor meer details.

In de eerste tabel staat het wereldwijd eindgebruik en landen/regio's die het meest (83%) 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.

	Brandstof Mtoe/a	waarvan duurzaam	Elektriciteit Mtoe/a	waarvan duurzaam	Energie pp toe/a
WERELD	6810	16%	1737	21%	1,2
China	1330	9%	419	24%	1,3
Ver. Staten	1072	7%	325	14%	4,4
Europese Unie	801	10%	236	30%	2,0
Afrika	502	62%	53	18%	0,5
India	444	40%	88	15%	0,4
Rusland	316	1%	62	16%	2,6
Japan	191	2%	82	17%	1,9
Brazilië	170	36%	42	74%	1,0
Indonesië	139	40%	17	11%	0,6
Canada	129	9%	43	63%	4,8
Iran	130	0%	18	5%	1,9
Mexico	93	8%	22	14%	1,0
Z-Korea	84	6%	43	3%	2,5
Australië	59	8%	18	13%	3,2
Oekraine	38	3%	10	5%	1,1
Argentinië	46	2%	11	29%	1,3
Venezuela	30	2%	6	64%	1,2

De volgende tabel toont een aantal van de 28 landen van de Europese Unie die het grootste deel (83%) gebruiken, en Noorwegen. In de laatste vier landen wordt elektriciteit grotendeels duurzaam opgewekt.

	Brandstof Mtoe/a	waarvan duurzaam	Elektriciteit Mtoe/a	waarvan duurzaam	Energie pp toe/a
Duitsland	155	10%	44	31%	2,4
Frankrijk	98	12%	37	17%	2,0
Ver. Koninkrijk	91	4%	26	27%	1,8
Italië	87	9%	25	40%	1,8
Spanje	56	9%	20	34%	1,7
Polen	49	12%	11	14%	1,6
Nederland	35	3%	9	15%	2,6
België	26	7%	7	24%	3,1
Zweden	19	35%	11	64%	3.1
Portugal	11	20%	4	52%	1,5
Denemarken	10	14%	3	69%	2,3
Noorwegen	9	10%	10	98%	3,8

De grootste eindgebruikers in Afrika zijn Nigeria 117, Z-Afrika 74 en Egypte 54. Van de 48 Afrikaanse landen zijn er 32 in een energie crisis volgens de Wereld Bank.

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, maar waarschijnlijk is de EROEI voor fossiele en nucleaire brandstof, waterkracht en windturbines minstens 10, voor zonnepanelen ongeveer 7 en voor zonnecollectoren (heet water) maar 2. In zuidelijke Europese landen is de zonne-EROEI meer dan tien maar noordelijker is het minder omdat het terugwinnen van de geïnvesteerde energie een groter deel van de levensduur van de panelen beslaat.

Verwachting tot 2040

Op grond van onderzoek beloftes van ongeveer 190 landen na de Klimaatconferentie van Parijs (2015) verwacht het IEA (Outlook) dat het wereldwijde energieverbruik in 2040 nog met 30% toegenomen zal zijn door industrialisering van India, Zuidoost-Azië en China. Hernieuwbare energie ziet de snelste groei, het verbruik van aardgas stijgt met 50%, de vraag naar olie gaat dalen na 2040 en het gebruik van kolen zal niet groeien.

Met dit beleid zal het doel, dat in de Parijse Overeenkomst is vastgelegd, volgens het IEA lang niet bereikt worden. Strengere decarbonisatieopties in de IEA Outlook omvatten het 450 scenario (450 ppm CO₂ in de lucht, geassocieerd met 2 C opwarming). In dit scenario komt bijna 60% van het vermogen in 2040 voort uit hernieuwbare energie, bijna de helft hiervan van wind- en zonne-energie. De energiesector is grotendeels ontkoold. Structurele veranderingen in het ontwerp en de werking van het energiesysteem zijn nodig om het grote aandeel van variabele wind- en zonne-energie te integreren. Dit vereist een grote herverdeling van het cumulatief investeringsvermogen in de energiesector, geschat op 40 biljoen dollar. In 2040 daalde het aandeel fossiele brandstoffen naar een derde.

Zie ook

• Milieu-effect: Opwarming van de Aarde, Fossiele brandstof
• Energiebeleid: Energiesubsidie
• Mark Jacobson
• Wereldenergievoorziening met wind, water en zon
• Energie-unie

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.