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 Mtoe/a	Kolen	Olie & Gas	Nucleair	Duurzaam
WERELD	13790	28%	54%	5%	13%
China	2496	75%	13%	2%	10%
Verenigde Staten	2019	21%	60%	11%	8%
Midden-Oosten	1884	0%	100%	0%	0%
Rusland	1334	15%	79%	4%	2%
Afrika	1118	14%	53%	0%	33%
Europese Unie	771	19%	24%	29%	28%
India	554	48%	12%	2%	38%
Indonesië	426	57%	25%	0%	18%
Canada	471	7%	77%	6%	10%
Australië	381	78%	19%	0%	3%
Brazilië	279	1%	55%	1%	43%
Noorwegen	208	0%	93%	0%	7%
Mexico	192	4%	86%	2%	8%
Venezuela	183	0%	96%	0%	4%
Kazakhstan	164	29%	71%	0%	0%

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 2012 tot 2014 nam de wereldwijde productie 3% toe. Nucleair en fossiel stegen ongeveer even veel, duurzaam groeide 6%.

Een klein deel van de duurzame energie, zon en wind, groeide veel meer, 46% van 2012 tot 2014 overeenkomend met de groei sinds 1990.

In China groeide niet alleen zon en wind snel, 81%, maar ook kernenergie, 36% van 2012 tot 2014.

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.

Elektriciteit wordt opgewekt met een wisselstroomgenerator die mechanisch gekoppeld is aan

	Export	Import
Perzische Golfstaten	1170	21
Rusland	620	27
Indonesië	301	56
Canada	263	78
Noorwegen	166	8
Europese Unie	539	1451
Japan	18	455
India	72	327
Z-Korea	57	291

• 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 2013.

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 2013.

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.
• Warmte verkregen uit 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	6800	17%	1680	21%	1,2
China	1390	16%	387	20%	1,3
Ver. Staten	1050	7%	325	13%	4,4
Europese Unie	801	10%	238	13%	2,1
Afrika	485	62%	51	13%	0,5
India	415	41%	77	16%	0,4
Rusland	300	1%	64	21%	2,6
Japan	191	2%	82	12%	2,2
Brazilië	170	34%	42	82%	1,1
Indonesië	135	40%	16	11%	0,6
Canada	133	9%	42	59%	5,0
Iran	130	0%	18	5%	1,9
Mexico	91	9%	21	23%	1,0
Z-Korea	82	4%	42	2%	2,5
Australië	58	8%	18	9%	3,0
Oekraine	53	2%	12	8%	1,4
Argentinië	45	1%	10	41%	1,3
Venezuela	36	2%	8	65%	1,5

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	158	9%	45	25%	2,5
Frankrijk	106	12%	38	16%	2,2
Ver. Koninkrijk	96	2%	27	13%	1,9
Italië	90	10%	25	32%	1,9
Spanje	56	9%	20	31%	1,6
Polen	51	12%	11	11%	1,6
Nederland	38	3%	9	14%	2,8
België	26	8%	7	14%	3,0
Zweden	19	32%	11	55%	3.1
Portugal	11	20%	4	60%	1,5
Denemarken	11	13%	3	48%	2,3
Noorwegen	9	11%	9	98%	3,6

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

Het IEA heeft de beleidsvoornemens van veel landen doorgerekend en verwacht (Outlook) dat wereldwijd het energiegebruik in 2040 nog met 30% toegenomen zal zijn door sterke groei in vooral India, China en Afrika, terwijl de EU en Japan juist minder zullen gebruiken en de VS ongeveer hetzelfde.

Het elektriciteitsgebruik zal met 60% toenemen door

• groeiende economie van ontwikkelingslanden waar nu nog 1/6 van de wereldbevolking geen elektriciteit heeft, en
• elektrificering van transport en verwarming die nu nog grotendeels fossiele brandstof gebruiken.

Deze 60% meer elektriciteit zal voor meer dan de helft duurzaam opgewekt worden met wind en zon. Het aandeel van kolen in de elektriciteitsopwekking zal dalen van 40% tot 30%.

Met dit beleid zal het op de Klimaatconferentie van Parijs 2015 vastgestelde doel, minder dan 2 graden opwarming, volgens de IEA niet bereikt worden. In een speciaal rapport (Energy and Climate Change) heeft het IEA daarom ook berekend (het Brug scenario) welke extra maatregelen nodig en mogelijk zijn zonder netto economische kosten (zie p.7 in IEA Outlook of p.13 en 67 in IEA special report):

• Verhogen van de energie-efficiëntie in industrie, bouw en vervoer.
• Geleidelijk verminderen van het gebruik van de minst efficiënte kolen centrales en een verbod op nieuwe kolen centrales.
• Verhogen van investeringen in duurzame energietechnologieën van $ 270 miljard in 2014 tot $ 400 miljard in 2030.
• Uitfasering van de resterende subsidies op fossiele brandstoffen aan eindgebruikers in 2030.
• Verminderen van de uitstoot van methaan in olie en gas productie.

In het Brug scenario (zie Annex B op p.154 in het special report) stijgt het duurzame deel van de primaire energie van 14% in 2013 tot 20% in 2030, vooral omdat het aandeel van zon en wind van 1% naar 5% gaat in deze periode.

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.