Wikisage, de vrije encyclopedie van de tweede generatie, is digitaal erfgoed

Wikisage is op 1 na de grootste internet-encyclopedie in het Nederlands. Iedereen kan de hier verzamelde kennis gratis gebruiken, zonder storende advertenties. De Koninklijke Bibliotheek van Nederland heeft Wikisage in 2018 aangemerkt als digitaal erfgoed.

  • Wilt u meehelpen om Wikisage te laten groeien? Maak dan een account aan. U bent van harte welkom. Zie: Portaal:Gebruikers.
  • Bent u blij met Wikisage, of wilt u juist meer? Dan stellen we een bescheiden donatie om de kosten te bestrijden zeer op prijs. Zie: Portaal:Donaties.

Wereldenergievoorziening

Uit Wikisage
Naar navigatie springen Naar zoeken springen

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[1] 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 mogelijke aanpassingen van het energiebeleid om te voldoen aan het Parijse klimaatverdrag.

Energieproductie

Wereldwijde primaire energieproductie

World total primary energy production

██ Wereld (1015 Btu)[2]

██  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.

De statistiek van primaire energie volgt bepaalde regels[3] 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.[4][5]


Klik op een kolomkop om landen/regio's te rangschikken naar die energie soort.

Totaal 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
Kazachstan 164 47 116 0 1

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 (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.

Van de duurzame productie in de wereld is 1319 biobrandstof en afval, grotendeels in ontwikkelingslanden.[6] 334 is gegenereerd met waterkracht en 200 met de overige duurzame bronnen.

In 2016 was de wereldenergieproductie 1% minder dan in 2015. In China -6%, Ver.Staten -5%, Midden-Oosten +8%.[7]


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,[8] dat is gemiddeld 25% per jaar, overeenkomend met de exponentiële groei sinds 1990.[6]

In China groeide in die periode niet alleen zon en wind snel (5 maal), maar ook kernenergie, 130%.[8]

Tussen productie en eindgebruik

Export minus Import
Midden-Oosten 1216
Rusland 610
Afrika 317
Australië 250
Indonesië 200
Canada 200
Noorwegen 177
Z-Korea -237
Verenigde Staten -258
India -307
Japan -410
China -489
Europese Unie -706

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 2015.[8]

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.[8]

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.

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
Oekraïne 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 119, Z-Afrika 70 en Egypte 50. 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.[9] In zuidelijke Europese landen is de zonne-EROEI meer dan tien[10] 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 basis van onderzoek van Huidig beleid verwacht het IEA toenemende spanningen in bijna alle aspecten van energiezekerheid. Inclusief nieuw aangekondigd beleid en doelen, het Nieuw beleid Scenario, schat het IEA dat de wereldwijde vraag naar energie in 2040 met meer dan een kwart is toegenomen door ontwikkelingslanden onder leiding van India. Hernieuwbare energie levert bijna 40% van deze groei, het olie- en gasverbruik stijgt met 50% en het gebruik van kolen zal niet groeien. De wereldwijde energiegerelateerde CO2 emissies nemen licht toe. Het IEA noemt dit scenario ver uit de buurt van wat wetenschappelijke kennis zegt vereist zal zijn om de klimaatverandering aan te pakken.[11]

Het Duurzame ontwikkeling scenario van het IEA voldoet volgens de onderzoekers aan de internationaal overeengekomen doelstelling voor klimaat verandering, lucht kwaliteit en universele toegang tot moderne energie.[12] De grafiek toont dat de totale vraag naar primaire energie in 2040 op het huidige niveau kan worden gehouden (door de efficiëntie te verhogen), hernieuwbare bronnen kunnen hun aandeel vergroten tot ca 30% waarvan de helft zonne- en windenergie is, kernenergie stijgt naar ca 10% (door groei in Azië), aardgas stijgt licht, olie piekt snel, steenkool daalt onmiddellijk, fossiele brandstoffen zullen ca 60% van de totale vraag dekken (terug van 82% nu). CO2 emissie kan teruglopen door afvang en opslag, afnemende methaanemissies en het elimineren van affakkelen[11] (p.7) van 33 gigaton in 2017 naar 18 Gt in 2040[13] (Table 1.5). De wereldwijde gemiddelde jaarlijkse energie-investering in de periode 2026-40 zou $ 3,3 biljoen kunnen bedragen, waarvan $ 0,7 biljoen voor hernieuwbare energiebronnen (Table 1.7). Maar de acties van overheden zullen doorslaggevend zijn.

Alternatieve Doel Parijse Klimaatverdrag scenario's zijn ontwikkeld door een team van 20 wetenschappers aan de University of Technology Sydney, het Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, en de University of Melbourne[14] met IEA data, maar gericht op overgang naar bijna 100% duurzame energie in 2050, en met o.a. herbebossing, maar zonder de risico's van kernenergie, kooldioxide-afvang en niet-duurzaam biomassagebruik (Chapter 1). De kosten zouden veel minder zijn dan de 5 biljoen dollar per jaar die regeringen nu besteden aan subsidies voor de fossiele brandstof industrie die verantwoordelijk is voor klimaat verandering (blz.ix).

In het +2.0 C (opwarming) Scenario kan de wereldwijde primaire energie productie in 2040 450 EJ = 10755 Mtoe zjn, of 400 EJ = 9560 Mtoe in het +1.5 Scenario, veel lager dan nu. Duurzame bronnen kunnen hun aandeel vergroten tot 300 EJ in het +2.0 C Scenario of 330 PJ in het +1.5 Scenario in 2040. In 2050 kan duurzame energie bijna alle energievraag dekken. Niet-energetisch gebruik zal nog fossiele brandstof nodig hebben. Zie Fig.5 op p.xxvii in het Executive Summary.

Duurzame energie bronnen zullen in de wereld 88% van de elektriciteit opwekken in 2040 en 100% in 2050 in de alternatieve scenarios. “Nieuwe” duurzamen — grotendeels wind, zon en geothermie — zullen 83% bijdragen aan alle electriciteitsopwekking (p.xxiv). De gemiddelde jaarlijkse investering die is vereist tussen 2015 en 2050, inclusief kosten voor extra energiecentrales voor de productie van waterstof en synthetische brandstoffen en voor vervanging van centrales, zal ongeveer $ 1,4 biljoen bedragen (p.182).

Verschuivingen zijn nodig van de binnenlandse luchtvaart naar het spoor en van weg naar spoor. Personenauto gebruik moet in de OESO-landen na 2020 afnemen (maar zal toenemen in ontwikkelingslanden). De afname van personenauto gebruik zal gedeeltelijk worden gecompenseerd door een sterke toename van het openbaar vervoer per spoor en bussystemen. Zie Fig.4 on p.xxii.

CO2 emissie kan verminderen van 32 Gt in 2015 tot 7 Gt (+2.0 Scenario) of 2.7 Gt (+1.5 Scenario) in 2040, en tot nul in 2050 (p.xxviii).

Zie ook

Bronnen, noten en/of referenties

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.
  1. º http://www.leonardo-energy.org/blog/world-energy-expenditures
  2. º quad = 1015 Btu = 293 TWh, eia.gov–U.S. Energy Information Administration International Energy Statistics
  3. º IEA Statistics manual, chapter 7
    • Fossiel: gebaseerd op netto calorische waarde.
    • Nucleair: warmte geproduceerd door kernreacties, 3 maal de elektrische energie, gebaseeerd op 33% rendement van kerncentrales. Deze productie wordt toegerekend aan het land waar de kerncentrales staan - dat is vaak niet het land waar het uraniumerts gedolven is.
    • Duurzaam: biomassa gebaseerd op netto calorische waarde. Elektriciteit geproduceerd met waterkracht, windturbines en zonnepanelen. Geothermische warmte die in centrales gebruikt wordt, 10 maal de opgewekte elektriciteit, gebaseerd op 10% rendement.
    De stromingsenergie van water en lucht die hydraulische en wind turbines aandrijft, en het licht dat op zonnepanelen schijnt, wordt in energie statistieken niet als primair opgenomen.
  4. º (en) IEA [1] Show data table, select Country, Balances, Electricity or Key indicators
  5. º Het Internationaal Energie Agentschap gebruikt de energie eenheid Mtoe. Vergelijkbare data zijn te vinden bij de Energy Information Administration van de VS http://www.eia.doe.gov/ uitgedrukt in quads. 1 quad = 1015 Btu = 25,2 Mtoe.
  6. 6,0 6,1 IEA Key Renewables Trends
  7. º https://www.iea.org/statistics/?country=WORLD&year=2016 Show data table
  8. 8,0 8,1 8,2 8,3 IEA - Statistics Search. IEA., select Country/Region, Balances, Year.
  9. º Charles Hall, http://www.theoildrum.com/node/3810 (2008) Table 1, EROI for the USA.
  10. º Ugo Bardi, http://http://www.resilience.org/stories/2016-05-24/but-what-s-the-real-energy-return-of-photovoltaic-energy/ (2016).
  11. 11,0 11,1 IEA World Energy Outlook 2018[2]
  12. º IEA [3] kies Sustainable Development Scenario
  13. º https://webstore.iea.org/world-energy-outlook-2018
  14. º Sven Teske et al., Achieving the Paris Climate Agreement Goals, Springer Nature Switzerland AG [4]
Zoek op Wikidata
rel=nofollow