Мировое потребление энергии означает общее количество энергии, потребляемое человеческой цивилизацией.
Как правило, оно включает в себя всю энергию, извлекаемую из всех энергоресурсов и потребляемую человечеством во всех промышленных и потребительских секторах экономики в каждой стране. Будучи энергетической мерой цивилизации, мировое потребление энергии имеет серьёзное значение для социально-экономической и политической сфер человеческой цивилизации.
Такие учреждения, как Международное энергетическое агентство (IEA), U.S. Energy Information Administration (EIA) и Европейское агентство по окружающей среде (EEA), ведут учет и периодически публикуют данные по энергетике. Уточненные данные и понимание мирового потребления энергии позволяют выявить системные тренды и шаблоны, сформировать текущие вопросы энергетики и принять оптимальные для всех решения.
По данным МЭА за 2012 год ограничить климатическое потепление 2°C с каждым годом становится все более сложной и дорогостоящей задачей. Если не будет принято никаких мер до 2017 года, весь допустимый объем выбросов CO2 будет исчерпан энергетической инфраструктурой уже в 2017 году.
Более 1600 млрд долларов было инвестировано в 2013 году, чтобы обеспечить энергией потребителей в мире, что в два раза больше по отношению к 2000 году. 130 млрд долларов вложены в повышение энергоэффективности. Растёт роль возобновляемых источников энергии, объем инвестиций составлял 60 млрд долларов в 2000 году, достиг максимума в 300 млрд долларов в 2011 году, и составил 250 млрд долларов в 2013 году. 1100 млрд долларов инвестировано в добычу и транспортировку ископаемого топлива, переработку нефти и строительство тепловых электростанций на ископаемом топливе[3].
Потребление ископаемых энергоресурсов сильно выросло в 2000—2008 годах. В октябре 2012 года МЭА отметило, что потребление угля, составившее половину потребления энергии предыдущего десятилетия, растёт быстрее всех возобновляемых источников энергии[4]. После Чернобыльской катастрофы в 1986 году инвестиции в атомную энергетику были небольшими.
Потребление энергии в разрезе источников, ПВт·ч[5] | ||||
---|---|---|---|---|
Ископаемые | Атомные | Возобновляемые | Итого | |
1990 | 83,374 | 6,113 | 13,082 | 102,569 |
2000 | 94,493 | 7,857 | 15,337 | 117,687 |
2008 | 117,076 | 8,283 | 18,492 | 143,851 |
Изменение 2000-2008 | 22,583 | 0,426 | 3,155 | 26,164 |
1 ПВт·ч = 1012 кВт·ч
Рост энергопотребления в странах G20 замедлился до 2% в 2011 году вследствие экономического кризиса. На протяжении последних нескольких лет мировой спрос на энергию определяется растущими китайским и индийским рынками, в то время как развитые страны борются с замедлением экономики, высокими ценами на нефть, приводящими к сохранению или даже снижению потребления энергии.[6]
По данным МЭА с 1990 по 2008 год среднее потребление энергии на душу населения увеличилась на 10%, тогда как население мира увеличилось на 27%. Региональное потребление энергии также выросло с 1990 по 2008 год: на Ближнем Востоке — на 170%, в Китае — на 146%, в Индии — на 91%, в Африке — на 70%, в Латинской Америке — на 66%, в США — на 20%, в ЕС-27 — на 7%, и всём мире — на 39%.
В 2008 году общее мировое потребление энергии составило 474 ЭДж (474×1018 Дж = 132 000 ТВт·ч), что эквивалентно среднему энергопотреблению 15 ТВт.[7] Годовой потенциал потребления энергии из возобновляемых источников: солнечной энергии — 1 575 ЭДж (438 000 ТВт·ч), энергии ветра — 640 ЭДж (178 000 ТВт·ч), геотермальной энергии — 5 000 ЭДж (1 390 000 ТВт·ч), биомассы — 276 ЭДж (77 000 ТВт·ч), гидроэнергии — 50 ЭДж (14 000 ТВт·ч) и энергии океана — 1 ЭДж (280 ТВт·ч).[8][9][10]
Потребление энергии в странах G20 увеличились более чем на 5% в 2010 году после небольшого падения в 2009 году. В 2009 году мировое потребление энергии сократилось впервые за 30 лет на -1,1% (что эквивалентно 130 Мт нефти) в результате экономического кризиса, который сократил мировой ВВП на 0,6% в 2009 году.[11]
Сокращение энергопотребления стало результатом двух противоположных тенденций: значительного роста потребления энергии в нескольких развивающихся странах, в частности в Азии (+4%), и падения потребления в странах ОЭСР на 4,7% в 2009 году до уровня 2000 года. В Северной Америке, Европе и СНГ энергопотребление сократилось на 4,5%, 5% и 8,5% соответственно в связи с замедлением экономической активности. Китай стал одним из крупнейших мировых потребителей энергии (18% от общего объема), увеличив его на 8% в 2009 году (4% в 2008 году). Нефть осталась важнейшим энергоресурсом с долей 33%, несмотря на то, что его доля постоянно уменьшается. Уголь приобретает всё большую роль в мировом потреблении энергии: в 2009 году его доля составила 27% от общего объема.
Большая часть энергии потребляется в странах-производителях, поскольку дешевле транспортировать конечную продукцию, чем сырьё. В 2008 году доли экспорта в общем производстве энергии по видам топлива: нефти — 50% (1 952/3 941 Мт), газа — 25% (800/3 149 млрд м³), каменного угля — 14% (793/5 845 Мт) и электроэнергии — 1% (269/20 181 ТВт·ч).[12]
Большая часть мировых энергоресурсов приходится на трансформацию солнечной энергии на поверхности планеты в другие формы. Часть этой энергии сохранилась в виде ископаемых энергоресурсов, часть прямо или косвенно можно использовать, например, при помощи ветровых, солнечных, гидро- или волновых электростанций. Количество энергии, измеренное спутниками, примерно равна 1 368 Вт/м² [13] и колеблется на 6,9% в течение года в связи с различной удаленностью Земли от Солнца. Общее количество солнечной энергии, получаемой планетой, примерно равно 89 ПВт.
Оценки оставшихся мировых не возобновляемых энергоресурсов разнятся, тогда как оставшиеся ископаемые энергоресурсы оцениваются в 0,4 ИДж (1 ИДж = 1024 Дж), а доступные ядерные энергоресурсы, такие как уран, превышают 2,5 ИДж. Ископаемые энергоресурсы можно оценить в 0,6-3,0 ИДж, если включить в оценку запасы гидратов метана, при условии, что они технически доступны. Поток солнечной энергии на Землю составляет 3,8 ИДж/год, что затмевает запасы всех не возобновляемых энергоресурсов.
Региональное потребление энергии (кВт·ч/душу и ПВт·ч) и рост в 1990–2008 (%)[14][15] | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
кВт·ч/душу | Население (млн) | Потребление энергии (ПВт·ч) | |||||||
1990 | 2008 | Рост | 1990 | 2008 | Рост | 1990 | 2008 | Рост | |
США | 89 021 | 87 216 | – 2% | 250 | 305 | 22% | 22,3 | 26,6 | 20% |
ЕС-27 | 40 240 | 40 821 | 1% | 473 | 499 | 5% | 19,0 | 20,4 | 7% |
Ближний Восток | 19 422 | 34 774 | 79% | 132 | 199 | 51% | 2,6 | 6,9 | 170% |
Китай | 8 839 | 18 608 | 111% | 1 141 | 1 333 | 17% | 10,1 | 24,8 | 146% |
Латинская Америка | 11 281 | 14 421 | 28% | 355 | 462 | 30% | 4,0 | 6,7 | 66% |
Африка | 7.094 | 7 792 | 10% | 634 | 984 | 55% | 4,5 | 7,7 | 70% |
Индия | 4 419 | 6 280 | 42% | 850 | 1 140 | 34% | 3,8 | 7,2 | 91% |
Прочие* | 25 217 | 23 871 | -5% | 1 430 | 1 766 | 23% | 36,1 | 42,2 | 17% |
Весь мир | 19 422 | 21 283 | 10% | 5 265 | 6 688 | 27% | 102,3 | 142,3 | 39% |
Источник: МЭА/ОЭСР, Население ОЭСР/Мировой Банк
|
Общемировое производство энергии, как и конечное потребление отличаются от мирового использования энергии из-за различных потерь. Например, в 2008 году, мировое производство энергии было 143 ПВт*ч, а потребление всего 98 ПВт*ч. Потери энергии зависят от источника энергии и использованных технологий. КПД тепловых станций имеет фундаментальные ограничения, например АЭС теряют на нагрев окружающей среды около 70%, и лишь около 30% преобразуется в электричество.
На 2008 все АЭС в мире произвели 8 ПВт*ч (около 5.8% от всего производства), тогда как до потребителей дошло лишь 2,7 ПВт*ч.
Следует помнить, что энергия может существовать в разных формах с различным качеством (Energy quality). Тепловая энергия, особенно при низких температурах носителя имеет низкое качество (лишь небольшая ее доля может быть преобразована тепловой машиной в полезную работу), тогда как электричество является высококачественной формой энергии. Требуется порядка 3 кВт*ч энергии, хранимой в виде тепла с достаточно высокой температурой, чтобы произвести 1 кВт*ч электричества.
Потребление энергии слабо коррелирует с ВВП и климатом, но существует большая разница даже между наиболее развитыми странами, такими как Япония и Германия, которые потребляют 6 кВт энергии на душу населения, и США с энергопотреблением 11,4 кВт на душу населения. В развивающихся странах, особенно тех, которые находятся субтропических и тропических широтах, например, в Индии, энергопотребление на душу населения составляет около 0,7 кВт. Бангладеш имеет минимальное энергопотребление, равное 0,2 кВт на душу населения.
США потребляют 25% мировой энергии, имея 22% мирового ВВП и 4,59% населения мира.[16] Наиболее значительный рост потребления энергии в настоящее время приходится на Китай, которое растет на 5,5% в год в последние 25 лет. Его население (1,3 млрд человек, 19,6% населения мира[16]) потребляет энергию в размере 1,6 кВт на душу населения.
Одной из мер эффективности является энергоёмкость, которая показывает какое количество энергии нужно стране, чтобы произвести один доллар ВВП.
В 2013 году на Саудовскую Аравию, Россию и США приходилось 36,6 % мировой добычи нефти[17]. В 2012 году на Саудовскую Аравию, Россию и Нигерию приходилось 37 % экспорта нефти[17].
|
|
|
|
|
|
|
|
Мировое потребление энергии по отраслям экономики[22] | ||||
---|---|---|---|---|
2000 | 2008 | 2000 | 2008 | |
ТВт·ч | %* | |||
Промышленность | 21 733 | 27 273 | 26,5 | 27,8 |
Транспорт | 22 563 | 26 742 | 27,5 | 27,3 |
Личное потребление и услуги | 30 555 | 35 319 | 37,3 | 36,0 |
Прочее | 7 119 | 8 688 | 8,7 | 8,9 |
Всего* | 81 970 | 98 022 | 100 | 100 |
Источник: МЭА 2010 |
Промышленные потребители (сельское хозяйство, горнодобывающая промышленность, производство, строительство) потребляют около 37% от всей произведённой энергии в 15 млрд кВт·ч. Личный и коммерческий транспорт потребляет около 20%; личное отопление, освещение и электроприборы используют 11%; коммерческое потребление (освещение, отопление и охлаждение коммерческих зданий, водоснабжение и канализация) составляет около 5% от общего потребления энергии.[23]
Оставшиеся 27% мирового потребления энергии теряются при производстве и передаче электроэнергии. В 2005 году мировое потребление электроэнергии составило около 2 млрд кВт·ч, для производства которого было израсходовано около 5 млрд кВт·ч энергии, поскольку эффективность существующих электростанций составляет около 38%.[24] Новое поколение газовых ТЭЦ достигает значительно более высокой эффективности в 55%. Но самым распространенным топливом для ТЭЦ в мире всё равно является уголь.[25]
Европейское агентство по окружающей среде (EEA) учитывает только конечное потребление энергии (т.е. не включает энергию, потерянную при производстве и передаче электроэнергии) и считает, что транспорт использует 31,5% конечного потребления энергии, промышленность — 27.6%, домашние хозяйства — 25,9%, сектор услуг — 11.4% и сельское хозяйство — 3,7%.[26] Потребление энергии ответственно за большую часть выбросов парниковых газов (79%), причём энергетический сектор ответственен за 31%, транспорт — 19%, промышленность — 13%, домашние хозяйства — 9%, прочие — 7%.[27]
В то время как энергоэффективность приобретает все большее значение для государственной политики, более 70% угольных электростанций Европейского Союза имеют возраст более 20 лет и работают с эффективностью 32-40%.[28] Технологические разработки 1990-х годов позволили повысить эффективность до уровня 40-45% в новых ТЭЦ.[28] Однако, согласно оценке Европейской комиссии это все еще ниже уровня наилучших существующих технологий (НСТ), которые имеют эффективность 46-49%.[28] Эффективность газовых ТЭЦ в среднем составляет 52% по сравнению с 58-59% наилучшей существующей технологии. Газовые и нефтяные котельные работают со средним КПД 36% (НСТ обеспечивает 47%).[28] Согласно той же оценке Европейской комиссии строительство новых эффективных ТЭЦ и повышение эффективности большинства действующих ТЭЦ до среднего КПД в 51,5% в 2020 году приведет к уменьшению годового потребления 15 млрд м³ природного газа и 25 млн тонн угля.[28]
Мировое потребление энергии.