Energievoorsiening

Energievoorsiening verwys na die wêreldwye ontginning en voorbereiding van brandstof, die opwekking van elektrisiteit, en energievervoer. Dit verteenwoordig 'n reuse en komplekse bedryf. Die energievoorsiening is van kardinale belang vir die ekonomie en lewensgehalte.

Baie lande publiseer statistieke oor die energievoorsiening uit hul eie land of ander lande of die wêreld. World Energy Balances is van een van die grootste organisasies op hierdie gebied, die International Energy Agency IEA.[1] Hierdie energiebalanse is baie groot. Hierdie artikel bevat 'n kort beskrywing en opsomming in tabelle.

Die tabelle bevat statistiese data oor die gebiede in die wêreld waar bykans alle energie onttrek word, en die lande waar die meeste energie gebruik word. Tussen hierdie twee afdelings word die enorme omskakelings- en vervoeraktiwiteit tussen ekstraksie en gebruik kortliks aangedui. Ten slotte word die IEA se skatting van energieverbruik tot 2040 opgesom en die moontlike aanpassings van die energiebeleid om aan die klimaatkonvensie van Parys te voldoen.

OntginningWysig

Wêreldwyd word primêre energie onttrek uit fossiel-, kern- en hernubare bronne. Primêre middele: direk verkry uit natuurlike bronne, nie omgeskakel of omskep nie.

Die statistieke van primêre energie volg sekere reëls[2] wat gemik is op eenvoudige meetbaarheid en vergelykbaarheid van energiebronne.

Die tabel toon die wêreld se energieproduksie en die lande / streke wat die grootste deel (90%) daarvan wen.

Die hoeveelhede word uitgedruk in miljoen ton olie ekwivalent per jaar (1 Mtoe/a = 11,63 terawattuur per jaar = 1,327 gigawatt). Die datums is van 2017.[3]

Klik op 'n kolomkop om lande / streke te reël vir die energietipe.

Total Kole Olie & Gas Kern Hernubaar
WÊRELD 14000 3770 7650 677 1932
China 2450 1786 316 65 283
Verenigde State 1993 373 1233 219 169
Midde-Ooste 2030 1 2026 1 2
Rusland 1430 222 1130 53 24
Afrika 1135 157 590 4 385
Europa 1070 159 400 244 266
India 554 270 68 10 206
Kanada 510 31 402 26 51
Indonesië 448 263 105 0 80
Australië 405 293 103 0 8
Brazilië 293 2 163 4 123
Kazakhstan 180 49 130 0 1
Mexico 165 7 140 3 16

In die Midde-Ooste produseer die Persiese Golfstate Iran, Irak, Koeweit, Oman, Qatar, Saoedi-Arabië en die Verenigde Arabiese Emirate die meeste. In mindere mate ook Bahrain, Jordanië, Libanon, Sirië en Jemen in hierdie streek.

Die grootste produsente in Afrika is Nigerië (249), Suid-Afrika (158), Algerië (153) en Angola (92).

In Europa het Noorweë (206, veral olie en gas), Frankryk (138, veral kern), Duitsland (120), Ver. Koninkryk (119), Pole (68, veral steenkool) en Nederland (42, veral aardgas) die meeste.

Van die wêreld se hernubare produksie is 68% biobrandstowwe en afval, meestal in ontwikkelende lande. 18% is gegenereer met hidrokrag en 14% met die ander hernubare bronne.[4]

TendenseWysig

Van 2015 tot 2017 het die wêreldproduksie met 2% gegroei, hoofsaaklik in Rusland 7%, die Midde-Ooste 8% en Indië 5%, terwyl China 3% minder en die EU 2% minder opgelewer het. In 2018 het die wêreldenergie met 3% gestyg, veral in die VSA, + 8%.[5] Van 2015 tot 2017 het windenergie met 37% gegroei en sonenergie 73%.[6]

Energie omskakeling en handelWysig

UItvoer minus Invoer
Midde-Ooste 1243
Rusland 664
Afrika 309
Australië 269
Kanada 217
Indonesië 201
Noorweë 185
Verenigde State -174
S-Korea -267
India -330
Japan -400
China -632
Europa -849

Die primêre energie word op baie maniere omgeskakel voordat dit geskik is vir eindgebruik.[7]

  • Bruin- en steenkool gaan hoofsaaklik na kragsentrales. Steenkool gaan ook na 'n kooksaanleg.
  • Ruolie word verwerk, sien Olieraffinadery.
  • Kernreaksiehitte word gebruik in kernkragsentrales.
  • Biomassa word verwerk tot biobrandstof, soos biodiesel.

Elektrisiteit word gegenereer met 'n wisselstroomgenerator wat meganies gekoppel is

  • 'n stoom- of gasturbine in 'n termiese kragsentrale,
  • of 'n hidrouliese turbine in 'n waterkrag sentrale,
  • of 'n windturbine, enkel of op 'n windplaas.

Na die uitvinding van die silikon PV-sel in 1954 het elektrisiteitsopwekking begin met sonpanele, gekoppel aan 'n DC/AC-omskakelaar. Dit was eers na 2000 dat sonkrag ekonomies doeltreffend geword het weens die massaproduksie van sonpanele.

Ongeveer 5350 Mtoe van die primêre en omgeskakelde energie word wêreldwyd verhandel tussen lande, veral olie en gas. Die tabel toon uitvoer minus invoer van sommige lande en streke. 'n Negatiewe waarde beteken dat baie energie vir die ekonomie ingevoer word. Die hoeveelhede word in Mtoe/a uitgedruk en die datums is 2017.[3]

Omvattende energie vervoer word gedoen met olie- en gastenks, vragmotors, gasnetwerke en hoëspanning elektrisiteitsnetwerke.

Total Primary Energy SupplyWysig

TPES
Mtoe/a
TPES pp
toe/a
WÊRELD 13970 1.9
China 3063 2.2
Verenigde State 2155 6.6
Europa 1826 3.2
India 882 0.6
Afrika 812 0.6
Midde-Ooste 750 3.2
Rusland 732 4.9
Japan 430 3.4
Brazilië 290 1.4
S-Korea 282 5.5
Kanada 289 7.9

Total Primary Energy Supply (TPES) dui die som van produksie en invoer aan na aftrekking van uitvoer- en opbergingsveranderings.[8] TPES is amper dieselfde as primêre energie PE vir die hele wêreld, maar vir lande verskil TPES en PE in hoeveelheid en kwaliteit. Gewoonlik gaan dit oor sekondêre energie, byvoorbeeld die invoer van 'n olie-raffinaderijproduk, dus is TPES dikwels nie 'n PE nie. P in TPES het nie dieselfde betekenis as in PE nie. Dit verwys na energie wat benodig word as 'insette' om 'n deel van of al die energie vir eindgebruikers te produseer.

Die tabel bevat 'n oorsig van die wêreldwye TPES en die lande / streke wat die meeste gebruik (83%) hiervan in 2017, en die TPES per persoon.[3]

31% van die wêreldwye primêre produksie word gebruik vir omskakeling en vervoer, en 6% vir nie-energie produkte soos smeermiddels, asfalt en petrochemikalieë. 63% bly vir eindgebruikers. Die meerderheid van die energie wat deur omskakeling verlore gaan, vind plaas in termiese kragsentrales en in die eie gebruik van die energiebedryf.

EindgebruikWysig

Dit bestaan uit brandstof (80%) en elektrisiteit (20%).

Brandstof:

  • fossiel: natuurlike gas, brandstof vervaardig uit ruolie (LPG, petrol, kerosine, diesel, brandstofolie), uit steenkool (antrasiet, kooks).
  • hernubaar: biobrandstof en brandstof wat uit afval vervaardig word.
  • vir stadsverwarming.

Die hoeveelhede is gebaseer op die netto brandwaarde.

Die tabel toon die wêreldwye eindgebruik en lande / streke wat die meeste gebruik (83%), hoeveel hiervan is hernubaar en verbruik per persoon per jaar. Die datums is van 2017.[3] In ontwikkelende lande is die gebruik per persoon laag en die brandstofverbruik is relatief hernubaar. Kanada, Venezuela en Brasilië skep hoofsaaklik elektrisiteit met waterkrag. Die hoeveelhede word uitgedruk in miljoen ton olie ekwivalent per jaar (1 Mtoe = 11.63 TWh).

Brandstof
Mtoe/a
waarvan hernubaar Elektriciteit
Mtoe/a
waarvan hernubaar
WÊRELD 7000 15% 1838 25%
China 1357 6% 476 25%
Verenigde State 1054 8% 321 17%
Europa 900 10% 275 33%
Afrika 516 60% 56 18%
India 445 36% 100 17%
Rusland 354 1% 65 17%
Japan 175 3% 83 16%
Brazilië 170 36% 43 79%
Indonesië 148 38% 19 13%
Kanada 131 9% 44 66%
Iran 141 0% 22 5%
Meksiko 94 7% 23 16%
S-Korea 85 6% 45 3%
Australië 59 7% 18 16%
Argentinië 45 7% 11 30%
Venezuela 23 26% 6 61%

Die grootste eindgebruikers in Afrika is Nigerië 119, Suid-Afrika 70 en Egipte 50.

In 2015 is 53 brandstof in Suid-Afrika gebruik, waarvan 17% hernubaar, en 17 elektrisiteit waarvan 2% hernubaar.

Die gebruik per persoon was 1,3 toe.

Van die 48 Afrika-lande is 32 in 'n energiekrisis volgens die Wêreldbank.

TendensWysig

Finale verbruik van brandstof en elektrisiteit wêreldwyd gedurende die periode 2010–2017:

  • steenkool het met 3% gedaal,
  • olie en gas het met 11% gestyg,
  • elektrisiteit het met 19% gestyg.

Verhouding van die energieopbrengste tot die energiekosteWysig

Brandstof en elektrisiteit word deels gebruik vir die konstruksie, instandhouding en sloping of hergebruik van installasies wat brandstof en elektrisiteit produseer, soos olie derricks, uraan isotoop skeiding en windturbines. Vir die produsente se nuttige effek, moet die verhouding tussen die energieopbrengs en die energiekoste groot genoeg wees. Engelse terme wat algemeen gebruik word, is EROI (energy return on investment) of ERoEI (energy returned on energy invested).

In die tegniese literatuur bestaan min ooreenkoms oor die metodes en resultate van die berekening van hierdie verhoudings. Volgens James Conca is die ERoEI-waardes vir fossiel- en kernenergie en waterkrag meer as 25. Vir windturbines 16, maar slegs 4 as energieberging in ag geneem word. Sonenergie het selfs laer waardes.[9]

Maar Paul Brockway et al. vind dat sulke verhoudings gemeet word vir primêre energie by die bron (bv. ru-olie) en dat dit in plaas daarvan geskat moet word vir eindgebruik (bv. petrol). Dan vind hulle dat 1 Mtoe finale energie gebruik word om 8 Mtoe brandstof of 3 Mtoe elektrisiteit te produseer, dus baie laag EROI, gemiddeld 6. Hulle kom tot die gevolgtrekking dat lae en dalende EROI-waardes kan lei tot die beperking van die beskikbare energie vir die samelewing. En dat EROI op hernubare energie hoër kan wees as EROI op fossielbrandstof as dit gemeet word vir eindgebruik.[10]

Marco Raugei et al. vind EROI 9-10 vir PV-stelsels in Switserland as die verhouding tussen die elektriese opbrengs en die 'ekwivalente elektriese' koste. Hulle kritiseer die insluiting van energieberging in die berekening van EROI vir PV-panele of windturbines, omdat dit die resultaat onverenigbaar sou maak met die konvensionele EROI-berekening van ander elektrisiteitopwekkingsinstallasies. Die prestasie van energietegnologieë moet gemeet word in 'n uitgebreide ontleding van die energiestelsel van 'n land.[11]

Verwagting tot 2040Wysig

Op grond van navorsing van Huidige beleid verwag die IEA toenemende spanning in bykans alle aspekte van energie sekuriteit. Met inbegrip van die nuut aangekondigde beleid, Nuwe beleid, skat die IEA dat die wêreldwye vraag na energie teen 2040 met meer as 'n kwart deur die ontwikkelende lande onder leiding van Indië gestyg het. Hernubare energie lewer byna 40% van hierdie groei, olie- en gasverbruik styg met 50% en die gebruik van steenkool sal nie groei nie. Globale energieverwante CO2 emissies neem effens toe. Die IEA noem dit Scenario ver van wat wetenskaplike kennis sê dat nodig sal wees om klimaatsverandering aan te pak.[12]

Die Volhoubare ontwikkeling scenario voldoen aan die internasionaal ooreengekome doelwit vir klimaatsverandering, luggehalte en universele toegang tot moderne energie. Die totale vraag na primêre energie kan in 2040 op die huidige vlak gehou word deur verhoogde doeltreffendheid. Hernubare bronne kan hul aandeel verhoog tot 30%, waarvan die helfte son- en windenergie is, kernenergie styg tot 10% as gevolg van die groei in Asië, aardgas styg effens, die maksimum in olie kom vinnig, steenkool daal dadelik. Fossiele brandstowwe sal 60% van die totale vraag dek, terug van 82% nou. CO2 uitstoot kan in 2040 verminder word vanaf 33 gigaton in 2017 tot 18 Gt deur opname en berging, verminderde metaanvrystellings en eliminasie van flaring. Globale elektrisiteitsopwekking kan met 40% toeneem tot 36000 TWh (= 3200 Mtoe), waarvan 64% hernubaar is. Die direkte gebruik van hernubare energie (bio-energie, son- en geotermiese hitte) om hitte en mobiliteit te bied, kan sterk groei.[12][13]

Baie scenario's is moontlik. Die optrede van regerings sal deurslaggewend wees om die pad te volg. Vanaf 2019 is daar nog 'n kans om aardverwarming onder 1,5 ° C te hou as daar nie meer fossielbrandstofaanlegte gebou word nie en sommige bestaande fossielbrandstofaanlegte vroeg gesluit word, tesame met ander maatreëls soos herbebossing.[14]

Alternatiewe Parys Klimaatverdrag scenario's is ontwikkel deur 'n span van 20 wetenskaplikes aan die University of Technology Sydney, die Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, en die University of Melbourne[15], met IEA data, maar streef na 'n oorgang na byna 100% volhoubare energie teen 2050, en deur middel van herbebossing, maar sonder die risiko's van kernenergie, koolstofdioksiedopname en onvolhoubare biomassa gebruik (Hoofstuk 1). Die koste sal veel minder wees as die $ 5 triljoen per jaar wat regerings nou spandeer op subsidies vir die fossielbrandstofbedryf verantwoordelik vir klimaatsverandering (p.ix).

In die scenario van +2.0 C (aardverwarming) kan die wêreldwye primêre energieproduksie in 2040 450 EJ = 10755 Mtoe, of 400 EJ = 9560 Mtoe in die +1.5 Scenario wees, veel laer as nou. Volhoubare bronne kan hul aandeel verhoog tot 300 EJ in die +2.0 C Scenario of 330 PJ in die +1.5 Scenario in 2040. In 2050 kan hernubare energie byna alle energie-aanvraag dek. Nie-energieke gebruik sal steeds fossielbrandstof benodig. Sien Fig.5 op p.xxvii in die Executive Summary.

Volhoubare energiebronne sal in die alternatiewe scenario's 88% van die elektrisiteit in die wêreld teen 2040 en 100% teen 2050 genereer. "Nuwe" volhoubare – grootliks wind-, son- en geotermiese energie – sal 83% bydra tot alle elektrisiteitsopwekking (p.xxiv).

Skofte is nodig van binnelandse lugvaart na spoor en van weg na spoor. Die gebruik van passasiersmotors moet na 2020 in die OESO-lande verminder (maar sal in ontwikkelende lande toeneem). Die afname in die gebruik van passasiersmotors sal gedeeltelik vergoed word deur 'n sterk toename in openbare vervoer deur spoor- en busstelsels. Sien Fig.4 op p.xxii.

CO2 uitstoot kan in 2040 verminder word vanaf 32 Gt tot 7 Gt (+2.0 Scenario) of 2,7 Gt (+1.5 Scenario) in 2040 en tot nul in 2050 (p.xxviii).

Sien ookWysig

VerwysingsWysig

  1. https://webstore.iea.org/world-energy-balances-2019
  2. IEA Statistics manual, chapter 7
    • Fossiel: gebaseer op netto brandwaarde.
    • Kern: hitte wat deur kernreaksies veroorsaak word, 3 keer die elektriese energie, gebaseer op 33% doeltreffendheid van kernkragsentrales. Hierdie produksie word toegeken aan die land waar die kernkragsentrales geleë is – dit is dikwels nie die land waar die uraanerts gemyn is nie.
    • Hernubare: biomassa gebaseer op netto brandwaarde. Elektrisiteit geproduseer met hidrokrag, windturbines en sonpanele. Geotermiese hitte wat in kragstasies gebruik word, 10 keer die gegenereerde elektrisiteit, gebaseer op 10% doeltreffendheid. Die vloei energie van water en lug wat hidrouliese en wind turbines dryf, en die lig wat op sonpanele skyn, word nie in primêre energiestatistieke ingesluit nie.
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 https://webstore.iea.org/world-energy-balances-2019
  4. https://webstore.iea.org/renewables-information-2019-overview
  5. Enerdata – World Energy Statistics
  6. Renewable energy Statistics – 2019
  7. Encyclopaedia Britannica, vol.18, Energy Conversion, 15th ed., 1992
  8. "IEA KeyWorld2017, see Glossary" (PDF). Geargiveer vanaf die oorspronklike (PDF) op 7 Julie 2018. Besoek op 28 September 2019.
  9. https://www.forbes.com/sites/jamesconca/2015/02/11/eroi-a-tool-to-predict-the-best-energy-mix/#7aa1e5f2a027
  10. https://www.nature.com/articles/s41560-019-0425-z
  11. http://dx.doi.org/10.1016/j.enpol.2016.12.042
  12. 12,0 12,1 IEA World Energy Outlook 2018[1]
  13. IEA [2] select Sustainable Development Scenario
  14. "We have too many fossil-fuel power plants to meet climate goals". Environment (in Engels). 1 Julie 2019. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 2 Junie 2020. Besoek op 8 Julie 2019.
  15. Sven Teske et al., Achieving the Paris Climate Agreement Goals, Springer Nature Switzerland AG [3]