Мировое потребление энергии

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.

Мировой рост потребления энергии c 1800 по 2019 годы^[1].

Ежегодное мировое производство электроэнергии (1980—2011).

Энергоёмкость различных экономик График показывает отношения энергопотребления к ВВП данных стран. Данные ВВП скорректированы по ППС 2004 года и инфляцию^[2].

Такие учреждения, как Международное энергетическое агентство (IEA), U.S. Energy Information Administration (EIA) и Европейское агентство по окружающей среде (EEA), ведут учёт и периодически публикуют данные по энергетике. Уточнённые данные и понимание мирового потребления энергии позволяют выявить системные тенденции и шаблоны, сформировать текущие вопросы энергетики и принять оптимальные для всех решения.

Идет постоянная работа над повышением энергоэффективности и энергосбережения. Растёт роль возобновляемых источников энергии. В 2018 году доля возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии составила 26 %, вместе с ядерной энергетикой — 36,1 %.^[3]

Потребление энергии в разрезе источников, ПВт·ч[4]
	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

Тенденции

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.^[5]

По данным МЭА (Международное энергетическое агентство) с 1990 по 2008 год среднее потребление энергии на душу населения увеличилось 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.^[6] 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).^[7][8][9]

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.^[10]

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 объёма.

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).^[11]

После Чернобыльской катастрофы (1986) инвестиции в атомную энергетику были небольшими.

Потребление ископаемых энергоресурсов сильно выросло в 2000—2008 гг.^[12]

В 2013 году было инвестировано более 1600 млрд долларов, чтобы обеспечить энергией потребителей в мире, что в два раза больше по отношению к 2000 году; в повышение энергоэффективности вложены 130 млрд долларов.

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. В добычу и транспортировку ископаемого топлива, переработку нефти и строительство тепловых электростанций на ископаемом топливе инвестировано 1100 млрд долларов (2013)^[13].

МЭА ожидает, основываясь на рассмотрении обязательств Парижского соглашения, охватывающего около 190 стран, что мировое потребление энергии к 2040 году увеличится на 30 % благодаря индустриализации Индии, Юго-Восточной Азии и Китая. При этом, потребление возобновляемой энергии растет самыми быстрыми темпами, потребление природного газа возрастает на 50 %, спрос на нефть достигнет пика к 2040 году, а использование угля не будет расти^[14].

Региональное потребление энергии (кВт·ч/душу и ПВт·ч) и рост в 1990–2008 (%)[15][16]
	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 Потребление энергии = кВт·ч/душу * население = ПВт·ч Прочие: рассчитывается математически, например, включает страны в Азии и Австралию. Потребление энергии различается между прочими странами, например, в Австралии, Японии и Канаде потребление энергии на душу населения выше, чем в Бангладеш и Бирме.

Оценки мировых энергоресурсов

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^[17] 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 невозобновляемых 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 невозобновляемых энергоресурсов.

Последствия: выбросы

См. также: Глобальное потепление

Выбросы углекислого газа от мировой энергетики составили 33 гигатонны в 2018 году и выросли на 1,7 % по сравнению с предыдущим годом^[18].

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.^{[обновить данные]}

Попытки снижения

• Киотский протокол (2005)
• Парижское соглашение (2015)

По сценарию 450 ppm около 60 % мощности, сгенерированной в 2040 году, должно быть из возобновляемых источников энергии^[19]; средние выбросы от электрогенерации должны упасть до 80 грамм CO₂ на КВт·час (в то время как в 2018 году они составляют 475 грамм CO₂ на КВт·час)^[20].

Производство энергии и конечное потребление

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 (так, 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).

Энергия может существовать в разных формах с различным качеством. Тепловая энергия, особенно при низких температурах носителя имеет низкое качество (лишь небольшая её 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.

Учитывается также удобство хранения и транспортирования энергии. На 2018 год лидером выступает нефть и производные топлива. Считается, что даже при снижении EROEI ниже единицы добыча/синтез нефти будет продолжаться в силу удобства использования.

По странам

См. также: Энергетика по странам

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.

Карта мирового потребления энергии на душу населения, основанная на данных МЭА за 2003 год.

Мировое потребление энергии с 1989 по 1999 год.

США потребляют 25 % мировой энергии, имея 22 % мирового ВВП и 4,59 % населения мира.^[21]. Наиболее значительный рост потребления энергии в настоящее время приходится на Китай, которое растёт на 5,5 % в год в последние 25 лет; его население (1,3 млрд человек, 19,6 % населения мира^[21]) потребляет энергию в размере 1,6 кВт на душу населения.

Одной из мер энергоэффективности страны является энергоёмкость, которая показывает какое количество энергии нужно стране, чтобы произвести один доллар ВВП.

Нефть

В 2013 году на Саудовскую Аравию, Россию и США приходилось 36,6 % мировой добычи нефти^[22].

На Саудовскую Аравию, Россию и Нигерию приходилось (на 2012 год) 37 % экспорта нефти^[22].

Топ-10 производителей нефти, млн тонн[23] 2005 2008 2009 2010 2011 2013[22] Доля, % 2013[22] 1 Саудовская Аравия 519 509 452 471 517 540 13,1 2 Россия 470 485 494 502 510 525 12,8 3 США 307 300 320 336 346 440 10,7 4 Китай 183 190 194 200 203 208 5,1 5 Канада 143 155 152 159 169 193 4,7 6 Кувейт 145 124 165 4,0 7 Венесуэла 162 137 126 149 148 155 3,8 8 ОАЭ 136 120 129 149 153 3,7 8 Ирак 153 3,7 10 Иран 205 214 206 227 215 151 3,7 x Мексика 188 159 146 144 144 x Нигерия 133 130 139 x Норвегия 139 Всего 3923 3941 3843 3973 4011 4117 100 % Топ-10 62 % 62 % 61 % 62 % 63 % 65,3 %

Топ-10 экспортеров нефти, млн тонн[23] 2011 2012[22] Доля, % 2012[22] 1 Саудовская Аравия 333 371 18,7 2 Россия 246 239 12,0 3 Нигерия 129 124 6,2 4 Ирак 94 119 6,0 5 ОАЭ 105 118 5,9 6 Кувейт 103 5,2 7 Венесуэла 87 93 4,7 8 Канада 90 4,5 9 Ангола 84 84 4,2 10 Мексика 71 66 3,3 x Иран 126 x Норвегия 78 x Прочие 609 Всего 1962 1985 100 %

Природный газ

Топ-10 производителей природного газа (млрд м³)[23] 2005 2008 2009 2010 2011 2013[22] Доля, % 2013[22] 1 США 517 583 594 613 651 689 19,8 2 Россия 627 657 589 637 677 671 19,3 3 Катар 79 89 121 151 161 4,6 4 Иран 84 121 144 145 149 159 4,6 5 Канада 187 175 159 160 160 155 4,5 6 Китай 76 90 97 103 115 3,3 7 Норвегия 90 103 106 107 106 109 3,1 8 Нидерланды 79 85 79 89 81 86 2,5 9 Саудовская Аравия 70 82 92 84 2,4 10 Алжир 93 82 81 80 2,3 х Индонезия 77 77 76 88 92 x Великобритания 93 Всего 2 872 3 149 3 101 3 282 3 388 3479 100 % Топ-10 67 % 65 % 65 % 65 % 67 % 66,4 %

Топ-10 импортёров природного газа (млрд м³)[23] 2005 2008 2009 2010 2011 2013[22] Доля, % 2013[22] 1 Япония 81 95 93 99 116 123 14,7 2 Германия 91 79 83 83 68 76 9,0 3 Италия 73 77 69 75 70 62 7,4 4 Южная Корея 29 36 33 43 47 53 6,3 5 Китай 49 5,9 6 Турция 27 36 35 37 43 45 5,4 7 Франция 47 44 45 46 41 43 5,1 8 Великобритания 26 29 37 37 39 4,7 9 США 121 84 76 74 55 37 4,4 10 Испания 33 39 34 36 34 30 3,6 х Украина 62 53 38 37 44 x Нидерланды 23 Всего 838 783 749 820 834 836 100 % Топ-10 70 % 73 % 71 % 69 % 67 % 66,5 % Доля импорта 29 % 25 % 24 % 25 % 25 %

Уголь

В 2002—2012 годах около половины прироста потребления энергии приходилось на уголь, опережая прирост мощностей всех возобновляемых источников энергии^[24]. В 2013 году мировая добыча достигла максимума 9 миллиардов тонн в год^[25]

Топ-10 производителей угля, млн тонн[23] 2005 2008 2009 2010 2011 2013[22] Доля, % 2013[22] 1 Китай 2226 2761 2971 3162 3576 3561 45,5 2 США 1028 1076 985 997 1004 904 11,6 3 Индия 430 521 561 571 586 613 7,8 4 Индонезия 318 284 301 336 376 489 6,3 5 Австралия 372 397 399 420 414 459 5,9 6 Россия 222 323 297 324 334 347 4,4 7 ЮАР 315 236 247 255 253 256 3,3 8 Германия 189 191 2,4 9 Польша 160 144 135 134 139 143 1,8 10 Казахстан 79 108 101 111 117 120 1,5 x Колумбия 65 79 73 74 x Прочие 740 9,5 Всего 5878 6796 6903 7229 7783 7823 100 % Топ-10 89 % 87 % 88 % 88 % 90 % * включая каменный уголь и бурый уголь

Топ-10 импортёров угля, млн тонн[26] 2005 2008 2009 2010 2011 2013 1 Китай 25 114 157 177 320 2 Япония 178 186 165 187 175 196 3 Индия 37 58 66 88 101 178 4 Южная Корея 77 100 103 119 129 127 5 Тайвань 61 66 60 63 66 68 6 Германия 38 46 38 45 41 50 7 Великобритания 44 43 38 26 32 49 8 Турция 19 20 27 24 28 9 Малайзия 19 21 23 10 Италия 24 25 19 22 23 20 x Испания 25 19 16 x Франция 21 x США 28 x Прочие 211 Всего 778 778 819 949 1002 1270 Топ-10 69 % 75 % 78 % 79 % 79 % Доля импорта 16 % 13 % 14 % 15 % 13 % * 2005—2010 каменный уголь

Энергия ветра

Топ-10 стран по паспортной ветровой мощности (2011 год)[27] Страна Ветровая мощность (МВт) ǂпредварительные данные доля Китай 62 733ǂ 26,3 США 46 919 19,7 Германия 29 060 12,2 Испания 21 674 9,1 Индия 16 084 6,7 Франция 6 800ǂ 2,8 Италия 6 747 2,8 Великобритания 6 540 2,7 Канада 5 265 2,2 Португалия 4 083 1,7 Прочие 32 446 13,8 Всего 238 351 МВт 100%

Топ-10 стран по производству ветровой энергии (2010 год)[28] Страна Производство ветровой энергии, (ТВт·ч) Доля США 95,2 27,6 Китай 55,5 15,9 Испания 43,7 12,7 Германия 36,5 10,6 Индия 20,6 6,0 Великобритания 10,2 3,0 Франция 9,7 2,8 Португалия 9,1 2,6 Италия 8,4 2,5 Канада 8,0 2,3 Прочие 48,5 14,1 Всего 344,8 ТВт·ч 100%

По отраслям экономики

Мировое потребление энергии по отраслям экономики[29]
	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 МВт·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.^[30]

Оставшиеся 27 % мирового потребления энергии теряются при производстве и передаче электроэнергии. В 2005 году мировое потребление электроэнергии составило около 2 млрд МВт·ч, для производства которого было израсходовано около 5 млрд МВт·ч энергии, поскольку эффективность существующих электростанций составляет около 38 %.^[31] Новое поколение газовых ТЭЦ достигает значительно более высокой эффективности в 55 %. Но самым распространенным топливом для ТЭЦ в мире всё равно является уголь.^[32]

Европейский Союз

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 %.^[33] 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 %.^[34]

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 %.^[35] Технологические разработки 1990-х годов позволили повысить эффективность до уровня 40-45 % в новых ТЭЦ.^[35] Однако, согласно оценке Европейской комиссии это все ещё ниже уровня наилучших существующих технологий (НСТ), которые имеют эффективность 46-49 %.^[35] 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 %).^[35] 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.^[35]

См. также

• Шкала Кардашёва
• Норма энергопотребления