Consumo di energia nel mondo

Il consumo d'energia mondiale , in economia, è una misura dell'utilizzo dell'energia, come ad esempio quella prodotta dal carburante o dall'elettricità, ed allo stesso tempo una misura della sua produzione globale attraverso le varie fonti energetiche possibili nell'ottica della domanda e dell'offerta dell'energia stessa.

In termini fisici il consumo di energia viene espresso dal concetto di aumento di entropia, in accordo col secondo principio della termodinamica, che indica come l'utilizzo di energia tenda inesorabilmente alla dispersione e conseguente riduzione delle possibilità di utilizzo della stessa.

Introduzione Per poter comparare direttamente le risorse energetiche del mondo, ed il consumo di energia delle nazioni, questa voce si avvale delle unità del sistema SI e dei prefissi SI e misure della fornitura di energia/tempo (potenza) in watt (W) e le quantità nette di energia in joule (J). Un watt equivale alla fornitura di un joule in un secondo (potenza=lavoro/tempo).

Nel 2004, il consumo mondiale di energia è stato pari a 15 TW·yr (Terawatt·anno, 1 TW·yr = 8760 TWh = 8,76 × 1015 Wh = 31,536 EJ) che per un 86,5% proveniva dai combustibili fossili. Questo equivale a 0,5 ZJ (= 5 × 1020 Joule) per anno, anche se vi è un'incertezza di almeno il 10% nei valori del consumo energetico totale del mondo. Non tutte le economie del mondo tengono registri dei loro consumi energetici con lo stesso rigore e l'esatto contenuto di energia di un barile di petrolio o di una tonnellata di carbone varia in rapporto alla sua qualità.

Nell'anno 2019 il consumo mondiale di energia ha raggiunto i TWh (17,47 TW·yr), con un aumento del 16% in quindici anni.

Consumo di energia e qualità della vita Nei primi stadi di sviluppo di una società i consumi energetici sono correlati ad un aumento della qualità della vita, con valori di consumo energetico sopra i 110 GJ pro capite i miglioramenti nella qualità della vita si appiattiscono perdendo la correlazione.Vaclav Smil, Energia e civiltà. Una storia, trad. Luciano Canova, 2021, Hoepli, Milano, pag. 428-429, ISBN 978 88 360 0009 8

Consumi di energia per tipo di fonte energetica Sin dall'inizio della rivoluzione industriale, il consumo di energia nel mondo è cresciuto ad un ritmo sostenuto. Nel 1890 il consumo di carburanti fossili eguagliava approssimativamente la quantità di combustibile da biomassa che veniva bruciato nelle case e dall'industria. Nel 1900, il consumo di energia globale ammontava a 0,7 TW·yr (Terawatt·anno).Smil, p. ? (op. cit.)

Secondo stime del 2006 fatte dall'agenzia americana EIA (Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti d'America), i 15 TW·yr stimati come energia consumata nel 2004 si dividono come indica la tabella sottostante, con i combustibili fossili che forniscono 86% dell'energia consumata dal mondo:

Tipo di combustibileEnergia in TW·yrEnergia in EJ Petrolio 5,6 180 Gas naturale 3,5 110 Carbone 3,8 120 Idroelettrico 0,9 30 Nucleare 0,9 30 Geotermia, eolico,solare, legno 0,13 4 Totale 15 474

Negli ultimi quarant'anni, l'utilizzo assoluto dei combustibili fossili è aumentato con continuità e la loro quota percentuale dell'energia fornita è aumentata.

Combustibili fossili

Il ventesimo secolo vide un rapido incremento, di circa venti volte, nell'utilizzo dei combustibili fossili. Tra il 1980 e il 2004, la crescita mondiale della loro produzione-consumo è stata del 2% annuo circa.

Carbone Il carbone ha mosso la rivoluzione industriale nei secoli XVIII, XIX e buona parte del XX. Il carbone può essere utilizzato nelle caldaie per produrre calore per vari usi e riscaldando l'acqua, vapore in pressione per muovere la turbina a vapore. L'utilizzo più classico è quello della locomotiva a vapore, mossa dal motore a vapore. Successivamente sono state introdotte le turbine a vapore, che sin dai primi anni del novecento sono servite per generare energia elettrica e nella propulsione delle turbonavi.

Negli ultimi tre anni, il carbone, che è una delle fonti energetiche più inquinanti (sia nel processo di estrazione, che durante la sua combustione perché emette moltissima CO2 e spesso anche anidride solforosa, oltre a metalli pesanti), è diventata la fonte a maggior crescita come consumi.Yergin, p. ? (op. cit.)

Nel mondo il 25% dell'energia elettrica viene prodotta in impianti a carbone, di questo carbone il 60% è consumato dai paesi dell'Asia, ed i consumi della Cina ammontano al 46% del totale del carbone prodotto.

Uno dei modi per rendere marginalmente più pulite le emissioni delle centrali a carbone, è quello di deviare le emissioni di CO2, CO, Cx, H2 ed H2O, CH4, prodotti dalla combustione del carbone (gas di sintesi, da produrre in ambiente povero di N2), verso la reazione con idrogeno in ambiente riducente (H2 prodotto per elettrolisi, oppure nei reattori nucleari ad alta temperatura), con produzione di acqua, metano (CH4) e metanolo (CH3-OH), da destinare a miscele (fino all'85% di metanolo) da utilizzare come carburante assieme alla benzina, oppure trasformandolo in etere dimetilico (buon additivo per il gasolio), o per altri utilizzi nel quadro generale dell’economia a metanolo.

Petrolio

Il successo del petrolio come combustibile comincia nel XX secolo, quando la Royal Navy britannica scopre che le turbo-navi a vapore riuscivano a navigare molto più velocemente e con maggiore autonomia, se il carbone, loro tradizionale carburante, veniva sostituito con il petrolio crudo, che inoltre forniva una certa spinta di galleggiamento. Studi britannici dimostrarono che si raggiungevano temperature e pressioni del vapore più alte e con la stessa turbina a vapore si poteva navigare a velocità superiori permettendo alle navi inglesi di raggiungere le flotte nemiche in fuga.

Con la diffusione dei mezzi di trasporto terrestri, marittimi ed aerei, spinti da economici, piccoli ed efficienti modelli di motore a combustione interna alimentati da derivati della raffinazione del petrolio, progressivamente quest'ultimo è diventato il carburante dominante durante il ventesimo secolo. In alcune forme quali l'olio combustibile per la produzione di elettricità, il bitume e l'asfalto per le strade o anche le materie plastiche, il petrolio ha dominato e domina tuttora il mondo moderno. Sin dagli anni cinquanta, si cominciò ad utilizzare kerosene e ossigeno liquido nella propulsione di razzi spaziali, come il Proton e il Saturn V.

La crescita del petrolio come combustibile fossile più importante venne inoltre consolidata dalla sostenuta caduta del suo prezzo (in dollari costanti) che iniziò nel 1920 per finire nel 1973. Dopo lo shock petrolifero del 1973 e quello del 1979, (che vide crescere il prezzo del petrolio da 5 a 45 dollari americani per barile), iniziò un lento ed incostante allontanamento dall'economia del petrolio.Yergin, p. 792 (op. cit.) Nella maggior parte dei paesi dell'OCSE, il carbone, il nucleare, e l'idroelettrico divennero i combustibili di scelta per la generazione di elettricità ed alcune misure di conservazione aumentarono l'efficienza energetica.

Consumi odierni di petrolio: 87 milioni di barili/giorno Attualmente si stima (maggio-giugno 2008) che la produzione globale di petrolio ammonti a 87 milioni di barili di petrolio al giorno (valore corrispondente all'incirca al consumo, dal momento che, con il petrolio a più di 120$ a barile, soltanto pochi paesi come la Cina, l'Iran e gli USA stanno accumulando riserve importanti)

In Italia, dal momento che esistono molte raffinerie di petrolio che lo processano per produrre benzina per l'autoconsumo ed esportazione all'estero, la grande disponibilità di residui, sotto forma di olio combustibile, adatto ai motori marini ed all'essere bruciati per generare elettricità, diede luogo ad una persistenza nella generazione di elettricità dal petrolio."Tornare al nucleare? L'Italia, l'energia, l'ambiente" libro del 2008 di Chicco Testa. collana Gli Struzzi, Ediz. Einaudi.

Ammettendo che il tasso ed il tipo di consumi energetici possa rimanere costante, alcuni studiosi affermano che il petrolio (da fonti convenzionali) verrà esaurito in 35 anni e il carbone in 200 anni. Nella pratica nessuna delle risorse arriverà ad esaurirsi del tutto, perché via a via che si esauriscono, come afferma la teoria del picco di Hubbert, lo squilibrio tra l'eccesso di domanda e la scarsa offerta e l'inaffidabilità della risorsa petrolifera causerà un'impennata dei prezzi, con diversificazione e crollo dei consumi e dunque della produzione, che diminuirà fino ad un punto dove le risorse petrolifere saranno destinate ad un mercato residuale (petrolchimica: fertilizzanti, pesticidi, plastiche, vernici; benzina e diesel per macchine storiche; asfalto per le strade, ecc.) che non potrà essere sostituito con altre fonti, e che forse sparirà improvvisamente per la non convenienza di mantenere impianti di raffinazione e distributori.

Energia nucleare

Nel 2005 l'energia nucleare costituiva il 6,3% della fornitura globale di energia primaria.

La produzione di energia elettro-nucleare nel 2006 ammontava a 2.658 TWh, che era pari al 16% della produzione di energia elettrica mondiale. Nel novembre 2007, nel mondo vi erano 439 reattori in funzione (104 USA, 59 Francia, 55 Giappone, 31 Russia), con una capacità totale di 372.002 MWe, questa produzione copre il 6,4% di tutta l'energia prodotta nel mondo, e il 15% dell'energia elettrica mondiale. Inoltre si costruivano 33 reattori, 94 reattori erano pianificati e 222 reattori erano stati proposti. Tra le nazioni che attualmente non utilizzano l'energia nucleare, 25 paesi stanno costruendo i loro primi reattori, oppure eseguono studi di fattibilità.

Secondo la AIEA (agenzia internazionale energia atomica) le riserve di uranio sono di 5.5 milioni di tonnellate al 2007 e si trovano in Australia (23%), Kazakistan (15%), Russia (10%). Il costo spot, cioè per contratti a breve termine (che rappresentano meno del 20% del mercato) del octaossido di triuranio U3O8 (polimero del triossido di uranio) dal 2005 al 2008 si è all'incirca triplicato (da 20 a 65 dollari a libbra) ed è soggetto a forti fluttuazioni di mercato; il prezzo EURATOM per contratti a lungo termine ha subito finora aumenti molto minori ma con un trend in ascesa in considerazione dell'aumento dei prezzi spot. Deve essere inoltre evidenziato come ad oggi il materiale estratto da miniera contribuisca soltanto per il 55% circa alle richieste provenienti dal mercato, il resto essendo coperto da materiale proveniente dallo smantellamento di armamenti nucleari.

D'altro canto, i costi del minerale d'uranio sono trascurabili di fronte al costo di costruzione, gestione e smantellamento del reattore nucleare. Questo è vero specialmente se si impiegano reattori autofertilizzanti, oppure il CANDU funzionante con il torio. In un'ottica a lungo termine, l'uranio e/o il torio possono essere estratti dall'acqua di mare sottoposta a evaporazione o a elettrolisi per altri motivi.

Energie rinnovabili

Nel 2004, le energie rinnovabili fornivano attorno al 7% dell'energia consumata nel mondo. Nel 2005 il totale dei nuovi investimenti era stimato attorno 38 miliardi (38 × 109) di dollari USA. La Germania e la Cina guidavano la graduatoria nel 2005, con investimenti di circa $ 7 miliardi ognuna, seguiti dagli Stati Uniti, dalla Spagna, dal Giappone, e dall'India. Questo ha comportato un incremento della potenza installata pari a 35 GW.

Il settore delle energie rinnovabili è cresciuto significativamente nei primi anni del ventunesimo secolo, e nel 2008, l'energia da fonti rinnovabili ha fornito circa il 19% del fabbisogno energetico mondiale. Il settore delle rinnovabili ha visto una crescita sostanziale dalla fine del secolo scorso, e nel 2009 il totale dei nuovi investimenti è stato estimato a 150 miliardi di dollari americani. Il risultato è stato un incremento della capacità nominale di 80 GW durante l'anno stesso.REN21 (2010). Renewables 2010 Global Status Report p. 10.