세계 에너지 공급 및 소비

World energy supply and consumption
연간 전 세계 에너지 소비: 석탄, 석유, 천연 가스는 재생 에너지가 빠르게 증가하기 시작했음에도 불구하고 주요 전 세계 에너지원으로 남아 있습니다.[1]
1965년부터 2020년까지 세계 에너지 혼합물

세계 에너지 공급과 소비는 전 세계 1차 에너지 생산, 에너지 전환과 무역, 그리고 에너지의 최종 소비를 의미합니다.에너지는 가공 연료나 전기와 같이 다양한 형태로 사용될 수도 있고, 운송이나 전기 발전과 같이 다양한 목적으로 사용될 수도 있습니다.에너지 생산과 소비는 경제의 중요한 부분입니다.이 주제에는 열이 포함되지만 [2]음식에서 나오는 에너지는 포함되지 않습니다.

이 기사는 표에 요약된 통계를 사용하여 에너지를 가장 많이 생산하고 소비하는 국가 및 지역의 에너지 공급 및 소비에 대한 간략한 개요를 제공합니다.

2022년 현재, 에너지 소비는 여전히 화석 연료로부터 약 80%입니다.[3]걸프 국가들과 러시아는 주요 에너지 수출국들이며, 주목할 만한 고객들은 에너지 수요를 충족시키기 위해 국내적으로 충분한 에너지를 생산하지 못하는 유럽연합과 중국입니다.에너지 소비는 일반적으로 2010년대에 연평균 20%였던 태양 에너지와 풍력 에너지를 [4]제외하고는 매년 약 1-2%씩 증가합니다.[5][6]

화석 연료와 같이 생산된 에너지는 최종 사용자가 소비하기에 적합하도록 처리됩니다.초기 생산과 최종 소비에서 나오는 에너지 공급망은 다양한 활동을 수반하며, 궁극적으로 유용한 에너지의 손실을 야기합니다([7]엑서지 참조).

북미의 1인당 에너지 소비량은 매우 높은 반면, 저개발 국가에서는 에너지 소비량이 낮고 대개 재생 가능성이 높습니다.[8][9]1인당 에너지 소비량과 1인당 GDP 사이에는 분명한 연관성이 있습니다.

2020년 코로나19 범유행으로 인해 전 세계적으로 에너지 사용량이 크게 감소하였으나, 2021년까지 전 세계 총 에너지 수요가 회복되었고, 2022년에는 사상 최고치를 기록했습니다.[11]

에너지 생산과 소비와 관련된 심각한 문제는 온실가스 배출입니다.전 세계 연간 총 온실가스 배출량 약 500억 톤 중 2021년 에너지(거의 모두 화석 연료)로 인해 배출된 이산화탄소는 360억 톤에 달합니다.[12][13]기후변화를 제한하기 위한 파리협정에서 설정된 목표는 달성하기 어려울 것입니다.[14]많은 시나리오들이 온실가스 배출을 줄이기 위해 구상되어 왔는데, 보통 2050년까지 순 제로라는 이름으로 불리고 있습니다.

데이터 가용성

많은 국가들이 자국, 관심 있는 다른 국가 또는 모든 국가의 에너지 공급 및 소비에 대한 통계를 하나의 차트에 통합하여 발표합니다.이 분야에서 가장 큰 기관 중 하나인 IEA(International Energy Agency)는 매년 종합적인 에너지 데이터를 판매하고 있는데, 이 데이터는 인터넷 사용자들이 접근하기 어렵고 비용이 많이 듭니다.[15]반면, Enerdata 기관은 무료 연감을 발간하여 데이터 접근성을 높였습니다.[3]미국을 중심으로 정확한 에너지 데이터를 제공하는 또 다른 신뢰할 수 있는 기관은 미국 에너지정보청입니다.

1차 에너지 생산

2020년[16] 유형별 세계 1차 에너지 소비량

오일(31.2%)
석탄(27.2%)
천연가스(24.7%)
수력(재생에너지)(6.9%)
핵 (4.3%)
기타(재생에너지)(5.7%)
2021년 1인당 세계 PE

이는 전 세계적으로 생산되는 에너지로, 천연자원에서 직접 추출되거나 포획됩니다.에너지 통계에서 1차 에너지(primary energy, PE)는 에너지가 추가적인 변환 또는 변환 과정 전에 공급망에 진입하는 첫 번째 단계를 말합니다.

에너지 생산은 일반적으로 다음과 같이 분류됩니다.

IEA에 의한 1차 에너지 평가는 다양한 종류의 에너지 측정을 용이하게 하기 위한 특정 규칙을[note 1] 따릅니다.이 규칙들은 논란의 여지가 있습니다.수력 터빈과 풍력 터빈을 구동하는 물과 공기의 흐름 에너지, 태양 전지판에 전력을 공급하는 태양광은 생산된 전기 에너지로 설정된 PE로 간주되지 않습니다.하지만 화석과 핵 에너지는 전기 에너지의 약 3배에 해당하는 반응열로 설정됩니다.이러한 측정 차이는 재생 에너지의 경제적 기여를 과소평가하게 할 수 있습니다.[17]

에너지 데이터[3] 표시:

  • 총 에너지 / 생산: 석탄, 석유, 가스, 바이오매스, 열 및 전기.
  • 재생 에너지 / 전기 생산 %: 재생 에너지, 비재생 에너지.

표에는 Enerdata를 사용하여 전 세계 PE와 2021년에 대부분(76%) 생산국이 나열되어 있습니다.이 양은 반올림되며 연간 100만 톤의 오일(1Mtoe = 11.63TWh, 1TWh = 10kWh)과 총 중량의 %로 제공됩니다.재생 가능한 것은 바이오매스 + 열 + 전기 생산(수력, 풍력, 태양광)의 재생 가능 비율입니다.원자력은 전력 생산에서 재생 불가능한 비율입니다.위에서 언급한 원자력 및 화석 에너지에 비해 수력, 풍력 및 태양 에너지의 과소평가는 Enerdata에도 적용됩니다.

최대 PE 생산업체(76%)
총 석탄 오일 앤 가스 재생가능 핵
중국 2,950 71% 13% 10% 6%
미국 2,210 13% 69% 8% 10%
러시아 1,516 16% 78% 2% 4%
사우디아라비아 610 0 100% 0 0
이란 354 0 99% 0 1%
아랍에미리트 218 0 99% 0 1%
인디아 615 50% 11% 33% 6%
캐나다 536 5% 81% 10% 4%
인도네시아 451 69% 17% 14% 0
호주. 423 64% 33% 3% 0
브라질 325 1% 55% 42% 2%
나이지리아 249 0 47% 53% 0
알제리 150 0 100% 0 0
남아프리카 공화국 151 91% 1% 8% 0
노르웨이 214 0 93% 7% 0
프랑스. 128 0 1% 34% 65%
독일. 102 27% 3% 47% 23%
세계 14800 27% 53% 13% 7%

에너지 생산에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하십시오.

에너지 전환 및 무역

1차 에너지원은 에너지 부문에 의해 변형되어 에너지 캐리어를 생성합니다.

1차 에너지는 여러 가지 방법으로 2차 에너지로도 알려진 에너지 전달체로 변환됩니다.[18]

  • 석탄은 주로 화력 발전소로 갑니다.코크스는 유연탄의 파괴 증류에 의해 생성됩니다.
  • 원유는 주로 정유공장에 공급됩니다.
  • 천연가스는 물, 이산화탄소, 황화수소와 같은 오염물질을 제거하고 가열 값을 조정하기 위해 천연가스 처리 공장으로 갑니다.화력 발전소에서도 연료 가스로 사용됩니다.
  • 핵반응열은 화력발전소에서 사용됩니다.
  • 바이오매스는 직접 사용되거나 바이오 연료로 전환됩니다.

2018년 세계 발전량(26,700TWh) 발생원별 (IEA,[19] 2019)

석탄(38%)
가스(23%)
수력 및 기타(19%)
핵 (10%)
태양광 및 풍력(7%)
오일(3%)
국가 2021년[20] 수출에서 수입을 뺀 값
러시아 682
사우디아라비아 388
호주. 296
캐나다 245
인도네시아 226
노르웨이 185
이탈리아 -114
터키 -118
독일. -187
대한민국. -239
인디아 -323
일본 -357
중국 -803

전기 발전기는 다음과 같이 구동됩니다.

1954년 태양 전지의 발명은 전력 인버터에 연결된 태양 전지판에 의해 전기를 생산하기 시작했습니다.2000년 경 패널의 대량 생산은 이것을 경제적으로 만들었습니다.

많은 1차 에너지와 전환된 에너지가 국가 간에 거래됩니다.표는 2021년 수출입 차이가 큰 국가를 Mtoe로 표시한 것입니다.음의 값은 경제를 위해 많은 에너지 수입이 필요하다는 것을 나타냅니다.[20]러시아 가스 수출은 2022년에 많이 줄었는데,[21] 아시아로 가는 파이프라인에 LNG 수출 능력이 더 이상 유럽으로 보내지 않는 가스보다 훨씬 적었기 때문입니다.[22]

대형 운송은 유조선, 탱크 트럭, LNG 운반선, 철도 화물 운송, 파이프라인 그리고 전력 전송으로 이루어집니다.

총에너지공급량

총 에너지 공급 및 1차 에너지
TES 체육을
중국 3,650 2,950
인디아 927 615
러시아 811 1,516
일본 400 52
에스코리아 298 151
캐나다 289 536
독일. 286 102
사우디아라비아 219 610
세계전자통신사
연도 TES
1990 8,700
2000 9,900
2010 12,600
2019 14,400
2020 13,800
2021 14,500

총 에너지 공급(TES)은 수출과 저장 변화를 뺀 생산과 수입의 합을 나타냅니다.[23]수입과 수출이 취소되기 때문에 전 세계적으로 TES는 1차 에너지 PE와 거의 동일하지만, 국가별로 TES와 PE는 양이 다르며 정유 제품의 수입과 같은 2차 에너지와 관련된 품질도 다릅니다.TES는 최종 사용자에게 에너지를 공급하는 데 필요한 모든 에너지입니다.

표에는 2021년 및 TES 역사상 이와 많은 차이가 있는 일부 국가에 대한 TES 및 PE가 나열되어 있습니다.1990년 이후 대부분의 TES 성장은 아시아에서 이루어졌습니다.금액은 반올림하여 Mtoe로 제공됩니다.에너지 데이터 라벨에는 TES가 총 에너지 소비로 표시됩니다.[24]

전 세계 1차 생산의 25%는 전환 및 운송에 사용되며, 6%는 윤활유, 아스팔트 및 석유화학과 같은 비에너지 제품에 사용됩니다.[15]2019년 TES는 606 EJ, 최종 소비량은 418 EJ로 TES의 69%를 차지했습니다.[25]전환에 의해 손실되는 에너지의 대부분은 화력 발전소와 에너지 산업 자체에서 발생합니다.

에너지 손실에 대한 논의

에너지에는 다양한 특성들이 있습니다.특히 상대적으로 낮은 온도에서 열은 질 낮은 에너지인 반면 전기는 질 좋은 에너지입니다.1kWh의 전기를 생산하는데 대략 3kWh의 열이 필요합니다.하지만 마찬가지로, 1킬로와트시의 고품질 전기는 히트 펌프를 사용하여 건물에 수킬로와트시의 열을 주입하는 데 사용될 수 있습니다.그리고 전기는 열이 사용할 수 없는 많은 방법으로 사용될 수 있습니다.따라서 화력 발전소에서 발생하는 에너지 손실은 품질 차이로 인한 전력선 저항으로 인한 손실과 비교할 수 없습니다.에너지 품질 참조.

사실, 화력 발전소에서의 손실은 연소에 의한 연료의 화학적 에너지의 전기로의 변환이 잘 되지 않기 때문입니다.연료전지에서 전기로 변환하는 것이 이론적으로 100%에 근접할 수 있기 때문에 연료의 화학적 에너지가 낮은 품질은 아닙니다.Fuel_cell# 참조이론적_최대_효율성.따라서 화력 발전소에서의 에너지 손실은 실질적인 손실입니다.

최종소모

2017년 지역별 세계 최종 소비량 9,717 Mtoe (IEA, 2019)[26]

OECD (38.2%)
중동 (5.1%)
비 OECD 유라시아 (7.5%)
중국 (20.6%)
기타 아시아 (13.5%)
경제협력개발기구 비(非) 미주(4.8%)
아프리카 (6.1%)
국제항공 및 해양벙커 (4.2%)

총 최종 소비(TFC)는 최종 사용자가 전 세계적으로 소비하는 에너지를 말합니다(1차 에너지 소비(Eurostat)[27] 또는 총 에너지 공급(IEA)은 총 에너지 수요이므로 에너지 부문이 자체적으로 사용하는 것과 변환 및 분배 손실도 포함됩니다).이 에너지는 연료(78%)와 전기(22%)로 구성됩니다.이 표들은 연간 백만 톤(1Mtoe = 11.63TWh)의 석유 환산량과 재생 에너지의 양을 나타냅니다.비에너지 제품은 여기서 고려되지 않습니다.자료는 2018년 자료입니다.[15][28]

연료:

  • 화석: 천연가스, 석유 유래 연료(LPG, 가솔린, 등유, 가스/디젤, 연료유), 석탄(무연탄, 유연탄, 코크스, 고로가스)
  • 재생 가능: 폐기물에서 파생된 바이오 연료 및 연료.
  • 지역난방용.

그 양은 더 낮은 가열 값을 기준으로 합니다.

첫 번째 표에는 가장 많이 사용하는 국가/지역의 최종 소비(85%)와 1인당 소비가 나열되어 있습니다.개발도상국에서는 1인당 연료 소비량이 낮고 재생 가능성이 높습니다.캐나다, 베네수엘라, 브라질은 수력발전으로 대부분의 전기를 생산합니다.

대부분의 사용 국가 및 1인당 최종 소비
연료
Mtoe		 그중에서
재생 가능한		 전기
Mtoe		 그중에서
재생 가능한		 TFC pp
발가락을
중국 1,436 6% 555 30% 1.4
미국 1,106 8% 339 19% 4.4
유럽 982 11% 309 39% 2.5
아프리카 531 58% 57 23% 0.5
인디아 487 32% 104 25% 0.4
러시아 369 1% 65 26% 3.0
일본 201 3% 81 19% 2.2
브라질 166 38% 45 78% 1.0
인도네시아 126 21% 22 14% 0.6
캐나다 139 8% 45 83% 5.0
이란 147 0% 22 6% 2.1
멕시코 95 7% 25 18% 1.0
에스코리아 85 5% 46 5% 2.6
호주. 60 7% 18 21% 3.2
아르헨티나 42 7% 11 27% 1.2
베네수엘라 20 3% 6 88% 0.9
세계 7050 14% 1970 30% 1.2

TFC의 재생 가능 비중은 2018년 18%로 전통 바이오매스 7%, 수력 3.6%, 기타 재생 에너지 7.4%입니다.[29]

세계은행은 아프리카의 경우 48개국 중 32개국이 에너지 위기에 처해 있다고 발표했습니다.아프리카의 에너지를 참고하세요.

다음 표는 유럽에서 소비가 가장 많은 국가(85%)를 보여줍니다.

유럽에서 소비가 가장 많은 국가(85%).
나라 연료
Mtoe		 그중에서
재생 가능한		 전기
Mtoe		 그중에서
재생 가능한
독일. 156 10% 45 46%
프랑스. 100 12% 38 21%
영국 95 5% 26 40%
이탈리아 87 9% 25 39%
스페인 60 10% 21 43%
폴란드 58 12% 12 16%
우크라이나 38 5% 10 12%
네덜란드 36 4% 9 16%
벨기에 26 8% 7 23%
스웨덴 20 35% 11 72%
오스트리아 20 19% 5 86%
루마니아 19 20% 4 57%
핀란드 18 34% 7 39%
포르투갈 11 20% 4 67%
덴마크 11 15% 3 71%
노르웨이 8 16% 10 100%

추세

2005년부터 2017년까지 전 세계적으로 최종적으로[15] 소비된 제품은

  • 석탄은 23% 증가했고,
  • 석유와 가스는 18% 증가했습니다.
  • 전기는 41% 증가했습니다.

에너지 포 에너지

주요 기사:에너지 투자 수익률

일부 연료 및 전기는 오일 플랫폼, 우라늄 동위원소 분리기 및 풍력 터빈과 같은 연료 및 전기를 생산하는 설비를 구축, 유지 및 해체/재활용하는 데 사용됩니다.이러한 생산자가 경제적이 되려면 에너지 투자 수익률(EROEI) 또는 에너지 투자 수익률(EROI)이 충분히 커야 합니다.

소비를 위해 제공되는 최종 에너지가 E이고 EROI가 R일 경우 사용 가능한 순 에너지는 E-E/R입니다.사용 가능 에너지의 백분율은 100-100/R입니다.R>10의 경우 90% 이상을 사용할 수 있지만 R=2의 경우 50%만 사용할 수 있고 R=1의 경우에는 사용할 수 없습니다.이 급격한 감소는 순 에너지 절벽으로 알려져 있습니다.[30]

아웃룩

IEA 시나리오

세계 에너지 전망 2022(WEO)에서 [31]: 19 IEA는 러시아의 우크라이나 침공이 세계적인 에너지 위기를 촉발했다고 지적했습니다.

IEA는 세가지 시나리오를[31]: 20 제시합니다.

IEA는 "State Policy Scenario(STEPS)"에서 2022년 정책 설정의 예상 효과를 평가합니다.화석 연료의 비중은 2050년에 80%에서 약 60%로 떨어질 것입니다.이로 인해 2100년에 산업화 이전 수준보다 2.5°C 높은 지구 평균 온도가 계속해서 상승할 것입니다.CO2 배출량을 13%만 줄이는 것은 기후 변화로 인한 심각한 영향을 피하기에는 턱없이 부족합니다.[31]: 21

"공표 시나리오(APS)"는 모든 정부 목표가 완전하고 제때 달성될 것으로 가정합니다.2100년에는 평균 기온이 약 1.7 °C까지 오를 것입니다.[31]: 21

"2050년까지 순배출량 제로 시나리오(NZE)"는 2030년까지 지구 평균 기온 상승과 현대 에너지에 대한 보편적 접근에서 1.5°C 안정화를 달성하기 위한 방법입니다.이를 위해서는 2030년까지 공공 재정의 범위를 훨씬 넘어서는 4조 달러 이상의 청정 에너지 투자가 필요합니다.시장의 방대한 자원을 활용하는 것이 중요합니다.2050년에는 최종 에너지 소비의 절반이 전기입니다.[31]: 30 전력 수요는 현재보다 150% 증가했습니다.[31]: 44 핵 발전소에서 원자력이 차지하는 비중은 현재 10%[31]: 47 정도로 크게 유지되고 있습니다.승용차의 석유 사용량은 현재와 2050년 사이에 98% 감소했습니다.[31]: 53 fossil에너지 공급은 2020년 500EJ에서 2050년 100EJ로 감소하고 비화석공급은 같은 기간 120EJ에서 430EJ로 증가 (1EJ=23.9)Mtoe) 중요 광물 수요는 4배로 늘어납니다.[31]: 61

2022년 유엔 배출 격차 보고서

이 보고서는 세계가 여전히 파리 기후 목표에 미치지 못하고 있으며, 1.5°C로 향하는 신뢰할 만한 경로가 마련되어 있지 않다는 것을 발견했습니다.시스템 전반에 걸친 긴급한 전환만이 가속화되는 기후 재해를 피할 수 있습니다.[32]

대체 시나리오

파리 기후 협약 목표를 달성하기 위한 대체 시나리오는 시드니 공과대학, 독일 항공 우주 센터 및 멜버른 대학의 과학자 20명으로 구성된 팀에 의해 개발되었으며, IEA 데이터를 사용하지만 재림과 같은 단계와 함께 세기 중반까지 거의 100% 재생 에너지로 전환할 것을 제안합니다.이들 시나리오에서는 원자력과 탄소 포집은 제외됩니다.[33]연구원들은 기후 변화에 책임이 있는 화석 연료 산업에 보조금을 지급하는데 드는 비용이 현재 각국 정부가 지출하고 있는 연간 5조 달러에 훨씬 못 미칠 것이라고 말했습니다.[33]: ix

+2.0 C(지구 온난화) 시나리오에서 2040년의 총 1차 에너지 수요는 450 EJ = 10755 Mtoe, 또는 +1.5 시나리오에서 400 EJ = 9560 Mtoe일 수 있으며, 이는 현재 생산량보다 훨씬 낮습니다.2040년에 재생 가능한 공급원은 +2.0 C 시나리오의 경우 300 EJ, +1.5 시나리오의 경우 330 EJ로 점유율을 높일 수 있습니다.2050년에는 재생 에너지가 거의 모든 에너지 수요를 충당할 수 있습니다.비에너지 소비는 여전히 화석 연료를 포함할 것입니다.[33]: xxvii Fig. 5

대체 시나리오에서 재생에너지원에서 생산되는 전 세계 전력은 2040년까지 88%, 2050년까지 100%에 이를 것입니다."새로운" 재생 에너지(주로 풍력, 태양열 및 지열 에너지)는 전체 발전 전력의 83%를 차지합니다.[33]: xxiv 2015년에서 2050년 사이에 수소 및 합성 연료를 생산하기 위한 추가 발전소 비용과 발전소 교체 비용을 포함하여 연간 평균 투자액은 약 1조 4천억 달러가 될 것입니다.[33]: 182

국내 항공에서 철도로의 이동과 도로에서 철도로의 이동이 필요합니다.2020년 이후에는 OECD 국가에서 승용차 사용이 감소해야 합니다(개도국 지역에서 증가).승용차 이용 감소는 대중교통 철도와 버스 시스템의 강력한 증가에 의해 부분적으로 보상될 것입니다.[33]: xxii Fig.4

CO2 배출량은 2015년 32Gt에서 2040년 7Gt(+2.0 시나리오) 또는 2.7Gt(+1.5 시나리오)로 감소하고 2050년에는 0으로 감소할 수 있습니다.[33]: xxviii

참고 항목

목록

메모들

  1. ^ IEA 1차 에너지 평가:
    • 화석: 낮은 가열 값을 기준으로 합니다.
    • 원자력: 원자력 발전소의 33% 효율을 기준으로 핵반응에 의해 생성되는 열, 전기에너지의 3배.
    • 재생 가능:
      • 낮은 발열량을 기준으로 한 바이오매스.
      • 수력, 풍력 터빈 및 태양 전지판에서 생산되는 전기 에너지.
      • 지열발전은 이들 발전소의 효율이 매우 낮기 때문에 전기에너지의 10배 이상으로 설정됩니다.
    [1]Wayback Machine에서 2021년 6월 11일 보관, 7장 참조

참고문헌

  1. ^ Jackson RB, et al. (2022). "Global fossil carbon emissions rebound near pre-COVID-19 levels". Environmental Research Letters. 17 (3): 031001. arXiv:2111.02222. Bibcode:2022ERL....17c1001J. doi:10.1088/1748-9326/ac55b6. S2CID 241035429. Retrieved 22 May 2022.
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  8. ^ "Energy use per person". Archived from the original on 28 November 2020. Retrieved 9 September 2022.
  9. ^ "Renewable energy consumption (% of total final energy consumption) Data".
  10. ^ "Energy use per person vs. GDP per capita, 2021". Our World in Data.
  11. ^ "Global primary energy consumption by source". Our World in Data.
  12. ^ Ritchie, Hannah; Roser, Max; Rosado, Pablo (11 May 2020). "CO₂ and Greenhouse Gas Emissions". Our World in Data. Archived from the original on 3 August 2020. Retrieved 5 September 2022.
  13. ^ "Global CO2 emissions rebounded to their highest level in history in 2021 - News". IEA. Archived from the original on 15 August 2022. Retrieved 5 September 2022.
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