世界のエネルギー供給と消費

世界のエネルギー消費量（エクサジュール/年）:再生可能エネルギーが急速に増加し始めたにもかかわらず、石炭、石油、天然ガスは依然として世界の主要なエネルギー源です。 [ 1 ]
1965年から2020年までの一次エネルギー消費量（世界全体）[ 2 ]

世界のエネルギー供給と消費とは、エネルギー資源の世界的供給とその消費を指します。世界のエネルギー供給システムは、エネルギーの開発、精製、およびエネルギーの取引で構成されています。エネルギー供給は、生の資源や、より加工・精製された形態のエネルギーなど、さまざまな形で存在します。生のエネルギー資源には、たとえば石炭、未加工の石油とガス、ウランなどがあります。一方、精製された形態のエネルギーには、たとえば燃料や電気になる精製油などがあります。エネルギー資源は、特定の資源（たとえば石炭）や意図された最終用途（工業用、住宅用など）に応じて、さまざまな方法で使用できます。エネルギーの生産と消費は、世界経済において重要な役割を果たしています。産業や世界の輸送に必要です。生産から最終消費までのエネルギーサプライチェーン全体には、有用なエネルギーの損失を引き起こす多くの活動が含まれています。[ 3 ]

総エネルギー消費量は年間約1～2％増加する傾向にあります。[ 4 ] 2022年時点でも、エネルギー消費量の約80％は化石燃料によるものです。[ 5 ]最近では、再生可能エネルギーが急速に成長しており、2010年代には平均して年間約20％増加しました。[ 6 ] [ 7 ]

エネルギーの生産と消費における2つの主要な問題は、温室効果ガスの排出と環境汚染です。世界全体の年間温室効果ガス排出量約500億トンのうち、[ 8 ] 2021年には360億トンの二酸化炭素がエネルギー使用（ほぼすべてが化石燃料由来）に起因しました。[ 9 ]温室効果ガスの排出を削減するための多くのシナリオが想定されており、通常はネットゼロ排出と呼ばれています。

一人当たりのエネルギー消費量と一人当たりGDPの間には明確な相関関係がある。[ 10 ]

湾岸諸国とロシアは主要なエネルギー輸出国であり、その顧客には欧州連合（EU）や中国などが含まれます。

エネルギー供給の重大な不足はエネルギー危機と呼ばれます。

一次エネルギー生産

2020年の世界の総一次エネルギー消費量（種類別）[ 11 ]
  1. 石油 (31.2%)
  2. 石炭 (27.2%)
  3. 天然ガス (24.7%)
  4. 水力（再生可能エネルギー） (6.90%)
  5. 原子力 (4.30%)
  6. その他（再生可能エネルギー） (5.70%)
2021年の一人当たり一次エネルギー使用量を示す世界地図[ 12 ]

一次エネルギーとは、エネルギーの変換や変換が行われる前に、エネルギー生産から直接収集された生の資源として最初に遭遇するエネルギーの形態を指します。

エネルギー生産は通常、次のように分類されます。

IEAによる一次エネルギー評価は、異なる種類のエネルギーの測定を容易にするために、一定の規則[注1 ]に従っています。これらの規則は議論の的となっています。水力タービンや風力タービンを駆動する水力エネルギーや空気流エネルギー、そして太陽光発電パネルを駆動する太陽光エネルギーは、再生可能エネルギー（PE）として計上されません。PEは、生産される電力エネルギーとして設定されます。しかし、化石燃料と原子力エネルギーは、反応熱（電力エネルギーの約3倍）として計上されます。この測定方法の違いは、再生可能エネルギーの経済貢献を過小評価することにつながる可能性があります。[ 13 ]

Enerdataは、「総エネルギー／生産量：石炭、石油、ガス、バイオマス、熱、電気」と「再生可能エネルギー／電力生産量の割合：再生可能エネルギー、非再生可能エネルギー」のデータを表示しています。[ 5 ]

この表は、Enerdataのデータに基づき、2021年に世界のPEと、その最も多く（76%）を生産する国を示しています。数値は四捨五入されており、年間百万石油換算トン（1 Mtoe = 11.63 TWh（41.9ペタジュール）、1 TWh = 10 9 kWh）と全体に対する割合で示されています。再生可能エネルギーとは、バイオマス、熱、そして再生可能エネルギー（水力、風力、太陽光）を合わせた電力生産量の割合です。原子力とは、再生不可能な電力生産量の割合です。前述のように、水力、風力、太陽光エネルギーは原子力や化石燃料エネルギーに比べて過小評価されていますが、Enerdataにも当てはまります。

2021 年の世界の総エネルギー生産量 14,800 MToe は、年間 172 PWh 強、つまり約 19.6 TW の発電量に相当します。

2021年時点で最大の一次エネルギー生産国（世界生産量の76%）（年間石油換算百万トン）
合計（百万トン）石炭石油・ガス再生可能エネルギー原子力
中国2,95071%13%10%6%
アメリカ合衆国2,21013%69%8%10%
ロシア1,51616%78%2%4%
サウジアラビア6100100%00
イラン354099%01%
アラブ首長国連邦218099%01%
インド61550%11%33%6%
カナダ5365%81%10%4%
インドネシア45169%17%14%0
オーストラリア42364%33%3%0
ブラジル3251%55%42%2%
ナイジェリア249047%53%0
アルジェリア1500100%00
南アフリカ15191%1%8%0
ノルウェー214093%7%0
フランス12801%34%65%
ドイツ10227%3%47%23%
世界1480027%53%13%7%
2024年の世界の電源別発電量（テラワット時（TWh））。総発電量は30.85ペタワット時。[ 14 ]
  1. 石炭 10,587 (34.4%)
  2. 天然ガス 6,796 (22.1%)
  3. 水力 4,417 (14.4%)
  4. 原子力 2,765 (8.99%)
  5. 風力 2,497 (8.12%)
  6. 太陽光 2,130 (6.92%)
  7. その他 1,569 (5.10%)

エネルギー変換

国2021年の輸出量から輸入量を差し引いた値（百万トン）[ 15 ]
ロシア682
サウジアラビア388
オーストラリア296
カナダ245
インドネシア226
ノルウェー185
イタリア-114
トルコ-118
ドイツ-187
韓国-239
インド-323
日本-357
中国-803
一次エネルギー源はエネルギー部門によって変換され、エネルギーキャリアを生成します

エネルギー資源は、最終消費に適した状態に加工されなければなりません。例えば、採掘された石炭や油井から生産された天然ガスには、発電所での燃焼に適さない様々な不純物が含まれている可能性があります。

一次エネルギーは様々な方法でエネルギーキャリア（二次エネルギーとも呼ばれる）に変換される。[ 16 ]

発電機は、火力発電所では蒸気タービンまたはガスタービン、水力発電所では水車、風力発電所では風力タービンによって駆動されます。1954年の太陽電池の発明により、電力変換装置に接続されたソーラーパネルによる発電が開始されました。2000年頃にはパネルの大量生産により、この発電方法は経済的になりました。

エネルギー貿易

一次エネルギーと変換エネルギーの多くは、各国間で取引されています。表は、2021年の輸出入差が大きい国をMtoeで示しています。マイナスの値は、経済活動に多くのエネルギー輸入が必要であることを示しています。[ 15 ]ロシアのガス輸出は2022年に大幅に減少しました。[ 17 ]これは、アジアへのパイプラインとLNG輸出能力が、もはやヨーロッパに送られていないガスよりもはるかに少ないためです。[ 18 ]

エネルギーキャリアの輸送は、タンカー船、タンクローリー、LNG船、鉄道貨物輸送、パイプライン、電力送電によって行われます。

総エネルギー供給量

総エネルギー供給量と一次エネルギー（Mtoe）
TESPE
中国3,6502,950
インド927615
ロシア8111,516
日本40052
韓国298151
カナダ289536
ドイツ286102
サウジアラビア219610
世界のTES履歴（石油換算百万トン）
年TES
19908,700
20009,900
201012,600
201914,400
202013,800
202114,500

総エネルギー供給量（TES）は、生産量と輸入量の合計から輸出量と貯蔵量を差し引いたものです。[ 19 ]世界全体では、輸入と輸出量は相殺されるため、TESは一次エネルギー（PE）とほぼ等しくなりますが、国によってはTESとPEの量と質が異なり、石油精製製品の輸入など二次エネルギーが関係するため、TESとPEは異なります。TESは、最終消費者にエネルギーを供給するために必要なすべてのエネルギーです

表には、2021年と過去のTES実績の両方において、TESとPEが大きく異なる国がいくつか記載されています。1990年以降のTESの伸びの大部分はアジアで発生しました。数値は四捨五入され、Mtoeで示されています。Enerdataでは、TESを総エネルギー消費量と表記しています。[ 20 ]

世界の一次生産の25％は変換と輸送に使用され、6％は潤滑油、アスファルト、石油化学製品などの非エネルギー製品に使用されています。[ 21 ] 2019年のTESは606 EJで、最終消費はTESの69％である418 EJでした。[ 22 ]変換によって失われるエネルギーの大部分は、火力発電所とエネルギー産業自身の使用で発生します。

エネルギー損失に関する議論

エネルギーには様々な性質があります。熱、特に比較的低温の熱は、ランダムに運動する低品質のエネルギーですが、電気は電線をスムーズに流れる高品質のエネルギーです。1kWhの電気を生成するには、約3kWhの熱が必要です。しかし同様に、この高品質の電気1kWhは、ヒートポンプを用いて建物に数kWhの熱を送り込むために使用できます。火力発電所で発生する有用なエネルギーの損失は、品質の違いにより、例えば送電線の抵抗による損失よりもはるかに大きいことがわかります。電気は、熱では利用できない多くの用途にも使用できます。

実際、火力発電所における損失は、燃料の化学エネルギーが燃焼によって運動エネルギーに変換されないことに起因しています。燃料の化学エネルギーは、それ自体が低品質というわけではありません。例えば、バッテリーにおける化学エネルギーの電気への変換率は100%に近づくことがあります。したがって、火力発電所におけるエネルギー損失は、実質的な損失と言えるでしょう。

最終消費

2017年の世界最終消費量（地域別）9,717 Mtoe （IEA、2019年） [ 23 ]
  1. OECD（38.2％）
  2. 中東 (5.10%)
  3. 非OECDユーラシア (7.50%)
  4. 中国 (20.6%)
  5. その他アジア (13.5%)
  6. 非OECD南北アメリカ（4.80%）
  7. アフリカ（6.10%）
  8. 国際航空・海上バンカー（4.20%）

最終消費総量（TFC）は、エンドユーザーによる世界全体のエネルギー消費量です（一方、一次エネルギー消費量（Eurostat）[ 24 ]または総エネルギー供給量（IEA）は総エネルギー需要量であるため、エネルギー部門自体の使用量や変換・配電ロスも含まれます）。このエネルギーは、燃料（78%）と電力（22%）で構成されています。表には、年間百万石油換算トン（1 Mtoe = 11.63 TWh）で表された量と、そのうち再生可能エネルギーの割合が記載されています。非エネルギー製品はここでは考慮されていません。データは2018年のものです。[ 21 ] [ 25 ] 2018年の世界全体のTFCに占める再生可能エネルギーの割合は18%で、内訳は従来型バイオマスが7%、水力発電が3.6%、その他の再生可能エネルギーが7.4%でした。[ 26 ]

2005年から2017年にかけて、世界の石炭の最終消費量は23％増加し、石油とガスは18％増加し、電力は41％増加しました。[ 21 ]

燃料には3つの種類があります。化石燃料は天然ガス、石油由来の燃料（LPG、ガソリン、灯油、ガス／軽油、重油）、石炭由来の燃料（無煙炭、瀝青炭、コークス、高炉ガス）です。次に、再生可能燃料（バイオ燃料および廃棄物由来燃料）があります。そして最後に、地域暖房に使用される燃料です。

表中の燃料の量は低位発熱量に基づいています。

最初の表は、最も多く（85%）使用している国/地域と2018年時点の一人当たりの最終消費量を示しています。発展途上国では一人当たりの燃料消費量が少なく、再生可能燃料が多くなっています。[ 27 ]カナダ、ベネズエラ、ブラジルでは、ほとんどの電力を水力発電で発電しています。

主要使用国における最終消費量と一人当たり（2018年現在）[ 21 ] [ 25 ]
燃料消費量（トン）うち再生可能エネルギー電力消費量（トン）うち再生可能エネルギーTFC ppつま先
中国1,4366%55530%1.4
アメリカ合衆国1,1068%33919%4.4
ヨーロッパ98211%30939%2.5
アフリカ53158%5723%0.5
インド48732%10425%0.4
ロシア3691%6526%3.0
日本2013%8119%2.2
ブラジル16638%4578%1.0
インドネシア12621%2214%0.6
カナダ1398%4583%5.0
イラン1470%226%2.1
メキシコ957%2518%1.0
韓国855%465%2.6
オーストラリア607%1821%3.2
アルゼンチン427%1127%1.2
ベネズエラ203%688%0.9
世界705014%197030%1.2

次の表は、ヨーロッパで最も多く（85%）消費している国を示しています

2018年時点でヨーロッパで最も消費量が多い国（85%）
国燃料消費量（トン）うち再生可能エネルギー電力消費量（トン）再生可能エネルギー
ドイツ15610%4546%
フランス10012%3821%
イギリス955%2640%
イタリア879%2539%
スペイン6010%2143%
ポーランド5812%1216%
ウクライナ385%1012%
オランダ364%916%
ベルギー268%723%
スウェーデン2035%1172%
オーストリア2019%586%
ルーマニア1920%457%
フィンランド1834%739%
ポルトガル1120%467%
デンマーク1115%371%
ノルウェー816%10100%

エネルギーのためのエネルギー

燃料と電力の一部は、石油プラットフォーム、ウラン同位体分離装置、風力タービンなど、燃料と電力を生産する施設の建設、維持、解体・リサイクルに使用されます。これらの生産施設が経済的であるためには、エネルギー投資回収率（EROEI）、つまりエネルギー投資収益率（EROI）が十分に高くなければなりません。

消費のために供給される最終エネルギーがEで、EROIがRと等しい場合、利用可能な正味エネルギーはEE/Rです。利用可能なエネルギーの割合は100-100/Rです。R>10の場合、90%以上が利用可能ですが、R=2の場合は50%、R=1の場合は全く利用できません。この急激な減少は、正味エネルギーの崖として知られています。[ 28 ]

データの可用性

多くの国が、自国、対象国、あるいはすべての国を一つのグラフにまとめた形で、エネルギー供給と消費に関する統計を公開しています。この分野で最大の組織の一つである国際エネルギー機関（IEA）は、毎年包括的なエネルギーデータを販売していますが、このデータは有料化されており、インターネットユーザーにとってアクセスが困難になっています。[ 21 ]一方、Enerdataという組織は無料の年鑑を発行しており、データへのアクセスを容易にしています。[ 5 ]正確なエネルギーデータ（主に米国に関するもの）を提供している信頼できるもう一つの組織は、米国エネルギー情報局です。

COVID-19パンデミックの影響により、2020年には世界のエネルギー使用量が大幅に減少しましたが、世界の総エネルギー需要は2021年までに回復し、2022年には過去最高を記録しました。[ 29 ]

2022年、世界中の消費者はエネルギーに約10兆米ドルを費やし、一人当たり平均1,200米ドル以上を費やしました。これは過去5年間の平均と比較して20%の増加を示しており、世界規模でのエネルギー消費が経済に及ぼす大きな影響と増大する経済的負担を浮き彫りにしています。[ 30 ] : 13

IEAのシナリオ

IEAは「世界エネルギー展望2023」の中で、「2030年までにすべての化石燃料のピークを迎える見込みだ」と述べています。[ 31 ]：18 IEAは3つのシナリオを提示しています。[ 31 ]：17

  1. 政策シナリオ（STEPS）は、最新の政策設定に基づく見通しを示しています。世界のエネルギー供給における化石燃料の割合は、数十年にわたり80%前後で推移してきましたが、徐々に減少し始め、2030年までに73%に達すると予想されています。 [ 31 ] : 18 これは、化石燃料への投資増加の根拠を弱めるものです。[ 31 ] : 19 再生可能エネルギーは2030年までに新規発電容量の80%を占めると予想されており、そのうち太陽光発電だけで半分以上を占めると予想されています。[ 31 ] : 20 STEPSでは、エネルギー関連のCO2排出量が2020年代半ばにピークを迎えると予測されていますが、排出量は2100年には世界の平均気温を約2.4℃まで上昇させるのに十分な高さのままです。[ 31 ] : 22 総エネルギー需要は2050年まで増加し続けます。[ 31 ] : 23 総エネルギー投資は年間約3兆米ドルのままです。[ 31 ] : 49
  2. 発表済み誓約シナリオ（APS）は、各国政府が策定したエネルギーおよび気候に関するすべての国家目標が期限通りに完全に達成されることを前提としています。APSは、2100年の気温上昇を1.7℃と想定しています（発生確率50%）。[ 31 ]：92 エネルギー投資総額は2030年以降、年間約4兆米ドルに増加します。[ 31 ]：49
  3. 2050 年までにネットゼロ排出 (NZE) シナリオでは、地球温暖化を 1.5 °C に抑えます。[ 31 ] : 17 化石燃料の割合は 2030 年に 62% に達します。[ 31 ] : 101 化石燃料供給からのメタン排出量は 2030 年に 75% 削減されます。[ 31 ] : 45 エネルギー投資総額は 2030 年以降、年間ほぼ 5 兆米ドルに増加します。[ 31 ] : 49 クリーン エネルギーへの投資はどこでも増やす必要がありますが、最も急激な増加は中国以外の新興市場および発展途上国で必要であり、国際的支援の強化が必要です。[ 31 ] : 46 NZE では、最終消費に占める電力の割合が 2050 年までに 50% を超えます。[ 31 ] : 106

IEAの報告書「Electricity 2024」は、2023年の世界の電力需要が2.2%増加し、2026年まで年率3.4%の増加を予測している。経済とインフレ圧力による先進国の低迷にもかかわらず、中国やインドなどの新興国の貢献が顕著である。 [ 32 ]報告書は、データセンター、人工知能、暗号通貨の大きな影響を強調し、2026年までに電力消費量が倍増して1,000TWhに達する可能性があると予測している。これは日本の現在の使用量と同等である。[ 32 ]注目すべきは、追加需要の85%が中国とインドから発生すると予想されており、インドの需要だけでも経済拡大とエアコンの使用増加により、2026年まで年率6%以上増加すると予測されていることだ。[ 32 ]

東南アジアの電力需要も2026年まで毎年5%増加すると予測されています。米国では2023年に減少が見られましたが、今後数年間は主にデータセンターの需要増により緩やかな増加が見込まれています。また、報告書では、今後3年間の世界的な需要増加は低排出源による発電量の急増によって賄われると予測しており、再生可能エネルギー源は2025年初頭までに石炭火力発電を上回ると予測されています。[ 32 ]

代替シナリオ

パリ協定で定められた気候変動抑制目標の達成は困難だろう。[ 33 ] パリ協定の目標達成に向けた様々なシナリオが策定されている。IEAのデータを用いているが、21世紀半ばまでに再生可能エネルギーをほぼ100%に転換し、森林再生などの措置を講じることを提案している。これらのシナリオでは、原子力発電と炭素回収は除外されている。[ 34 ]研究者らは、そのコストは、気候変動の原因となっている化石燃料産業への補助金として現在政府が支出している年間5兆ドルよりもはるかに少ないと述べている。[ 34 ] : ix

2.0℃シナリオ（地球温暖化）では、2040年の一次エネルギー総需要は450 EJ = 10,755 Mtoe、1.5℃シナリオでは400 EJ = 9560 Mtoeとなり、現在の生産量を大幅に下回る。再生可能エネルギー源のシェアは、 2040年には2.0℃シナリオで300 EJ、 1.5℃シナリオで330 EJまで増加する可能性がある。2050年には、再生可能エネルギーはほぼすべてのエネルギー需要を賄うことができる。非エネルギー消費には依然として化石燃料が含まれる。[ 34 ]：xxvii 図5

代替シナリオでは、再生可能エネルギー源による世界の電力発電量は2040年までに88%、2050年までに100%に達すると予測されています。「新たな」再生可能エネルギー（主に風力、太陽光、地熱エネルギー）は、総発電量の83%を占めることになります。[ 34 ]：xxiv 2015年から2050年の間に必要な年間平均投資額は、水素や合成燃料を生産するための発電所の追加建設費用と発電所の交換費用を含め、約1.4兆ドルとなります。[ 34 ]：182

国内航空から鉄道へ、そして道路から鉄道への転換が必要です。 2020年以降、 OECD諸国では乗用車の使用量を減少させる必要があります（ただし、発展途上地域では増加させる必要があります）。乗用車の使用量の減少は、公共交通機関である鉄道とバスシステムの大幅な増加によって部分的に補われるでしょう。[ 34 ]：xxii図4

CO2排出量は2015年の32 Gtから2040年には7 Gt（+2.0シナリオ）または2.7 Gt（+1.5シナリオ）に削減され、2050年にはゼロになる可能性がある。[ 34 ] ： xxviii

参照

リスト

注記

  1. ^ IEA一次エネルギー評価： [1] 2021年6月11日アーカイブ、 Wayback Machineの第7章 を参照

参考文献

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