世界のエネルギー資源

世界のエネルギー資源は、地球上の利用可能なすべての資源を考慮に入れた上でのエネルギー生産の最大推定容量です。種類によって、化石燃料、核燃料、再生可能資源に分けられます。

化石燃料の残存埋蔵量は次のように推定されている: ^[1]

これらは証明済みのエネルギー埋蔵量です。実際の埋蔵量は 4 倍以上になる場合があります。これらの数値は非常に不確実です。地球上に残っている化石燃料を推定するには、地球の地殻を詳細に理解する必要があります。現代の掘削技術では、最大 3 km の深さまで井戸を掘削して地質の正確な構成を確認できますが、海洋の半分は 3 km より深く、地球の約 3 分の 1 は詳細な分析が不可能な状態です。

埋蔵量の合計は不確実ですが、化石鉱床へのアクセスのしやすさ、石油や石炭に含まれる硫黄やその他の汚染物質のレベル、輸送コスト、生産地域の社会的不安定性など、技術的、経済的、政治的な理由により、そのうちどれだけが採掘可能かにも不確実性があります。一般的に、最も到達しやすい鉱床は最初に採掘されたものです。

石炭は最も豊富で、最も多く燃やされる化石燃料です。これは産業革命を引き起こし、使用量が増加し続けた燃料です。世界で最も汚染された都市の多くをすでに抱える中国^[2]は、 2007年には毎週約2基の石炭火力発電所を建設していました。^{[3] [4]}石炭の豊富な埋蔵量は、地球温暖化やその他の汚染物質の懸念がない限り、世界社会のエネルギー需要を満たすための有力な候補となるでしょう。^[5]

天然ガスは広く利用可能な化石燃料で、回収可能な埋蔵量は推定 850,000 km ³あり、シェールガスを放出する改良法を使用すれば、少なくともその量は同じくらいになります。技術の向上と広範囲にわたる探査により、シェールガスの水圧破砕法が開発され、回収可能な天然ガスの埋蔵量が大幅に増加しました。現在の使用率では、天然ガスは、時間の経過とともに消費量が増えるかどうかによって異なりますが、100 年から 250 年の間、世界のエネルギー需要のほとんどを供給できます。

地球上の石油埋蔵量は57ゼタジュール（ZJ）と推定されている （ただし、推定値は、現在確認および回収可能な埋蔵量で構成される最低8ZJ ^[8]から、最大110ZJ ^{[9]まで変動する）。この埋蔵量には、利用可能だが必ずしも回収可能とは限らない埋蔵量や、}オイルサンドやオイルシェールなどの非従来型資源に関する楽観的な推定値が含まれる。現在認められている18の供給プロファイル推定値の間でのコンセンサスは、抽出のピークは2020年に1日あたり9300万バレル（mbd）の割合で発生するというものである。現在の石油消費量は年間0.18ZJ（311億バレル）または85mbdの割合である。

近い将来に石油生産のピークに達し、石油価格が急激に上昇するのではないかという懸念が高まっている。^[10] 2005年のフランス経済産業財務省の報告書では、最悪のシナリオは早ければ2013年に発生する可能性があると示唆されている。 ^[11] 世界の石油生産のピークはわずか2～3年で到来する可能性があるという説もある。 ASPOはピーク年を2010年と予測している。他の理論では、ピークは2005年にすでに起こっているという見解が示されている。米国EIAデータによると、世界の原油生産量（リースコンデンセートを含む）は、ピーク時の2005年の73.720 mbdから、2006年には73.437 mbd、2007年には72.981 mbd、2008年には73.697 mbdに減少した。^[12]ピークオイル理論によると、生産量が増加すると将来的には生産量の急激な減少につながるが、生産量が減少するとベル型曲線がより多くの年数にわたって広がるため、減少は緩やかになる。

OPECは、最高147ドルから最低40ドルまで下落した原油価格を1バレルあたり75ドルに引き上げるという目標を掲げ、2009年1月1日から220万バレルの生産量を削減すると発表した^。[13]

供給の安全性に関する政治的配慮、地球温暖化や持続可能性に関する環境問題により、世界のエネルギー消費は化石燃料から離れていくと予想されています。ピークオイルの概念は、利用可能な石油資源の約半分が生産されたことを示し、生産量の減少を予測しています。

政府が化石燃料から脱却すれば、炭素排出やグリーン税制を通じて経済的圧力がかかる可能性が高くなります。京都議定書を受けて対策を講じている国もあり、この方向へのさらなる措置が提案されています。例えば、欧州委員会は、EU全体のエネルギーミックスにおける再生可能エネルギーの割合を2007年の7%未満から2020年までに20%に引き上げるという拘束力のある目標をEUのエネルギー政策で設定すべきだと提案しています。 ^[14]

持続可能性の対極にあるのは、限界を無視することであり、一般的にイースター島効果と呼ばれ、持続可能性を開発することができず、天然資源の枯渇につながるという概念である。^[15]現在の消費率を前提とすると、現在の石油埋蔵量は2050年までに完全に枯渇する可能性があると推定する人もいる。 ^[16]

国際原子力機関は、残存ウラン資源を2500 ZJと推定している。^[17]これは、消費するよりも多くの核分裂性物質を生成できる増殖炉の使用を前提としている。IPCCは、現在経済的に回収可能なワンススルー燃料サイクル炉のウラン鉱床はわずか2 ZJであると推定している。最終的に回収可能なウランは、ワンススルー炉では17 ZJ、再処理炉と高速増殖炉では1000 ZJと推定されている。^[18]

21世紀のエネルギー需要を満たすのに貢献する原子力発電の能力は、資源と技術によって制限されるものではない。しかし、原子力の安全性と放射性廃棄物に関する政治的、環境的懸念が、特に数々の原子力事故により、前世紀末からこのエネルギー供給の成長を制限し始めた。核拡散（特に増殖炉で生産されるプルトニウム）に対する懸念は、イランやシリアなどの国による原子力発電の開発が国際社会によって積極的に阻止されていることを意味する。^[19]

21 世紀初頭にはウランが世界中で主要な核燃料となっていますが、トリウムや水素などの他の燃料も 20 世紀半ばから研究されてきました。

トリウムの埋蔵量はウランを大幅に上回り、水素も豊富です。また、トリウムはウランよりも入手しやすいと多くの人に考えられています。ウラン鉱山は地下に閉じ込められているため、鉱夫にとって非常に危険ですが、トリウムは露天掘りで採掘され、地殻にはウランの約3倍の量があると推定されています。^[20]

1960 年代以降、世界中の数多くの施設でトリウムが燃焼されている。^[要出典]

水素の核融合によるエネルギー生産の代替手段は、1950 年代から研究されてきました。燃料を点火するために必要な温度に耐えられる物質は存在しないため、物質を使わない方法で燃料を閉じ込める必要があります。磁気閉じ込めと慣性閉じ込めが主な代替手段 ( Cadarache、慣性閉じ込め核融合) であり、どちらも 21 世紀初頭の注目の研究テーマです。

核融合は太陽や他の恒星のエネルギー源である。核融合は海水から得られる水素またはヘリウム同位体の原子核を融合させることで大量の熱を発生させる。理論的にはこの熱を利用して発電することができる。核融合を維持するために必要な温度と圧力は、制御が非常に難しいプロセスである。核融合は理論的には大量のエネルギーを比較的少ない汚染で供給することができる。^{[21]米国と欧州連合は他の国々とともに核融合研究を支援しているが（} ITER施設への投資など）、ある報告書によると、不十分な研究が過去20年間核融合研究の進歩を妨げている。^[22]

再生可能資源は毎年利用可能であるのに対し、再生不可能な資源は最終的には枯渇する。簡単に比較すると、炭鉱と森林である。森林は枯渇する可能性があるが、管理されていれば継続的なエネルギー供給となる。一方、炭鉱は枯渇したらもうない。地球上の利用可能なエネルギー資源のほとんどは再生可能資源である。再生可能資源は米国の総エネルギー埋蔵量の 93 パーセント以上を占めている。再生可能資源の年間量を 30 年倍にして再生不可能な資源と比較した。言い換えれば、再生不可能な資源がすべて 30 年で一様に枯渇した場合、利用可能な再生可能資源がすべて開発されても、再生不可能な資源は毎年利用可能な資源の 7 パーセントしか占めないことになる。^[23]

持続可能な燃料源への関心が高まるにつれ、バイオマスとバイオ燃料の生産は成長産業となっている。廃棄物を利用することで、食料と燃料のトレードオフを回避でき、メタンガスを燃焼させることで温室効果ガスの排出を削減できる。なぜなら、二酸化炭素を排出するにもかかわらず、二酸化炭素はメタンの23分の1の温室効果ガスだからである。バイオ燃料は化石燃料の持続可能な部分的な代替品となるが、温室効果ガス排出に対するバイオ燃料の正味の影響は、燃料製造の原料として使用される植物の栽培に用いられる農業慣行に左右される。バイオ燃料はカーボンニュートラルになり得ると広く信じられているが、現在の農法で生産されるバイオ燃料は、かなりの正味炭素排出源であるという証拠がある。^{[24] [25] [26]}地熱とバイオマスは、地域的な枯渇を避けるために慎重な管理を必要とする唯一の2つの再生可能エネルギー源である。^[27]

世界中で利用可能な地熱エネルギー資源の推定値は、技術や探査への投資額や地質構造に関する推測によって大きく異なります。1998年の調査によると、これは「高度な技術を使用した」発電容量で65～138GWに達する可能性があります。^[28]他の推定では、発電容量は35～2000GWで、さらに140EJ /年の直接利用の可能性があります。 [ ^29]

MITが2006年に発表した強化地熱システム（EGS）の使用を考慮した報告書では、 15年間で最大10億ドルの研究開発投資を行えば、米国だけで2050年までに100GWe（ギガワット）以上の発電が可能になると結論付けている。 ^[30] MITの報告書では、世界のEGS資源の総量は13 YJ以上と計算されており、そのうち0.2 YJ以上が抽出可能で、技術の向上により2 YJ以上に増やす可能性があり、これは数千年にわたる世界のエネルギー需要をすべて賄うのに十分である。^[30]地球の総熱量は13,000,000 YJである。^[29]

2005年には水力発電は世界の電力の16.4％を供給したが、これは1973年の21.0％から減少したが、世界のエネルギーのわずか2.2％に過ぎなかった。^[31]

再生可能エネルギー源は、従来の化石燃料よりもさらに大きく、理論上は世界のエネルギー需要を容易に供給することができます。89 PW ^[32]の太陽光発電が地球表面に降り注いでいます。このエネルギーのすべて、あるいは大部分を捕捉することは不可能ですが、0.02% 未満を捕捉すれば、現在のエネルギー需要を満たすのに十分でしょう。太陽光発電のさらなる推進を阻む障壁としては、太陽電池の製造コストの高さと、発電を気象パターンに依存していることが挙げられます。また、現在の太陽光発電では夜間に発電が行われず、これは北半球および南半球の高緯度諸国で特に問題となっています。エネルギー需要は冬季に最も高くなるのに対し、太陽エネルギーの利用可能性は最も低くなります。この問題は、冬季に赤道に近い国から電力を購入することで克服できるほか、安価なエネルギー貯蔵の開発などの技術開発によっても対処できる可能性があります。世界的に、太陽光発電は最も急速に成長しているエネルギー源であり、過去数年間の年間平均成長率は 35% です。中国、ヨーロッパ、インド、日本、米国は、太陽エネルギーへの主要な投資国として成長しています。2014年末の時点で、世界の電力使用量に占める太陽光発電の割合は1％でした。^[33]

2005年末には、0.3GWの電力が潮力発電によって生産されました。^{[34]月（68%）と太陽（32%）によって生み出される}潮汐力と、月と太陽に対する地球の相対的な回転により、潮の満ち引き​​が発生します。これらの潮汐変動により、平均約3.7TWの電力が消費されます。 ^[35]

もう一つの物理的制限は、海洋の潮汐変動で利用できるエネルギーで、これは約 0.6 EJ (エクサジュール) です。^{[36]これは地球の全}自転エネルギーのほんの一部に過ぎないことに留意してください。強制がなければ、このエネルギーは半日周期の潮汐周期の約 4 回で消散します^{[要出典] [再生可能なのでしょうか? ]} (消散率は 3.7 TW) 。つまり、消散は海洋の潮汐力学において重要な役割を果たします。したがって、潮汐力学をあまり乱さないように、利用可能な潮汐エネルギーは約 0.8 TW (消散率の 20%) に制限されます。^[要出典]

波は風から発生し、風は太陽エネルギーから発生し、変換ごとに利用可能なエネルギーは約2桁減少します。地球の海岸に打ち寄せる波の総パワーは3 TWになります。^[37]

利用可能な風力エネルギーの推定値は300TWから870TWの範囲です。^{[32] [38]}低い推定値を使用すると、利用可能な風力エネルギーのわずか5％で、現在の世界全体のエネルギー需要を供給できます。この風力エネルギーのほとんどは外洋で利用できます。海洋は地球の71％を覆っており、障害物が少ないため、外洋上で風がより強く吹く傾向があります。