23.2: Investigación

Actividad A — Historia del consumo y producción global de energía

Comienza esta actividad lanzando el gráfico interactivo del consumo global de energía primaria de Nuestro Mundo en Datos < https://ourworldindata.org/grapher/global-primary-energy >. Utilice esta herramienta para determinar la energía total consumida y el porcentaje de esa energía proporcionada por las fuentes enumeradas en el Cuadro 23.2.1 de la siguiente página para los años seleccionados entre 1800 y 2017. Registre sus resultados en la Tabla 23.2.1. Luego usa tus resultados para responder a las preguntas que siguen la tabla.

Figura\(\PageIndex{1}\): Consumo global de energía primaria en Terravatios-hora entre 1800 y 2017 (figura 1a) y porcentaje del consumo total proporcionado por nueve recursos energéticos principales para ese mismo periodo (figura 1b). Se puede acceder a la gráfica en 1b marcando la casilla “Relativo” en la esquina inferior izquierda de la gráfica que se muestra en 1a. En ambas figuras aparece un panel informativo que muestra el consumo de energía o porcentaje de consumo total para los años seleccionados cuando te desplazas por la gráfica.

Un teravatio-hora es una unidad de energía igual a emitir 1 billón de vatios por una hora. Como punto de referencia, esto es el equivalente a la cantidad de energía consumida por mil millones de tostadoras promedio que operan durante una hora

	1800	1850	1900	1940	1994	2015	2017
Energía total consumida

Porcentaje de energía total proporcionada por los siguientes combustibles

Biocombustibles tradicionales
Carbón
Petróleo Crudo
Gas natural
Nuclear
Hidroelectricidad
Viento
Solar
Otras energías renovables

Tabla\(\PageIndex{1}\): Hoja de trabajo para registrar los resultados de la Parte A

Preguntas - Producciones y consumos históricos de energía

1. ¿Cuándo comenzó la “era de los combustibles fósiles”? Los combustibles fósiles incluyen carbón, petróleo y gas natural.
2. ¿Cuándo aparece la energía nuclear en la mezcla energética?
3. ¿Cuándo aparece la energía hidroeléctrica en la mezcla energética?
4. ¿Cuándo aparecen en la mezcla la energía eólica, la solar y otras energías renovables?
5. ¿Cómo ha cambiado el porcentaje de la energía total proporcionada por cada uno de estos grupos de combustible desde que aparecieron por primera vez?

Actividad B: Energía global

Comience la Parte B accediendo al diagrama de flujo de energía mundial producido por el proyecto de diagramas de flujo del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore <flowcharts.llnl.gov/content/assests/images/charts/Energy/ENERGY_2011_World.png>

Figura\(\PageIndex{2}\): Flujo Mundial de Energía — Este diagrama muestra las principales fuentes de energía utilizadas para alimentar la civilización global y cómo se usa esa energía (consumo por sector) para 2011.

Los dos cuadros en el borde derecho de la gráfica muestran cuánta energía consumida hace trabajo útil (servicios energéticos) vs. cuánta simplemente se libera al ambiente como calor (energía rechazada). Las líneas que conectan las diversas cajas representan el flujo de energía entre las fuentes y los sectores consumidores.

Las unidades de energía en esta gráfica son petajuelas (PJ). Una petajoule es de 0.3 teravatios hora.

Preguntas - Presentar producción y consumo de energía

1. ¿Cuál es la eficiencia energética general del consumo global? ¿Cómo se comparan los cuatro sectores del lado derecho del diagrama en términos de consumo de energía y eficiencia? La caja no energética está excluida de estos sectores. La eficiencia energética (SEE) se calcula de esta manera EE=Energía consumida por un sector que hace trabajo útil Total Energía consumida por ese sector
2. ¿Qué porcentaje de la producción total de energía mundial se convierte en electricidad?
3. ¿Cuál es la eficiencia de la generación de energía eléctrica en el mundo?

Parte C — Energía global 2100

En la Parte C estarás diseñando una mezcla energética global para el año 2100 que mantendrá el incremento de la temperatura media global anual (MGT) en el año 2100 a menos de 2.0°C Para ello estarás utilizando el simulador de clima/energía En-Roads.

Para iniciar la parte C, lanzar EN-ROADS < https://en-roads.climateinteractive.org/scenario.html?v=2.7.19 >. La figura 23.2.3 muestra lo que deberías ver después de que EN-ROADS haya lanzado.

Figura\(\PageIndex{3}\): La pantalla por defecto para En-Roads.

La gráfica en la parte superior izquierda muestra las fuentes globales de energía primaria proyectadas de 2000 a 2100 en exajoules. Un exajule es de 277.8 Teravatios-hora. La gráfica de la derecha muestra el incremento de la MGT dada esa mezcla energética y una variedad de otros factores. Los deslizadores debajo de las gráficas son la forma en que controlas esos factores. Estos factores incluyen el suministro de energía, la eficiencia y el grado de electrificación del consumo del sector, la población global y el crecimiento económico, las emisiones de la tierra y la industria, y las estrategias de secuestro de carbono.

Esta pantalla predeterminada muestra el escenario “negocio como de costumbre” (BAU). El BAU es lo que podríamos esperar ver si nos mantenemos en nuestro camino de desarrollo actual de mayor uso de energía emparejado con un mayor uso de combustibles fósiles. En este escenario el incremento de MGT en 2100 es de 4.1°C, casi 2°C por encima del objetivo superior del Acuerdo de París de 2015. Para alcanzar el objetivo de París necesitarás ajustar algunos, o todos los factores controlados por los deslizadores en la mitad inferior de la pantalla. Aquí están las preguntas que va a abordar a medida que lo haga.

Preguntas

1. A partir de alguna de las fuentes de energía existentes (carbón, petróleo, gas natural, bioenergía, energías renovables y nuclear) ¿qué se necesita para reducir o aumentar la cantidad de energía que proporciona esa fuente? Observe la leyenda debajo de cada diapositiva mientras ajusta esa fuente de energía.
2. Dado que en 2017 tres combustibles fósiles proporcionaron casi 85% del consumo global de energía y produjeron 95% de todas las emisiones de CO2 relacionadas con la energía/industria, ¿cuál sería el impacto en el incremento de 2100 MGT de reducir los tres combustibles la cantidad máxima?
3. ¿Reducir qué combustible tiene el mayor impacto en el incremento de 2100 MGT? Para hacer esto, reinicie la simulación y ajuste cada combustible por separado, asegurándose de volver a establecerlo al status quo antes de probar el siguiente combustible.
4. Para el escenario BAU (restablecer la simulación) ¿qué impacto tiene la maximización del precio del carbono en el incremento de 2100 MGT? ¿Qué es el precio del carbono? Haga clic en los tres puntos sobre el deslizador del precio del carbono para obtener una explicación?
5. Para el escenario BAU, ¿qué impacto tiene el establecimiento de la población y el crecimiento económico en un mínimo en el incremento de 2100 MGT? ¿Qué impacto tiene el establecimiento de la población y el crecimiento económico al máximo?
6. ¿Qué impacto tiene el establecimiento de los tres combustibles fósiles al mínimo, mientras que el aumento de las energías renovables al máximo tiene en 2100 MGT? Asegúrese de restablecer todos los controles deslizantes al status quo antes de hacer esto.
7. ¿Qué impacto tiene el establecimiento de los tres combustibles fósiles al mínimo, al tiempo que aumenta el aumento de la energía nuclear al máximo en 2100 MGT? Asegúrese de restablecer las energías renovables al status quo antes de maximizar la energía nuclear.
8. Para el escenario BAU, ¿qué impacto tiene el ajuste de la electrificación al máximo para el transporte, y los edificios y la industria en el aumento de 2100 MGT?
9. Para el escenario BAU, ¿qué impacto tiene el establecimiento de la eficiencia energética al máximo para el transporte, y los edificios y la industria impactan en 2100 MGT?
10. Para el escenario BAU, ¿cuál es el incremento de 2100 MGT si se reducen las emisiones de tierra e industria y se incrementa la remoción de carbono la cantidad máxima?
11. ¿Qué se entiende por deforestación, metano y otros, forestación y remoción tecnológica de carbono? Haga clic en los tres puntos junto a cada título para obtener una explicación.

Habiendo realizado este trabajo de fondo, ajustar el suministro de energía, la eficiencia energética del sector y la electrificación, las emisiones de la tierra y la industria, y la eliminación de carbono, la población y el crecimiento económico para lograr la meta de París: 2100 MGT aumentan por debajo de 2.0°C con un esfuerzo concertado para mantenerse lo más cerca posible de 1.5°C.

Registre sus resultados en la Tabla 23.2.2 de la siguiente página. Una vez hecho esto completa la gráfica en la figura 4 para mostrar tu plan energético global desde ahora hasta 2100. Finalmente, escriba un resumen de párrafo de su plan que describa sus principales características y las compensaciones inherentes al plan (fortalezas, limitaciones, riesgos y beneficios).

2.1 Incremento de MGT en 2100 ___________°C

2.2 Suministro de energía

La energía producida por cada fuente tal como se lee en la gráfica se encuentra en exajoules (EJ). Una vez que haya registrado la contribución de cada fuente, sumarlas para derivar el consumo global total de cada año.

Fuente	2020	% Total	2060	% Total	2100	% Total
Carbón
Petróleo
Gas Natural
Bioenergía
Energías Renovables
Nueva Tecnología

Consumo Total

EJ

2.3 Precio del Carbono _________________________

2.4 Consumo del sector

Sector	Eficiencia Energética	Electrificación
Transporte
Edificios e Industria

2.5 Crecimiento

Población
Económico

2.6 Emisión de tierra e industria

Deforestación
Metano y Otros

2.7 Eliminación de Carbono

Forestación
Tecnológica

Tabla\(\PageIndex{2}\): Hoja de trabajo para registrar sus resultados para el problema final en la parte C

Figura\(\PageIndex{4}\): Consumo y producción global de energía de 1820 a 2100. Complete esta cifra continuando la línea negra en la parte superior de la pila hasta 2100 en función de cada consumo global total para 2020, 2060 y 2100. Luego divida el espacio bajo la curva de consumo en cada uno de estos años en segmentos con base en el% total proporcionado por cada fuente de energía.