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Industria energética en los Estados Unidos.
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Estado General de la Economía

Los Estados Unidos de América, es un país de América del Norte. Su capital es Washington DC. El país tiene fronteras con Canadá (al norte) y México (al sur), y frontera marítima con Rusia. Estados Unidos tiene acceso a los océanos Pacífico, Atlántico y Ártico.
Estados Unidos es el cuarto país más grande del mundo y alberga a más de 337 millones de personas en 2022. En términos de densidad de población, el país ocupa el puesto 185 en el mundo entre 248 países considerados [1,2,3] . La longitud total de la costa del país es de 19.924 km [3].

The United States of America
Capital: Washington, D.C.Density: 33.6/km2Currency: United States ($)
Official languages:  EnglishLife expectancy at birth: 77.5 yearsGDP (PPP): $28.781 trillion (2024 est.)
National Day: 04 JulyArea: 9,833,520 km2GDP - per capita (PPP): $85,373 (2024 est.)
Population: 334,914,895 (2023 est.)Coastline: 20,083 kmInternet country code: .us

Source: [1,2,3,4,5]

Estados Unidos es una república presidencial y el idioma oficial es el inglés. El mapa administrativo del país está dividido en 50 estados [3].

The United States Capitol. Washington, D.C. Envato Elements. ETKHCBZ3US

Estados Unidos es la economía altamente desarrollada más grande del mundo [3], lo que se refleja en la Figura 1. Según casi todos los índices, Estados Unidos se ubica en el cuarto superior del gráfico, entre el 25% de los principales países del mundo incluidos en el clasificación. En casi la mitad de los indicadores, Estados Unidos ocupa la primera posición.

 Sources:
1. GDP (purchasing power parity), 2020 est. / The World Factbook/Library/Central Intelligence Agency *228
2. GDP - per capita (PPP), 2020 / The World Factbook/Library/Central Intelligence Agency *229
3. Inflation rate (consumer prices), 2019 est. / The World Factbook/Library/Central Intelligence Agency *228
4. Charges for the use of intellectual property, receipts (BoP, current US$), 2020 / International Monetary Fund, Balance of Payments Statistics Yearbook, and data files. / License: CC BY-4.0 *88
5. The Global Competitiveness Index 2019 / Rankings / Reports / World Economic Forum *141
6. High-technology exports (current US$) 2019-2020 / United Nations, Comtrade database through the WITS platform / License: CCBY-4.0 / Data *134
7. 2021 Index of Economic Freedom / International Economies / The Heritage Foundation *178
8. Reserves of foreign exchange and gold, 2017 est. / The World Factbook / Library / Central Intelligence Agency *195
9. Annual average GDP growth in %, for the last 10 years (2011-2020) / World Bank national accounts data, and OECD National Accounts data files / License: CC BY-4.0  *206
10. Public debt (% of GDP), 2017 est. / The World Factbook / Library / Central Intelligence Agency
(from smallest to largest) *210
  * Total number of countries participating in ranking


Figura 1. Índices económicos de los Estados Unidos de América

Desde principios de la década de 1990 (aparte de una ligera caída en 2008) el país experimentó un crecimiento sostenido del PIB en paridad de poder adquisitivo tanto en general como per cápita, que en 2020 ascendió a 19,84 billones de dólares (segundo lugar en el mundo) [3,4, 5]. El PIB del país en paridad de poder adquisitivo per cápita es inferior (puesto 17 en el mundo), pero también ha mostrado una dinámica positiva: de 58.400 dólares en 2015 a 59.800 dólares en 2017 y 60.200 dólares en 2020 [3]. El nivel de inflación pasó del 1,3% en 2016 al 2,1% en 2017 y al 1,8% en 2019 [3].
Según el Informe de Competitividad Global 2019, presentado por el Foro Económico Mundial, Estados Unidos ocupó el segundo lugar solo detrás de Singapur (de un total de 141 países considerados). Esta calificación mide la eficacia del uso que hace el país de sus propios recursos para el desarrollo sostenible. Además de una serie de indicadores económicos, este índice también tiene en cuenta variables como la educación, la salud, el nivel de innovación, etc.
Según el Índice de Libertad Económica, que se basa en la libertad de negocios, la libertad de intervención gubernamental y la protección de la propiedad. y libre de corrupción, el país ocupó el puesto 20 en 2021, de 178 países considerados. En términos de reservas de oro y reservas de divisas en 2017, Estados Unidos ocupaba el puesto 21 , detrás de Corea del Sur, Rusia y China.
Según el indicador de crecimiento medio del PIB en porcentaje durante los últimos 10 años (2011-2020), en 2017 el país ocupaba el puesto 131 entre 206 países. En términos de deuda pública, calculada como porcentaje del PIB del país, EE.UU. ocupó el puesto 36 entre 210 países considerados en 2017. Entre las 500 principales empresas del mundo se encuentran empresas estadounidenses de petróleo y gas como Exxon Mobil, Chevron, Valero Energy, Marathon Petroleum, Schlumberger, ConocoPhilips y Duke Energy, y la gran empresa energética General Electric. En el ranking S&P Global Platts 2017 Top 250 de las mayores empresas energéticas figuran varias docenas de empresas estadounidenses, incluidas las ya mencionadas, así como NextEra Energy, Inc., Phillips 66, The Southern Co, Dominion Energy, Xcel Energy Inc. , y muchos otros.

Recursos energéticos

Estados Unidos tiene importantes reservas de recursos energéticos fósiles y no convencionales (Tabla 1). En términos de reservas de petróleo y gas, el país ocupaba el noveno y quinto lugar en el mundo, respectivamente; En términos de reservas de carbón, el país era líder absoluto [6,7].
Según los datos de 2021, en términos de toneladas equivalentes de petróleo, las reservas probadas de carbón fueron del 89,7%, las de gas natural, del 6,7%; y petróleo – 3,6% (Fig.5). La matriz de recursos no convencionales para 2021 se ve algo diferente: el esquisto bituminoso (kerógeno) representó el 95,1%, el gas de esquisto – 2,7%, el petróleo de esquisto (tight) – 1,7%, el gas asociado – 0,4%, el potencial de utilización de metano de las minas de carbón – 0,1% ( Figura 7).
En 2020, según la Administración de Información Energética de EE. UU., las reservas probadas de petróleo en EE. UU. se estimaron en 35,8 mil millones de barriles [7].

Cuadro 1. Recursos energéticos fósiles de los Estados Unidos de América

Resource
/Explanations
Crude oil*Natural gas*Coal*Shale Gas**Tight Oil**Coal mine
methane
Extra Heavy
Oil***
Oil Shale***
Value44.4(2.61%)465(6.41%)252(21.66%)317.778.211,878193 706 825
Unitbillion barrelsTcfbillion short tonsBcfbillion barrelsBcfmillion barrelsmillion barrels
Year20212020202120202015202020082008
Source[7][7][7][13][14][12][16][16]

* la proporción de las reservas del país en el total mundial se proporciona entre paréntesis
** no probados técnicamente recuperables
*** recursos existentes El


Informe anual de BP proporciona una cifra más alta para finales de 2020:68,8 mil millones de barriles [6]. Las reservas probadas de gas natural en EE. UU. en 2020 según [6] fueron de 12,6 Tcm. Según la Administración de Información Energética de EE.UU., ascendieron a 495 Tcf [7]. Las reservas probadas de gas natural asociado y disuelto en 2017 crecieron un 38% y se estimaron en 99,4 Tcf [8].
Según la Administración de Información Energética de EE.UU., las reservas recuperables de carbón se estiman en 252 mil millones de toneladas cortas, de las cuales aproximadamente el 58% es carbón extraído bajo tierra [8]. Según el informe de BP, las reservas de carbón eran de 248.941 millones de toneladas, en 2020, [6]; Según el Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), en 2018 se estimaron 219,534 millones de toneladas de hulla[10].
Según cálculos de Advanced Energy Technologies, el potencial de utilización del metano (según la metodología basada en las emisiones de metano de la minería del carbón [11] y sus reservas en 2017 [6]), fue de 2 210-5 564 Bcm. Según la Administración de Información Energética de EE. UU. [12], las reservas probadas de metano de yacimientos de carbón se estimaron en 11,878 Bcf a finales de 2017; La fuente [10] sitúa las reservas de metano del carbón en 2016 en 4.470 Bcm.
Estados Unidos tiene las mayores reservas de gas de esquisto, con reservas probadas a finales de 2020 de 317.756 Bcf [13]. Las reservas técnicamente recuperables no probadas de gas y petróleo de esquisto en 2015 se estimaron en 622,5 Tcf y 78,2 mil millones de barriles, respectivamente [14]. El país tiene las reservas más grandes del mundo de petróleo kerógeno (esquisto bituminoso):6 billones de barriles, que se concentran en el yacimiento de Green River (Utah, Colorado y Wyoming), y representan alrededor del 80% de las reservas totales del mundo [15]. Los recursos existentes de petróleo querógeno en 2008 se estimaron en 3.706.825 millones de barriles, y las reservas de petróleo extrapesado en 19 millones de barriles [16].
Los Estados Unidos de América, debido a su ubicación geográfica, cuenta con una variedad de fuentes renovables para la producción de energía. Una selección de indicadores básicos de este tipo de recurso se presenta en la Tabla 2

Tabla 2. Recursos de energía renovables de los Estados Unidos de América

Resource/
Explanations
Solar Potential
(DNI)*
Wind Potential
(50 м)*
Hydro energy
Potential**
Bio Potential
(agricultural area)
Bio Potential
(forest area)
Geothermal
Potenial
Municipal Solid
Waste
Value4.1-5.55.5-7.7528, 92344.533.39 0572.58
UnitkWh/m2/daym/sGWh/year% of land area% of land areaMWekg/per capita/day
Year2018201820162018201820082012
Source[17][19][22][23][24][25][26]

* para la mayor parte del territorio del país
** capacidad económicamente explotable


El nivel de irradiación solar directa para la mayor parte del país está entre 4,1 y 5,5 kWh/m 2 /día [17]. En el sureste del país y en los estados de California, Nevada, Arizona, Nuevo México y Hawaii, esta cifra puede alcanzar valores máximos de 6,8 - 8,2 kWh/m 2 /día [17]. Según el Departamento de Energía de EE.UU., el potencial de la energía solar en estos estados es de más de 600 vatios hora/pies 2 /día [18]. Si se combina con la alta frecuencia de días sin nubes, esta región es una de las más prometedoras del mundo para el desarrollo de todo tipo de energía solar.

UNITED STATES, CITY OF COLORADO SPRINGS MUNICIPAL AP
Latitude: 38.81, Longitude: -104.69


Average daily sky coverage over 10 years of observations, %

CLR - clear, SCT - scattered from 1/8 TO 4/8, BKN - broken from 5/8 TO 7/8, OVC - overcast, OBS - obscured, POB - partial obscuration

Source: based on NOAA U.S. Department of Commerce
Detailed information:
 Interactive map of solar resources

UNITED STATES, CITY OF COLORADO SPRINGS MUNICIPAL AP
Latitude: 38.81, Longitude: -104.69
Average speed: 4.32 m/s, Operational share: 67%

Average daily wind speed for 10 years of observations, m/s, 10 m above the ground

Source: based on NOAA U.S. Department of Commerce
Detailed information: Interactive map of wind resources  


La distribución de los recursos eólicos es la siguiente: en la mayor parte del país la velocidad del viento es de 5,5 a 7,7 m/seg; en el noroeste y noreste del país puede alcanzar 8,7-9,7 m/seg; y en las islas Aleutianas y Hawai supera los 9,7 m/s a 50 metros [19]. Según [20], el potencial total de energía eólica a 80 metros es de 10.640.080 MW, siendo Texas el mayor potencial con 1,3 millones de MW. Según NREL, el potencial eólico terrestre (excluyendo la energía eólica marina) en 2012 se estimó en 22.195 TWh [21].
El potencial hidroeléctrico total de EE. UU., según el informe World Energy Resources Hydropower de 2016, era de 528 923 GWh/año; sólo el 52% de esto se está utilizando [22]. El Laboratorio Nacional de Oak Ridge estimó en 2012 el potencial hidroeléctrico total en 278 TWh [21].
Según datos de 2018, el 44,5% del territorio del país está ocupado por tierras agrícolas, cuya superficie ha ido disminuyendo constantemente durante el último medio siglo [23] Ha habido una ligera disminución de la superficie forestal hasta el 33,3% de el territorio del país en 2018 [24]. El potencial total de la bioenergía en 2011 se estimó en 445 TWh [21]. El potencial geotérmico del país en 2008 era de 9.057 MW [25].
El nivel de generación de residuos municipales en los EE. UU. en 2012 fue de 2,58 kg per cápita por día, que es más alto que en muchos países desarrollados, como Alemania (2,11 kg per cápita por día) y Francia (1,92 kg per cápita). por día). Se prevé que para 2025 esta cifra aumentará a 2,3 kg per cápita por día [26]. Este recurso es una valiosa materia prima para el reciclaje o la producción de energía, cuyas tecnologías han alcanzado un alto nivel de desarrollo en Estados Unidos.

Balance de energía

Según la Revisión estadística de BP de la energía mundial 2021, el consumo de energía primaria en los EE. UU. en 2020 ascendió a 87,79 exajulios y estuvo dominado por el petróleo (37%), seguido del gas natural (29,9%), el carbón (9,2%) y la energía nuclear (8,4%). , energías renovables, 7%, y energía hidroeléctrica, 2,9% [6]. Un valor estimado de la eficiencia energética del PIB en EE.UU., basado en los datos de [3,6] fue de $8,7 en 2016 teniendo en cuenta la PPA en los precios de 2011 por unidad de energía gastada (el equivalente de energía contenida en un kg de petróleo), que es inferior a la media mundial. La producción de petróleo y condensado en EE.UU. entre 2001 y 2022 aumentó significativamente, alcanzando 20.301 mil barriles/día, en comparación con 8.957 mil barriles/día en 2001 [8,27]. El consumo de hidrocarburos líquidos durante el mismo período no varió significativamente: el nivel mínimo fue de 18.487 mil barriles/día y en 2022 ascendió a 20.010 mil barriles/día [27]. BP muestra cifras más bajas de producción de petróleo y condensado en EE. UU. en 2020: 11.315 mil barriles/día, con un consumo de 18.120 mil barriles/día [6]. Sin embargo, según [3], Estados Unidos fue el primer mayor productor de petróleo crudo en 2017. Las importaciones de petróleo a EE.UU. en 2017, según [3] ascendieron a 7,969 millones de barriles/día, lo que convierte al país en el mayor importador de petróleo del mundo; Los niveles de exportación fueron de 1,158 millones de barriles/día. Estados Unidos es el mayor productor, consumidor y exportador de productos petrolíferos del mundo.

Source: U.S. Energy Information Administration (Sep 2023) / www.eia.gov

Figura 2. La producción y el consumo de combustibles fósiles en los Estados Unidos de América (carbón – izquierda, gas – en el centro, petróleo – derecha)

En términos de En cuanto a las importaciones de productos petrolíferos, Estados Unidos ocupa el segundo lugar en el mundo, detrás de los indicadores agregados de la UE [28].
Estados Unidos es también el mayor consumidor y productor de gas natural del mundo [3]. El consumo de gas natural en EE.UU. ha crecido ligeramente desde 2006 y en 2022 alcanzó los 32.288 Bcf, la producción también creció durante este período, alcanzando los 36.353 Bcf en 2022 [27]. Según el BP Statistical Review of World Energy 2021 [6], el consumo de gas natural en el país ascendió a 832 mil millones de m 3 en 2020, mientras que la producción fue de 914 mil millones de m 3 . Según [3] las exportaciones de gas fueron de 89,7 mil millones de m 3 y las importaciones de gas natural fueron de 86,15 mil millones de m 3 . En términos de importaciones de gas natural, el país ocupa el cuarto lugar en el mundo [3].
La producción y el consumo de carbón en el país han disminuido desde 2008, y en 2022 ascendieron a 594 y 516 millones de toneladas cortas, respectivamente [27]. Según BP, en 2020 el consumo de carbón ascendió a 9,20 exajulios, mientras que la producción alcanzó los 10,71 exajulios [6]. La extracción de metano de las minas de carbón en 2017 fue de 980 Bcf; alrededor de un 35% menos que en 2013: 1.466 Bcf [8].
Las fuentes fósiles predominan en la producción de electricidad en Estados Unidos, aunque en los últimos años ha habido un aumento gradual en la proporción de fuentes de energía renovables y una disminución en la proporción de combustibles fósiles (Figura 3).

                                      
Sources: U.S. Energy Information Administration (Sep 2023) / www.eia.gov
 
 
Figura 3. Producción de electricidad en los Estados Unidos de América
 

En 2022, según la Administración de Información Energética de EE. UU., la generación de electricidad ascendió a 4.297,98 TWh y estuvo dominada por los combustibles fósiles ( 59,4%), seguida de la energía nuclear ( 18,0%), las fuentes renovables ( 16,7%) y la energía hidroeléctrica (  5,9%). ).
La posición de Estados Unidos en el diagrama comparativo del índice energético se muestra en la Figura 4.

 Sources:
1. Crude oil proved reserves, 2021 / International Energy Statistic/Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021)*98
2. Natural gas proved reserves 2021 / International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021) *99
3. Total recoverable coal reserves 2019 / International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021) *81
4. Combination production-consumption for Crude oil 2018 / International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021) *219
5. Combination production-consumption for Natural gas 2019 / International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021) *123
6. Combination production-consumption for Coal 2019 / International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021) *128
7. Electricity – from other renewable sources (% of total installed capacity), 2017 est. / The World Factbook / Library / Central Intelligence Agency *170
8. GDP per unit of energy use (PPP per unit of oil equivalent), 2020 *66
Primary energy consumption - BP Statistical Review of World Energy 2021/BP;
GDP (purchasing power parity) - The World Factbook/Library/Central Intelligence Agency
9. Energy use (primary energy use of oil equivalent per capita) 2020  *127
Primary energy consumption – BP Statistical Review of World Energy 2021; Population - United Nations, Department of Economic and Social Affairs,
Population Division (2019). World Population Prospects 2019, custom data acquired via website. Retrieved 15 November 2021
*66
10. The Global Energy Architecture Performance Index Report (EAPI) 2017 / Rankings / Reports / World Economic Forum
11. Electric power consumption (kWh per capita), 2016 *217
Electricity Consumption - The World Factbook / Library / Central Intelligence Agency; Population - United Nations, Department of Economic and Social Affairs,
Population Division (2019). World Population Prospects 2019, custom data acquired via website. Retrieved 15 November 2021

12. Combination of electricity production-consumption (kWh)/The World Factbook/Library/Central Intelligence Agency *216

* Total number of countries participating in ranking

Figura 4. Índices energéticos de los Estados Unidos de América

Como se mencionó anteriormente, Estados Unidos posee reservas excepcionalmente ricas de todo tipo de combustibles fósiles. En términos de ratio de producción y consumo de carbón, Estados Unidos se encuentra entre el 25% de los países líderes; sin embargo, la proporción de producción y consumo de petróleo y gas está por debajo del promedio mundial.
En términos de participación de la producción de electricidad a partir de fuentes de energía renovables (excluida la energía hidroeléctrica), EE. UU. ocupó el puesto 64 entre 170 países seleccionados para su consideración en 2017. EE. UU. ocupó el puesto 52 en el EAPI de 2017 (Índice de Desempeño de Arquitectura Energética), que se basa principalmente en el nivel de crecimiento económico, seguridad ambiental e independencia energética del país, incluido el acceso a la energía. En los últimos 8 años el país ha ganado dos posiciones en el ranking.
En 2017, Estados Unidos estaba por debajo del promedio mundial en términos de PIB por unidad de uso de energía: el puesto 40 de 66 países considerados, pero este indicador per cápita es más alto: el décimo lugar en el mundo.
En términos de consumo de electricidad per cápita, el país ocupa el décimo lugar en el mundo, sin embargo, en el indicador de producción y consumo combinados de electricidad, EE.UU. ocupa el tercer lugar en la lista clasificada de 216 países, después de India y China.

Infraestructura Energética

En la Figura 5 se muestra un mapa territorial que muestra la distribución de los proyectos de infraestructura más grandes del sector de combustibles fósiles en los EE. UU.
Las reservas probadas de carbón representan el 89,7% del total de recursos de combustibles fósiles, seguidas por el gas natural (6,7%) y el petróleo (3,6%) (Fig.5). Las mayores reservas de petróleo crudo y condensado se concentran en el estado de Texas, donde ascienden a 15,6 mil millones de barriles; La producción en 2021 fue de 1.741 millones de barriles [8]. Los cinco estados principales en términos de capacidad de producción y reservas de petróleo se completan con Dakota del Norte, California, Nuevo México y Oklahoma (Figura 5). En 2017, 141 refinerías estadounidenses tenían una capacidad instalada total de 18,62 millones de barriles/día [29] y una capacidad operativa de 17,9 mbd en el 1T de 2022 [8]. La refinería más grande del país, Port Arthur, está ubicada en Texas y tiene una capacidad instalada de 603.000 bbl/día; es operado por TX Motiva Enterprises [30] (Fig. 5). La importación de petróleo y productos derivados del petróleo se realiza a través de 8 terminales petroleras clave, y el mayor almacenamiento de productos petrolíferos es Bryan Mound (237,4 millones de barriles). La capacidad total instalada de instalaciones de almacenamiento de petróleo en el país es de 713,5 millones de barriles [31]. Los productos refinados se transportan a través de oleoductos con una longitud total de 240.711 km (Fig. 5).
Además de sus reservas de petróleo, Texas tiene importantes reservas de gas. Según expertos estadounidenses en 2020, los campos de Texas contenían 102,4 Tcf, de los cuales 10,5 Tcf se extrajeron ese mismo año [8].
Map of crude oil infrastructure in USA
Figura 5. Instalaciones de infraestructura básica del sector de combustibles fósiles en los Estados Unidos de América: petróleo convencional

Pensilvania, Oklahoma y Wyoming también se incluyeron entre los cinco estados principales en términos de reservas y producción de gas natural (Fig. 6).

Panoramic aerial shot of modern complex factory in an industrial area in the daylight. Envato Elements. 8KHYLF54PG

El sistema gasista estadounidense está representado por 1.400 estaciones compresoras de gas, 500 plantas procesadoras de gas y 415 instalaciones de almacenamiento subterráneo de gas. El transporte del gas dentro del país se realiza a través de una red de gasoductos con una longitud total de 1.984.321 km (Fig. 6).

Map of natural gas infrastructure in USA
Figura 6. Instalaciones de infraestructura básica del sector de combustibles fósiles en los Estados Unidos de América: gas natural convencional
 

El gas se importa a través de 11 terminales de GNL, la mayor de las cuales es Sabine, Luisiana, con un rendimiento de 4,0 Bcfd [32]. El importante aumento de la producción de gas de esquisto propio del país en la última década ha generado una nueva demanda de terminales de exportación. Tres terminales de exportación, incluida Sabine Pass, LA, con una capacidad instalada de 2,8 Buff, envían GNL [32]; Se están construyendo 4 terminales de exportación más (Fig. 6). La principal planta de procesamiento de gas es Aux Sable Grundy con una capacidad instalada de 2.100 Mccfd [33]. El mayor número de instalaciones de almacenamiento subterráneo de gas se encuentran en Pensilvania, 49 de las cuales tienen una capacidad total de más de 760.000 millones de pies cúbicos [34].
La matriz de recursos no convencionales para 2015-2017 estuvo dominada por el esquisto bituminoso (kerógeno): 95%; el gas de esquisto representó el 2,7% y el petróleo de esquisto compacto el 1,7%; gas asociado el 0,4%; y el potencial de utilización de metano de las minas de carbón es del 0,1% (Fig.7).
Uno de los principales campos de esquisto bituminoso es Red Leaf Resources Seep Ridge, en Utah [35]. Estados Unidos es el líder mundial indiscutible en el desarrollo de tecnologías para la extracción de petróleo no convencional y la recuperación mejorada. Esto se reflejó en el rápido desarrollo de la producción de petróleo de esquisto, la reanimación de campos antiguos, el desarrollo de la producción de petróleo en el Ártico y la expansión de la producción de petróleo pesado y de alta viscosidad. El campo petrolífero más grande del país, Eagle Ford, se encuentra en Texas y produjo 1,17 millones de barriles/día [36].
El territorio estadounidense también cuenta con un gran número de yacimientos de petróleo pesado, la mayoría de los cuales se encuentran en California. Aera Energy South Belridge (Tulare) produce alrededor de 80.000 barriles diarios de petróleo equivalente [37]. En Utah hay varios proyectos en curso para la extracción de arenas bituminosas (Fig. 7). La infraestructura del petróleo no convencional está representada por varias plantas verticales de retorta de esquisto bituminoso (Fig. 7).
El gas de esquisto representa aproximadamente el 2,7% del potencial de los recursos naturales no convencionales del país. El mayor campo de gas de esquisto es Marcellus (123,8 Tcf), con un volumen de producción de aproximadamente 7,0 Tcf [8].

Map of unconventional oil in USA
Figura 7. Instalaciones de infraestructura básica del sector de combustibles fósiles en los Estados Unidos de América: petróleo no convencional
 

Las reservas potenciales de metano de yacimientos de carbón se distribuyen por todo el país, pero las principales cuencas se encuentran en las Montañas Rocosas al oeste, en la región de los Apalaches y al este del país [38] (Fig. 8). El principal campo de extracción se encuentra en Colorado, cuyas reservas en 2017 eran de 3.257 Bcf, con una producción de 338 Bcf [8]. Cabe señalar que las reservas y la producción de metano de las minas de carbón han disminuido significativamente en los últimos años. Se han descubierto acumulaciones de hidratos de gas natural en zonas marinas (Fig. 8), que pueden ofrecer un recurso energético muy prometedor en el futuro.

Map of unconventional gas in USA
Figura 8. Instalaciones de infraestructura básica del sector de combustibles fósiles en los Estados Unidos de América: gas no convencional
 

La producción de combustibles sintéticos se está desarrollando con cierta lentitud en Estados Unidos; Sólo existen unas pocas empresas relativamente pequeñas de este tipo. Por ejemplo, en Oklahoma y Alaska hay un pequeño número de plantas de conversión de gas a líquido, por ejemplo Ponca City, propiedad de ConocoPhillips, que tiene una capacidad instalada de 300 barriles/día [39]. Oberon Fuels Brawley en California produce alrededor de 10.000 galones de DME por día, utilizando biogás o gas natural como materia prima [40]. La infraestructura de gasificación del carbón está representada por varias estaciones, incluida la planta Great Plains Synfuels en Dakota del Norte, con una capacidad de 16 mil toneladas de carbón por día [41], y una estación subterránea CIRI Stone Horn Ridge con una capacidad instalada de 100 MW. [42].
En la Figura 9 se presenta un mapa de la distribución territorial de las instalaciones de infraestructura para generación de electricidad más grandes de Estados Unidos.

Map of thermal power plants in USA
Figura 9. Producción de electricidad en los Estados Unidos de América: centrales térmicas

Como ya se señaló, la participación del carbón en el potencial de los recursos fósiles es significativa. En total hay más de 680 minas de carbón en el país, con una producción anual de más de 700 millones de toneladas cortas (Fig.9). Las minas de carbón se concentran principalmente en las regiones oriental y central del país. Wyoming tiene la base de recursos de carbón más rica; La minería del carbón en este estado en 2021 produjo 239 millones de toneladas cortas [43]. La mayoría de las terminales de exportación están ubicadas en el sur y este del país; el más grande es Lamberts Point, VA, con una capacidad de 48 millones de toneladas [44].
Según la Administración de Información Energética de EE. UU., la proporción de recursos fósiles en la producción de electricidad en EE. UU. en 2022 fue del 59,4 % (Fig. 9). El país cuenta con un número importante de centrales para la producción de electricidad a partir de hidrocarburos, incluidas centrales eléctricas con una capacidad de más de 1000 MW: cuatro centrales petroleras, once de gas, once de carbón y seis de tipo combinado (Fig. 9). Las centrales térmicas más grandes de Estados Unidos son: la central de gas del condado de Martin de FPL, con una capacidad de 3.750 MW [45]; Central eléctrica de petróleo Manatí, con una capacidad instalada de 2.485 MW [46]; Central eléctrica de carbón Robert W. Scherer con una capacidad instalada de 3.564 MW; y la central combinada James M. Barry con una capacidad instalada de 2.671 MW [47,48].
La energía hidroeléctrica en los EE. UU. produce alrededor del 5,9% de la generación eléctrica total y está representada por plantas de almacenamiento por bombeo y plantas hidroeléctricas grandes y pequeñas (Fig. 10). La planta de almacenamiento por bombeo más grande es la estación de almacenamiento por bombeo del condado de Bath con una capacidad instalada de 3.003 MW [49]; y la central hidroeléctrica más grande es la presa Grand Coulee con una capacidad instalada de 6.809 MW [50]. En 2017, había más de 1.646 pequeñas centrales hidroeléctricas registradas en EE. UU., cuya capacidad instalada era de 3.612 MW (Fig.10).
Las principales minas de uranio se encuentran en el noroeste del país; el más grande es Smith Ranch-Highland, que produjo alrededor de 358 toneladas en 2016 [51]. La principal central nuclear es Palo Verde con una capacidad instalada de 3.937 MW [52]. También existen importantes reservas de materias primas para la producción de litio, que actualmente se utiliza para producir baterías principalmente para las industrias electrónica y automotriz. En el valle Clayton de Nevada, en la mina Silver Peak, se extrajeron 3.500 toneladas de litio en 2017, con posibilidad de ampliar su producción a 6.000 toneladas [53].

Map of hydro and nuclear power plants in USA
Figura 10. Producción de electricidad en los Estados Unidos de América: centrales hidroeléctricas y nucleares

En la Figura 11 se pueden ver las principales instalaciones de EE.UU. para la producción de energía a partir de fuentes renovables.
La energía renovable en Estados Unidos, excluida la energía hidroeléctrica, es responsable de sólo el 16,7% de la generación de electricidad (Fig. 10). La producción total de electricidad a partir de fuentes renovables en 2022, excluida la energía hidroeléctrica, fue de 718,42 TWh (Fig. 10).

Wind Park. Nevada. USA

En zonas de alta actividad eólica existen alrededor de 10 grandes parques eólicos, con una capacidad de más de 550 MW cada uno. En 2020, la capacidad total de generación de energía eólica en Estados Unidos rondaba los 135 mil MW [54]. El Alta Wind Energy Center en California, también conocido como Mojave Wind Farm, tiene una capacidad instalada de 1.547 MW y es el más grande de Estados Unidos y el tercero más grande del mundo [55]. Los principales productores de turbinas eólicas en EE.UU. son GE Energy, Urban Green Energy, REpower USA Corp., Northwind, Suzion y Harvistor LLC (Fig.11).
Figura 11. Energías renovables en los Estados Unidos de América: marina, solar, eólica
 

Dos empresas estadounidenses han implementado notables proyectos de energía eólica a gran escala en los últimos años: en diciembre de 2017, el fabricante de turbinas eólicas Vestas recibió un pedido para la construcción de parques eólicos con una capacidad total de 190 MW; y en 2018 Gamesa anunció la implementación de dos proyectos de parques eólicos con una potencia total de 330 MW [56, 57]. Como se mencionó anteriormente, el nivel de radiación solar en algunas zonas del país puede alcanzar los 8,2 kWh/m2, lo que constituye un vasto recurso para la producción de energía [19]. Como resultado, hay una serie de instalaciones de energía solar instaladas en estas áreas, incluidas plantas de energía fotovoltaica, CPV y CSP (Fig.11). La estación fotovoltaica más grande es Solar Star con una capacidad de 747,3 MWp, y la estación CPV más grande es Alamosa con una capacidad de 35,2 MWp [58,59]. Aproximadamente el 0,5 % de la electricidad procedente de fuentes renovables en EE. UU. se genera en estaciones CSP. Entre las estaciones CSP de tipo parabólico, la más grande es SEGS California Complex con una capacidad de 393,8 MW [60]. La Central Generadora de Solana (280 MW) es la mayor central de tipo parabólica con almacenamiento térmico [61]. La estación de torre más grande es Ivanpah (377 MW), y la estación de torre más grande con almacenamiento térmico es Crescent Dunes (110,0 MW) [62,63].

Ivanpah Solar Electric Generating System CSP, 377 MW (USA). aenert

La planta Kimberlina STEP CSP tipo Linear Fresnel tiene una capacidad de 5 MW y la planta Tooele Army Depot CSP tipo Dish-Stirling tiene una capacidad de 1,5 MW [64,65]. El potencial de la energía de las olas se estima entre 20 y 40 kWh. En algunas zonas, principalmente en las islas hawaianas, se está desarrollando la tecnología oceánica. Así, hay una serie de centrales eléctricas instaladas en las zonas costeras: Hawaii Azura Wave Energy Project Power Plant (40 kW) [66], RITE Project, NY Verdant Power Tidal Power Plant (1,05 MW) y MOE/NELHA Hawaii OTEC. Planta (100 kW) [67,68].
Estados Unidos es el mayor productor mundial de energía eléctrica y térmica a partir de fuentes geotérmicas. La capacidad instalada actual de energía geotérmica en los EE. UU. es de 3.673 MW provenientes de 93 plantas de energía de varios tipos [95] (Fig. 12); sin embargo, en la mayoría de los casos, las propiedades del vapor geotérmico permiten el uso de tecnologías de vapor seco.


Figura 12. Energías renovables en los Estados Unidos de América: geotermia e hidrógeno
 

Se han desarrollado significativamente las centrales geotérmicas de tipo binario, de las cuales la mayor es Steamboat Hills con una capacidad de 135,8 MW. La planta de energía geotérmica Steamboat Hills Single Flash, con una capacidad instalada de 14,4 MW, está ubicada en Nevada [69,70]. El Complejo del Valle Imperial es una poderosa empresa que utiliza la tecnología Double Flash, que consta de varias estaciones con una capacidad total de 327 MW [71]. En el oeste del país y en Hawaii hay estaciones geotérmicas de tipo combinado: el complejo Heber tiene una capacidad total de 217,7 MW [72]. La planta geotérmica de vapor seco Geysers Complex ubicada en California tiene una capacidad instalada de 1.000 MW [73].
Estados Unidos está desarrollando activamente la energía del hidrógeno y es un líder mundial indiscutible según indicadores como los volúmenes de producción de hidrógeno comercial, la producción de electricidad a partir de pilas de combustible, la longitud de los gasoductos de hidrógeno, el número de estaciones de abastecimiento de hidrógeno, etc. En marzo de 2018, había más de 50 estaciones de servicio de hidrógeno en funcionamiento en el país (Figura 12). Existen instalaciones de producción de hidrógeno en el país, la mayor de las cuales es Texas City con una capacidad instalada de 372.856 Nm³/hr, propiedad de TX Praxair [74] y plantas de Hydrogen Fuel Cell, incluida Newark, propiedad de Delmarva Power, con una capacidad instalada de capacidad de 30 megavatios [75]. El hidrógeno se transporta a través de tuberías con una longitud total de 2.320 km (Fig. 12).
La Figura 13 muestra las principales instalaciones de bioenergía del país para la producción de energía.

Map of Bioenergy infrastructure in USA
Figura 13. Energías renovables en los Estados Unidos de América: Bioenergía

La bioenergía se está desarrollando activamente en EE. UU. En 2023, la capacidad instalada fue de 10,93 GW (2,8%) (Fig.13). El país cuenta con plantas de procesamiento de biomasa y residuos municipales, biodiesel y producción de pellets, entre otras (Fig. 13).
FL gestiona la mayor central eléctrica de biomasa, Okeelanta 1-2, con una capacidad instalada de 120,0 MW [76]. La principal empresa en Estados Unidos en el campo de la producción de combustible a partir de biomasa es la planta de biodiesel RBF Port Neches con una capacidad instalada de 180 MW [77].
Estados Unidos participa activamente en la producción de bioetanol, siendo el líder mundial en este sector energético; ADM Cedar Rapids tiene una capacidad instalada de 540 millones de galones por año (MGY) [78]. El bioetanol de segunda generación a partir de celulosa se produce en la planta de DuPont Nevada, que tiene una capacidad instalada de 30,0 millones de galones por año (MGY) [79]. Hometown BioEnergy, ubicada en La Sueur con una capacidad de 8 MW, utiliza biogás obtenido mediante fermentación anaeróbica [80].
Otras empresas notables incluyen: la planta de gasificación de biomasa de energía renovable de Plainfield, que quema anualmente alrededor de 350 000 toneladas de madera [81]; la planta de gasificación de residuos de Enerkem Pontotoc, con capacidad para producir 10 millones de galones de etanol al año [82]; Gasificación de residuos de GM Defiance mediante planta de plasma, con una capacidad de 50 tpd [83]; y Georgia Biomass Waycross con una capacidad de 800.000 toneladas de pellets al año [84].
El líder en generación de electricidad a partir de residuos municipales, Palm Beach 2, procesa alrededor de 3.000 toneladas de residuos al día [85]. En Estados Unidos existe una de las redes de empresas más desarrolladas para la producción de electricidad a partir de gas de vertedero. Una de esas empresas, Fairless Hills, genera alrededor de 60 MW de electricidad a partir de residuos municipales procedentes de la producción y utilización de gas de vertedero [86]. La planta de demostración de pirólisis rápida UOP Kapolei tiene una capacidad instalada de 168 g/día [87], y la planta BTL-FT más grande, GTI Des Plaines, tiene una capacidad de 5 MWth [88]. Las plantas de torrefacción están ubicadas principalmente en el sureste del país, y la más grande es Zilkha Biomass Energy Selma, capaz de producir 275.000 toneladas métricas por año [89].
En el marco del programa "Dominación Energética", expresado tanto durante la campaña electoral como durante la presidencia del presidente Donald Trump, se han identificado una serie de direcciones de reforma. En primer lugar, las reformas afectarán a la industria del carbón: el presidente Trump prometió eliminar los obstáculos legislativos a la producción de "carbón limpio" y revisar la moratoria sobre el arrendamiento de centrales eléctricas de carbón en los estados federados. Sin embargo, los analistas de Ernst and Young creen que las empresas de servicios públicos o los inversores financieros que opten por el gas natural barato no ajustarán fundamentalmente sus recientes modelos de negocio a favor de invertir en la producción de carbón, incluso en ausencia de recortes federales [90]. Durante su campaña electoral, Trump también destacó repetidamente que iba a levantar las restricciones a la extracción de gas de esquisto y petróleo de querógeno en los estados federados [91]. Las compañías petroleras ahora pueden acceder libremente a los recursos del subsuelo, por ejemplo en Alaska [92]. En marzo de 2017, el presidente emitió un decreto revisando todas las normas, órdenes y directrices existentes que podrían potencialmente perjudicar el desarrollo o el uso de los recursos energéticos consumidos a nivel nacional, con especial atención al petróleo, el gas natural, el carbón y los recursos de energía nuclear [91].
Otro aspecto de la política energética es el aumento de la proporción de importaciones de petróleo de Canadá y México y la disminución de la dependencia de los proveedores de Oriente Medio.
En el ámbito de las energías renovables, el punto de inflexión fue la decisión de Trump de poner fin a la participación de Estados Unidos en el "Acuerdo de París de 2015" que pretende mitigar los efectos del cambio climático, ya que, según el presidente, socava la economía del país. Estados Unidos y coloca al país en una posición permanentemente desfavorable [93]. Sin embargo, desde sus primeros días en el cargo, el presidente Biden dijo que Estados Unidos se volvería a unir al Acuerdo de París, y así lo hizo el 19 de febrero de 2021. El nuevo plan climático de Biden es el más completo que jamás haya adoptado el presidente estadounidense [94].

Educación e Innovación

El conjunto de índices que reflejan la posición de Estados Unidos entre otros países en el campo de la educación y la innovación se puede ver en la Figura 14. En el diagrama se puede ver que Estados Unidos tiene un nivel muy alto de rendimiento académico.

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  * Total number of countries participating in ranking


Figura 14. Los índices de educación e innovación en los Estados Unidos de América
 

Estados Unidos ocupa el tercer lugar entre 132 países considerados en el ranking de países del Índice Global de Innovación 2021 (ver diagrama). Según el número de patentes concedidas a ciudadanos estadounidenses, tanto en el país como en el extranjero, el país ocupa el tercer lugar en el mundo, detrás de Japón y China. Sin embargo, por el número de patentes válidas en vigor, Estados Unidos ocupa el primer lugar, lo que indica las condiciones favorables del país para la innovación.
Sin embargo, 177 universidades estadounidenses están incluidas en la clasificación de las universidades líderes en el mundo: "QS University Rating". También vale la pena señalar que el PIB del país es alto, por lo que en términos absolutos el nivel de gasto público en educación sigue siendo considerable. En términos de gasto público en investigación y desarrollo como porcentaje del PIB, el país ocupa el décimo lugar entre 119, detrás de Corea del Sur y varios países de la UE. Estados Unidos está muy bien posicionado si se considera el número de publicaciones de especialistas en revistas científicas y tecnológicas y actividades de patentes. El país ocupa el primer lugar entre 240 países participantes en el ranking Scimago, y en Actividades de Revistas Científicas y Técnicas ocupa el segundo lugar entre 197 países. El país también se encuentra entre los líderes de la región en términos de número de usuarios de Internet.

Georgetown University. USA. aenert

Universidades estadounidenses como el Instituto Tecnológico de Massachusetts, la Universidad de Stanford, el Instituto de Tecnología de California, la Universidad de Yale, la Universidad de Harvard, la Universidad de Princeton, la Universidad de California y Berkeley forman especialistas en diversos campos de la energía, incluida la ingeniería energética, la ciencia de la ingeniería ambiental, Ingeniería geológica y energía sostenible, etc.
En el campo de la tecnología de combustibles sintéticos, ExxonMobil Research and Engineering Company, Chevron USA, Inc., Exxon Research and Engineering Company, General Electric, ConocoPhilips Company y Shell Oil Company patentan activamente sus invenciones. La investigación en esta área la llevan a cabo el Laboratorio Tecnológico Nacional de la Universidad de Kentucky (NETL), la Universidad de Princeton, la Universidad Texas A & M y el Laboratorio Nacional del Noroeste Pacífico (PNNL).
En el campo del petróleo no convencional, Halliburton Energy Services, Inc., Shell Oil Company, ExxonMobil Upstream Research Company, MI LLC, Harris Corporation, Baker Hughes Inc. y ConocoPhilips son líderes en número de patentes. Los estudios en esta área son realizados por la Universidad Texas A & M, el Servicio Geológico de EE. UU. (USGS), Schlumberger Company, la Universidad de Stanford y la Escuela de Minas de Colorado.
En el sector del gas asociado de petróleo, el mayor número de invenciones han sido registradas por Velocys Inc., ExxonMobil Upstream Research Company, ExxonMobil Research and Engineering Company, Siluria Technologies Inc., Velocys Inc., la Universidad de Dakota del Norte, la Universidad de Texas y Austin publican activamente trabajos científicos en este campo.ExxonMobil Upstream Research Company, Halliburton Energy Services, Inc., CDX Gas LLC, Baker Hughes Inc. son líderes en número de patentes en tecnologías de extracción de metano en capas de carbón, y los estudios son realizados por la Universidad Estatal de Pensilvania, la Universidad Texas A & M y Schlumberger Company. y Halliburton. En el campo de la producción de hidrocarburos a partir de yacimientos de baja permeabilidad, los líderes absolutos en patentes son Halliburton Energy Services, Inc., Baker Hughes Incorporated, Schlumberger Technology Corporation, Rohm and Haas Company, y también realizan estudios la Universidad de Texas y Austin. , Schlumberger Company, Texas A & M University y la Universidad de Oklahoma.
Chevron USA, Inc., ExxonMobil Upstream Research Company, KJT Enterprises, Inc., Halliburton Energy Services, Inc., Schlumberger Technology Corporation patentan sus desarrollos en el campo de las tecnologías de producción de hidratos de gas. El Servicio Geológico de EE. UU. (USGS), el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, el Laboratorio Nacional de Tecnología Energética (NETL) y la Universidad Texas A & M realizan investigaciones en este campo.
Las patentes de tecnologías bioenergéticas pertenecen a Xyleco Inc, Celanese International Corporation, Solyzame, Inc., Heliae Development LLC, UOP LLC. La investigación científica en el mismo campo la llevan a cabo el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), la Universidad de California, la Universidad Estatal de Iowa y la Universidad Purdue.
Un gran número de empresas patentan invenciones y realizan investigaciones en el campo de las tecnologías de energía renovable. En el campo de la energía solar, SunPower Corporation, 3M Innovative Properties Company, Boeing Company y PPG Industries Ohio, Inc. lideran en número de inventos. La mayoría de las publicaciones provienen del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), los Laboratorios Nacionales Sandia, la Universidad de California y el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT). Los inventos en el campo de la energía eólica están patentados por General Electric, Frontier Wind, LLC., Clipper Windpower LLC, Modular Wind Energy Inc. y realizados por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), la Universidad de Massachusetts, Texas A & M. Universidad y Laboratorios Nacionales Sandia.

Ecología y protección del medio ambiente

Los índices ambientales mostrados en la Figura 15 representan en cierta medida la situación ecológica del país, que en el caso de Estados Unidos es relativamente negativa.
El país demuestra un nivel relativamente alto de emisiones de CO2 , tanto en general como per cápita. También es necesario señalar el altísimo nivel de emisiones de metano en el país.

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Germanwatch, NewClimate Institute & Climate Action Network *60

  * Total number of countries participating in ranking

Figura 15. Índices Ambientales de los Estados Unidos de América
 

Estados Unidos ocupó el puesto 28 en el Índice de Desempeño del Cambio Climático (CCPI) 2022, que incluye a los 64 países responsables de más del 90% de las emisiones globales de CO 2 relacionadas con la energía; Se considera que Estados Unidos tiene un desempeño "medio", habiendo mejorado significativamente su posición en los últimos tres años.
En términos de superficie forestal como porcentaje del país, EE. UU. en 2020 ocupaba el puesto 106 entre 234; sin embargo, la tendencia asociada a su cambio entre 2010 y 2020 parece muy positiva; Según esta métrica, el país ocupa el séptimo lugar en el mundo, detrás de China, Australia y Chile.
En la clasificación del Índice de Desempeño Ambiental (EPI), que se centra principalmente en evaluar el desempeño ambiental de los gobiernos nacionales, el país ocupaba el puesto 24 entre 180 países en 2020.

New York City Skyline during a cloudy sunset. Envato Elements. C3EVR46SLD

El panorama general negativo se ve agravado por la clasificación del Atlas de la Huella Ecológica, según la cual Estados Unidos se encuentra entre varios deudores ecológicos importantes.

Referencias

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Las fuentes de los gráficos y curvas se especifican debajo de las imágenes. 

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