Продолжаем изучение удивительного мира энергоресурсов, которому подчиняется ритм жизни всей планеты. Константин Лещенко, преподаватель экономического факультета Санкт-Петербургского государственного университета, объясняет, откуда берутся энергоресурсы и как прах прошлого стал фундаментом нашего быта.
Из прошлой статьи мы поняли, что нехило жжём каждый день, более того, делаем это всё больше и больше. А было ли время, когда мы не жгли? Такое время, которое сегодня показалось бы нам ужасно скучным?
Конечно, да. Когда-то мы были довольно простыми и предсказуемыми ребятами: носились по саванне с копьями, охотились на зверя, кто-то ходил обдирал кусты и лес в поисках съедобных растений. Наша жизнь была идиллией человеколюба: мы просыпались, зубы не чистили, шли поедать вчерашнюю добычу, шли охотиться, потом ложились отдыхать или делать детей и никакого вреда природе не наносили. Мы были её частью изо дня в день, из года в год.
Но потом что-то пошло не так. То ли Прометей, украв искру у Гефеста, отдал её нам, то ли молнией ударило в дерево и что-то произошло в наших головах, но мы вдруг решили, что живём довольно скучно. Что было бы недурно хотя бы пещеру себе облюбовать и сделать там костёрчик, на худой конец построить хижину. Подумали, что рвать сырое мясо зубами — это уже моветон и пора бы его чем-то резать. Но главное — в голову забросилось зерно мысли, что надо как-то переработать то, что даётся нам природой, — пищу, деревья, металл, камни. Пожалуй, человечество не придумало ещё лучшего средства от скуки и паршивой жизни, чем пойти и произвести что-то новенькое, а потом этим пользоваться.
И как только мы перестали довольствоваться единством с природой и попробовали поспорить с упрямой судьбой, нам понадобилась энергия. Отопление, освещение, огонь, тяга — за десять тысяч лет явления, для которых нам нужна энергетика, мало изменились. Зато сильно изменилось то, как мы обеспечиваем себе все эти приятности.
Считается, что впервые мы осознанно что-то сожгли примерно пятьсот тысяч лет назад, и это было дерево. Оно, как и сегодня, использовалось для отопления пещер и приготовления пищи. Дрова оставались самым популярным энергоресурсом человечества до середины XIX века. До сих пор планета потребляет для этих целей 1 400 000 000 кубометров дров ежегодно. Это примерно 65 000 000 средних дачных сарайчиков. Около 3 000 000 000 людей на планете до сих пор используют только древесину для готовки и отопления домов.
Когда мы занялись сельским хозяйством (около десяти тысяч лет назад), мы стали больше обращать внимания на солнце. Нет солнца — нет урожая. Чтобы урожай был, мы сначала научились шаманить, потом предсказывать погоду. Солнце до сих пор остаётся наиболее незаменимым энергоресурсом.
Чтобы передвигаться и передвигать вещи, а равно и использовать тягу и силу в производстве всяких штук, мы использовали труд животных и других людей. Главная причина появления рабовладельческих обществ состоит в том, что нужна была живая сила, которую сегодня заменяют либо наёмный труд, либо роботы на электричестве.
Для передвижения судов мы решили использовать парус или энергию ветра (Египет, около пяти с половиной тысяч лет назад). Энергия ветра с помощью ветряных мельниц помогла нам и в ремёслах; первые такие мельницы появились ещё в Вавилоне в 1750 году до нашей эры. С XII века для ремесленной обработки зерна, дерева, железа, конопли, кожи и так далее мы понаставили на реках водяных мельниц.
Во всей этой истории удивительно, что все энергоресурсы доиндустриального общества были возобновляемыми — как современные ветровые генераторы и солнечные батареи. А уголь, нефть и газ терпеливо лежали под землёй и ждали своего звёздного часа.
Учёные не имеют единого мнения о происхождении нефти, но скорее всего нефть — это сотни миллионов лет разлагавшиеся и подвергавшиеся температурному воздействию и давлению останки живых организмов — водорослей и зоопланктона. Впервые нефть нашли вавилоняне примерно за шесть тысяч лет до нашей эры. Находили её и древние египтяне, и греки, и китайцы, и индусы. Нефть древние применяли для строительства стен или освещения — в виде маяков и уличных огней.
Ископаемый уголь, что интересно, тоже происходит из живых организмов, главным образом из растений. Если верить геологам, он образовывался на древних торфяных болотах из большого количества органической растительной массы. Говорят, что самым древним углям около трёхсот-четырёхсот миллионов лет. И опять же, уголь известен с самой древности, его иногда применяли для отопления, для производства металлов, для украшений.
Природный газ, как, наверное, уже все догадались, тоже происходит от живых организмов. Если оставить болота и их флору разлагаться, да ещё и ограничить доступ кислорода, то тот газ, который выделяется при разложении, и есть то, что мы называем природным газом (разумеется, приведённая схема сильно упрощена). Древнейшие цивилизации использовали газ примерно так, как мы используем сегодня вечный огонь. Газовым факелам поклонялись, рядом с ними строили храмы и святилища в Иране, Северной Америке, Индии, Китае.
Приспособления, позволяющие нормально использовать углеводороды, например, газовую горелку, изобрели чуть позже, а поэтому в середине XIX — начале XX века развитое человечество (Европа, США, Россия) пересело с возобновляемых источников на углеводороды. Почему? Нам снова стало скучно! Мы были связаны по рукам и ногам теми ограничениями, которые накладывала на нас природа.
Леса нельзя было вырубать бесконечно, они просто не успевали вырастать. Первыми на эту проблему наткнулись голландцы и англичане в XVII веке. Когда из-за роста населения и строительства кораблей перестало хватать дерева, нужно было что-то другое сжигать в печах и из чего-то другого делать корабли.
Корабли же ходили, ещё со времён египтян, под парусом. Это довольно весело, если хочется необычного опыта, но, если хочешь быстро добраться в конкретное место с конкретной целью, хождение под парусом вас изведёт. Поэтому, когда у европейцев развивались их колониальные истории (наиболее интенсивный период: конец XVII века — середина XX века), они стали регулярно ездить по нужным маршрутам. Поэтому со второй половины XVIII века европейцы сначала активно испытывали, а затем в середине XIX века массово пересадили корабли на паровой двигатель и, соответственно, уголь.
Мы внедрили паровой двигатель в промышленное производство, где он понемногу вытеснял живую силу, водяные и ветряные мельницы. На транспорте его встроили в паровозы, суда, машины, был даже паровой самолёт. А позже мы стали производить тепловую и электроэнергию в котельнях и на паровых турбинах. С конца XIX века с появлением систем центрального теплоснабжения пропала необходимость в дровах для отопления. Всё это позволило промышленным центрам не располагаться более только вдоль крупных рек и лесов. А это позволило городам расти быстрее, не говоря уже о том, как улучшились условия жизни людей.
Дальше, в конце XIX века уже сам паровой двигатель уступил двигателю внутреннего сгорания, работающему на нефтепродуктах. Впоследствии мы изобрели газовую турбину, газовые горелки, линии электропередач, трубопроводы, и мировая экономика погрузилась в «индустриальную фазу» с крупномасштабным потреблением углеводородов.
Любопытно, что с середины семидесятых годов XX века нам снова стало скучно, и всё пошло в обратном направлении: сегодня возобновляемые источники энергии возвращаются в «большую игру». Дело в том, что с тех пор, как мир потрясли известия, что углеводороды «скоро» закончатся, а из-за их сжигания страдает природа, мы решили подумать, как с этим всем справиться.
На сегодняшний день некоторые страны добились ошеломляющих успехов во внедрении возобновляемых источников в свою экономику. Например, Норвегия 99% своей электроэнергии производит на гидроэлектростанциях, Германия, крупнейшая европейская экономика, производит 30% своей электроэнергии с помощью ветровых турбин, солнечных панелей, сжигания биомассы и так далее, во Франции этот показатель около 20%. Это сравнительно новая фишка, поэтому в глобальном масштабе возобновляемые источники не так заметны.
Ими всё ещё довольно трудно пользоваться, потому что они уступают в своей эффективности традиционным энергоустановкам, таким как паровые и газовые турбины. Эффективность сравнивают по соотношению производимой и затраченной на производство самой энергоустановки энергии: чем выше соотношение, тем лучше. В случае солнечной панели это соотношение — 4, у ветрогенератора — 16, у установки на биомассе — 3,5, у газовых и угольных электростанций — в районе 30.
Тем не менее, многие учёные рассматривают историю мировой энергетики как переход от возобновляемых источников через углеводороды вновь к возобновляемым источникам. Какую роль в таком случае сыграли и играют углеводороды? Давайте посмотрим, как изменилась наша жизнь за индустриальную фазу.
Возьмём, к примеру, продолжительность жизни и подушевой доход стран в начале индустриальной фазы — в 1800 году.
Большая часть стран имела тогда продолжительность жизни около тридцати трёх лет, а подушевой доход в год составлял в районе 1000 долларов США. Теперь посмотрим на страны, в которых к концу XIX века произошла промышленная революция.
Продолжительность жизни возросла до сорока пяти лет, а подушевой доход до 4000 долларов (США и Западная Европа). Что же к концу XX века, когда уже почти весь мир прошёл индустриализацию?
Картина впечатляет, не так ли? Уже семьдесят пять лет в среднем у всех и 4000 долларов у всех. В то время как у развитых стран (США, Западная Европа, Япония, Австралия) доход колеблется между 30 000 и 40 000 долларов на человека в год.
Всем, кому интересна подобная статистика, рекомендую посетить сайт gapminder.org — там можно найти много интересных данных.
Всё это стало возможным благодаря тому, что мы так не любим скуку и развлекаемся за счёт бурного экономического роста, который на протяжении XIX — XX веков поддерживался более чем активным сжиганием нефти, угля и газа. Умные учёные посчитали зависимость между экономическим ростом и ростом потребления энергии по почти всем странам мира и дают 70% гарантии (коэффициент корреляции), что при росте экономики растёт и потребление энергии. То есть, в каком-то смысле, нашим сегодняшним благосостоянием (такой продолжительностью жизни, доходом, айфонами, мерседесами, космическими кораблями и так далее) мы обязаны водорослям палеозоя, которые бережно загнивали для нас в недрах, чтобы мы могли их потом оттуда достать и сжечь в виде нефти, угля и газа.
Получается, что углеводороды — это трамплин из скучной и медленной жизни к большому производству, в бурную, по возможности счастливую и обеспеченную жизнь постиндустриальной фазы, достигнув которой, мы снова сможем себе позволить пользоваться возобновляемыми источниками энергии и дышать чистым воздухом.
Единственное, что вызывает опасения, так это то, что мы порой чрезмерно нервничаем из-за этих водорослей, и тогда что-то идёт не так. Но об этом в следующей серии.
