1.3.3. Энергетические потребности человечества

В 1983 г. человечество, достигшее 4,4 млрд., потребило 2,67 $\cdot 1 0^{20}$ Дж энергии [17 и др.],⁵ что соответствует средней мощности за год 8,47 $\cdot 1 0^{9}$ киловатт. Легко подсчитать, что на каждого человека в среднем приходится 6,07 $\cdot 1 0^{10}$ Дж или, по мощности, 1,9 кВт.

Когда-то в технике использовалась смешная единица — лошадиная сила. Она смешная потому, что не имеет отношения ни к силе, ни к лошадям. На самом деле это единица не силы, а мощности, равная 735,5 Вт.⁶ Лошадь может развить такую мощность, — например, здоровенный тяжеловоз может тащить груз 0,75 тонны в хорошей повозке и по очень хорошей дороге, но только недолго. Через 2–3 км он будет весь в пене и надо дать ему основательный отдых, иначе, как говорят возчики, он «откинет копыта». Итак, если всё измерять лошадьми, то в 1983 г. человечество обслуживало 11 миллиардов лошадей (битюгов), причём они трудились днём и ночью, не зная перерывов на сон, отдых и даже на еду.

На рис. 1.4–1.7 энергетические обстоятельства представлены более наглядно в графической форме.⁷ На рис. 1.4 показано ежегодное поступление энергии от разных источников за 25-летний период с 1955 по 1980 годы — нефти (график 1), угля (2), газа (3) и прочих источников (4), а также общее получение энергии (5). Под «прочими источниками» подразумеваются гидроэлектростанции, атомные станции, геотермальные (т. е. использующие внутреннее тепло Земли) и др. Из рис 1.4. видно, что:

Использование всех видов энергетических источников быстро растёт. Особенно стремительно растёт добыча нефти и природного газа. За 25 лет добыча нефти возросла в 4,8 раза, газа — в 3.3 раза, угля — только в 1,6 раза; энергия от остальных источников увеличилась примерно в 3 раза. Общая добыча возросла в 2,6 раза.
Почти вся энергия получается за счёт сжигания горючих полезных ископаемых, накопленных Природой за сотни миллионов лет. Из горючих ископаемых первенство принадлежит нефти и газу, которые имеют одинаковое происхождение и обычно залегают вместе. Это объясняется тем, что нефть и газ — самые дешевые источники энергии, добыча угля стоит дороже. Кроме того, промышленное использование нефти и газа также удобнее и дешевле, чем угля, а в некоторых видах транспортных двигателей (автомобили, самолёты) жидкое топливо пока незаменимо.
Вклад прочих источников энергии, не связанных с горючими ископаемыми, пока невелик. Их доля остаётся в пределах 3% от общего баланса, хотя тоже быстро растёт в основном за счёт строительства атомных станций. Это тоже имеет своё обоснование: строительство гидростанций, тем более солнечных и геотермальных станций, обходится дорого. Атомные станции пугают опасностью заражения окружающей среды, особенно в случае аварий. По этому вопросу велись долгие и упорные споры, пока в 1986 году не произошла крупнейшая авария на Чернобыльской АЭС, которая внесла свои коррективы в эту дискуссию.

Рис. 1.4. Использование мировых энергетических ресурсов в 1955–1980 г. По [17] и данным ООН

На рис. 1.5 показана годовая добыча основного современного горючего материала — нефти, начиная с начала её добычи (1857 г.). График 1 представляет добычу ( $N$ ) в натуральном масштабе (одна единица соответствует $1 0^{20}$ Дж/год); на графике 2 изображена та же характеристика в логарифмическом масштабе — $\lg N$ . Здесь одна единица означает увеличение добычи в 10 раз. Такой масштаб позволяет увидеть, что за 80 лет с 1900 по 1980 годы добыча возросла в 100 раз (разность составляет 2 в логарифмической шкале). Логарифмический масштаб позволяет нанести линию общих мировых запасов нефти $N_{0}$ ( $N_{0} = 1, 57 \cdot 1 0^{22}$ Дж; $\lg N_{0} = 22, 17$ ).⁸ Из графика видно, что линии 2 и 3 пересекутся в 2060 г. Это означает, что если бы ничего не изменилось, то в 2060 г. ежегодное потребление нефти стало бы равно всем мировым запасам. Но, конечно, запасы будут исчерпаны гораздо раньше — ведь добыча идёт каждый год.

Рис. 1.5. Мировая ежегодная добыча N нефти (в Дж) с 1857 по 1980 г. По [17] и данным ООН

В связи с этим на рис. 1.6 в логарифмическом масштабе представлена суммарная добыча нефти $N_{Σ}$ , т. е. сумма извлечённой за предшествующие годы от начала эксплуатации первой скважины (график 1), мировые запасы $N_{0}$ (линия 2) и воображаемая линия 3, соответствующая 10-кратным мировым запасам. Из этого графика видно, что:

За 110 лет, к 1970 году было извлечено только 10% мировых запасов ( $N_{Σ 1970} = 0, 1 N_{0}$ ).
Тем не менее, если потребление будет расти в прежнем темпе, то к 2010–2020 годам будут исчерпаны все⁹ мировые запасы нефти, а к 2050–2060 годам были бы истрачены и 10-кратные запасы.

Запасы каменного угля больше, чем нефти и газа; их хватит на 200, может быть, на 300 лет. Но уголь нельзя использовать без специальной и сложной переработки в двигателях внутреннего сгорания и реактивных.

Рис. 1.6. Суммарная добыча $N_{Σ}$ нефти (в Дж) с начала добычи — 1857 г.

На рис. 1.7 показано годовое потребление энергии на 1 человека в развитых (кривая 1) и в развивающихся (2) странах. В обоих случаях потребление растёт, несмотря на то, что в развитых странах население почти не увеличивается, а в развивающихся — растёт быстрыми темпами. При этом (отчасти и вследствие этого) энергопотребление на душу населения в развивающихся странах в 9,5 раз меньше, чем в развитых (в 1980 г.).

Рис. 1.7. Потребление энергии на 1 человека в развитых и развивающихся странах с 1955 по 1981 г.

Поскольку разведка новых месторождений нефти идет непрерывно, интенсивно осваивается морской шельф, создается впечатление, что всё благополучно, нефти пока хватает и ещё надолго хватит. Однако это впечатление, в силу инерции мышления, обманчиво: человечеству необходимо срочно перестраиваться, переходить на альтернативные источники энергии, сокращать свою численность, сделать экономию энергии и бережливость нормой жизни. Эти вопросы подняты, например, в книге «Фактор четыре» [18], вышедшей в русском переводе в 2000 г., в качестве очередного доклада Римскому Клубу (неправительственная организация, занимающаяся проблемами глобалистики, основана в 1968 г).

Деятельность Римского клуба включает в себя широкий спектр конкретно-научных разработок, послуживших толчком к возникновению такого нового направления научных исследований, как глобальное моделирование и общефилософских рассуждений о бытии человека в современном мире, ценностях жизни и перспективах развития человечества. Работы в сфере глобального моделирования, построение первых компьютерных моделей мира, критика негативных тенденций западной цивилизации, развенчивание технократического мифа об экономическом росте как наиболее эффективном средстве решения всех проблем, поиск путей гуманизации человека и мира, осуждение гонки вооружений, призыв к мировой общественности объединить усилия, прекратить межнациональные распри, сохранить окружающую среду, повысить благосостояние людей и улучшить качество жизни. — Прим. ред.

Современная цивилизация базируется прежде всего на энергетических ресурсах. Если они иссякнут, то остановятся электростанции, транспорт, промышленное производство, в городах не будет отопления, прекратится подача воды. Сельское хозяйство, располагая имеющимися площадями и агротехникой, могло бы прокормить население, существующее в настоящее время и даже в 2–3 раза большее, но это возможно только при затрате энергии, необходимой для работы машин и добычи минеральных удобрений.

Таким образом, очевидно, что современная цивилизация не сможет просуществовать долго, тем более развиваться нынешними темпами. Необходима перестройка всего современного уклада жизни, включая общественные и социальные отношения.

Во 2-й главе более подробно рассмотрен вопрос о ресурсах всех полезных ископаемых, в том числе и энергетических. Там же обсуждаются и другие энергетические возможности — энергия рек, ветра, приливов, внутреннее тепло Земли, ядерная энергия, основанная на распаде тяжелых и синтезе лёгких элементов, и, наконец, энергия солнечного излучения. Пока же, забегая немного вперёд, отметим, что из всех этих источников достаточно мощными, дешевыми и практически неисчерпаемыми являются термоядерный синтез и солнечное излучение. Но управляемые термоядерные реакции пока осуществить не удаётся и неразумно, ничего не предпринимая, ожидать, пока на этом пути будет достигнут успех. Это может произойти в отдалённом будущем или даже вообще не произойти никогда.

Солнечное излучение — поистине огромный, неисчерпаемый источник энергии, но прямое его использование в технических устройствах стоит дорого и нерентабельно. Биологический же синтез — перспектива вполне реальная; именно он обеспечивает всю жизнь на Земле.

Для удовлетворения энергетических потребностей на современном уровне человечество должно значительно (например, в 5 раз) сократить свою численность. Этот вопрос отчасти затрагивается в 4-й главе, и в основном рассматривается в 4-м томе книги.