Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Будущее: два варианта

Юрий Фролов.

У одного из героев древнеисландских саг были две ручные птицы. Одна, белая, садилась ему на правое плечо и щебетала в правое ухо хорошие новости. Другая, чёрная, садилась на левое плечо и каркала плохие.

Примерно так чувствуешь себя, читая подряд или вперемежку две переводные книги одного издательства, посвящённые одной теме: будущему человечества.

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

Правда, книга «Фактор 5» начинается с плохой новости: чтобы обеспечить всему человечеству уровень жизни среднего американца, нужны ресурсы пяти таких планет, как Земля. А дальше практически все новости хорошие и оптимистичные: сохраняя приличный уровень жизни, можно сократить затраты ресурсов и энергии в пять раз, а то и больше. Нередко меры по экономии будут крайне просты, иногда достаточно навести элементарный порядок или применить уже известную технологию.

Если бы каждый англичанин, готовясь к файф-о-клоку, наливал чайник не дополна, а кипятил бы ровно столько воды, сколько надо чашек чая, сэкономленной электроэнергии хватило бы на уличное освещение всех городов Великобритании.

Если начать применять во всём мире уже существующие энергосберегающие технологии, то к 2020 году потребность в энергии будет вдвое меньше, чем сейчас.

Возобновляемые источники энергии (ветер, Солнце, приливы, сила падающей воды, внутреннее тепло Земли) дают в Швеции треть, в Норвегии половину, а в Исландии две трети потребляемой энергии. При существующей технике эту долю практически в любой точке земного шара можно повысить до 80%.

Производя сталь не из руды, а из металлолома, можно сэкономить до 70% энергии, алюминий из лома даст 95% экономии, а медь — 70—85%. Переработка макулатуры, а не древесины в чистую бумагу экономит 64% энергии, а стеклобоя в стекло — 68%. На деле повторное использование меди, серебра, хрома, цинка и алюминия в мире составляет пока менее 50%. А таких ценных металлов, нужных для микроэлектроники, как индий, галлий, гадолиний, германий, и редкоземельных элементов повторно пускается в ход менее 1%.

Большинство ресторанов использует для приготовления пищи в расчёте на одного едока в 15 раз больше энергии, чем типичное домашнее хозяйство. В пекарне на выпечку хлеба тратится столько же энергии, сколько на обогрев воздуха и создание тяжёлых условий труда для пекарей.

Но и дома имеется большой резерв для экономии. В электрической духовке только 6% тепла идёт на приготовление блюда, остальное тепло греет стенки духовки и воздух кухни. Лучше использовать микроволновки и ростеры.

Расход энергии холодильниками и морозильниками можно сократить вдвое несложными изменениями конструкции.

Если снабдить краны сенсорами, выключающими воду, когда из-под струи убирают руки, а в сливные бачки туалетов направлять воду, стекающую в канализацию после мытья рук, стирки, приёма ванны или душа, расход воды можно урезать на 90%. Заделаем неплотные соединения в водопроводах — сбережём ещё 10—30%.

Современные материалы и технологии строительства позволяют уменьшить расход энергии на отопление квартир и домов на 70—90%, причём такие дома сто́ят не дороже обычных.

Электродуговые печи расходуют на тонну стали в 10 раз меньше энергии, в 8 раз меньше воды и в 40 раз меньше других материалов, чем мартены или кислородные конвертеры.

Расход энергии на тонну цемента можно сократить на 40%, а есть новый вид цемента, который вообще не требует обжига. На его производство уходит на 85% меньше энергии, чем на обычный цемент (правда, он годится не для всех построек).

Используя современные методы орошения, компьютерное управление подачей воды, правильно подбирая культуры и сорта для каждой почвы и разного климата, можно уменьшить расход воды в полеводстве в 5 раз.

В современном автомобиле за счёт потерь в самом двигателе, в передаче, потерь на холостой ход уходит 7/8 энергии горючего. Оставшаяся 1/8 доходит до шин. Половина дошедшего тратится на нагрев покрышки, полотна дороги и воздуха, остаются 6%, которые и приводят в движение автомобиль. Если в машине только водитель, то на его перемещение используется лишь 1% энергии горючего.

Уменьшив вес автомобиля, сопротивление воздуха и сопротивление качению, применив гибридную схему, можно сократить расход горючего на 50% без дополнительных затрат, а вложив некоторые инвестиции с возвратом через два года — и на 70%.

Развивая общественный транспорт и железные дороги, можно отменить 80% поездок на личных автомобилях.

Если заменить деловые поездки интернет-конференциями, траты энергии и ресурсов на контакты сократятся на 99%.

По сравнению со средним американским автомобилем система городской лёгкой железной дороги в Маниле (Филиппины) энергетически эффективнее в 69 раз, а имеющиеся в Европе подобные системы эффективнее «всего» в 7 раз.

Но и эффективность железной дороги можно повысить на 60—80%. Надо только этим заняться: сейчас в мире на исследования и разработки для автопрома направляется в сто раз больше средств, чем на совершенствование железных дорог.

Энергоэффективность пассажирских самолётов за последние 40 лет выросла вдвое и к 2050 году вырастет ещё на 40—50%.

Современные системы парусов могут сократить расход топлива на судах на 10—70%.

Удивительно, но факт: в последние 200 лет цены на промышленное сырьё постоянно падали (см. график).

Меди в земной коре при современных темпах потребления хватит ещё на 120 миллионов лет. Конечно, это лишь теоретический расчёт, исходящий из среднего содержания меди в горных породах, но хотя бы на 120 тысяч лет, наверное, хватит.

Вторая книга, «Энергетика: мифы и реальность», напротив, гасит надежды, навеянные первой. Она, правда, только об энергии, но ведь и в первой книге речь идёт в основном о возможности экономить энергию и ресурсы. А для того чтобы получить любой ресурс и что-то из него сделать, нужна энергия.

Да, снизить энергопотребление многих процессов и устройств возможно. Но когда какое-то устройство, например бытовой кондиционер или электролампочка, становится эффективнее и пользование ими дешевеет, то их покупают больше и включают чаще. Так что экономии энергии не получается.

Когда открыли «высокотемпературную» сверхпроводимость, на неё возлагали большие надежды: хотели создавать длинные ЛЭП без потерь на сопротивление. Прошло более четверти века, но таких линий нет.

Не оправдало себя применение биотоплива. Предлагали заменить бензин спиртом из специально выращиваемых растений, чтобы избавиться от нефтяной зависимости и заодно прекратить поступление лишнего углекислого газа в атмосферу. Но земля нужна для выращивания пищевых культур, и надо выбирать, что нам важнее: ездить или есть?

Не пошли в серию автомобили на топливных элементах — были созданы только безумно дорогие демонстрационные модели, и на этом дело кончилось. Не возникла и «водородная энергетика».

Электромобили никогда не заменят обычный автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. Хотя бы потому, что суммарная мощность всех автомобилей мира много выше суммарной мощности всех электростанций.

Идея сжижать и прятать углекислый газ, возникающий при сжигании ископаемого топлива, закачивая его в глубокие скважины или на дно океана, чтобы он не разогревал атмосферу, оказалась нереальной. Для того чтобы сжимать и куда-то закачивать не менее 10 миллиардов тонн газа в год, придётся опять же сжигать ископаемое топливо.

Получение нефти из битуминозных песков настолько дорогостоящая и экологически вредная операция, что вряд ли она будет широко применяться. Экологически опасен и так называемый фракинг — закачка воды в сланцевые пласты, чтобы вытеснить оттуда природный газ. Фракинг загрязняет грунтовые воды, которыми питаются как города, так и сельское хозяйство, и даже может вызвать землетрясение.

В 1954 году Льюис Стросс, председатель американской Комиссии по атомной энергии, заявил, что АЭС будут давать настолько дешёвое электричество, что ставить счётчики, считать расход, выписывать и рассылать счета обойдётся дороже самой энергии.

В те же годы Энрико Ферми сказал: «Я не уверен, что общество согласится на применение такого источника энергии, который даёт огромное количество радиоактивных отходов, способных попасть в руки террористов». С тех пор положение только ухудшилось: стало больше и АЭС и террористов, а человечество так ничего и не предприняло, чтобы разрешить эту проблему.

Уже более полувека физики обещают нам неиссякаемый источник чистой энергии — управляемый ядерный синтез. Пока не получается.

Применение возобновляемых источников энергии — ветер, солнечный свет, океанские волны, приливы и отливы, разница температур между поверхностными и глубинными слоями океанов — ограничивается тем фактом, что энергия этих источников очень рассеяна, часто непостоянна и добывать её дороже, чем по-прежнему опираться на ископаемое топливо. Именно на нём выросла наша цивилизация, и в корне изменить её быстро не удастся.

Иногда пишут, что если использовать хотя бы 1% глобальной энергии ветра, это удовлетворило бы потребности в энергии всего мира. Но никто не объясняет, каким образом улавливать энергию воздушных потоков, несущихся со скоростью 100—200 километров в час на высоте 10—12 км. А в оптимистическом расчёте учтены именно эти потоки. Ближе к поверхности Земли плотность энергии ветра настолько мала, что для удовлетворения хотя бы половины теперешних потребностей в электроэнергии за счёт ветра пришлось бы занять ветряками до 4 миллионов квадратных километров площадей, что почти в 6 раз больше территории Франции. Кроме того, в мире много плотно населённых районов, где ветер очень слаб, а энергии нужно много, так что пришлось бы снабжать эти районы через длинные ЛЭП. Мы можем надеяться, что в 2030 или 2040 году от ветра мир будет получать 15% нужной ему энергии; достижение доли в 30% маловероятно, а 50% просто невозможно.

Так какое же будущее нас ожидает? Обе книги согласны в одном: это зависит от нас, от объединённых усилий всего человечества.

Литература

Вайцзекер Э. У., Харгроуз К., Смит М. Фактор 5. Формула устойчивого роста. Доклад Римскому клубу / Пер. с нем. С. И. Деркунской. — М.: АСТ-Пресс, 2012.

Смил В. Энергетика: мифы и реальность. Научный подход к анализу мировой энергетической политики /Пер. с англ. А. С. Розанова. — М.: АСТ-Пресс, 2013.


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «У книжной полки»