Энергопереходов в понимании перехода человечества от одного вида источников энергии к другому никогда не было, доказывается в статье Хавьера Ревуэльта «Энергетический переход: понимание прошлого, чтобы лучше предсказывать будущее». Новый источник энергии лишь покрывал возросшие потребности.
Материал подготовлен Институтом развития технологий ТЭК.
Энергопереходов в понимании перехода человечества от одного вида источников энергии к другому никогда не было, доказывается в статье Хавьера Ревуэльта, старшего директора компании Afry Mangament Consulting, «Энергетический переход: понимание прошлого, чтобы лучше предсказывать будущее». Новый источник энергии лишь покрывал возросшие потребности, пишет автор, основываясь на работах Вацлава Смила и Жан-Батиста Фрессоза.
Хотя многие говорят об исторических энергетических переходах и о том, что «мы должны сделать энергетический переход быстрее, чем предыдущие», Фрессоз прямо указывает, что никаких энергетических переходов никогда не было, пишет Хавьер Ревуэльт. Относительные графики могут показывать нисходящие кривые, но абсолютные величины только увеличиваются: мы никогда не потребляли столько нефти, как сейчас, ни столько угля, ни даже столько древесины для использования в энергетике, даже в богатых странах
Относительное потребление первичной энергии по источникам
Абсолютное потребление первичной энергии по источникам
С 1960-х годов из 60 основных видов сырья потребление только 5 не увеличилось (обычно из-за запретов, таких как асбест) и единственным материалом, который уменьшился (незначительно) из-за технологического устаревания, является овечья шерсть из-за конкуренции с синтетическими волокнами.
Как в энергетике, так и в материалах, история — это история не замещения, а накопления: мы потребляем все больше и больше всего.
Описанный в истории техники переход от гидравлической энергии к паровой машине таковым не был − обе использовались со все более высокой интенсивностью.
Бум ветроэнергетики приходится на конец девятнадцатого века с развитием больших парусников для торговли: в мировой торговле доминировал ветер (парусники). Мельницы модернизируются в конце девятнадцатого века, например, использование 6 миллионов металлических мельниц в США для питания ирригационных насосов для сельского хозяйства на Среднем Западе и, как следствие, изобилие зерна даже для Европы.
Та же эволюция происходила с мышечной силой человека, которая не исчезает с промышленной революцией: между двумя войнами в Европе почти не было машин, поэтому вся инфраструктура, разработанная в двадцатом веке, использует огромную мышечную силу.
Многие технологии экспоненциально увеличивают эффект этой мышечной силы, например, технология шарикоподшипников, которая позволяет перемещать гораздо более тяжелые грузы гораздо более проворно.
Фрессоз указывает, что анализ энергий должен проводиться с пониманием их симбиоза, а не как изолированных продуктов, поскольку между ними есть большие совпадения.
Например, первым ошибочным примером является использование древесины в Англии в семнадцатом-девятнадцатом веках: древесина исчезает из энергетического баланса с появлением угля. Но оказывается, что в 1900 году Англия потребляла 4,5 миллиона кубометров древесины в год для строительства галерей в угольных шахтах, тогда как в 1750 году страна сжигала в качестве источника тепла немногим более 3 миллионов кубометров. При этом произошло изменение типа используемой древесины, так как для подпорок в угольных шахтах не годилось дерево, которое можно было сжечь в печи, а более крепкая древесина требовала для выращивания в 4-6 раз больше площади леса.
Все страны потребляли больше древесины во время и после промышленной революции, несмотря на распространение парового двигателя. В СССР для добычи угля использовалось 25 млн кубометров древесины − больше, чем ее производилось во всей Франции.
Все технологии, связанные с углем, потребляют много древесины. Поезд − «железная дорога» − вполне может быть назван «деревянным путем», поскольку он потребляет больше древесины для шпал, чем металла, и они меняются примерно каждые 5 лет. В США в 1900 году железные дороги потребляли 20 миллионов кубометров древесины в год только для деревянных шпал.
(Для справки. В 2022 году российскими предприятиями было выпущено 592 тыс. шт. деревянных шпал для железных дорог. Среднегодовой прирост производства непропитанных деревянных шпал для железных дорог за период 2017-2022 гг. составил 16,4%).
Вся эта «работа по дереву» заканчивается «энергетическим деревом», что заставляет Англию умножать использование древесины на 6 в период между 1830 и 1930 годами, или на 3 на душу населения.
Выхода из леса не было. Когда мы думаем об угле или паре, мы должны думать о дереве.
Этот симбиоз между углем и древесиной также относится к нефти и углю или к железу и стали, производство которых зависит от угля (точнее, кокса). В 1930 году для производства автомобиля Ford требовалось 7 тонн угля, больше, чем вся нефть, которую он собирался потребить за время своего существования. Это недалеко от сегодняшних цифр, которые указывают на 3 тонны угля на автомобиль, произведенный в Китае и несколько меньше в Европе.
К этому надо добавить уголь, необходимый для всей металлургической промышленности, задействованной в нефтяной промышленности: сегодня от 2% до 3% всей производимой стали предназначено для трубопроводов для нефтяной промышленности. Думать о железе, самом добываемом металле в мире (больше, чем все другие металлы вместе взятые), значит думать об угле; думать о населении, городах и инфраструктуре — значит думать о железе и, следовательно, об угле.
Нефть и уголь часто изучаются как разные энергетические системы, но они прекрасно переплетаются: не только транспортное средство нуждается в угле, но и появление тяжелого транспортного средства увеличивает мощности по добыче угля.
Американские скважины, добывающие нефть, используют миллионы тонн древесины − даже сегодня огромное количество древесины из эвкалиптовых лесов используется в производстве нефтяных сталей.
В ХХ веке американские дома на 90% состоят из дерева, а использование бетона, нефти и дерева для инфраструктуры и транспорта сильно развито. Половина стоимости американского капитала, по данным экономиста Томаса Пикетти, находится не в машинах или акциях компаний, а в жилье.
Нефть и машиностроение также резко увеличивают потребность в мощностях по производству древесины. В Англии угольная электростанция Drax была переоборудована для сжигания биомассы, то есть древесины из Северной и Южной Америки, перевозимой дизельными судами. Пеллеты для Drax массой 6 миллионов тонн/год производятся из 12 миллионов тонн дров, что больше, чем было необходимо для горнодобывающей инфраструктуры девятнадцатого века или того, что Англия сжигала в 1750 году. Таким образом, электроэнергетический баланс Англии сегодня потребляет в 4 раза больше древесины, чем в 1750 году. Неплохо в качестве энергоперехода!?
После атомных бомб группа физиков-ядерщиков, в ужасе от своего участия в Манхэттенском проекте, а часто и под влиянием неомальтузианцев, осознающих пределы ресурсов, с которыми столкнется растущее население, и проблему «пика углеводородов», начинают создавать в IIASA (Международный институт прикладного системного анализа) энергетические сценарии, в которых все потребление растет.
Они думали, что благодаря атомной энергии мальтузианская ловушка невозможного вечного роста может быть решена, в частности, через супер реакторы IV поколения, которые сегодня разрабатываются только Китаем и Россией и которые теоретически позволяют использовать уран или торий в качестве топлива в течение нескольких тысячелетий, в то время как обычное деление использует только 0,7% делящегося урана, встречающегося в природе.
Массовое употребление термина «энергетический переход» произошло после нефтяного кризиса 1973 года, когда стало очевидно, что зависимость от углеводородов влечет за собой жизненно важные риски для экономики. Джимми Картер определенно внес свой вклад в распространение этого термина, упомянув в 1977 году, что США совершили два энергетических перехода, от древесины к углю и от угля к нефти, и что им нужен третий ускоренный переход к атому. Иронично, что Картер покинул пост президента США в 1980 году, а за следующие 20 лет потребление угля в США выросло с 637,5 млн тонн до 983,5 млн тонн. В 2021 году (доклад за 2022 год еще не вышел) потребление угля в США составило 494 млн тонн − 78% от уровня 1980 года. Неплохо в качестве энергоперехода!?
Многие авторы объясняют взаимосвязи между технологиями и материалами. Для добычи нефти нужны сталь и древесина. Помимо многочисленных минералов для нержавеющих сплавов, или пластичных, или более твердых, сталь нуждается в древесине и угле. Для добычи угля нужна нефть. Производство возобновляемых источников энергии и аккумуляторов требует добычи металлов в гораздо больших количествах, чем металл, необходимый для электростанций, работающих на углеводородах.
Добыча полезных ископаемых также требует пресной воды, которая иногда отнимается от сельскохозяйственных культур, если она не производится путем опреснения. Если вода опресняется, то это электрическая энергия и металлы, электрическая энергия, которая нуждается в углеводородах и возобновляемых источниках энергии. Это уроборос, кусающий себя за хвост…
Таким образом, сегодня мы находимся на рекордно высоком уровне потребления всех ресурсов, который растет темпами, аналогичными или превышающими рост мирового ВВП, обычно удваивая потребление всего за поколение или меньше.
Все исторические модели и прогнозы потерпели неудачу и будут по-прежнему не в состоянии смоделировать все взаимодействия между сырьем, которые происходили в прошлом и которые будут продолжать происходить в будущем, скептически заключает Хавьер Ревуэльта.
Комментарий ИРТТЭК. Статья Хавьера Ревуэльта, фактически, ставит тот же вопрос, который был поставлен в докладе Римскому клубу «Пределы роста» в 1972 году. Из текста следует, что при сегодняшнем состоянии цивилизации проблема исчерпания ресурсов не решаема. Но напомним, что из всех предложений доклада полностью было проигнорировано только одно − переход к производству товаров с максимально длительным сроком службы. Развитые страны, наоборот, перешли к производству одноразовой продукции и продукции с минимальным сроком службы. То есть сокращение потребления природных ресурсов несовместимо с нынешней моделью рыночной экономики. Это предвещает печальный прогноз или для экономической модели, или для ресурсов.