Чего достигли ОНИ за 50 лет. Цивилизация без нефти.

Первый звоночек по поводу энергосбережения в мире прозвучал в 70-е, когда случился нефтяной кризис. Тогда заговорил о т.н. «возобновляемых источниках энергии», замене нефти и энергосберегающих технологиях. Прошло около 40 лет, и мир непрерывно двигался в направлении избавления от нефтяной зависимости. К сожалению, последние годы стали характеризоваться неадекватным отношением к этому вопросу. Истерия, которой сопровождается обсуждение природоохранных вопросов, популяризация ненаучных идей в части влияния экологической обстановки на климат, а также бешеные усилия по монетизации моды на электромобили – сделали свое дело. Теперь нормальным делом для «цивилизованной страны» считается влить миллиарды в солнечные батареи, которые почти не дают электричества или в ветряки, которые за срок работы не оправдывают даже свою цену. Надо сказать, что Россия несколько в стороне от этой вакханалии в силу климатических и народонаселеческих особенностей. Проще говоря, мы живем там, где большинство людей земли жить считают невозможным. К огорчению для остального, т.н. «цивилизованного» мира, именно этим мрачным богам из ледяного ада принадлежит нефть – субстанция, на которой уже много лет базируется экономическое благополучие индустриальных стран. И много нефти. Больше принадлежит только воинственным племенам на верблюдах и черным царькам с золотыми Калашниковыми. Цивилизованным странам остается только убивать природу канадского севера ради тысяч сланцевых дырок или загонять поляков на плавучие платформы. Ну, так распорядилась судьба.

Именно поэтому в 21 веке, веке совершенно невозможных для прошлого технологий промывки мозгов и манипуляции сознанием, предпринимаются жесточайшие усилия по тому, чтобы заменить нефть на ВИЭ если уж не в реальности, то хотя бы в мозгах обывателя. И делается это с успехом. Метод простой: объективные данные никого не интересуют. Шельмование доходит до крайнего градуса. За достижения выдаются некие идеи, опытные образцы – за серийные модели, анонсы недобросовестных производителей, собравших деньги с легковерных фанатов – за свершившуюся производственную программу. Вы все догадываетесь, о ком и о чем это. Но… считается, что будущее вот-вот наступит. И нефть будет не нужна. Вот-вот решат один вопросик, другой, что-нибудь придумают… наконец построят еще один ветропарк – и наступит счастье. Поэтому давайте посмотрим, что будет и каким будет это счастье.

Сделаем это на примере Великобритании. Дэйвид Мак-Кай в книге «Возобновляемая энергия без вранья» попробовал оценить, что получится в цивилизованной Великобритании, если перейти на «100% возобновляемых».

Для начала, Мак-Кай оценивает потребление британского «среднего класса» – а там сейчас большинство «средний класс» и есть. В качестве единицы мощности в книге выбран 1 кВт·ч/сутки. Такая единица понадобилась для лучшего охвата аудитории: британцы, как и россияне, платят за киловатт-час, оттого понятнее. Итак, средний британец хорошо кушает (2'700 ккал, 280 г мяса или птицы в сутки), элегантно одевается («сделано в Китае»), ездит в личном автомобиле (изредка пользуясь общественным транспортом), один раз в год летает куда-то полежать под более интенсивным солнышком. Некоторые британцы летают на боевых вертолётах, гоняют на полицейских «перехватчиках» или возят пациентов на «Скорых» – то есть обеспечивают остальным порядок и покой. Потребляемая британцами мощность – 8'150 ватт на человека. Примерно столько же в других странах Северной Европы: Германии, Франции, Австрии, Голландии… В Норвегии, США, Канаде потребление почти вдвое выше. Для сравнения, мы подсчитали, что в 2015 году 7.35 миллиарда землян потребляли 18.5 тераватт мощности из источников с низкой энтропией плюс как минимум 8.5 ТВт в виде продовольствия, то есть по 3'670 Вт на душу. Средний землянин потребляет вдвое меньше, чем средний британец.

Далее Мак-Кай переходит от максимальных оценок производства к реальным. Внезапно оказывается, восемь киловатт на душу произвести из возобновляемых источников никак не получается.

Центр Тайнделла отмечал, что даже для выработки 660 ватт на душу придётся напрягаться. Производство из возобновляемых источников (включая биомассу) в Великобритании 2006 года – 34 Вт на нос. От ядерных станций получали 142 Вт, остальное, в порядке возрастания: уголь, нефть, природный газ.

Большая работа и времени требует немало. В 2002 «Общество Инженеров-Ядерщиков» доклад PIU раскритиковало в пух и прах – не за абсолютные значения, а за сроки: 2020 год – совершенно не реалистичен. И как в воду глядели: с момента доклада прошло 13 лет, в 2015 Великобритания произвела из возобновляемых… 147 ватт на душу. В отместку, зеленоватые лирики перекричали ядрёных физиков: субсидии срезали, и производство электроэнергии на атомных станциях сократилось до 124 ватт на британца. Впрочем, в целом по планете ситуация ещё хуже.

Самые оптимистичные прогнозы едва дотягивают до 1/3 требуемой мощности и меньше чем среднедушевое потребление на планете. Отчего такая разница с максимальной оценкой? Рассмотрим только первые три строчки таблицы производства. Закатать 5% территории Британии в солнечные панели при использовании современных технологий нереально. Во всех месторождениях Земли просто нет такого количества редких элементов, например, гадолиния для этих батарей.

Кое-где ведутся исследования по замене редкоземельных на дешёвую серу, а перцы уже вопят, что редкоземельные «скоро» станут не нужны. Ну, «скоро» у перцев – это лет пятьдесят минимум. А скорее – никогда. Между делом, в 2011 году, единственный на планете серьёзный производитель гадолиния – КНР – вдруг заявила: «Конец экспорта, самим мало».

Более того, Солнце, конечно, светит миллиарды лет, а вот солнечная панель работает 20-30. Каждые 25 лет каждый британец должен будет оплатить установку новых панелей. Ну, или более реально: покупать по 10 м2 новых солнечных панелей ежегодно. Трата, сравнимая с покупкой микролитражки.

Установка ветряных турбин на шельфе Северного моря потребует не менее 60 миллионов тонн стали. Для сравнения, все нефтегазовые платформы Северного моря, со всеми трубопроводами и прочей инфраструктурой – всего 8 миллионов тонн. Во время Второй Мировой американские судостроительные компании спустили на воду 2'751 сухогруз класса «Либерти» – строили быстрее, чем немецкие подводные лодки успевали топить. Общая масса стали в пароходах – 19 миллионов тонн.

Однако, и ветряная турбина в море работает вечно лишь во влажных мечтах перцев. Реальный срок службы – те же 30 лет или меньше. Уже сейчас по всей Европе часть ветряков простаивает – нет запчастей. Значит, после постройки турбин Британии потребуется ежегодно скармливать на нужды ветроэнергетики не менее 2 миллионов тонн новой стали.

Ну и биотопливо. В США, Аргентине, Австралии – процесс уже идёт. Сахарный тростник и кукурузу перерабатывают в этанол, рапс – в биодизель. Площадь Великобритании невелика – всего 44 сотки на душу населения, включая и сельхозугодья, и городскую застройку, и бесплодные скалы. Лишней земли просто нет, да никто и не отдаст.

Какой уровень жизни получится, если ограничиться 2'650 ваттами на человека в день?

Туризм убираем начисто: фиг с ней, с Болгарией, дома позагораем. Про личные автомобили придётся забыть и пересесть на велосипеды, автобусы, электрички, сократив расходы энергии на 85%. Аналогично поступаем с грузовыми перевозками, средствами связи, освещением, сокращая на 90%. На улицах будет темно, как в 1940. Категорически не сокращаем образование, а то население примется расти, и 2'650 Вт на душу никак не удержать. Чем нельзя поступиться? Примерно 1/5 предметов потребления, обогревом, продовольствием. Британия – не Бразилия, зимой бывает прохладно. Сколько отнимать у военных и полиции – решайте в меру вашей веры в добропорядочность среднего британца и соседей за Каналом. Много там сэкономить не удастся.

Уровень мирной жизни исключительно на возобновляемых источниках энергии соответствует скудной, пайково-голодной, воюющей Британии образца 1916 или 1941 годов

Мак-Кай предлагает ряд мер, как смягчить переход на низкий уровень потребления.

1. Пассажироперевозки наземным транспортом. Следует учитывать не только расход топлива на единицу пробега, но и затраты энергии на создание, ремонт, утилизацию транспортных средств, а также на поддержание инфраструктуры. Даже велосипед не перевозит седока бесплатно – истираются шины, изнашивается механизм, да и вращающему педали седоку требуется больше калорий. Общие расходы педального транспорта составляют 1-2 кВт·ч на 100 пассажиро-километров. В долгосрочной перспективе основным методом пассажироперевозок в «Великобритании на возобновляемой энергии» будет общественный транспорт: автобусы (общий расход порядка 10-30 кВт·ч на 100 пассажиро-километров) и железная дорога (порядка 2-15 кВт·ч на 100 пассажиро-километров). Предлагаются новации, навроде автоматических пунктов проката велосипедов. Ну и, натурально, британцам придётся, как 150 лет назад, инвестировать в пару крепких ботинок и трость – или длинный зонтик. И обходиться вообще без транспорта.

2. Грузоперевозки наземным/морским транспортом. Мак-Кай отмечает, что современный железнодорожный, речной и морской транспорт уже достигли максимальной эффективности порядка 0.1-0.2 кВт·ч на 1 тонну груза на 100 км. Морской транспорт, предположительно, может ещё уменьшить это значение за счёт прямого использования энергии ветра (если паруса будут ставить не матросы, а механизмы). Однако, основными методами сокращения энергозатрат станет прямое сокращение грузоперевозок. Порт, принимавший 10 контейнеровозов в неделю в 2008, будет в 2050 году принимать одно судно. Вот вам и сокращение на 90%.

3. Воздушный транспорт, морские лайнеры. Самолёты летать не перестанут, но летать будут куда реже. Практическим пользователем авиации станут военные. Иногда они же могут возить тушку очередного премьер-министра. Ну и у мультимиллиардеров и их обслуги авиация останется, – кто же им-то запретит? Средний британец будет рассказывать об единственном в жизни воздушном путешествии, как бабушки в СССР образца 1960 года: «а вот я на самолёте летала…»

4. Обогрев помещений. К счастью, кондиционирование (охлаждение) воздуха в умеренной Великобритании не является жизненной необходимостью.

К несчастью, большинство домов в Великобритании было построено или перестроено в 1950-70 годы, когда энергия была дешева, а про теплоизоляцию не задумывались. По подсчётам Мак-Кая, можно сохранить до 25% энергии, если просто вложить теплоизоляцию между кирпичными стенами и заменить типичное для Британии одинарное остекление на стеклопакеты.

Кроме того, большинство британцев традиционно поддерживают температуру в помещениях вблизи забортной. «Нормальной комнатной температурой» считается зимой +15°Ц, летом +30°Ц. Впрочем, та же практика существует и в Китае: типичная домашняя одежда зимой состоит из трёх-четырёх слоёв, включая подбитый ватой халат. Ну и жители северных штатов Индии не греют жилища, а надевают весь гардероб.

5. Горячая вода и приготовление пищи. Мак-Кай замечает, что использовать для нагрева воды электричество – бесполезно греть атмосферу. В странах с холодным климатом за нагрев воды могут отвечать те же ТЭЦ. Где климат мягкий, солнечные водонагреватели на крышах могут сократить затраты потребного топлива примерно вдвое-втрое. В странах жарких используются и системы прямого воздушного нагрева воды.

6. Бытовая электроника, связь, Интернет. Как ни странно, большинство устройств проводной и беспроводной связи достаточно эффективны с точки зрения энергии. Исключение составляют, в порядке убывания: (а) принтеры и копировальные машины всех мастей, потребляющие не только электричество, но и бумагу – очень энергоёмкий ресурс, (б) сверхбольшие мониторы, особенно вошедшие в моду двухметровые телевизоры, (в) устаревшие (или плохо изготовленные) электроприборы, бесполезно потребляющие ток в режиме ожидания. Беспокоиться, что после «Пика Нефти» одновременно у всех откажет связь, может лишь тот, кто ни разу не бывал в беднейших странах Азии. И в Индии, и на Филиппинах, и в Бангладеш мобильный телефон не является заоблачной роскошью, а G4 работает иногда лучше, чем в том же Лондоне. На картинке – филиппинский уличный нищий пишет в Twitter. Синяя пластиковая кружка – для подаяния.

7.Проблема предложения / спроса. Спрос на электрическую энергию в сети крайне неравномерный: меняется в зависимости от времени суток, времени года, и погоды за окном. Ядерные (и угольные) станции не умеют быстро изменять производство энергии. Снижение или увеличение выработки занимает часы. С ветровыми, волновыми, солнечными ситуация ещё хуже: они изменяют выработку часто и непредсказуемо, в зависимости от скорости ветра и облачности. Традиционно, «броски» выработки и потребления компенсировались станциями на природном газе и гидроэлектростанциями. Если выводить из оборота уголь и газ, заменяя их возобновляемыми источниками и ядерными станциями, потребуется сооружение, в порядке приоритетов: (а) резервных накопителей – например, накачивать воду в водохранилище, чтобы использовать гидроэнергию в момент пика потребления, (б) глобальных энергосетей – на уровне «вся Европа», (в) дополнительных (запасных) мощностей ветряков и солнечных панелей, (г) ограничение уровня потребления.

Если не предпринимать самых серьёзных мер, писал Мак-Кай в 2008, к 2075 году средний британец станет жить на уровне середины XIX века. Добро пожаловать в Новую Викторианскую Англию! Вместо газа – светодиодная лампа, вместо газеты – телефончик с Интернет. Пожалуй, доктора разбираются в болячках несколько лучше костоправов 1850 года. Остальное – читайте у Диккенса!

Впрочем, и 1900 Вт на человека – ещё не самая пессимистичная оценка. Снизу есть хорошо рассчитанный историками суровый 1560 год, когда средний житель Англии и Уэльса имел чуть менее 850 Вт, исключительно из возобновляемых источников. Жизнь простая и удивительная: предметы потребления и транспорт на уровне 1% от нынешних, 4 кг дров на день (да, по всей Англии шумели леса); но грубой растительной пищи достаточно для физического труда – 2700 ккал. Мясо – дважды в год по праздникам. Ожидаемая продолжительность жизни – 27 лет, детская смертность до 5 лет – половина от числа живых при родах. Ренессанс, мля.

В 2008 году Д.Мак-Кай попробовал прикинуть уровень жизни Великобритании при условии перехода на 100% возобновляемых источников энергии. Инженерные прикидки показали, что сохранить существующий уровень жизни за счёт одних возобновляемых источников невозможно.

Ну, и в заключение… Кому-то материал покажется устаревшим. Типа ой, 2008 год, лалала, теперь солнечные батареи бороздят просторы европейских городов. Для них повторю: на 2015 год ВИЭ дали на жителя Великобритании 147 Ватт. Занавес.

Кто захочет подробнее: https://aftershock.news/?q=node/495601

 Плюсаните там, кому резонансно.