Энергия и цивилизация - читать онлайн книгу. Автор: Вацлав Смил cтр.№ 71

Рисунок 5.1. Носильщицы угля в шотландской шахте в начале XIX века (Corbis)

Живое описание Болда также является отличной иллюстрацией фундаментального факта энергетики, впечатляющим примером того, как каждый переход к новой форме энергии обеспечивается интенсивным использованием существующих форм и первичных движителей. Переход от дерева к углю стал возможным благодаря человеческим мускулам, потребление угля подтолкнуло к освоению нефти и, как я подчеркиваю в последней главе, сегодняшние фотоэлементы и ветровые турбины являются воплощением ископаемых энергий, которые требовались для плавки нужного металла, синтеза необходимого пластика и производства других материалов, влекущих за собой высокие вложения энергии.

На самых глубоких шахтах лошади вращали лебедки, позволяющие поднимать уголь или откачивать воду. После 1650 года лошадей и ослов использовали непосредственно под землей. Запряженные лошадьми телеги, часто по рельсам, доставляли уголь на короткие дистанции, к рекам или гаваням для погрузки на баржи или корабли. К началу XVII века уголь повсеместно применяли в домашнем хозяйстве и в кузницах, для обжига кирпичей, керамической плитки и глиняной посуды, для изготовления крахмала и мыла, для извлечения соли. Но из-за загрязнений в конечном продукте его нельзя было использовать в стекольном деле, при сушке солода и, что самое важное, в плавке железа. Проблема с изготовлением стекла была решена первой, около 1610 года, с появлением отражательной печи, где сырые материалы нагревались в отдельных замкнутых секциях. Только доступность кокса позволила обеспечить все другие потребности (см. следующий раздел).

Другим важным косвенным путем использования угля стал угольный, или городской, газ, получаемый карбонизацией битуминозного угля, иначе говоря, высокотемпературным нагреванием топлива в печах с ограниченным поступлением кислорода (Elton 1958). Первые газовые системы были установлены независимо на английских текстильных фабриках в 1805–1806 годах. Компания, чьей целью стала организация централизованной поставки газа в Лондон, была основана в 1812 году. Улучшение оборудования, удаление серы из газа, новая техника изготовления труб малого диаметра из железа и более эффективные горелки сделали возможным распространение газового освещения. И его век не закончился с появлением электрических лампочек. Газокалильная сетка, запатентованная в 1885 году Карлом Ауэром фон Вельсбахом, позволила газовой промышленности еще несколько десятилетий конкурировать с электрической.

За пределами Англии распространение каменного угля в восемнадцатом веке было куда более медленным. Главная добыча велась в северной Франции, в районах Льежа и Рура, и в районах Богемии и Силезии. Добыча угля в Северной Америке приобрела национальное значение только на протяжении XIX столетия. Историческая статистика в области угледобычи и наилучшие из доступных (но менее надежные) оценки потребления древесного топлива в разных странах позволяют сузить, в некоторых случаях буквально до конкретной даты, периоды времени, когда уголь превзошел дерево и начал давать более половины всей первичной энергии в стране (Smil 2010а). В Англии и Уэльсе такое случилось довольно рано, но время этого самого раннего энергетического перехода можно определить только приблизительно.

Отдельные исследователи (Warde 2007) пришли к выводу, что выбор точной даты перехода от дерева к углю будет произвольным, но определили наиболее вероятное время, когда уголь стал превосходить биомассу в качестве источника тепла, как 1620 год, или даже немного ранее. К 1650 году доля угля выросла до 65 %, к 1700-му – до 75 %, к 1800-му – около 90 % и в 1850 году составляла более 98 % (последние две цифры для Великобритании в целом). Британское угольное превосходство затянулось и на следующее столетие: в 1950 году уголь обеспечивал 91 % всей первичной энергии в стране, и 77 % – в 1960-м. В результате уголь доминировал (составлял более 75 %) в энергетике страны 250 лет, много дольше, чем в любом другом государстве.

Франция в начале наполеоновской эпохи получала более 90 % первичной энергии из дерева, эта доля все еще составляла около 75 % в 1850 году, и только к 1875му упала ниже 50 % (Barjot 1991). Уголь оставался доминирующим топливом во Франции до конца 1950-х годов, после чего импортная нефть заняла его место. Добыча угля в колониальной Америке началась в 1758 году в Виргинии, и в начале XIX века Пенсильвания, Огайо, Иллинойс и Индиана стали производящими уголь штатами (Eavenson 1942). Уголь обеспечивал всего 5 % от общей первичной энергии к 1843 году, но последующий быстрый рост добычи увеличил долю до 20 % к началу 1860-х, а в 1884 году добытый каменный уголь содержал больше энергии, чем все потребление дров в стране (Schnurr and Netschert 1960). В 1880 году, когда в Японии начали вести статистику, дерево (и полученный из него древесный уголь) давало 85 % первичной энергии в стране, но к 1901 году интенсивная модернизация подняла долю угля выше 50 %, пик в 77 % был достигнут в 1917 году (Smil 2010а).

Российская империя, обладавшая большими бореальными лесами на севере европейской части и в Сибири, была по сути своей обществом дерева. В соответствии с советской исторической статистикой, дрова поставляли 20 % всей первичной энергии в промышленности в 1913 году (TsSU 1977), но это, очевидно, относится только к коммерчески заготовленному топливу, которое составляло малую долю от того, что требовалось для обогрева домов: даже небольшой дом потреблял не менее 100 ГДж/год. По моей оценке, дерево обеспечивало 75 % энергии к 1913 году, а нефть и уголь начали давать больше половины всей первичной энергии только в начале 1930-х (Smil 2010а).