Энергия и цивилизация - читать онлайн книгу. Автор: Вацлав Смил cтр.№ 76

Район Баку с большим количеством нефтяных бассейнов и колодцев был описан в средневековых источниках, в тексте 1593 года упоминается колодец в 35 метров, который был выкопан вручную в Балахани (Mir-Babaev 2004). К 1806 году, когда царская Россия заняла этот регион, на Апшероне находилось множество неглубоких колодцев, из которых собирали более легкую нефть, чтобы затем с помощью дистилляции получить керосин для освещения на месте и для экспорта с помощью верблюдов, в кожаных мешках и в деревянных бочках. Первая в мире коммерческая фабрика по переработке нефти была построена русскими в 1837 году в Балахани, и в 1846-м они же пробили первую (21 м в глубину) нефтяную скважину в Биби-Эйбат и тем самым начали эксплуатацию одного из крупнейших нефтяных полей, которая продолжается до сих пор.

Историки нефтяной промышленности на Западе либо упускают разработку в Баку из вида, либо начинают рассказ с США, с уже упомянутой выше Пенсильвании. Добыча нефти в Америке была мотивирована необходимостью найти заменитель для дорогого китового жира, который получали из ворвани и использовали для освещения (Brantly 1971). Америка имела самый большой в мире китобойный флот – общее число достигло пика в 700 судов около 1846 года – ив начале 1840-х они привозили около 160 тысяч бочек ворвани в порты Новой Англии каждый год (Starbuck 1878; Francis 1990).

Но первую нефтяную скважину в Северной Америке выкопали вручную в Канаде в 1858 году, и сделали это Чарльз Трипп и Джеймс Миллер Уильям около Блэк-Крик в графстве Лэмбтон в юго-западном Онтарио, следствием чего стал первый в мире нефтяной бум и переименование поселка в Ойл-Спрингс ^[12] (Bott 2004). Первую скважину, которую не выкопали, а пробурили, и которая попала во все истории нефтяной индустрии, организовал Эдвин Дрейк (1819–1880), бывший машинист поездов, нанятый Джорджем Генри Бисселом (1821–1884), основателем Pennsylvania Rock Oil Company (Dickey 1959). Скважина находилась на нефтяных выходах у Ойл-Крик рядом с Тайтусвиллем, Пенсильвания, бурильщики получили нефть с глубины 21 метр 27 августа 1859 года, и эту дату обычно называют началом современной нефтяной эры. Задача была выполнена с помощью перкуссионного бура, приводимого в движение небольшой паровой машиной.

На протяжении 1860-х годов только три страны могли похвастаться новой развивающейся нефтяной промышленностью – США, Канада и Россия. Добыча в Канаде выросла с первым фонтаном в Ойл-Спрингс в 1862 году и с новыми открытиями в окрестностях Петролео в 1865-м, но еще до конца века она снизилась почти до нулевого уровня, так что в число лидеров в производстве нефти страна вернулась лишь после Второй мировой войны с открытием нефтяных полей в Альберте. По контрасту, добыча в США только росла, сначала за счет многочисленных небольших полей в районе Аппалачей (от Нью-Йорка через Пенсильванию в Западную Виргинию), затем, начиная с 1865 года, за счет Калифорнии. Добыча в районе Лос-Анджелеса началась в 1880 году, в Сан-Хоакине в 1891-м (громадные поля Мидуэй-Сансет и Керн-Ривер до сих пор дают нефть) и в Санта-Барбаре после 1890 года (включая первые морские скважины, пробуренные с деревянных пирсов).

Канзас присоединился к числу нефтепроизводящих штатов в 1892 году, Техас (поле Корсикана) в 1894-м, Оклахома в 1897-м. В 1901 году Энтони Френсис Лукас открыл нефтяное поле Спиндлтоп около Бомонта, и нефтяной фонтан дал 100 тысяч баррелей нефти за день 10 января 1901 года (Linsley, Rienstra and Stiles 2002; рис. 5.6). Новорожденная русская нефтяная промышленность получила много инвестиций из-за границы, особенно значимые – от Людвига и Роберта Нобелей, открывших в 1875 году Nobel Brothers Petroleum Company, а также от братьев Ротшильд через их Caspian and Black Sea Oil Industry and Trade Society, основанное в 1883-м. К 1890 году Россия производила больше энергии в нефти, чем в угле, и в 1899-м, до открытия нефти в южном Техасе, она ненадолго стала крупнейшим в мире производителем сырой нефти, давая более 9 Мт/год (Samedov 1988). Большая часть топлива экспортировалась иностранными инвесторами. Добыча в районе Баку начала падать после 1900 года, и к 1913-му угля в стране потреблялось в два раза больше, чем нефти. Другие значимые нефтеносные районы были обнаружены в XIX веке в Румынии, Индонезии (Суматра в 1883 году) и Бирме (производство началось в 1887-м). Мексика вошла в число производителей нефти в 1901 году, в 1908-м последовало первое открытие на Ближнем Востоке: Месджеде-Солейман в Иране. Тринидадская нефть впервые была получена в 1913 году, громадное поле Мене-Гранде в Венесуэле на побережье озера Маракайбо начало давать продукцию в 1914-м.

Рисунок 5.6. Нефтяной фонтан на поле Спиндлтоп около Бомона, Техас, в январе 1901 года (Corbis)

В результате поисков обычно обнаруживали углеводородные поля, содержащие как сырую нефть, так и попутный природный газ, но в первые десятилетия добычи газ редко использовали, поскольку без компрессоров и стальных труб его нельзя было передавать на большие расстояния, и его просто выпускали в воздух. Жидкое топливо, полученное из сырой нефти, обладало высокой плотностью энергии. Бензин, керосин и дизельное топливо можно было перевозить, и эти вещества стали превосходным источником энергии для транспорта, а изобретение и распространение двигателя внутреннего сгорания открыло для них новый громадный рынок.

Добывать сырую нефть начали для того, чтобы обеспечить более удобный источник энергии для освещения, но менее чем через 25 лет в США коммерческая генерация электричества и лампы накаливания (см. следующий раздел) дали лучшую альтернативу. Когда нефтяная индустрия начала расширяться в 1860-х годах, не существовало коммерческих двигателей внутреннего сгорания, способных приводить в движение средства транспорта, но через те же 25 лет два германских инженера создали первый практичный автомобильный двигатель, ставший основой для глобального спроса на новое топливо, который достиг пика более чем через 130 лет.

Развитие двигателя внутреннего сгорания, нового первичного движителя, в котором топливо сгорает внутри цилиндра, происходило очень быстро. Конструкция была усовершенствована за первое поколение его коммерческого использования между 1886 и 1905 годами, после чего она оставалась в основе неизменной (хотя улучшалась во многих отношениях) большую часть XX века (Smil 2005). После нескольких десятилетий неудачных экспериментов и отброшенных вариантов конструкции первый коммерчески успешный двигатель внутреннего сгорания был запатентован в 1860 году Этьеном Ленуаром (1822–1900). Но его двигатель совершенно не подходил для мобильного использования: это была горизонтальная машина двойного действия, которая сжигала несжатую смесь осветительного газа и воздуха, воспламеняемую электрической искрой, и эффективность устройства составляла всего 4 % (Smil 2005).

В 1862 году Альфонс Бо де Роша (1815–1893) создал концепцию четырехтактного двигателя, но понадобилось еще 15 лет, прежде чем Николаус Август Отто (1832–1891) запатентовал такую машину (в 1877 году), и впоследствии продал почти 50 тысяч единиц (средняя мощность 6 кВт с коэффициентом сжатия всего 2,6) маленьким мастерским, которые не могли себе позволить паровой двигатель (Clerk 1909). Эта медленная машина, работавшая на угольном газе, не могла служить первичным движителем в транспорте. Способный выполнить эту задачу механизм создали Готтлиб Даймлер (1834–1900), бывший работник компании Отто, и Вильгельм Майбах (1846–1929), чтобы сжигать бензин в своей мастерской в Штутгарте (Walz and Niemann 1997). Бензин имеет энергетическую плотность 33 МДж/л (примерно в 1600 раз больше, чем газ, который использовал Отто), и низкую точку возгорания (примерно 40 °C), что облегчает старт.