Энергия и цивилизация - читать онлайн книгу. Автор: Вацлав Смил cтр.№ 93

Подобная концентрация мощности требует намного более высоких стандартов безопасности, поскольку возрастает цена ошибки. Экипажи, которые до конца девятнадцатого века использовались в городском транспорте, развивали постоянную мощность не более 3 кВт (четыре запряженные лошади) и перевозили от 4 до 8 человек. Пилоты реактивного лайнера контролируют 30 МВт и перевозят 150–200 пассажиров. Временная невнимательность или ошибка в оценке ситуации приведут к совершенно разным последствиям, когда у того, кто ошибется, «в руках» 3 кВт и 30 МВт, то есть разница в четыре порядка. Очевидный способ снизить такие риски – использовать электронный контроль.

Самая безопасная система транспорта в мире – японский shinkansen («новая магистраль») между Токио и Осакой, 50 лет его работы без происшествий отпраздновали 1 октября 2014 года – использует централизованный электронный контроль с самого своего появления. Автоматический контроль поддерживает нужное расстояние между поездами и пускает в ход тормоза, если скорость превышает обозначенный максимум; централизованный контроль движения следит за выполнением маршрутного расписания; детекторы землетрясений фиксируют первые сейсмические волны, достигшие поверхности Земли, и могут остановить или замедлить составы до того, как начнется собственно землетрясение (Noguchi and Fujii 2000). Современные реактивные самолеты автоматизированы много десятилетий назад, и продвинутый контроль все больше проникает в автомобилестроение. Электронный контроль и постоянный мониторинг – применение которых сейчас варьируется от комнатных термостатов до больших плавильных печей, от антиблокировочных тормозных систем до повсеместного CCTV в городах – появились с широким распространением компьютеров и переносных электронных устройств и стали новой категорией спроса на электричество.

Рост глобального производства электричества в XX веке был даже быстрее, чем расширение добычи ископаемого топлива, чья средняя величина в год составила около 3 % (рис. 6.5). Менее 2 % всего топлива превращали в электричество в 1900 году, менее 10 % в 1945-м, но к концу века доля поднялась до 25 %. Новые гидроэлектростанции (в большом масштабе начали строить после Первой мировой войны) и новые ядерные мощности (с 1956 года) еще увеличили производство энергии. В результате глобальные поставки электричества росли примерно на 11 % в год между 1900-м и 1935-м, и затем на более 9 % в год до начала 1970-х. В оставшейся части века рост уменьшился до 3,5 % в год, в основном потому, что спрос в богатых экономиках понизился, а эффективность конверсии возросла. Новые способы генерации электричества от возобновляемых источников, таких как солнечная энергия и ветер, показали значительный рост с конца 1980-х годов.

Никакой другой выигрыш, обеспеченный этой новой мощностью, не был столь фундаментальным, как значительный рост в глобальном производстве продовольствия, который сделал возможным предоставить адекватное питание почти 90 % мирового населения (FAO 2015b). Никакое изменение не определило вид современного общества в большей степени, чем процесс индустриализации, и никакое новое улучшение не внесло больший вклад в появление глобальной цивилизации, чем эволюция массового транспорта и громадное увеличение нашей возможности по накоплению информации и вовлечению в коммуникации с частотой и интенсивностью, не имеющей исторических прецедентов. Но эти впечатляющие достижения не были разделены между всеми людьми в равной степени, и я напишу о том, как выгоду от глобального экономического роста непропорциональным образом получила небольшая часть человечества, и отмечу значительные внутринациональные различия. Но даже при всем при этом имели место многие универсальные усовершенствования.

Рисунок 6.5. Глобальная генерация электричества росла значительно быстрее, чем добыча ископаемого топлива. Ведущие экономики мира всегда были его крупнейшими производителями, и тепловая генерация (в данный момент большей частью на угле и природном газе) продолжает доминировать на глобальном уровне (слева). Гидроэлектричество и ядерная энергетика остаются на втором и третьем месте соответственно. Ветровая и солнечная энергетика начали быстро расти после 2000 года. Основано на данных из United Nations Organization (1956), Ра I grave Macmillan (2013) и BP (2015)

Энергия в сельском хозяйстве

Ископаемое топливо и электричество стали незаменимыми ресурсами в современном земледелии. Они использовались прямо, чтобы приводить в движение механизмы, и косвенно, чтобы строить эти машины, добывать минеральные удобрения, синтезировать азотистые вещества и защитные химикалии (пестициды, фунгициды, гербициды и др.), чтобы создавать новые разновидности растений. А с недавнего времени – чтобы приводить в действие электронику, берущую на себя многие функции и поддерживающую аккуратное земледелие. Ископаемое топливо обеспечило рост объема и стабильности урожаев, оно заменило практически всех тягловых животных в богатых странах и значительно уменьшило их использование в бедных, а замена мускулов двигателями внутреннего сгорания и электромоторами продолжила снижение интенсивности труда, начатое доиндустриальными достижениями в сельском хозяйстве.

Непрямое влияние ископаемого топлива на сельское хозяйство началось уже (пусть и в небольшом масштабе) в XVIII веке, когда плавку железной руды перевели с древесного угля на кокс. Оно расширилось с распространением стальных механизмов во второй половине XIX века и достигло новых высот с появлением новых, более мощных полевых машин, оросительных насосов, а также различного оборудования в XX веке. Но объем вложенной в машины энергии – всего лишь доля энергии, прямо использованной на управление тракторами, комбайнами и другими, на то, чтобы качать воду, сушить зерно и обрабатывать злаки. Из-за присущей им высокой эффективности дизельные двигатели стали доминировать во всех этих областях, но на долю бензина и электричества тоже осталось немало.

Использование двигателей внутреннего сгорания в сельскохозяйственных механизмах началось в США, в то же десятилетие, когда легковые машины стали массово производимым товаром (Dieffenbach and Gray 1960). Первый тракторный завод был заложен в 1905 году, устройство отвода мощности для навесного оборудования появилось в 1919-м, а мощные подъемники, дизельные двигатели и резиновые шины – в начале 1930-х. До 1950-х годов механизация в Европе шла несколько медленно, в густонаселенных странах Азии и Латинской Америки она началась только в 1960-х, а в некоторых бедных государствах идет прямо сейчас. Механизация полевых работ была главной причиной роста производительности труда и снижения доли занятого в сельском хозяйстве населения. Сильная западная лошадь начала XX века работала с мощностью шести человек, но даже первые тракторы выдавали эквивалент 15–20 тяжелых лошадей, а сегодняшние машины, работающие в Канадских прериях, выдают до 575 л. с. (Versatile 2015).

В главе 3 я показал, как рост производительности снизил средние трудовые вложения в выращивание пшеницы в Америке с 30 часов на тонну в 1800 году до менее 7 часов на тонну в 1900-м; к 2000 году показатель уменьшился до 90 минут на тонну. Высвободившаяся трудовая сила начала перемещаться в города, вызвав мировое сокращение сельского населения и продолжающийся до сих пор рост урбанизации (рассмотрен дальше в этой главе). Американская статистика позывает результаты перемещения. Процент трудящихся на селе уменьшился с более 60 % от всей рабочей силы в 1850 году до менее 40 % в 1900-м; эта доля составила 15 % в 1950 году, а в 2015-м она была всего 1,5 % (USDOL 2015). Для сравнения, сельским трудом в ЕС сейчас занято 5 % работающих, а в Китае все еще около 30 %.