Энергия и цивилизация

Не были реализованы и некогда существовавшие долгосрочные планы на большие приливные электростанции; работает всего несколько таких комплексов во Франции и в Китае. Новые посадки быстрорастущих деревьев (ивы, тополя, эвкалипта или сосны) дают возможность получать щепу для генерации электричества – вот выбор, стоящий на дороге у многих проблем окружающей среды, и пожнивные остатки и другие органические отходы сейчас также используют для крупномасштабного производства биогаза (в первую очередь в Германии и Китае), но его вклад имеет значение только на локальном уровне. Несмотря на разнообразие возобновляемых источников энергии, быстрое продвижение по отдельным направлениям и многие противоречивые заявления, вердикт очевиден: как и в случае других энергетических переходов, замена ископаемого топлива будет длительным процессом, и нам придется подождать, чтобы увидеть эволюцию различных видов конверсии, способных занять заметное место в новом энергетическом мире.

Первичные движители в транспорте

В свете той важности, которую имеет мобильность как людей, так и товаров для современной цивилизации, финальный раздел моего обозрения, посвященного техническим достижениям, определяющим текущие энергетические основания современного общества, будет отдан первичным движителям в транспорте во всех их разновидностях, от малых двигателей до мощных ракет. Развитие двигателей четырехтактного цикла (в наше время в основном бензиновых, с небольшой долей работающих на этаноле и природном газе) сильно замедлилось с первого десятилетия XX века, когда их начали производить массово. Наиболее важные изменения включают примерное удвоение коэффициента сжатия, снижение массы и рост мощности, результатом чего стало уменьшение соотношения масса/мощность: оно упало с почти 40 г/Вт в 1900 году до всего лишь 1 г/Вт столетием позже. Первый массово производимый в США автомобиль, Curved Dash компании Ransom Olds, имел одноцилиндровый двигатель в 5,2 кВт (7 л. с.). Двигатель Model Т Форда, производство которой закончилось только в 1927 году после 19 лет и 16 миллионов единиц, был в три раза мощнее.

Рост средней мощности американских автомобилей был прерван с повышением цен ОПЕК в 1970-х, но возобновился в 1980-х годах: средняя мощность легкового автомобиля выросла с 90 кВт в 1990-м до 175 кВт в 2015 году (USEPA 2015). Но «легковой автомобиль» на самом деле неверный термин, поскольку в США около 50 % персонального транспорта – микроавтобусы, грузовики-пикапы и внедорожники. Дизельные двигатели тоже стали сравнительно более легкими и мощными, и эти усовершенствования позволили им доминировать на нескольких важных транспортных рынках (Smil 2010b). Первые грузовики на дизеле появились в Германии в 1925 году, первые тяжелые пассажирские автомобили (тоже в Германии) – в 1936-м. Накануне Второй мировой большинство грузовиков и автобусов в Европе были дизельными, и после войны это стало нормой по всему миру. Автобусные дизельные движки с мощностью в 350 кВт имели соотношение масса/мощность 3–9 г/ Вт и могли проезжать до 600 тысяч километров без капитального ремонта.

Соотношение масса/мощность для автомобильных дизельных двигателей в конечном итоге уменьшилось до 2 г/Вт, а это значит, что дизели в пассажирских автомобилях лишь немного тяжелее, чем их бензиновые родичи (Smil 2010b). Относительно низкая цена на топливо сделала дизельные легковые автомобили обычным делом в ЕС, где они сейчас составляют более 50 % от становящихся на учет машин (ICCT 2014). Но такие машины остаются редкостью в США: в 2014 году на них приходилось всего 3 % автомобилей. Имидж этой разновидности транспорта сильно пострадал в 2015-м, когда «Фольксваген» был вынужден признать, что многие модели с дизельным двигателем, проданные после 2008 года, содержали незаконное ПО, которое выдавало фальшивые сведения о выбросах, чтобы обойти законодательство США в области окружающей среды.

Локомотивы на дизельном топливе (мощностью до 3,5 МВт) тянут (и толкают) грузовые поезда на всех неэлектрифицированных железных дорогах мира. Как уже было отмечено, дизельные двигатели начали завоевывать море до Первой мировой войны и стали незаменимым первичным двигателем глобализации, поскольку вся морская торговля энергоресурсами, сырьем, возвратными отходами, пищевыми и промышленными товарами сейчас приводится в движение этими массивными, эффективными машинами (Smil 2010b). Наиболее мощные морские двигатели в супертанкерах и огромных контейнеровозах разработаны в Европе компаниями MAN и Wartsila, построены в Южной Корее и Японии, и их мощность достигает почти 100 МВт.