Энергия и цивилизация

Но лучший способ продемонстрировать экспансию состоит в том, чтобы выразить ее в терминах полезной энергии, реально произведенного тепла, света и движения. Как мы уже видели, ранние способы конверсии ископаемого топлива были очень неэффективными (менее 2 % для ламп накаливания, менее 5 % для паровых локомотивов, менее 10 % для тепловой генерации электричества, менее 20 % для маленьких угольных печей), но усовершенствование угольных котлов и печей вскоре удвоило эффективность, и в этой области до сих пор остается потенциал для движения вперед. Жидкие углеводороды, сжигаемые для домашнего отопления, а также с промышленными целями и для генерации энергии, конвертируются с более высокой эффективностью, и только бензиновые двигатели внутреннего сгорания в пассажирских автомобилях сравнительно неэффективны. Сжигание природного газа в топках, котлах или турбинах отличается высокой эффективностью, обычно она превосходит 90 %, и таковы же показатели конверсий первичного электричества.

Вследствие этого в 1900 году средняя взвешенная эффективность глобального использования энергии была не выше 20 %, к 1950-му – выше 35 %, и к 2015 году глобальное среднее конвертации ископаемого топлива и первичного электричества достигло 50 % от общей коммерческой потребляемой мощности. Международное агентство по энергии (IEA 2015а) считает, что в 2013 году мировое производство составило 18,8 Гт в нефтяном эквиваленте, а окончательное потребление – 9,3 Гт в нефтяном эквиваленте, с самыми высокими потерями в тепловой генерации энергии и на транспорте, что предсказуемо. Особенно примечательным выглядит тот факт, что в ключевом секторе потребления, домашнем отоплении, население целых стран совершило переход к полной эффективности на протяжении нескольких десятилетий (примечание 6.1).

Примечание 6.1. Эффективность домашнего отопления

Менее чем за 50 лет я успел пожить в домах, которые обогревались четырьмя разными видами топлива, и видел, как эффективность конверсии этого ключевого энергетического процесса утроилась (Smil 2003). В конце 1950-х годов, в деревне, окруженной лесами, на чешско-баварской границе, мы обогревали наш дом, как и большинство соседей, дровами. Отец заказывал уже спиленную и лишенную ветвей ель или пихту, и мне приходилось летом колоть дрова, чтобы получился готовый материал для печи (а также более тонкая растопка) и складывать их под навесом, чтобы они высохли. Эффективность нашей дровяной печи была не выше, чем 30–35 %. Когда я учился в Праге, все энергоемкие операции – отопление, приготовление пищи, генерация энергии – зависели от лигнита, а угольная печка в моей комнате, в бывшем монастыре, здание которого отличалось толстыми стенами, имела эффективность около 45 %. После переезда в США мы сняли верхний этаж пригородного дома, он обогревался нефтью, которую привозили в цистерне и сжигали в котле с эффективностью не более 60 %. Наш первый дом в Канаде имел газовый котел с эффективностью 65 %, и когда я спроектировал новый, суперэффективный дом, то поставил котел с показателем 94 %, а потом заменил на другой, дающий 97 %.