Энергия и цивилизация

В кочевых обществах пища была единственным источником энергии; мои оценки показывают, что пища и фураж составляли около 45 % всей энергии в ранней Римской империи (Smil 2010с). В доиндустриальной Европе их доля колебалась от 20 до 60 %, но в 1820 году среднее было уже не более 30 %; к 1910-му – менее 10 % в Великобритании и Германии. К 1960-м годам энергия фуража уменьшилась до пренебрежимо малой величины, а на пищу осталось 2–3% общего потребления энергии в наиболее обеспеченных обществах, где ведущие роли стали принадлежать промышленному, транспортному и домашнему использованию топлива и электричества (рис. 6.3). Потребление электричества на душу населения выросло на два порядка в богатых странах, к 2010 году оно составило около 7 МВт/г. в Западной Европе и 13 МВт/г. в США. Контрасты между энергетическими потоками, находящимися под прямым контролем человека, впечатляют ничуть не меньше.

Рисунок 6.3.

Сравнение типичного годового потребления энергии на разных стадиях человеческой эволюции. Большой рост абсолютного потребления сопровождался ростом долей энергии, предназначенных для домашнего хозяйства, промышленности и транспорта. Все данные до XIX века являются приближениями, основанными на 5 тН (1994; 2010с) и Malanima (2013а); более поздние цифры взяты из национальных статистических источников

Когда в 1900 году фермер на Великих равнинах держал поводья шести больших лошадей во время вспашки пшеничного поля, он контролировал – прикладывая значительные физические усилия, сидя на стальном сиденье, часто в облаке пыли – не более 5 кВт одушевленной энергии. Столетием позже его праправнук, расположившийся в кондиционированной кабине трактора, без усилий направлял больше 250 кВт мощности дизельного двигателя. В 1900 году машинист, ведущий угольный локомотив с вагонами по трансконтинентальному маршруту со скоростью около 100 км/ч, повелевал около 1 МВт пара, максимальной мощностью, которую давала ручная подача угля (Bruce 1952; рис. 6.4). К 2000 году пилот «Боинга-747», идущего по межконтинентальному маршруту на высоте 11 км, мог использовать автопилот большую часть путешествия, а четыре газовых турбины давали до 120 МВт мощности и скорость 900 км/ч (Smil 2000а).

Рисунок 6.4. Управление паровозом конца XIX века

(вверху) и пилотирование реактивного «Боинга» (внизу). Два пилота контролируют на два порядка больше мощности, чем машинист и его помощник в локомотиве. Локомотив взят из VS archive, кокпит «Боинга» с

http://wallpapersdesk.net/wp-content/uploacls/2015/08/293l_boeing_747.jpg

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.