Энергия и цивилизация

Период очень быстрого развития после 1700 года начался благодаря нескольким гениальным изобретениям. Но величайшие успехи XIX века были достигнуты в результате тесной взаимосвязи между расширением научного и технического знания с одной стороны, и коммерциализацией новых изобретений – с другой (Rosenberg and Birdzell 1986; Mokyr 2002; Smil 2005). Энергетические основания прогресса XIX века включали развитие паровых двигателей и их широкое распространение в качестве как стационарных, так и мобильных первичных движителей, плавку железа с помощью кокса, крупномасштабное производство стали, начало генерации электричества и появление двигателей внутреннего сгорания. Масштабы и скорость этих изменений были обусловлены сочетанием энергетических инноваций с новыми методами химического синтеза и улучшением организации производства на фабриках. Активное развитие новых видов транспорта и телекоммуникаций тоже имело важное значение как для наращивания производства, так и для развития национальной и международной торговли.

К 1900 году аккумуляция технических и организационных инноваций обеспечила западному миру, к которому присоединилась новая сила в виде США, контроль над беспрецедентной долей глобальной энергии. С долей населения лишь 30 % от общего количества, западные страны потребляли около 95 % ископаемого топлива. На протяжении XX века западный мир увеличил общее потребление энергии почти в 15 раз. Неизбежно его доля потребления энергии снизилась, но к концу столетия Запад (ЕС и Северная Америка) с населением менее 15 % от глобального потреблял почти 50 % всей первичной коммерческой энергии. Европа и Северная Америка оставались ведущими потребителями топлива и электричества на душу населения и сохраняли техническое лидерство. Экономический рост Китая изменил абсолютные рейтинги: страна стала крупнейшим потребителем энергии в мире в 2010 году, к 2015-му она на 32 % опережала США, но потребление на душу населения составило всего треть от среднего в США (ВР 2016).

Другие грубые приближения возможны в описании долгосрочных паттернов потребления первичной энергии в Старом Свете (рис. 7.3). В Великобритании уголь заменил дерево в XVII веке, во Франции и Германии дерево быстро потеряло важность после 1850 года, а в России, Италии и Испании биологическое топливо оставалось все еще доминирующим в XX веке (Gales et al. 2007; Smil 2010a). Когда базовая энергетическая статистика доступна, то можно количественно оценить переходы и различить длинные волны замещений (Smil 2010а; Kander, Malanima and Warde 2013). В глобальных терминах это можно сделать с достаточной точностью с середины XIX века (рис. 7.3). Скорости замещения были низкими, но, учитывая разнообразие всяческих факторов, можно только удивляться, насколько одинаковыми.

Моя реконструкция глобальных энергетических переходов показывает, что уголь (замещая древесину) достиг 5 % мирового рынка около 1840 года, 10 % к 1855-му, 15 % к 1865-му, 20 % к 1870-му, 25 % к 1875-му, 33 % к 1885-му, 40 % к 1895-му, и 50 % к 1900 году (Smil 2010а). Отрезки времени в годах, которые проходили между этими вехами: 15-25-30-35-45-55-60. Интервалы для нефти (замещавшей уголь), которая добралась до 5 % глобальных поставок в 1915 году, были практически теми же самыми: 15-20-35-40-50-60 (нефть никогда не достигала 50 %, и сейчас ее доля уменьшается). Природный газ достиг отметки в 5 % от общих первичных поставок в 1930 году, и 25 % – через 55 лет, то есть, ему потребовалось значительно больше времени, чем углю или нефти. Схожее протекание трех глобальных переходов – уходило два или три поколения, или 50–75 лет, чтобы новый ресурс отвоевал значительную долю на глобальном энергетическом рынке – выглядит достойным внимания, поскольку три вида топлива требовали различных технологий производства, распределения и конверсии, и поскольку масштаб замещения был очень различным. Переход от 10 до 20 % для угля потребовал годового роста потребления менее чем на 4 ЭДж, а тот же переход для природного газа – примерно 55 ЭДж/год (Smil 2010а). Два наиболее важных фактора, которые позволяют объяснить сходство в скорости перехода – предпосылки для громадных инфраструктурных инвестиций и инерция материально воплощенных энергетических систем.