Последствия и проблемы

Назад: Беспрецедентная мощность и ее использование

Негативные последствия высокого уровня использования энергии современными обществами варьируются от очевидных физических проявлений до постепенных изменений, которые заметны только после многих поколений. К первой категории относятся громадные потери пищи в развитых странах, беспрецедентный рост числа страдающих от лишнего веса (индекс массы тела между 25 и 30) и ожирения (индекс массы тела больше 30). Тенденция увеличения массы тела усиливается все более низкими затратами энергии, распространением сидячего образа жизни благодаря массовому замещению мускулов машинами и повсеместному использованию автомобилей даже для перемещения на малые расстояния. К 2012 году 69 % населения США страдало от лишнего веса или ожирения, по сравнению с 33 % в 1950-х (CDC 2015), и все это результат переедания и снижения физической активности.

США вряд ли единственная страна, где растет число людей с ожирением и лишним весом (в Саудовской Аравии рост даже выше, а наиболее высокие показатели в данный момент относятся к детям в Китае), но тренд не глобален (пока?): население многих стран Европы и почти всех стран Африки к югу от Сахары имеет приемлемую массу тела. В любом случае, мое намерение не состоит в том, чтобы сконцентрироваться только на негативных последствиях интенсивного использования энергии. Каждое из пяти фундаментальных глобальных последствий современного использования энергии, которое я оценю, принесло множество благоприятных изменений наряду с эффектами, чье беспокоящее воздействие можно видеть на всех уровнях, от локального до глобального.

Продолжающаяся урбанизация – с 2007 года более половины человечества живет в городах – стала главным источником инноваций. Она привела к улучшению физического качества жизни и дает невероятные возможности в области образования и культуры, но в то же время урбанизация является причиной высокого уровня загрязнения воздуха и воды, сверхконцентрации людей, и создает ужасающие условия жизни для самых бедных слоев городского населения. Высокоэнергетичные общества могут похвастаться куда более высокими стандартами жизни, чем были у их традиционных предшественников, и подобный успех привел к возникновению ожиданий, что прогресс будет идти дальше. Но из-за экономического неравенства выигрыш оказался распределен неравномерно (иногда очень сильно); более того, нет гарантий, что дальнейшее развитие, требующее затраты дефицитных ресурсов, будет продолжаться по мере старения населения.

Цены на энергию, торговля топливом и электричеством и надежность поставок энергии стали важными политическими факторами как в импортирующих, так и в экспортирующих энергию странах; в особенности периоды высоких и низких цен на нефть значимо влияют на экономики, сильно зависящие от экспорта углеводородов. Выросшая разрушительная сила оружия, риск ядерного конфликта и его на самом деле глобальные экологические и экономические последствия сопровождались широким признанием бессмысленности термоядерной войны и постепенным снижением вероятности такого конфликта. Масштабное сжигание ископаемого топлива создало многочисленные факторы, негативно влияющие на окружающую среду, и на первом месте тут стоит глобальное потепление, хотя у нас есть эффективные варианты действий, чтобы ослабить эту угрозу.

Урбанизация

Города, особенно большие, имеют долгую историю (Mumford 1961; Chandler 1987). Рим I столетия н. э. был домом для более чем полумиллиона человек. Багдад времен Гаруна аль-Рашида, в начале IX века имел население 700 тысяч, современный ему Чанъань (столица Китая времен династии Тан) – 800 тысяч. Тысячелетием позже Пекин, ставший новой столицей, перешел цифру в миллион; в 1800 году существовало около 50 городов с населением более 100 тысяч. Но даже в Европе в 1800 году не более 10 % людей жили в городах. Последующий быстрый рост как населения самых крупных городов мира, так и общей доли городских обитателей был бы невозможен без ископаемого топлива. Традиционные общества могли поддерживать лишь очень небольшое количество крупных городов, поскольку энергия поступала от полей и лесов, площадь которых была как минимум в 50, а обычно в 100 раз больше, чем площадь самого поселения (примечание 6.11).

Примечание 6.11. Плотность мощности поставки и использования энергии в традиционном обществе

Приняв среднее поступление пищи на человека за 9 МДж/день, которое обеспечивается, как это обычно было в доиндустриальных обществах, почти полностью (90 %) за счет растительной пищи, и типичный урожай зерновых за 750 кг/га, мы можем рассчитать, что традиционный город в 500 тысяч человек нуждался в 150 тысячах гектаров обработанной земли. В более холодном климате годовые потребности в топливе (дерево и древесный уголь) составляли около 2 тонны на душу населения. Если оно поставлялось благодаря надежному базису в виде лесов с годовым приростом древесины в 10 т/га, то около 100 тысяч гектаров требовалось, чтобы обеспечить город. Плотно населенный город занимал всего 2500 гектаров и должен был полагаться на площадь примерно в 100 раз больше, чтобы получать достаточно пищи и топлива.

В терминах средней плотности мощности этот пример подразумевает около 25 Вт/м²общего потребления энергии и 0,25 Вт/м² для поставки энергии. Актуальный же разброс показателей плотности мощности был на самом деле очень большим. В зависимости от поступления продуктов питания, принятых способов отопления и приготовления пищи, энергетических потребностей в области ремесленного производства и эффективности сжигания топлива общее потребление энергии в доиндустриальных городах находилось между 5 и 30 Вт/м². Надежное производство топлива в ближайших лесах и угодьях приносило примерно между 0,1 и 1 Вт/м². Вследствие этого города должны были полагаться на засаженные и лесные территории в 50-150 раз большие, чем они сами. Отсутствие мощных и недорогих первичных движителей лимитировало объем поставок пищи и топлива из отдаленных регионов и порождало давление на растительные ресурсы в окрестностях города (Smil 2015b).

Современные города используют топливо с более высокой эффективностью, но значительная концентрация жилых зданий, производства и транспорта подняла плотность мощности в них до 15 Вт/м² в разбросанных поселениях в теплом климате, а в индустриальных городах в более холодном климате до 150 Вт/м². Однако как уголь, так и нефть, поставляемые для обеспечения этих потребностей, добываются с плотностью мощности, которая варьируется обычно между 1000 и 10 000 Вт/м²(Smil 2015b). Это значит, что индустриальный город должен полагаться на угольный разрез или нефтяное месторождение, чей размер составляет не более чем одну седьмую, а иногда менее одной тысячной от застроенной территории, и на новые, мощные первичные движители, перевозящие топливо от мест добычи к городам-потребителям. Если традиционные города жили благодаря концентрации разбросанных потоков энергии, которые приходилось собирать на большой территории, то современные города обеспечивают распространение ископаемых энергий, добытых централизовано на сравнительно малом пространстве.

Что касается пищи, то современный город в 500 тысяч, потребляющий в день 11 МДж/на душу населения (примерно одна треть поступает от животных источников пищи, требующих, в среднем, в четыре раза больше энергии в виде корма), нуждается только примерно в 70 тысяч гектаров для выращивания злаков, даже если их урожайность составит всего 4 т/га – это менее половины значения для традиционных городов. Ископаемое топливо и электричество обеспечивают перевозки пищи в больших объемах на большие расстояния. И только электричество и жидкое транспортное топливо сделали возможной подкачку питьевой воды, удаление жидких и твердых отходов, и смогли удовлетворить транспортные и коммуникационные потребности мегаполисов (города с населением более 10 миллионов человек). Все современные города возникли благодаря потокам ископаемой энергии, подвергшимся конверсии с высокой плотностью мощности, но у мегаполисов особенно большие потребности: недавний обзор (Kennedy and co-workers 2015) показал, что в 2011 году 27 мегаполисов (где обитает почти 7 % населения мира) потребляли 9 % всего электричества и 10 % всего бензина в мире.

Рост городов, питающихся ископаемым топливом (сначала только углем) был быстрым. В 1800 году только один из десяти крупнейших городов мира, Лондон (второй в десятке), находился в стране, чьи энергетические потребности обеспечивались в основном углем. Столетием позже девять из десяти находились в этой категории: Лондон, Нью-Йорк, Париж, Берлин, Чикаго, Вена, Санкт-Петербург, Филадельфия и Манчестер, в то время как Токио был столицей страны, где растительное топливо все еще давало около половины всей первичной энергии (Smil 2010а). Доля городского населения в мире в 1900 году составляла всего около 15 %, но показатель был куда выше для трех крупнейших производителей угля. Это более 70 % в Великобритании, до 50 % в Германии и 40 % в США. Последующая урбанизация привела к значительному увеличению числа очень больших городов. К 2015 году почти 550 городских агломераций превысили отметку в миллион жителей, и это по сравнению с тринадцатью в 1900 году и только двумя, Пекином и Большим Лондоном, в 1800-м (City Population 2015).

Ископаемое топливо также стимулировало движущие силы миграции: рост городов был обусловлен повышением механизации сельского хозяйства и развитием индустриализации. Конечно, урбанизация и индустриализация не являются синонимами, но эти процессы тесно связаны многими взаимно усиливающими друг друга обстоятельствами. В первую очередь следует отметить, что технический прогресс в Европе и Северной Америке имеет в значительной степени городское происхождение, и города по-прежнему являются источниками инноваций (Bairoch 1988; Wolfe and Bramwell 2008). Был сделан вывод (Bettencourt and West 2010), что по мере того, как население города удваивается, экономическая продуктивность увеличивается в среднем на 130 %, причем и общая, и на душу населения. В другом исследовании (Pan and co-workers 2013) этот результат приписали большей частью «сверхлинейному масштабированию», иными словами, рост плотности городского населения дает жителям больше возможностей для личного взаимодействия.

Масштабный сдвиг занятости в сторону сферы услуг был характерен для развития городов после Второй мировой войны. К 2015 году все эти трансформации привели к тому, что городское население превысило 75 % от совокупного не только в странах Запада, но и в Бразилии и Мексике (соответственно 90 % и 80 %). Во многих африканских и азиатских странах доля городского населения составляет меньше 50 %, в Индии – 35 %, в Нигерии – 47 %, но в Китае цифра превысила 55 %. Сравнительно низким показателем Китай обязан в значительной степени десятилетиям жестко контролируемой миграции при маоистском режиме; быстрая урбанизация в стране началась только в 1990-х годах. Экономические, экологические и социальные последствия столь масштабного перемещения людей находятся среди наиболее живо изучаемых феноменов современной истории. Отчаяние, лишения, грязь и болезни, общие для быстро растущих городов XIX века, широко отражены в литературе. Тексты варьируются от просто описательных (Кау 1832) до негодующих (Engels 1845), от записей парламентских слушаний до романов-бестселлеров (Dickens 1854; Gaskell 1855).

Схожие обстоятельства – если исключить опасность самых заразных болезней, ныне побежденных благодаря прививкам – можно видеть сегодня во многих городах Азии, Африки и Латинской Америки. Но люди все так же стремятся в эти самые города. Сейчас, как и ранее, они часто покидают условия еще более худшие, и этот факт обычно упускали и упускают из виду все, кто пишет о негативных сторонах урбанизации. Сейчас, как и ранее, нужно взвесить отчаянное состояние городской окружающей среды – эстетический кошмар, загрязнение воздуха и воды, шум, толпы, условия жизни в трущобах – и часто ничуть не менее неприятное состояние среды в сельской местности.

Обычные проблемы включают высокую концентрацию загрязняющих веществ в воздухе жилищ (особенно высокую в случае взвешенных частиц) от сжигания растительного топлива, неадекватное отопление в холодном климате, ненадежное обеспечение водой, плохие условия персональной гигиены, обветшавшие, перенаселенные жилища, минимальные возможности или их отсутствие в области нормального образования для детей. Более того, тягостный труд в поле редко кажется предпочтительным, даже если сравнивать его с неквалифицированной работой в промышленности. В среднем типичные заводские задачи требуют меньших затрат энергии, чем работа на ферме, и за удивительно короткий срок после начала массовой городской индустриализации продолжительность рабочего дня на фабриках стала жестко регулироваться.

Позже возникла тенденция к прогрессивному росту зарплат, появились такие преимущества, как страховая медицина и пенсионное обеспечение. Вместе с лучшими возможностями в сфере образования эти изменения привели к значительному росту средних стандартов жизни. Следом появился немаленький по объему городской средний класс, примерно одинаковый во всех большей частью либеральных экономиках. Привлекательность подобного великого, хотя и несколько потускневшего к настоящему моменту достижения западной цивилизации почувствовали люди по всему индустриализирующемуся миру. И, без всяких сомнений, оно оказалось важным фактором в падении коммунистических режимов, которые не смогли обеспечить схожие преимущества. И совершенно очевидно, какие именно последствия имела урбанизация для потребления энергии. Жизнь в городе требует значительного роста потребления энергии на душу населения даже в отсутствие тяжелой промышленности или крупных портов: для поддержания жизни человека, переехавшего в один из новых мегаполисов Азии, нужно на порядок больше энергии в виде ископаемого топлива и электричества, чем для того, кто остался в деревне.

Качество жизни

Растущее потребление энергии оказывало обычно постепенное (но в некоторых случаях, например в Китае 1990-х годов, откровенно внезапное) и большей частью желаемое воздействие на среднее качество жизни – термин несколько более широкий, чем стандарты жизни, поскольку он включает такие важные качественные переменные как образование и личная свобода. На протяжении десятилетий быстрого роста после Второй мировой войны многие бедные страны передвигались в среднюю категорию в потреблении энергии по мере того, как жители этих стран улучшали общее качество жизни (хотя часто ценой сопутствующей деградации окружающей среды), но распределение глобального использования энергии оставалось крайне искаженным. В 1950 году только около 250 миллионов человек, или одна десятая мирового населения, живущая в наиболее процветающих странах мира, потребляла более 2 тонн нефтяного эквивалента (84 ГДж) в год на душу населения, то есть на них замыкалось 60 % мировой первичной энергии (исключая традиционное растительное топливо). К 2000 году эта категория населения составила почти четверть человечества, и на нее уходит почти три четверти всего ископаемого топлива и электричества. По контрасту, самая бедная четверть населения Земли использует менее чем 5 % всех коммерческих энергий (рис. 6.18).

Рисунок 6.18. Кибера, один из крупнейших районов трущоб в Найроби (Corbis). Использование современной энергии на душу населения в Кении в среднем составляет около 20 ГДж/г., но обитатели трущоб в Африке и Азии потребляют всего 5 ГДж/г., или менее чем 2 % от среднего по США

К 2015 году благодаря быстрому экономическому росту Китая доля мирового населения, потребляющего более 2 тонн нефтяного эквивалента, поднялась до 40 % – величайший уравнивающий шаг в истории. Эти цифры выглядят ошеломляющими, но они не отражают реальных различий в среднем качестве жизни, поскольку бедные страны посвящают много меньшую долю общего потребления энергии домашним хозяйствам и транспортным потребностям, а также трансформируют энергию с меньшей эффективностью. Таким образом, реальная разница в типичном прямом использовании энергии на душу населения среди самых богатых и беднейших слоев человечества скорее в 40 раз больше, чем «всего лишь» в 20. Подобное колоссальное неравенство является одной из главных причин хронического разрыва в экономических достижениях и в общем уровне жизни. Ну а они, в свою очередь, являются базовым источником сохраняющейся глобальной политической нестабильности.

Страны, которые перешли в среднюю категорию по потреблению энергии, проходили через схожие стадии прогресса, но с сильно различающейся скоростью: что потребовало для первичной индустриализации Западной Европы двух или даже трех поколений, то в Южной Корее и в Китае случилось за одно поколение сжатого развития (преимущество тех, кто решительно стартует позже). На ранних стадиях экономического роста преимущества еще и значительно ограничены по той причине, что электричество и топливо используются большей частью для построения промышленной базы. Медленный рост их потребления в секторе домашних хозяйств, появление товаров широкого потребления и улучшение базового рациона питания стали первыми признаками улучшений, которые начались в больших городах и постепенно распространились на сельскую местность.

Среди первых статей выгоды – большее разнообразие и лучшее качество базовой кухонной утвари, тарелок и столовых приборов; лучший выбор одежды и разнообразие ее цветов; лучшая обувь; лучшая индивидуальная гигиена (возможность чаще мыться и стирать одежду); приобретение дополнительных предметов мебели; приобретение маленьких подарков для специальных целей; картины (начиная с дешевых репродукций) на стенах. В Северной Америке и Европе начала XX века постепенно растущий набор электрических бытовых приборов в домашнем хозяйстве стал следующей фазой формирования среднего класса. В настоящее время цена на новые электрические (кондиционеры, микроволновые печи, телевизоры) и электронные приборы и устройства (в первую очередь мобильные телефоны) настолько низкая, что во многих странах Азии и Африки семьи приобретают их даже раньше, чем получают в собственность другие дополнительные предметы домашнего обихода.

На следующей стадии можно видеть дальнейшее улучшение в разнообразии и качестве продуктов питания, прогресс в здравоохранении и распространение всех этих преимуществ на сельскую местность. Уровень образования городского населения растет, появляются все более многочисленные символы начального преуспевания, в их числе – собственные автомашины, новые дома и путешествия в другие страны для людей с высоким уровнем дохода. И снова, некоторые из этих преимуществ были недавно соединены или инвертированы, особенно в Азии. В конечном итоге наступает стадия массового потребления, включающая высокий уровень физического комфорта и нередко выставление богатства напоказ. Более длинный период обучения, высокая персональная мобильность, растущие затраты на развлечения и заботу о здоровье – тоже признаки таких перемен.

Корреляция этих последствий со средним потреблением энергии на душу населения совершенно очевидна, но то, что обычно сравнивают – среднее потребление на человека, рассчитанное агрегированием поставок первичной энергии страны и делением этой величины на численность населения – не является наилучшим показателем. Среднее потребление общей первичной энергии на душу населения не говорит нам ничего ни о расщеплении потребления (военные могут потреблять диспропорционально большое количество, как это было в СССР и как происходит сейчас в Северной Корее и Пакистане), ни о типичной (или средней) эффективности конверсии энергии (более высокой и, следовательно, позволяющей доставить больше энергии к месту использования на единицу валовой энергии, например, в Японии, чем в Индии). Лучшие выводы можно сделать из сравнения средних значений потребления энергии жителями, но и этот показатель не идеален: топливо и электричество, потребляемые домашними хозяйствами, принимаются в расчет, но значительные непрямые затраты энергии (для постройки домов или производства автомашин, бытовых приборов, электроники и мебели) не учитываются.

Удерживая этот факт в памяти и понимая, что национальные особенности (от климатических до экономических) мешают создавать простые классификации, взаимосвязь между использованием энергии и качеством жизни можно рассмотреть в виде трех частей. Ни одна страна, в которой годовое потребление первичной коммерческой энергии (оставляя в стороне традиционное биотопливо) в среднем составляет менее 5 ГДж/на душу населения (иным словами, около 120 кг нефтяного эквивалента), не может гарантировать даже базовые предметы первой необходимости своим жителям. В 2010 году Эфиопия была все еще намного ниже этого минимума, Бангладеш едва выше; Китай находился на этом уровне до 1950 года, а большая часть Западной Европы до 1800-го.

Как только уровень потребления коммерческой энергии достигает 1 тонны нефтяного эквивалента (42 ГДж), начинает расти промышленность, повышаются доходы, качество жизни значительно улучшается. Китай в 1980-х, Япония в 1930-х и затем в 1950-х, Западная Европа и США между 1870 и 1890 годами являются примерами этой стадии развития. Начальное благосостояние требует даже при достаточно эффективном использовании энергии по меньшей мере 2 тонн нефтяного эквивалента (84 ГДж) на душу населения в год. Франция добралась до этой отметки в 1960-х, Япония – в 1970-х, Китай достиг его к 2012 году, но значение в данном случае нельзя целиком и полностью сравнивать с показателями западных стран, поскольку слишком много энергии до сих пор идет в промышленность (почти 30 % в 2013 году), и мало предназначено для частного независимого использования (IEA 2015а).

Но и французский, и китайский примеры показывают скорость недавних изменений. Перепись во Франции 1954 года обнаружила ошеломляющие проблемы с домашними хозяйствами: менее 60 % из них имели водопровод, 25 % – туалет внутри дома, и только в 10 % была ванная и центральное отопление (Prost 1991). К середине 1970-х холодильники появились в почти 90 % домашних хозяйств, туалеты – в 75 %, в 70 % имелись ванные комнаты, и около 60 % наслаждались центральным отоплением и стиральными машинами. К 1990 году эти удобства стали практически повсеместными, а 75 % семей владели автомобилем, и это по сравнению с менее чем 30 % в 1960-м. Подобный рост благосостояния должен был отразиться в увеличении потребления энергии. Между 1950 и 1960 годами среднее потребление энергии на душу населения во Франции выросло на 25 %, но между 1960 и 1974 годами показатели увеличились до 80 %; при этом между 1950 и 1990 годами потребление топлива всех видов на душу населения более чем удвоилось; потребление бензина выросло почти в шесть раз, использование электричества – в восемь (Smil 2003).

Еще более быстрый прогресс имел место в Китае. В 1980 году, когда начались экономические реформы (через четыре года после смерти Мао Цзэдуна), потребление энергии на душу населения в среднем составляло 19 ГДж. К 2000-му оно выросло почти до 35 ГДж, в 2010 году, после учетверения за три десятилетия, оно составило, грубо, 75 Гдж, а к 2015-му – более 90 ГДж (Smil 1976; China Energy Group 2015), и это сравнимо с показателями Испании в начале 1980-х. Более того, совершенно невероятная доля этого выигрыша была использована в строительстве. Ничто не показывает этого лучше, чем следующий факт: потребление цемента составило 4,5 Гт за весь XX век, и Китай использовал большее его количество (4,9 Гт) в новых строительных проектах всего лишь за три года, с 2008-го по 2010-й (Smil 2014b). Ничего удивительного, что страна на сегодняшний день обладает самой большой в мире сетью современных высокоскоростных железных дорог и крупных автотрасс.

Никакая другая форма энергии не имела большего воздействия на рост качества жизни, как доступное и удобное в использовании электричество. На уровне отдельного человека эффект оказался вездесущим и охватил всю жизнь (недоношенных младенцев выхаживают в инкубаторах, вакцины для прививок держат в холодильниках, опасные заболевания диагностируют с помощью сложных приборов, серьезно больные люди находятся под постоянным мониторингом). Но одно из важнейших социальных последствий распространения электричества – трансформация поденной работы по дому, от которой выиграли в первую очередь женщины. И эта перемена случилась, даже в западном мире, совсем-совсем недавно.

Поколениями растущее потребление энергии имело мало значения для обычной домашней работы. А в некоторых случаях оно делало эту работу даже более тяжелой. Поскольку стандарты гигиены и социальные ожидания выросли после того, как улучшилось образование, женская работа в странах Запада стала еще сложнее. Будь то стирка, готовка и уборка в тесной английской квартирке (Spring-Rise 1939) или ежедневные обязанности на американской ферме, женская работа оставалась тяжелой на протяжении 1930-х годов. Электричество оказалось окончательным освободителем. Вне зависимости от доступности иных форм энергии, только внедрение электричества смогло отменить утомительный и часто опасный труд (Саго 1982; примечание 6.12).

Примечание 6.12. Важность электричества для облегчения домашней работы

Освобождающий эффект электричества впечатляюще показан в первом томе биографии Линдона Джонсона (Robert Саго 1982). Как пишет автор, вовсе не нехватка энергии делала жизнь в Хилл-Каунти (Техас) настолько тяжелой, поскольку дров и керосина имелось в избытке, а отсутствие электричества. Живо, почти физически болезненно он описывает каторжный труд и опасность глажки белья с помощью тяжелого металлического утюга, нагретого на печи, бесконечное накачивание и перетаскивание воды для приготовления пищи, стирки и для питья животных, помол зерна, заготовку дров. Эти задачи, обычно выпадавшие на долю женщин, были много тяжелее, чем типичные трудовые требования в бедных странах, поскольку фермеры Хилл-Каунти в 1930-х стремились поддерживать более высокие стандарты жизни и осуществляли куда больший объем полевых операций, чем крестьяне в Азии или Латинской Америке. Например, потребность в воде для семьи в пять человек приближалась к 300 т/г., и чтобы обеспечить ее, были необходимы эквивалент более чем 60 восьмичасовых рабочих дней и пройденное расстояние около 2500 км. Неудивительно, что именно распространение линий передачи электроэнергии стало революционным для жизни этих людей.

Многие электрические приборы были доступны уже к 1900 году: в 1890-х «Дженерал Электрик» продавала электрические утюги, вентиляторы и нагреватель воды, способный вскипятить пинту за 12 минут (Electricity Council 1973). Высокая цена этих приборов, ограничения электросетей жилых домов и медленный прогресс в сельской электрификации отсрочили широкое распространение, как в Европе, так и в Северной Америке до 1930-х годов. Холодильники оказались более важным нововведением, чем газовые или электрические печи (Pentzer 1966). Первые домашние холодильники были представлены на рынке Kelvinator Company в 1914 году. Но их количество у населения резко выросло только в 1940-х, а в Европе они стали обычным делом после 1960 года. Их важность увеличилась с распространением такого явления, как фастфуд. Сейчас на холодильники приходится до 10 % всей электроэнергии, потребляемой в домашних хозяйствах богатых стран.

Когда электричество завоевало свое место в домашних делах, то в богатых странах на них стало уходить меньше времени и труда. Самоочищающиеся печи, кухонные комбайны и приготовление пищи с помощью микроволн (разработано в 1945 году, но небольшие домашние модели появились только в конце 1960-х) широко распространились по богатой части мира. Уровень собственности на холодильники, стиральные машины и микроволновые печи достиг насыщения среди наиболее преуспевающих сегментов населения Азии и Латинской Америки, и там же наблюдается высокий уровень распространения кондиционеров. Запатентованный изначально Уиллисом Кэрриером (1876–1950) в 1902 году, этот прибор десятилетиями применялся только в промышленности. Первые модели, предназначенные для домашнего использования, появились в 1950-х годах в США, их распространение открыло «солнечный пояс» для массовой миграции из северных штатов и увеличило количество туристических направлений в тропических и субтропических регионах (Basile 2014). Домашние кондиционеры в наше время широко распространены в городских районах жарких стран, большей частью это настенные модели (рис. 6.19).

Рисунок 6.19. Апартаменты в небоскребах Шанхая, где кондиционер стоит практически в каждой комнате (Corbis)

Современные общества характеризуются значительным экономическим ростом, и следовательно, их потребность в энергии постоянно растет, при этом подразумевается, что чем больше ее используется, тем лучше. Но экономический рост и увеличение использования энергии должны рассматриваться только как средство обеспечения лучшего качества жизни, концепт которой включает как удовлетворение базовых физических потребностей (здоровье, питание), так и развитие человеческого интеллекта (сюда входит все, от начального образования до личной свободы). Подобный сугцностно многомерный концепт нельзя свести к одному репрезентативному показателю, но несколько переменных служат достаточно хорошими его индикаторами.

Детская смертность (количество смертей на 1000 родившихся детей) и ожидаемая продолжительность жизни являются двумя очевидными и недвусмысленными показателями физического качества жизни. Детская смертность – информативный сборный показатель множества факторов, от доходов и качества жилищ до адекватности питания, уровня образования и инвестиций государства в медицину: очень небольшое число новорожденных умирает в странах, где люди живут в хороших домах и где хорошо образованные (и хорошо накормленные) родители кормят отпрысков правильно и имеют доступ к медицинской помощи. И естественно, что продолжительность жизни количественно отражает долгосрочное воздействие этих важных факторов. Образование и уровень грамотности не столь показательны: доли учащихся в возрастных группах говорят нам не о качестве образования, а лишь о доступе к нему, и детальные исследования успехов в учебе (такие как Международная программа по оценке образовательных достижений учащихся, разработанная Организацией экономического сотрудничества и развития) не проводятся в большинстве стран. Другой вариант – использовать Индекс человеческого развития (HDI), созданный в рамках Программы развития ООН; он сочетает ожидаемую продолжительность жизни, уровень грамотности, комбинированные доли учащихся и ВВП на душу населения.

Сравнение этих параметров со средним использованием энергии позволяет сделать важные заключения. Некоторые общества в состоянии обеспечить адекватное питание, базовую медицинскую помощь и обучение, то есть достойное качество жизни при ежегодном потреблением энергии всего в 20–50 ГДж на душу душу населения. Сравнительно низкая детская смертность, ниже 20 из 1000 новорожденных; сравнительно высокая ожидаемая продолжительность жизни у женщин, свыше 75 лет; HDI выше 0,8 могут быть достигнуты при 60–65 ГДж на душу населения, но вершины мирового рейтинга (детская смертность ниже 10 на 1000 новорожденных, ожидаемая продолжительность жизни для женщин выше 80 лет, HDI более 0,9) покоряются при как минимум 110 ГДж/на душу населения. Выше этого уровня не обнаружено заметного улучшения фундаментального качества жизни.

Использование энергии, таким образом, прямо и линейно связано с качеством жизни только на низких стадиях развития (от качества жизни в Нигере до качества жизни в Малайзии). Нанесенные на график значения показывают заметные отличия между 50 и 70 ГДж/на душу населения, после чего кривая становится более плоской, а затем превращается в горизонтальную линию на уровне (в зависимости от того, какая переменная используется) 100–120 ГДж на душу населения (рис. 6.20). Это значит, что воздействие потребления энергии на улучшение качества жизни – расчитанного с помощью переменных, которые на самом деле имеют значение, а не по количеству частных яхт – достигает уровня насыщения значительно ниже показателей использования энергии, которые обычно наблюдаются в богатых странах. Например, в ведущих экономиках ЕС и Японии это значение составило около 150 ГДж на душу населения, в Австралии – 230 ГДж на душу, в США – 300 ГДж, а в Канаде – около 385 ГДж в 2015 году (ВР 2015). Дополнительный прирост использования энергии приходится на шикарные дома (средний размер семьи уменьшился, а средний размер дома в США более чем удвоился с 1950-х), на роскошные средства передвижения и частые полеты.

Рисунок 6.20. Среднее потребление энергии но душу населения и индекс человеческого развития в 2010 году. Основано на данных из UNDP (2015) и World Bank (2015а)

Более примечательно, что высокое потребление энергии в США сопровождается индикаторами качества жизни, которые ниже не только в сравнении с достижениями ведущих стран ЕС или Японии (где использование энергии составляет половину от американского), но и в сравнении со многими странами, где потребление энергии находится на среднем уровне. Так, по критерию детской смертности в 2013 году США, с показателем 6,6 смертей на 1000 новорожденных занимали 31-е место в мире, ниже не только Франции (3,8), Германии (3,5) и Японии (2,6), но и Греции, где это число было в два раза меньше (CDC 2015). По ожидаемой продолжительности жизни США в 2013 году находились на 36-м месте со средним показателем 79,8 года для обеих полов, что немного лучше, чем на Кубе при Кастро (79,4) и ниже, чем показатели Греции, Португалии и Южной Кореи (WHO 2015а).

Успехи учащихся в странах Организации экономического сотрудничества и развития регулярно оцениваются Международной программой по оценке образовательных достижений учащихся, и последние результаты показывают, что в группе пятнадцатилетних США стоит сразу после России, Словакии и Испании и намного ниже Германии, Канады и Японии (PISA 2015). В науках тинэйджеры США находятся чуть ниже среднего для ОЭСР показателя (497 и 501), в чтении они чуть выше среднего (498 и 496), но гораздо ниже всех процветающих крупных стран Западного мира. Программа, как и любое подобное исследование, имеет слабые стороны, но значительные тренды очевидны: нет ни малейшего признака, что высокий уровень потребления энергии в США каким-либо образом сказался на образовательных успехах страны.

Политические импликации

Зависимость современных обществ от непрерывных, надежных и недорогих поставок ископаемого топлива и электричества создает множество политических проблем и способов реагирования на них, как во внутренних делах, так и в международных. Возможно, наиболее универсальной проблемой является концентрация власти принятия решений, происходящая от высоких уровней интеграции в правительстве, в бизнесе, или в военной области. Как отметил один из исследователей (Adams 1975, 120–121), когда «больше энергетических процессов и форм входит в общество, контроль над ними диспропорционально концентрируется в руках немногих, так что меньшее количество независимых решений несет ответственность за все большее высвобождение энергии».

Но по-настоящему серьезные угрозы возникают, когда сверхсконцентрирован-ный контроль сосредотачивается в одном индивидууме, который решает использовать его в агрессивной и разрушительной манере. Результатом такой ситуации могут стать колоссальные человеческие страдания, продолжительные растраты труда и ресурсов, вред окружающей среде и разрушение культурного наследия. Примеры такой чрезмерной концентрации контроля, из-за которой с цепи были спущены деструктивные силы, постоянно встречаются в истории; если измерять только в человеческих потерях, то решения, принятые испанскими королями шестнадцатого века, Наполеоном Бонапартом (1769–1821), императором Вильгельмом

II (1859–1941) или Адольфом Гитлером (1889–1945) привели к миллионам смертей. Испанская конкиста в Америке в конечном итоге привела, прямо (смерти в сражениях или в рабстве) и косвенно (инфекционные болезни и голод) к гибели десятков миллионов человек (Lopez 2014). Серия агрессивных действий Наполеона стоила как минимум 2,5 и как максимум 5 миллионов жизней (Gates 2011). Прусская агрессия стала конечной причиной того, что в Первой мировой войне погибло более 17 миллионов человек, ну а общее количество жертв Второй мировой, среди военных и гражданских, достигает 50 миллионов (War Chronicle 2015).

Но решения двух коммунистических диктаторов, которые смогли превратить собственные мании в ужасающую реальность с помощью значительных потоков ископаемого топлива и энергии, остаются непревзойденными примерами концентрации контроля. В 1953-м, в год смерти Сталина, использование энергии в СССР было более чем в 25 раз выше, чем в 1921-м, когда страна вышла из гражданской войны (Clarke and Dubravko 1983). При этом паранойя диктатора привела к смерти десятков миллионов человек в массовых чистках, переселению целых народов (крымских татар, чеченцев, немцев Поволжья) и погружению потенциально богатейшей страны в экономическую прострацию (Conquest 2007). Сходным образом, в год смерти Мао Цзэдуна, в 1976-м, производство энергии в Китае более чем в 20 раз превосходило показатели 1949 года (Smil 1988). Но решения Великого Кормчего вызвали множество смертей во время Большого Скачка, за которым последовал самый страшный голод в человеческой истории – между 1959 и 1961 годами умерло более 30 миллионов человек (Yang 2012) – а затем разрушительная Культурная революция. Точное число жертв, как и в случае со сталинскими, определить невозможно, но общее количество погибших в 1949–1976 годах может приближаться к 50 миллионам (Dikotter 2010). И хотя вероятность предельной угрозы, термоядерной войны между великими державами, снизилась благодаря уменьшению ядерных арсеналов США и России, она не исчезла окончательно, и решение начать войну может быть принято, не важно, на какой стороне, очень небольшим числом людей.

Не было лучшего примера глобальных политических и экономических последствий контроля над потоками энергии, чем решения, принятые Организацией стран-экспортеров нефти (ОПЕК) после 1973 года. Учитывая важность сырой нефти в современной экономике и ее доминирование на глобальном рынке нескольких стран Ближнего Востока, неизбежно, что любые решения группы индивидуумов, особенно из Саудовской Аравии, чьи громадные мощности по производству нефти обеспечивают ей решающий голос в ОПЕК, будут иметь глубокие последствия для глобального преуспевания. Так, последствием недовольства ОПЕК низкими прибылями и увеличения цен в пять раз в 1973–1974 годах, а затем в четыре раза в 1979-80 годах стал период мировых экономических неурядиц, отмеченный высокой инфляцией и значительным замедлением экономического роста (Smil 1987; Yergin 2008).

В ответ все главные импортеры Запада и Япония заключили срочные соглашения в области энергетики, координировать выполнение которых стало Международное энергетическое агентство, получившее полномочия создавать стратегические резервы нефти (некоторые страны также установили более тесные двусторонние связи со странами ОПЕК) и субсидировать поиск альтернативных источников энергии. Развитие ядерной энергетики во Франции и усилия по сохранению энергии в Японии можно назвать двумя самыми заметными и эффективными примерами. Но быстрый экономический рост Китая – страна стала крупным импортером нефти в 1994 году – и уменьшение добычи на традиционных месторождениях, например, на Аляске и в Северном море, стали ключевыми причинами того, что цены на нефть снова выросли до рекордного уровня 145 долларов за баррель в июле 2008 года, и это повышение остановилось только с началом экономического кризиса осенью 2008-го, в результате которого к декабрю цена на нефть упала до чуть выше 30 долларов за баррель.

Когда мировая экономика восстановилась, спрос в Китае продолжил расти, и цены на нефть снова подскочили, до 100 долларов в июле 2014 года, но затем падение спроса и рост предложения (большей частью за счет того, что США вернулись в ряды крупнейших производителей, начав активную добычу сланцевой нефти методом гидравлического разрыва) привели к изменению тенденции. Но в этот раз существовало ключевое отличие: чтобы защитить долю страны на рынке, лидеры Саудовской Аравии решили сохранить добычу на максимальном уровне, а не, как ранее, уменьшить ее, чтобы поднять цены. Снова решения, принятые группой людей, имели последствия для политической стабильности стран, сильно зависящих от нефтяного экспорта, и для крупных производителей нефти за пределами ОПЕК, таких как США и Канада.

Падение цен на нефть снова едва не похоронило ожидания стран ОПЕК, но особенности очень неравномерного распределения запасов сырой нефти (эта ведущая стратегическая проблема XX века не потеряла важности и в двадцать первом) позволяют странам Ближнего Востока сохранять благоприятную позицию. Бассейн Персидского залива не имеет себе равных: там находятся 12 из 15 крупнейших в мире нефтяных месторождений, и на 2015 год он содержал около 65 % мировых запасов нефти (ВР 2015). Подобное богатство объясняет долговременную важность поддержания стабильности в этом регионе. Но поддерживать ее невероятно сложно из-за хронических неурядиц в странах Залива, на берегах которого живут люди из многих религиозных групп и существуют искусственные государства, чьи границы были нанесены произвольно, так что древние этнические группы оказались разделены.

Масштабные попытки внешнего вмешательства в дела региона после Второй мировой войны начались с того, что СССР попытался взять контроль над Северным Ираном (1945-46). Американцы дважды высаживались в Ливане, в 1958 и в 1982 годах, и во втором случае их решительность была сломлена единственным терактом в казармах Бейрута в 1983-м (Hammel 1985). Западные страны активно вооружали Иран до 1979 года, в последнее десятилетие правления шаха Реза Пехлеви, и снабжали оружием Саудовскую Аравию, в то время как СССР делал то же самое с Египтом, Сирией и Ираком. Последний начал получать помощь и от Запада во время ирано-иракской войны 1980–1988 годов. Кульминация интервенций наступила в 1990–1991 годах, когда США и их союзники провели операции «Буря в пустыне» и «Щит пустыни» в ответ на захват Ираком Кувейта (CMI 2010).

Оккупировав территорию соседа, Ирак удвоил нефтяные резервы под собственным контролем, подняв их до 20 % от общих мировых запасов. Продвижение иракцев создало угрозу расположенным около границы нефтяным месторождениям саудитов, в опасности оказалась сама монархия, под властью которой находится четверть всей мировой нефти. После того, как агрессор был отброшен, Саддам Хуссейн остался у власти. Только события 11 сентября 2001 года, после которых возник страх нового нападения (ложный, как стало ясно позже, когда никакого оружия массового поражения не было найдено в Ираке), заставили США оккупировать Ирак в марте 2003-го, за чем последовали годы насилия и появление на части территории страны так называемого Исламского государства. Но позже в этой главе я буду доказывать, соглашаясь с коллегами (Lesser 1991), что связанные с ресурсами задачи, по видимости первоочередные в конфликтах на Ближнем Востоке, исторически определялись более широкими стратегическими целями, а не наоборот. И неудача арабских стран ОПЕК в попытках превратить нефть в политическое оружие (включая нефтяное эмбарго против США и Нидерландов после войны Судного дня в октябре 1973 года) была не первым случаем использования поставок энергоносителей для передачи идеологического послания.

Символическая мощь электрического света эксплуатировалась такими разными силами, как большие компании США и нацистская партия Германии. Американские промышленники показали мощь света первый раз во время Всемирной выставки в Чикаго в 1894 году, и позже, залив центральные районы больших городов «Белыми лучами» (Nye 1992). Нацисты использовали стены из света, чтобы привести в восторг участников массовых партийных мероприятий в 1930-х (Speer 1970). Электрификация стала воплощением столь различных политических идеалов, как ленинский порыв к коммунистическому государству и Новый курс Франклина Рузвельта. Ленин выразил свою цель в известном лозунге «Коммунизм – это советская власть плюс электрификация всей страны», и советское пристрастие к постройке огромных электростанций живо до сих пор, несмотря на гибель СССР, в пост-маоистском Китае. Рузвельт использовал федеральные ресурсы для строительства дамб и электрификации сельской местности в качестве средства экономического восстановления, иногда в самых отсталых регионах (Lilienthal 1944).

Оружие и войны

Производство оружия давно стало одной из ведущих отраслей промышленности, сейчас оно опирается на систему продвинутых НИОКР, и все ведущие экономики являются масштабными экспортерами оружия. Только небольшая доля затрат в этой области идет на реальные потребности безопасности, в то время как огромные потери, а также отвлечение инвестиций и квалифицированных кадров – особенно заметно, когда все это уходит на развитие оружия, неспособного отразить новые угрозы (например, массовое производство танков вряд ли поможет в борьбе с террористами), – отмечают историю современной индустрии вооружений. Ничего удивительного, что многие технические достижения, возникшие благодаря новым видам топлива и первичных движителей, оказались быстро адаптированы для военных целей. Поначалу они увеличивали мощность и эффективность существующих видов техники. Позже стало возможным разрабатывать новые классы вооружения беспрецедентного дальнодействия, скорости и разрушительной силы.

Кульминация этого процесса наступила, когда были созданы огромные ядерные арсеналы и установлены межконтинентальные баллистические ракеты, способные поразить любую цель на Земле. Увеличение разрушительной силы хорошо иллюстрирует контраст между типичным оружием середины XIX века и середины двадцатого века и их предшественниками полувеком ранее. Во время Гражданской войны в США (1861–1865) первоочередное значение имели два типа оружия, пехотные мушкеты и двенадцатифутовые пушки (оба дульнозарядные и гладкоствольные), и они показались бы знакомыми ветеранам Наполеоновских войн (Mitchell 1931). По контрасту, среди оружия, доминировавшего во время Второй мировой – танки, истребители и бомбардировщики, авианосцы, подводные лодки, по-видимости – только последние существовали, и то на ранних экспериментальных стадиях, в 1890-х годах. Интересный способ показать энергетическое измерение подобного контраста состоит в том, чтобы сравнить реальную кинетическую и взрывную мощность широко распространенных видов оружия.

Чтобы определить основу первого вида сравнения, полезно вспомнить (как показано в главе 4), что кинетическая энергия двух наиболее широко распространенных видов ручного оружия доиндустриальной эры, стрел и мечей, составляла всего лишь порядка 10¹ Дж (большей часть между 15 и 75 Дж) и что стрела, выпущенная из тяжелого лука, могла поразить цель с 100 Дж кинетической энергии. Выпущенная же из мушкета или ружья пуля имела кинетическую энергию порядка 10³ Дж (от 10 до 100 раз больше), а снаряды современных пушек (включая те, что монтируются на танках) – порядка 10⁶ Дж. Расчеты для полудюжины видов вооружения приведены в примечании 6.12: оценки для пушечных снарядов учитывают только кинетическую энергию самого снаряда, здесь исключено взрывчатое вещество, которое они могут нести, а могут и нет.

Ракеты, приводимые в движение твердым или жидким топливом, причиняют большую часть вреда нацеленным подрывом боеголовок, а не собственной кинетической энергией, но когда первые (неуправляемые) германские «Фау-1» не взрывались, то кинетическая энергия от их падения составляла 15–18 МДж. И наиболее известный недавний пример использования объекта с высокой кинетической энергией для причинения огромного вреда – нацеливание большого «Боинга» (модели 767 и 757) в здание Международного торгового центра исламистскими угонщиками 11 сентября 2001 года. Башни были на самом деле спроектированы так, чтобы пережить столкновение с самолетом, но только с медленным (80 м/с) «Боингом-707», который имел шансы потеряться при заходе на аэропорты «Ньюарк», «Ла Гвардия» или «Джон Франклин Кеннеди». «Боинг-767-200» лишь на 15 % тяжелее, чем «Боинг-707», но самолет ударил здание на скорости не менее 200 м/с, и поэтому его кинетическая энергия оказалась в шесть раз больше (около 2,5 ГДж, грубо, против 400 МДж).

Примечание 6.13. Кинетическая энергия метательного оружия на взрывчатых веществах

И даже в этом случае здания не рухнули бы, если бы самолеты действовали как пули, вонзающиеся в дерево: они не могут продавить массивную структуру, они проникают в нее, разрушив сначала внешние опоры. Исследователи (Karim and Fatt 2005) показали, что 46 % начальной кинетической энергии самолета ушло на преодоление внешних колонн и что они не были бы разрушены, имей они минимальную толщину в 20 мм. Падение башен было, таким образом, вызвано возгоранием топлива (более 50 тонн керосина, или 2 ТДж) и воспламенением горючих материалов внутри зданий, что привело к термальному ослаблению конструкционной стали, неравномерному нагреванию длинных балок межэтажных перекрытий и, в свою очередь, к масштабному обрушению и очень быстрому падению, всего за 10 секунд (Eagar and Musso 2001).

Мощность современного оружия начала расти с изобретением более сильных взрывчатых веществ, чем порох: они тоже были самоокисляющимися, но большая скорость детонации позволяла создавать ударную волну. Этот новый класс химических соединений изготавливали азотированием таких органических соединений как целлюлоза, глицерин, фенол и толуол (Urbanski 1967). Асканио Собреро синтезировал нитроглицерин в 1846 году, Эдуард Шульце представил нитроцеллюлозу в 1865-м, но практическое использование нитроглицерина стало возможным только благодаря двум изобретениям Альфреда Нобеля: смешивание соединения с диатомовой землей (инертной, пористой субстанцией), чтобы создать динамит, и введение практичного детонатора, воспламенителя Нобеля (Fant 2014).

В зависимости от состава скорость детонации пороха могла быть лишь несколько сотен метров в секунду, в то время как у динамита она достигает 6800 м/с. Тринитротолуол (TNT) был синтезирован Юлиусом Вильбрандом в 1863 году и использовался в качестве взрывчатого вещества (скорость детонации 6700 м/с) к концу XIX века, самое мощное ВВ доядерной эпохи, циклонит (циклотримети-лентринитрамин или RDX, Royal Demolition explosive, скорость детонации 8800 м/с) был впервые изготовлен Гансом Геннингом в 1899-м. Эти взрывчатые вещества тогда использовались в пушечных снарядах, минах, торпедах и бомбах, а в последние десятилетия их привязывают к собственным телам террористы-смертники. Но многие террористические атаки проводятся с помощью легковых или грузовых автомобилей и простой смеси обычных удобрений (нитрат аммония) и жидкого топлива: ANFO содержит 94 % NH₄N0₃ (в качестве окислительного агента), и 6 % жидкого топлива, и оба эти компонента легко достать. Разрушительный эффект в этом случае достигается скорее массой использованного ВВ, а не экстраординарной скоростью детонации (примечание 6.14).

Примечание 6.14. Кинетическая энергия взрывных устройств

Комбинация лучших взрывчатых веществ и высококачественной стали увеличила дальнобойность полевых и морских пушек с менее чем 2 км в 1860-х до более 30 км к 1900 году. Комбинация дальнобойных пушек, тяжелой брони и паровых турбин для передвижения по морю сделала возможной постройку новых тяжелых боевых кораблей: HMS Dreadnought, спущенный на воду в 1906 году, стал их прототипом (Blyth, Lambert and Ruger 2011). Корабль приводился в движение паровыми турбинами (появившимися в ВМФ Великобритании в 1898 году), точно так же как и крупнейшие пассажирские суда той эпохи, «Мавритания», «Лузитания», «Олимпик» и «Титаник», и точно так же как современные атомные авианосцы класса «Нимиц» (Smil 2005). Другие заметные разрушительные нововведения, появившиеся перед Первой мировой войной, включают пулеметы, подводные лодки и первые прототипы военных самолетов. Ужасные окопные сражения Первой мировой осуществлялись при массовом использовании тяжелой артиллерии, пулеметов и минометов. Но ни ядовитые газы (впервые применены в 1915 году), ни первое массовое использование самолетов и танков (в 1916-м, но по-настоящему массовое только в 1918-м) не помогали тогда лобовой атакой преодолеть глубоко эшелонированное сопротивление (Bishop 2014).

Промежуток между войнами был отмечен быстрым развитием танков, истребителей и бомбардировщиков. Цельнометаллические корпуса заменили ранние конструкции из дерева, парусины и проволоки, а первые настоящие авианосцы появились в 1922 году (Polmar 2006). Все это оружие использовалось во время Второй мировой войны. Первые немецкие успехи были большей частью основаны на быстром разрыве линии обороны с помощью танков, а японцы получили преимущество благодаря атаке на Перл-Харбор 7 декабря 1941 года, которая была возможной только при наличии истребителей дальнего действия («Мицубиси А6М2 Зеро», дальность 1867 км), и бомбардировщиков (Aichi ЗА2, дальность 1407 км, Nakajima B5N2, дальность 1093 км), запускаемых с авианосцев (Hoyt 2000, National Geographic Society 2001; Smith 2015).

Те же самые классы оружия оказались самыми важными в победе над странами Оси. Сначала это была комбинация лучших истребителей («Супермарин Спит-файр» и «Хоукер Харрикейн») и радаров во время битвы за Британию в августе и сентябре 1940 года (Collier 1962; Hough and Richards 2007). Затем США начали активно использовать морскую авиацию (начиная с поворотной битвы за Мидуэй в 1942 году), а СССР обозначил свое превосходство в области танков (модель Т-42). Послевоенная гонка вооружений на самом деле началась уже во время войны, с разработкой реактивных двигателей, которые приводили в движение баллистические ракеты (германские «Фау-2» были впервые использованы в 1944 году), и со взрывом первой ядерной бомбы: испытание «Тринити», Нью-Мексико, 11 июля 1945-го; первое боевое применение: Хиросима 6 августа 1945-го, и Нагасаки четырьмя днями позже. Общая энергия, высвобожденная этими атомными бомбами, была на порядки выше, чем могло обеспечить любое другое оружие, но на порядки ниже, чем в разработанных позже водородных бомбах.

Первая современная полевая пушка, французская Canon 75 mm modele 1897, стреляла снарядами, внутри которых находилось около 700 г пироксилиновой кислоты, чья энергия взрыва достигала 2,6 МДж (Benoit 1996). Возможно, самым известным орудием Второй мировой войны была немецкая зенитная пушка FlaK 18 (Flugzeugabwehrcanone), вариант которой также использовался в конструкции танка «Тигр» (Hogg 1997); она стреляла шрапнелью с энергией взрыва 4 МДж. Но самым мощным взрывчатым оружием Второй мировой были огромные авиабомбы, которые сбрасывались на города. Наиболее мощные несли «Летающие крепости» («Боинг В-17»), и они имели энергию взрыва 3,8 ГДж. Наибольший ущерб был причинен сбрасыванием зажигательных бомб на Токио 9-10 марта 1945 года (примечание 6.15, рис. 6.21).

Примечание 6.15. Бомбардировка Токио, 9-10 марта 1945 года

Крупнейший рейд всей Второй мировой был осуществлен с помощью 334 бомбардировщиков В-29, сбросивших бомбы с малой (около 600–750 метров) высоты (Caidin 1960; Hoyt 2000). В основном это были большие, весом 230 килограммов, кассетные бомбы, каждая высвобождала 39 зажигательных бомб М-69 с напалмом, смесью полистирола, бензина и газолина (Mushrush et al. 2000); также использовались простые бомбы по 45 кг с желатинированным газолином и фосфором. Около 1500 тонн зажигательных веществ обрушилось на город, и общее содержание энергии в них (принимая среднюю плотность напалма за 42,8 ГДж/т) достигало 60 ТДж, что сравнимо с энергией упавшей на Хиросиму бомбы.

Но энергия, высвободившаяся при горении напалма, была лишь крохотной частью того, что получилось, когда начали гореть деревянные здания. По данным городского департамента полиции Токио, огонь уничтожил 286 358 зданий и сооружений (US Strategic Bombing Survey 1947), и консервативные предположения (250 000 деревянных зданий, всего 4 тонны дерева на каждое, 18 ГДж/т сухой древесины) дают нам результат в 18 ПДж энергии, высвободившейся при сгорании домов в Токио, что на два порядка (в 300 раз) больше, чем энергия самих зажигательных бомб. Зона разрушений охватила примерно 4100 гектаров, погибло по меньшей мере 100 тысяч человек. Для сравнения – площадь разрушений в Хиросиме была около 800 гектаров, и самые точные немедленно погибших приводят цифру 66 тысяч.

Бомба, упавшая на Хиросиму, высвободила 63 ТДж энергии, около половины в виде вспышки и 35 % в виде теплового излучения (Malikl985). Эти два фактора вызвали большое количество мгновенных смертей, в то время как радиоактивное излучение привело как к мгновенным, так и к отсроченным смертям. Бомба взорвалась в 8:15 7 августа 1945 года на высоте 580 м; температура в точке взрыва достигла нескольких миллионов градусов, и это по сравнению с 5000 °C для обычных взрывчатых веществ. Огненный шар приобрел максимальный размер 250 метров за секунду, высочайшая скорость взрыва в эпицентре была 440 м/с, а максимальное давление – 3,5 кг/см² (Committee for the Compilation of Materials 1991).

Бомба в Нагасаки высвободила около 92 ТДж.

Но все это оружие выглядит слабым рядом с самой мощной термоядерной бомбой, испытанной СССР над Новой Землей 30 октября 1961 года: Царь-бомба высвободила 209 ПДж энергии (Khalturin et al. 2005). Менее чем через пятнадцать месяцев Никита Хрущев сообщил, что советские ученые создали бомбы еще в два раза мощнее.

Рисунок 6.21 .Последствия бомбардировки Токио в марте 1945 года (Corbis)

Сравнение мощности взрыва обычно проводят не в джоулях, а в единицах тротилового эквивалента (1 тонна ТЭ = 4,184 ГДж): бомба Хиросимы содержала всего 15 кт ТЭ, Царь-бомба – 50 Мт ТЭ. Типичные боеголовки межконтинентальных ракет имеют мощность от 100 кт до 1 Мт, но одна ракета подводного базирования (американский «Посейдон» или русский СС-11) может нести до 10 таких устройств. Чтобы подчеркнуть значительность объемов высвобождаемой энергии, я не использую научную запись (экспоненты), приводя ошеломляющие данные максимальной разрушительной силы взрывчатого оружия (примечание 6.16).

Примечание 6.16. Максимальная энергия взрывчатого оружия

Две ядерных сверхдержавы в конечном итоге накопили арсенал из 5000 стратегических ядерных боеголовок (и более чем 15 000 ядерных боеголовок других типов на ракетах меньшей дальности), совокупная деструктивная энергия которых составила около 30 ЭДж. Понятно, что это было совершенно иррациональным преувеличением. Физик Виктор Вайскопф писал (Weisskopf 1983, 25): «Ядерное оружие – это не оружие войны. Единственная цель, ради которой оно может создаваться – удержать от его использования другую сторону, и для этой цели его не требуется слишком много». Очевидно, что ядерный паритет послужил сдерживающим средством и предотвратил атомную войну, в которой не было бы победителя.

Но создание ядерных бомб тяжелым ярмом легло на национальные бюджеты, поскольку оно требует колоссальных инвестиций и очень крупных затрат энергии, большей частью для отделения изотопов урана (Kesaris 1977; WNA 2015а). Для газовой диффузии необходимо около 9 ГДж/SWU (на отдельную рабочую установку), но современным газовым центрифугам достаточно только 180 МДж/SWU, и 227 SWU нужно, чтобы произвести килограмм оружейного урана, то есть совокупный расход составляет 41 ГДж/кг. Триада средств доставки ядерного оружия – дальние бомбардировщики, межконтинентальные баллистические ракеты и ядерные подводные лодки – также содержит первичные движители (реактивные и ракетные двигатели) и структуры, производство которых и поддержание в рабочем состоянии обходится с точки зрения энергии очень дорого.

Производство обычного оружия тоже требует энергоемких материалов, и его распространение возможно лишь благодаря вторичному ископаемому топливу (бензин, керосин, дизель), электричество же используется, чтобы питать машины, которые перевозят оружие, чтобы экипировать и кормить солдат, которые оперируют им. В то время как обычную сталь можно изготовить из железной руды и чугуна, затратив всего лишь 20 МДж/кг, особые стали, которые применяют в оружейной промышленности, требуют 40–50 МДж/кг, а использование обедненного урана (для бронебойных снарядов и усиленной брони) еще более энергоемко. Алюминий и титан (и их сплавы), главные материалы в современном самолетостроении, воплощают соответственно между 170 и 250 МДж/кг (алюминий) и 450 МДж/кг (титан), а более легкие и прочные композитные волокна обычно требуют между 100 и 150 МДж/кг.

Столь мощные современные военные машины очевидно спроектированы для повышения эффективности боевых действий, а не для минимизации потребления энергии, и они отличаются исключительной энергоемкостью. Например, американский боевой танк «М1/А1 Абрамс» весом в 60 тонн приводится в движение газовой турбиной AGT-1500 Honeyhell мощностью 1,1 МВт и потребляет (в зависимости от задачи, почвы и погоды) 400–800 л/км (Army Technology 2015). Для сравнения, большой «Мерседес S600» требует около 15 л/100 км, а «Хонда Цивик» всего 8 л/100 км. Полет на сверхзвуковой скорости таких высокоманевренных военных самолетов как F-16 Fighting Falcon фирмы «Локхид» и F/A-18 Hornet компании «Мак-Доннел-Дуглас» требует такого объема авиатоплива, что их длительные миссии возможны только при дозаправке в воздухе от самолетов-заправщиков, таких как КС-10, КС-135 и «Боинг-767».

Другой особенностью современного вооружения, определяющей высокие потребности в энергии, является то, что его используют в масштабных соединениях. Наиболее крупная танковая атака в 1918 году состоялась при участии 600 машин (сравнительно легких моделей по меркам времени), но почти 8000 танков, 11000 самолетов и более 50 тысяч пушек и реактивных минометов были развернуты Красной армией перед финальным наступлением на Берлин в 1945 году (Ziemke 1968). Как пример интенсивности современного вооружения можно привести операцию «Буря в пустыне» (январь – апрель 1991 года) и месяцы перед ней («Щит пустыни», август 1990-январь 1991 годов), когда 1300 самолетов совершили более 116 тысяч вылетов (Gulflink 1991).

Другим феноменом, который в значительной степени отвечает за рост общих энергетических затрат, является необходимость резко увеличить производство военного снаряжения в очень короткие периоды времени. Две мировые войны – лучшие тому примеры. На август 1914 года Британия имела всего 154 военных самолета, но четырьмя годами позже на фабриках в авиационной отрасли работало 350 тысяч человек, которые производили 30 тысяч самолетов в год (Taylor 1989). Когда США объявили войну Германии в апреле 1917-го, у них было менее 300 второсортных самолетов, не способных нести пулеметы и бомбы, но тремя месяцами позже Конгресс одобрил беспрецедентную сумму в 640 миллионов долларов (почти 12 миллиардов в ценах 2015 года) на постройку 22500 двигателей «Либерти» для новых истребителей (Dempsey 2015). Рост промышленности в Америке во время Второй мировой был еще более впечатляющим.

За последний квартал 1940 года только 514 самолетов было поставлено в ВВС США. Общее количество за 1941 год достигло 8723, в 1942-м – 26448, в 1943-м превзошло 45000, а за 1944 год заводы США выпустили 51 547 новых самолетов (Holley 1964). Производство самолетов было самым мощным сектором военной экономики: в нем работало два миллиона человек, на него уходила четверть всех издержек, и в результате США выпустили 295959 самолетов, по сравнению с 117 479 в Британии, 111 784 в Германии и 68057 в Японии (Army Air Force 1945; Yenne 2006). В конечном итоге победа союзников стала результатом их превосходства в области обуздания разрушительной энергии. К 1944 году США, СССР, Великобритания и Канада производили в три раза больше военного снаряжения, чем Германия и Япония (Goldsmith 1946). Увеличение разрушительной силы оружия и рост концентрации доставки взрывчатых веществ можно проиллюстрировать, сравнив как отдельные события, так и боевые потери (примечание 6.17).

Расчет энергетических затрат в больших вооруженных конфликтах требует установления важных произвольных границ того, что необходимо включить в общую сумму. Общества в смертельной опасности не разделяются на два четко разграниченных сектора, гражданский и военный, и военная мобилизация экономики касается практически всех видов деятельности. Доступные подсчеты определяют общие затраты США в крупнейших конфликтах XX века в 334 миллиарда долларов для Первой мировой, 4,1 триллиона для Второй мировой и 748 миллиардов для Вьетнамской войны (1964–1972 годы), если выразить их в долларах 2011 года (Daggett 2010). Выражая эти затраты в необходимой валюте и умножая суммы на поправленные средние величины основных показателей энергоемкости из ВВП страны, можно получить более-менее обоснованные приближения к минимальным энергетическим затратам в разных конфликтах.

Примечание 6.17. Боевые потери в современных войнах

Потери во время битвы на Сомме (июль – ноябрь 1916 года) составили 1,043 миллиона. Потери во время Сталинградской битвы (23 августа 1942-го – 2 февраля 1943 года) превзошли 2,1 миллиона (Beevor 1998). Показатель смертности в бою – количество смертей на 1000 человек в составе вооруженных сил на момент начала конфликта – был ниже 200 во время двух первых войн современности, где участвовали крупные державы (Крымская война 18531856 годов и франко-прусская война 1870–1871 годов). Этот показатель перевалил отметку 1500 во время Первой мировой, 2000 во время Второй мировой, для России он составил 4000 (Singer and Small 1972). Германия потеряла около 27 000 военных на миллион человек населения во время Первой мировой войны, но более 44 000 во время Второй мировой.

Показатели гибели гражданского населения от современного оружия росли еще быстрее. Во время Первой мировой цифра погибших гражданских достигла 40 миллионов, более 70 % от всех погибших. Бомбардировка крупных городов приводила к огромным потерям в течение дней или даже часов (Kloss 1963; Levine 1992). Общее количество жертв при бомбардировках в Германии достигло почти 600 тысяч убитыми и почти 900 тысяч ранеными. Около 100 тысяч человек погибло во время ночных рейдов бомбардировщиков В-29, сравнявших с землей около 83 км² в четырех крупнейших японских городах между 10 и 20 марта 1945 года. Результат бомбардировки Токио и ядерной атаки на Хиросиму уже был описан (см. примечание 6.15).

Поправки требуются, поскольку промышленность и транспорт в военное время потребляют больше энергии на единицу продукции, чем в случае средней единицы ВВП. В качестве приближения я выбрал последовательные множители 1,5, 2 и 3 для трех конфликтов. Согласно таким расчетам, участие в Первой мировой потребовало около 15 % всего потребления энергии в США в 1917 и 1918 годах, в среднем составило 40 % во время Второй мировой и не более 4 % во время Вьетнамской войны. Пиковые значения: 54 % для США в 1944 году, 76 % для СССР в 1942-м, и примерно столько же для Германии в 1943-м.

Нет очевидной корреляции между общим использованием энергии и успехом в развязывании современных актов агрессии (или их предотвращении). Яркий пример позитивной корреляции между энергетическими инвестициями и полной победой – мобилизация в США во время Второй мировой войны, результатом которой стал рост в 46 % общего использования первичной энергии между 1939 и 1944 годами. Можно также сказать, что Америка еще сильнее доминировала во время Вьетнамской войны, когда количество взрывчатых веществ, пущенных в ход, в три раза превысило то, что было в бомбах ВВС США во время Второй мировой, упавших на Японию и Германию. Кроме того, Америка имела ультрасовременные реактивные самолеты, вертолеты, авианосцы, средства уничтожения листвы, но все же по ряду политических и стратегических причин не смогла превратить свое доминирование в победу.

Отсутствие любой корреляции между затраченной энергией и полученными результатами наиболее очевидно иллюстрируют террористические атаки. Полностью переворачивая парадигму холодной войны, когда оружие было экстремально дорогим в производстве и оставалось привилегией государств, террористы используют оружие дешевое и доступное для всех. Нескольких сотен килограммов ANFO (нитрат аммония/жидкое топливо) для того, чтобы набить взрывчаткой автомобиль, или нескольких килограммов мощного ВВ (часто начиненного обрезками металла), пристегнутых к телу смертника, достаточно, чтобы вызвать десятки или даже сотни смертей (в 1983 году две бомбы в грузовиках убили 307 человек, большей частью американских военнослужащих в их казармах в Бейруте), и много большее количество ранений, и в конечном итоге запугать избранную целью группу людей.

19 угонщиков 11 сентября не имели оружия, кроме нескольких ножей, и вся операция, включая уроки пилотирования, стоила менее 500 тысяч долларов (bin Laden 2004, 3). В то же время самые скромные оценки (финансовая ревизия Нью-Йорка, проведенная через год после атаки) дают цифру прямых потерь города в 95 миллиардов, включая около 22 миллиардов на восстановление зданий и инфраструктуры, и 17 миллиардов в потерянной заработной плате (Thompson 2002). В масштабах страны все это означает потери в ВВП, падение биржевых котировок, потери в авиационной и туристической индустрии, увеличение ставок страхования и фрахтовых ставок, рост расходов на безопасность, и в общем обходится в более 500 миллиардов долларов (Looney 2002). Если добавить сюда даже только некоторые расходы на последующее вторжение в Ирак и его оккупацию, то сумма будет выше триллиона. Как показало время, прошедшее с момента атаки 11 сентября, не существует простого военного решения для подобных случаев, поскольку классическое мощное оружие и новейшие умные машины лишь частично эффективны против фанатично настроенных индивидуумов или групп, готовых умирать во время терактов.

Нет сомнений, что концепт гарантированного взаимного уничтожения (MAD) был главной причиной того, что две ядерные сверхдержавы не развязали термоядерную войну, но размер атомных арсеналов, накопленных двумя соперниками, и следовательно, воплощенные в них энергетические затраты, превысили любой рационально допустимый уровень сдерживания. Каждый шаг в разработке, развертывании, охране и поддержании в рабочем состоянии ядерных боеголовок и их носителей (бомбардировщиков и межконтинентальных ракет, подводных лодок с атомными двигателями) очень энергоемок. Оценки показывают, что как минимум 5 % всей коммерческой энергии США и СССР, потребленной между 1950 и 1990 годами, ушло на разработку и массовое производство этого оружия и средств его доставки (Smil 2004).

Но даже если бы эта цифра увеличилась в два раза, можно утверждать, что такая цена приемлема по сравнению с той жатвой, которую собрала бы термоядерная война, даже ограниченная: десятки миллионов жертв от прямого воздействия вспышки, огня и радиоактивного излучения (Solomon and Marston 1986). Обмен термоядерными ударами между США и СССР, ограниченный стратегическими военными целями, привел бы как минимум к 27 миллионам и как максимум к 59 миллионам погибших по оценкам конца 1980-х годов (von Hippel et al. 1988). Подобная перспектива действовала в качестве мощного сдерживающего фактора при разработке существовавших с 1960-х годов планов первого удара.

К сожалению, потери, вызванные ядерным оружием, не прекращаются даже после полного отказа от него: его ликвидация и дорогостоящее хранение, а также очищение зараженных регионов могут продолжаться десятилетиями, и затраты на эти цели в США растут. Еще дороже будет очистить сильнее зараженные территории в странах бывшего СССР. К счастью, затраты на вывод из эксплуатации ядерных боеголовок могут быть значительно уменьшены повторным использованием извлеченного вещества для производства электричества (WNA 2014). Высокообогащенный уран (HEU, содержащий как минимум 20 % и до 90 % U-235) смешивается с обедненным ураном (большей частью U-238), природным ураном (0,7 % U-235) или частично обогащенным ураном, чтобы получить низкообогащенный уран (менее 5 % U-235), который используют в ядерных реакторах. В соответствии с соглашением 1993 года между США и Россией (мегатонны на мегаватты) Россия превратила 500 тонн HEU из боеголовок и стратегических запасов (эквивалент 20 тысяч ядерных бомб) в реакторное топливо (в среднем 4,4 % U-235) и продала его на нужды гражданских реакторов США.

Я не могу завершить раздел, посвященный энергии и войне, без нескольких замечаний об энергии как casus belli. Мнение, что такая связь существует, распространено очень широко, и в качестве недавнего примера приводят вторжение США в Ирак в 2003 году, совершенное, как мы уверены, чтобы получить нефть Ирака. Наиболее часто приводимый исторический образец – нападение японцев на США в декабре 1941 года. Администрация Рузвельта сначала отменила соглашение о коммерции и навигации 1911 года (в январе 1940-го), затем прекратила выдавать лицензии на экспорт авиационного бензина и металлообрабатывающих станков (в июле 1940-го), ну а дальше вступил в действие запрет на экспорт лома черных металлов и стали (сентябрь 1940-го). И это, в соответствии с до сих пор не опровергнутым мнением, не оставило Японии особенного выбора, кроме как атаковать США, чтобы иметь возможность для вторжения в Юго-Восточную Азию с ее нефтяными месторождениями на Суматре и в Бирме.

Но Перл-Харбору предшествовало почти десятилетие экспансии японского милитаризма, начавшейся с завоевания Манчжурии в 1933 году и перешедшей на новый уровень с нападением на Китай в 1937-м: Япония могла бы сохранить доступ к нефти США, если бы прекратила свою агрессивную политику в Китае (Ienaga 1978). Ничего удивительного, что один из ведущих историков современной Японии писал о том, что вся конфронтация с Соединенными Штатами была вызвана в основном внутренними причинами (Jansen 2000). И кто может утверждать, что серия агрессивных действий Гитлера – против Чехословакии (в 1938 и 1939 годах), Польши (1939), Западной Европы (с 1939 года), и против СССР (1941) – и развернутый им геноцид евреев были мотивированы поиском энергетических ресурсов?

Не были связаны с энергией ни причины Корейской войны (начавшейся из-за приказов Сталина), ни мотивы конфликта во Вьетнаме (французы сражались с партизанами-коммунистами до 1954 года, США между 1964 и 1972 годами), ни ввод войск СССР в Афганистан (1979–1989), ни война США против Талибана (началась в октябре 2001 года), ни пограничные столкновения второй половины XX века (Китай-Ин-дия, несколько раз между Индией и Пакистаном, Эритрея-Эфиопия и многие другие) и гражданские войны (Ангола, Уганда, Шри-Ланка, Колумбия). Хотя война в Нигерии с сепаратистами Биафры (1967–1970) и бесконечная гражданская война в Судане (ныне превратившаяся в конфликт Судан – Южный Судан и племенные столкновения в Южном Судане) имели очевидный нефтяной компонент, обе начались в первую очередь из-за религиозных и этнических расхождений, причем суданский конфликт возник в 1956 году, за десятилетия до того, как в регионе обнаружили нефть.

И в конечном итоге остаются лишь две войны, в которых нефть послужила реальным поводом. Вторжение Ирака в Кувейт в 1990 году удвоило запасы сырой нефти под контролем Саддама Хусейна и поставило под угрозу гигантские нефтяные месторождения Саудовской Аравии (Сафания, Зуфул, Марджан и Манифа, расположенные к югу от Кувейта, на берегу или в море), да и само выживание монархии. Но на карту было поставлено много больше, чем углеводороды, включая попытки Ирака овладеть ядерным и другим оружием массового поражения, и риск новой арабо-израильской войны (ракетные атаки Ирака на Израиль проводились, чтобы спровоцировать такой конфликт). И если контроль над нефтяными ресурсами был первичной целью войны в Персидском заливе в 1991 году, почему тогда победоносной армии отдали приказ остановиться, и почему она не оккупировала по меньшей мере самые богатые нефтяные месторождения юга Ирака?

Каким на самом деле оказался результат вторжения США в Ирак в 2003 году? Американский импорт иракской нефти достиг пика в 2001-м, когда Саддам Хуссейн еще находился у власти (41 Мт), а после вторжения импорт постоянно уменьшался, в 2015-м он составил менее 12 Мт, не более 3 % от всего импорта США (USEIA 2016b), а тот тоже постоянно уменьшался по мере того, как технология гидравлического разрыва возвращала страну в число крупнейших в мире производителей сырой нефти и природного газа (ВР 2016). Вердикт прост: США не нуждались в иракской нефти, Восточная Азия всегда была ее главным покупателем… так что, США вторглись в Ирак, чтобы обезопасить поставки углеводородов в Китай? Даже случай, который многие рассматривают в качестве яркого примера войны, вызванной энергетическими причинами, оказывается очень сомнительным! Очевидно, что более широкие стратегические цели, не важно, истинные или ложные, а вовсе не поиск ресурсов, были причиной того, что Америка ввязывалась в военные конфликты после Второй мировой.

Изменения окружающей среды

Производство и использование ископаемого топлива и электричества являются наиболее значимыми источниками антропогенного загрязнения атмосферы, выбросов парникового газа, и ведущими причинами загрязнения воды и почвы. Сжигание всех видов ископаемого топлива вызывает быстрое окисление содержащегося в них углерода, при котором происходит выброс CO₂; метан (СН₄), более сильнодействующий парниковый газ, освобождается при производстве и транспортировке природного газа; при сгорании выделяются небольшие количества закиси азота (N₂O). Сжигание угля обычно было главным источником выброса в атмосферу взвешенных частиц, а также оксидов серы и азота (SOx и NOx), но стационарные выбросы этих газов в настоящий момент в значительной степени контролируются электростатическими уловителями, десульфуризаторами и процессами удаления оксидов азота (Smil 2008а). Но даже при этом выбросы от сгорания угля продолжают оказывать большое негативное влияние на здоровье (Lockwood 2012).

Загрязнение воды значительно увеличивается во время случайных утечек нефти (из трубопроводов, железнодорожных цистерн, танкеров и очистительных заводов) и разливов кислоты. Землепользование многих территорий изменяется при поверхностной добыче угля, создании водохранилищ для гидроэлектростанций, постройке линий высоковольтной передачи, огромных складов, очистительных и распределительных мощностей для жидкого топлива, а в последнее время – из-за появления больших ветряных и солнечных ферм. Косвенным образом топливо и электричество ответственны за многие другие потоки загрязнений и виды деградации экосистем. Наиболее заметное влияние оказывают промышленность (в первую очередь черная металлургия и химическая), использование химикалий в сельском хозяйстве, урбанизация и развитие системы транспорта. Все эти воздействия постоянно усиливаются, как с экстенсивной, так и с интенсивной точки зрения, а их масштабы варьируются от локального до регионального. Потери, которые при всем этом происходят, принуждают все важнейшие экономики уделять все больше внимания экологическим проблемам.

К 1960 годам один из видов такой деградации, кислотные дожди в Центральной и Западной Европе, а также в восточной части Северной Америки, возникшие большей частью из-за выбросов оксидов серы и азота на угольных электростанциях, а также из-за автомобильных выхлопов, достигли масштабов в половину континента и до середины 1980-х рассматривались как самая сложная экологическая проблема, стоящая перед развитыми странами (Smil 1985, 1997). Следующие действия: переход на уголь с низким содержанием серы и не содержащий серы природный газ в производстве электричества, использование более чистого бензина и дизельного топлива, разработка более эффективных двигателей для автомобилей и технологии десульфуризации продуктов горения – не только приостановили процесс окисления, но двинули его в обратном направлении, так что осадки в Европе и Северной Америке стали менее кислотными (Smil 1997). Но в 1990 году проблема возникла снова, на этот раз в Восточной Азии, из-за резко выросшего потребления угля в Китае.

Частичное разрушение озонового слоя над Антарктикой и окружающим ее океаном быстро стали называть главной проблемой, связанной с потреблением энергии. Возможность снижения концентрации стратосферного озона, который защищает планету от ультрафиолетового излучения, была точно предсказана в 1974 году, феномен впервые зафиксировали над Антарктикой в 1985-м (Rowland 1989). Потерю озона вызвали большей частью выбросы хлорофторуглеродов (CFC, используются обычно как охладители), но эффективное международное соглашение, Монреальский протокол, подписанный в 1987 году, и переход на менее вредные соединения вскоре снизил угрозу (Andersen and Sarma 2002).

Разрушение озонового слоя было только первым из новых негативных факторов, несущих глобальную угрозу окружающей среде (Turner et al. 1990; McNeill 2001; Freedman 2014). Причины для постоянного беспокойства варьируются от потери глобального биоразнообразия до аккумуляции пластика в океанах, но одна проблема возвышается над другими с конца 1980 годов: антропогенный выброс парниковых газов приводит к сравнительно быстрым изменениям климата, в первую очередь к нагреву тропосферы, окислению океана и подъему уровня моря. Свойства парниковых газов и вероятность вызванного ими парникового эффекта хорошо понимали еще в конце девятнадцатого века (Smil 1997). Ведущим соединением, вносящим вклад в этот процесс, является CO₂, конечный продукт эффективного сжигания всех видов ископаемого и биологического топлива. Кроме того, немалую лепту вносит разрушение лесов (в первую очередь влажных тропических) и травянистых равнин (IPCC 2015).

С 1850 года, когда в атмосферу выбрасывали 54 Мт углерода (умножить на 3,667, чтобы перевести в CO₂), глобальная антропогенная генерация углекислого газа росла по экспоненте по мере того, как использовалось все больше ископаемого топлива: как уже отмечалось, к 1900 году значение поднялось до 534 Мт углерода, а в 2010-м превысило 9 Гт углерода (Boden and Andres 2015). В 1957 году Ганс Зюсс и Роджер Ревелл сделали вывод:

«В настоящий момент человечество осуществляет крупномасштабный геофизический эксперимент такого рода, который нельзя было сделать в прошлом и не получится воспроизвести в будущем. За несколько столетий мы вернули в атмосферу и океан концентрированный органический углерод, запасенный в осадочных породах за многие сотни миллионов лет» (Revelle and Suess 1957, 19).

Первые систематические измерения уровня остаточного CO₂, организованные Чарльзом Килингом (1928–2005), начались в 1958 году вблизи вершины Мауна-Лоа на Гавайях и на Южном полюсе (Keeling 1998). Концентрация на Мауна-Лоа использовалась в качестве глобального маркера роста содержания CO₂ в атмосфере: средняя величина составила 316 частиц на миллион в 1959 году, превысила 350 в 1988-м, и достигла 398,55 в 2014 году (NOAA 2015, рис. 6.22). Другие парниковые газы человек выбрасывает в атмосферу в гораздо меньших объемах, чем CO₂, но поскольку их молекулы поглощают сравнительно больший объем исходящего инфракрасного излучения (метан в 86 раз больше за 20 лет, оксид азота в 268 раз больше, чем CO₂), их совместное влияние в данный момент составляет около 35 % антропогенного радиационного воздействия (примечание 6.18).

Рисунок 6.22. Атмосферный CO₂, измеренный в обсерватории Мауна-Лоа на Гавайях (NOAA 2015)

По расчетам, для того, чтобы избежать наихудших последствий глобального потепления, средний подъем температуры должен быть ограничен 2 °C, но это потребовало бы немедленного и значительного сокращения сжигания ископаемого топлива и быстрого перехода на неуглеродные источники энергии, что не то чтобы невозможно, но крайне маловероятно, учитывая доминирование ископаемого топлива в мировой энергетической системе и огромные энергетические потребности малообеспеченных обществ. Некоторые большие статьи потребностей можно удовлетворить с помощью возобновляемых источников электроэнергии, но не существует доступной, масштабной альтернативы топлива для транспорта, производства сырья (для удобрений, пластика) и плавки железной руды.

Примечание 6.18. Парниковые газы и рост температуры тропосферы

В 2014 году глобальный показатель антропогенного радиационного воздействия (объем парниковых газов, влияющий на энергетический баланс планеты) достиг 2,936 Вт/м², и вклад CO₂составил 65 % (Butler and Montzka 2015). Что до ресурсов, то ископаемое топливо обеспечило около 60 %, изменение землепользования (в первую очередь сведение лесов) около 10 %, а выброс метана (в основном за счет домашнего скота) – около 20 %. Глобальный рост температуры поверхности (комбинированные данные для океана и суши) идет по прямой на 0,85 °C (0,65-1,06 °C) между 1880 и 2012 годами (IPCC 2015). Из-за неопределенности относительно уровня выбросов в будущем и сложности атмосферных, гидросферных и биосферных процессов и взаимодействий, управляющих глобальным углеродным циклом, в настоящий момент невозможно создать надежную модель предсказания уровня температуры и подъема уровня моря до 2100 года. Последние общепринятые оценки показывают, что (в зависимости от уровня выбросов в будущем) к концу XXI века средняя глобальная температура будет как минимум на 0,3–1,7 °C выше, чем в 1986–2005 годах, но может вырасти и на 2,6–4,8 °C (IPCC 2015).

В любом случае, Арктика будет нагреваться с несколько большей скоростью. Очевидно, что меньшая скорость изменений облегчает адаптацию, в то время как большая вызывает много серьезных проблем. Число изменений, причиной которых называют глобальное потепление, множится, к ним относят новые паттерны осадков, затопление прибрежных районов, сдвиг границ экосистем и распространение трансмиссивных болезней, свойственных теплому климату. Изменения в продуктивности растений, потеря недвижимости в прибрежных районах, секторальная безработица, крупномасштабная миграция из пострадавших регионов являются ключевыми экономическими последствиями. Не существует простого технического решения (такого как извлечение CO₂ из воздуха или создание запасов CO₂под землей, оба варианта требуют громадных и дорогостоящих усилий, ведь для того, чтобы они были эффективными, нужно справляться с порядка 10 Гт CO₂/г) для проблемы антропогенного выброса парниковых газов. Единственный потенциально успешный подход состоит в том, чтобы работать со всеми грозящими нам изменениями на невиданном ранее уровне международной кооперации. Угрожающая нам проблема предлагает фундаментальную мотивацию для того, чтобы совершенно иным образом строить отношения между странами и народами.

Назад: Беспрецедентная мощность и ее использование

Дальше: 7. Энергия в мировой истории