Энергетика XXI В

Биосфера Земли существует благодаря солнечному излуче­нию, мощность потока которого, падающего на нашу планету, со­ставляет 10¹⁷ Вт. Человек — дитя биосферы — живет за счет потреб-

ления этой энергии. Уровень ее потребления, которым довольст­вовались наши далекие предки — первобытные охотники и соби­ратели, был невелик: всего 130 Вт в расчете на одного человека. С переходом к земледелию и скотоводству в результате неолитической революции эта величина возросла ненамного — всего до 250 Вт. Положение качественно изменилось лишь на рубеже XVIII-XIX вв., когда произошла промышленная революция.

В настоящее время в развитых странах уровень энергии, произ­водимой в расчете на одного человека, достиг 5-10 кВт. Это не случайная величина: как свидетельствует мировая статистика, при современном состоянии технологии это именно тот уровень энер­гопотребления, который достаточен для удовлетворения базовых потребностей человека — в пище, одежде, жилье, работе, сохране­нии здоровья, развлечениях, образовании, воспитании детей и т.д. А потому дальнейший рост производства энергии в этих странах оказался ненужным, и его величина практически стабилизирова­лась.

Существует закономерность, надежно установленная мировой статистикой: уровень материального благополучия граждан той или иной страны прямо пропорционален количеству энергии, про­изводимой в расчете на одного человека. Существует и еще один важный показатель энергопотребления — эластичность спроса на энергию по валовому внутреннему продукту (ВВП). В течение многих лет в промышленно развитых странах этот показатель был близок к единице: для увеличения ВВП на 1% требовалось увели­чить производство энергии тоже на 1%. В 80-е годы благодаря внедрению энергосберегающих технологий коэффициент элас­тичности удалось снизить примерно в 2 раза. Однако на дальней­шее снижение этого коэффициента рассчитывать вряд ли прихо­дится: стоимость первичных источников энергии неизбежно будет расти.

Возникает вопрос: нельзя ли обеспечить экономию энергии за счет снижения ее потребления по некоторым наиболее важным направлениям? По данным ЮНЕСКО, современная структура энергопотребления выглядит следующим образом:

Согласно прогнозу на период до 2020 г. существенных измене­ний в этой структуре не ожидается.

Для развитых стран существуют некоторые различия в уров­не энергопотребления в расчете на душу населения. Как показал В.В. Клименко, эти различия связаны с двумя факторами: среднегодовой температурой, характерной для данной страны, и ее пло­щадью. Величина оптимального энергопотребления обратно про­порциональна среднегодовой температуре и, начиная с критичес­кой величины 500 тыс. кв. км, прямо пропорциональна размерам ее территории.

Эти зависимости объясняют, почему для США необходимо производить на душу населения 10 кВт, а для Японии достаточно всего 5 кВт. Что же касается России, которая является самой холодной страной мира, к тому же растянутой по широте на 11 часо­вых поясов, то для выхода на уровень материального благополу­чия, близкий к западным стандартам, ей потребуется поднять про­изводство энергии с современных 7 кВт примерно до 16 кВт. Сле­дует, однако, учесть, что эту оценку Клименко выполнил для России в целом. Если учесть реальное распределение плотности населения по различным географическим регионам, то оптималь­ный уровень производства энергии окажется значительно ниже — вероятно, не более 10 кВт в расчете на одного человека.

В табл. 2.5 приведены данные о территории 10 крупнейших стран мира. Страны расположены в порядке убывания занимаемой ими не полной территории, а эффективной, т.е. пригодной для длительного постоянного проживания. Если исключить малочис­ленные группы аборигенов полярных и высокогорных областей, то постоянное население практически отсутствует на территориях, где среднегодовая температура составляет менее -2°С или высота превышает 2000 м над уровнем моря. Эффективная территория стран определяется путем вычитания из их полной территории этих не пригодных для жизни областей.

Россия — самая холодная страна в мире (среднегодовая темпе­ратура -5,5°С). Для Канады, например, это -5,1°С. Правда, для наиболее обжитых районов России эта величина значительно выше — около +2°С.

В табл.2.6 приведены сводные данные о потреблении энергии на душу населения в некоторых странах. В последнем столбце таблицы указаны значения поправочного коэффициента к, учитывающего различие в природных условиях.

Таблица 2.5