giovanni1313

Энергия и постиндустриальное общество. Часть 2

Начало здесь: Часть 1

В первой части мы рассматривали потенциальную динамику потребления энергии в отдельных секторах постиндустриальной экономики. И картина получилась достаточно противоречивой. Возможно, если мы перейдем к аргументам более общего характера, ситуация немного прояснится? Давайте смотреть. Один из общеизвестных тезисов - «постулат Хаззума — Брукса». Этот постулат соотносится с т. н. «парадоксом Джевонса», сформулированным еще в 1865 г.

Экономисты Д. Хаззум и Л. Брукс в середине 1980-ых независимо друг от друга предложили гипотезу о том, что увеличение эффективности использования энергии должно приводить не к уменьшению, а наоборот, к увеличению общего потребления энергии. Этот необычный вывод основывается на нескольких предпосылках, главная из которых состоит в том, что увеличение энергоэффективности уменьшает относительную стоимость энергии, что приводит к перебалансировке спроса и предложения на новом уровне.

Внутриотраслевые эмпирические исследования показывают «компенсационный отскок» в результате внедрения энергосберегающих мер, но нетто-эффект всё-таки дает экономию. Впрочем, сторонники постулата Хаззума — Брукса не сдаются и указывают на наличие широких косвенных эффектов вроде ускорения экономического роста и устранения ограничений на потребление других видов ресурсов.

Рассмотрим другой аргумент. Для перехода от аграрной экономике к индустриальной понадобилось увеличить энергоинтенсивность сельского хозяйства более, чем на порядок. Поскольку индустриальный уклад еще более зависим от энергетической базы, для достижения насыщения здесь необходим не меньший (а, возможно, и больший) рост потребления энергии.

Одна из проблем с этим аргументом состоит в том, что невозможно определить точку отсчета, с которой нужно начинать рост «на порядок». С самого начала Индустриальной эры энергопотребление выросло уже на много порядков — и мы не знаем, в какой именно точке «кривой насыщения» находимся сейчас.

Другая проблема — это гораздо более сильные структурные изменения в отраслях старого уклада. Много ли общего имеет текстильная промышленность конца 18 века с нынешним необъятным индустриальным сектором? И эффект таких структурных изменений на энергопотребление может быть очень большим — см. примеры, перечисленные в первой части.

Однако в пользу роста энергопотребления есть и более весомые аргументы. Так, с приходом постиндустриального уклада экспансия техносферы в естественный мир будет только расти. Возьмем «интернет вещей». Ведь это беспрецедентная по своим масштабам инициатива по искусственному изменению окружающего пространства. Но эта экспансия обязательно потребует соответствующей энергетической поддержки.

У этого процесса есть и другое, более абстрактное измерение. По сути, речь идет об увеличении контроля над окружающей средой. Для этого контроля можно дать самые разные обоснования: предотвращение чрезвычайных происшествий, создание более комфортных условий для жизни, сокращение вредного воздействия на экологию и т. п. Для нас же важно, что это один из самых фундаментальных трендов в движении цивилизации к кибернетическому будущему. И, конечно, контроль не может быть бесплатным с энергетической точки зрения.

Наконец, самый принципиальный довод, ultima ratio. Любая система, наращивающая свою сложность, вынуждена увеличивать потребление энергии. Это вытекает из роста дистанции до состояния с наибольшей энтропией. Ну а с ростом сложности в информационном обществе, очевидно, всё должно быть в порядке...

Да, и еще пара слов по поводу прогресса в энергосбережении. Мы уже касались некоторых конкретных областей, но стоит отметить одну общую особенность для этого направления. Состоит она в том, что самый крупный выигрыш в энергетических издержках достигается в начальных этапах оптимизации. Со временем отдача от энергосберегающих мер падает — условно говоря, ее можно описать логарифмической кривой. Соответственно, потенциал этого фактора является ограниченным.

Однако здесь есть один крайне важный аспект, касающийся статистического учета в энергетике. В статистике принято учитывать потребление в концепции «первичной энергии». Это означает, что в потребление записывается всё тепло, полученное от сжигания топлива (или деления ядер в АЭС). Но лишь часть этого тепла (обычно от 30% до 50%) находит полезное применение — чему виной физика и экономическая необоснованность повышения КПД.

Можно сетовать на статистиков, которые решили «свалить в одну кучу» низкопотенциальное тепло и более полезные формы энергии. Можно сетовать на матушку-природу, которая сделала запасы топливных полезных ископаемых самым доступным на сегодня энергетическим ресурсом. Но лучше пока принять это как данность и понимать, что переход от старых источников энергии к более совершенным (ГЭС, ВЭС, фотовольтаика — где не требуется преобразование тепла в работу) в статистике будет выглядеть как существенное снижение энергопотребления.

Хорошо, насыщение спроса на энергию может идти разными путями: и за счет «экономии», и за счет расширения её производства. Но как распознать, движемся ли мы к энергетическому изобилию или же, напротив, к энергетическому голоду? Есть ли здесь какие-то доступные и надежные показатели?

В начале я приводил график зарплаты английского строителя, выраженной в бушелях ячменя, как индикатор «аграрного изобилия». Для энергетики самой корректной и полной аналогией станет доля стоимости затрат на энергию в валовом мировом продукте (ВМП). Она лучше всего будет отражать масштаб усилий, которые затрачивает человечество на свое энергообеспечение.

В эти затраты необходимо включать стоимость конечных потребленных энергетических благ: электричества (с учетом субсидий), нефтепродуктов (здесь подводным камнем являются правительственные акцизы, которые часто расходуются не на энергетику), топлива для отопления и приготовления пищи, амортизации индивидуальных устройств генерации и прочие, более мелкие статьи.

К сожалению, мне неизвестно о наличии готовых расчетов в подобной методологии, хотя объективно они вполне осуществимы. Можно попробовать приблизительно оценить этот показатель, рассмотрев отдельные компоненты энергетического рынка. Проще всего это сделать с нефтью:

В структуре потребления первичной энергии нефть составляет около трети, львиная ее доля используется транспортным сектором. К сожалению, расчетов ВМП по ППС в текущих ценах ранее 1990 года не существует, что ограничивает диапазон наблюдений. Как видно из графика, достаточно скромный прогресс по движению к новому укладу в 2017 по сравнению с 1990 всё же был достигнут. Но прогресс этот весьма хрупок: с 2004 по 2014 ситуация была обратной: энергетическое бремя превысило ранние значения. И если баррель нефти в 2018 будет стоить $70, почти весь достигнутый прогресс просто обнулится.

Более иллюстративным был бы анализ рынка электричества. Мало того, что оно является более универсальным и важным источником энергии, так еще и цены там более стабильны и менее зависимы от геополитических обострений. Но корректные расчеты здесь гораздо более трудоёмки. Например, и Китай, и ЕС — крупнейшие экономики мира — используют масштабную и сложную систему субсидий и надбавок в этом секторе. В целом, в абсолютном большинстве стран разные категории потребителей получают электроэнергию по разным ценам. И глобализация делает необходимым учет энергетических издержек в масштабах всей планеты.

Остается ограничится лишь общими, в чем-то банальными заключениями. Если рост цен на энергетические продукты, скорректированный на изменение объема потребления, отстает от динамики ВМП — постиндустриальное будущее становится ближе. И наоборот, если затраты на энергию обгоняют рост экономики — значит, пока нам не до нового уклада.

Динамика энергоёмкости ВМП и ВМП без учета стран бывш. СССР

А как же широко известный показатель энергоёмкости ВВП? Его недостаток в том, что он слишком широк и может маскировать нарастание проблем в энергетической части ростом производительности в других отраслях экономики. Хотя его расчеты широко доступны, и он иллюстрирует в общем-то тот же тренд, что и доля энергетических расходов в ВМП.

Мы поговорили о том, как изменится роль энергетики, что будет влиять на энергетические запросы постиндустриального общества и каковы признаки перехода к новому укладу. Но остался самый главный вопрос. Насколько оправданы наши надежды на такую трансформацию?

И, отвечая на этот вопрос, невозможно обойти стороной те надежды, которые уже остались в прошлом. Вот что интересно: у ранних теоретиков постиндастриала звучавшие выше тезисы — об «энергетическом изобилии» и т. п. — были одними из центральных идей в обсуждении будущего. Действительно, то было время величайших достижений в истории человечества, время непоколебимого оптимизма...

У этого оптимизма были свои поводы. Слова главы американской Атомной Комиссии Льюиса Страусса об энергии, «которая слишком дешева, чтобы ее измерять» (1954), неслучайно стали такими знаменитыми. Они были встречены со скепсисом физиками и инженерами, но воодушевили целое поколение, искренне верившее в силу человеческого разума и в светлое будущее.

Один из выпусков футуристического комикса "Closer Than We Think", прекрасно отражавшего дух эпохи (1959)

Именно поэтому жестокое столкновение в 1970-ых с двумя энергетическими кризисами подряд было настолько болезненным. Шоком были не только скачки цен на нефть — содрогалась и рушилась вся картина мира, рассыпался образ будущего. Футурологи пытались собрать паззл постиндустриального общества по-новому, порой пытаясь совместить его с энергетическим голодом. Выходили результаты разной степени убедительности... но надежда была еще жива.

Правда, она таяла на глазах. Cтоимость строительства атомных электростанций за какие-то 7 лет выросла в 2,5 раза, с $430/kW в 1971 до $1020/kW в 1978 (в ценах 1982 г.):

А потом случился Чернобыль. Он стал жирной точкой, ознаменовавшей конец старой эпохи, а в гигантском саркофаге вместе с разрушенным реактором одновременно оказались похоронены и мечты «о слишком дешевой» энергии.

Новая эпоха не обещала энергетике ничего хорошего. Теория пика ресурсов стала мейнстримом еще раньше — сейчас же она была попросту безальтернативной. И, поскольку постиндустриальное будущее лишилось энергетической базы, об этой базе попросту... старались не вспоминать. То ли как о теме слишком очевидной, о которой уже сказано всё, что можно, и дополнить которую в новых реалиях нечем. То ли как о теме слишком неудобной, не соответствующей новым реалиям и потому бессмысленной.

В конце концов, исследователи обязаны быть конструктивными в своей работе — написание постапокалиптических «страшилок» лучше оставить писателям-фантастам, там-то бумага всё стерпит. Благо развитие информационных технологий подняло множество других важных и сложнейших тем, которые достойны внимания футурологов.

Итак, энергетические надежды были положены в «дальний ящик» и заперты на «замок» пика ресурсов. Но насколько существенные ограничения налагает ископаемая энергетика на наши возможности? Почему энергетическая база индустриального общества не может полноценно обслуживать постиндустриальную экономику?

Ответ состоит из пяти букв: EROEI. Энергетическая рентабельность — еще одна, внеэкономическая, метрика доступности ресурса. В своё время об EROEI ярко, красочно и доступно писал Алексей Анпилогов, так что здесь я подробно останавливаться на этом моменте не буду. И лишь беспристрастно обозначу главную проблему ископаемого топлива. EROEI тепловой энергетики со временем будет только снижаться. Одно это делает ее несовместимой с вектором движения к постиндустриальному миру.

График на основе данных работы “A New Long Term Assessment of Energy Return on Investment (EROI) for U.S. Oil and Gas Discovery and Production”.

 Это значит, что проблема пика ресурсов усугубляется с каждой секундой. Ресурсная база индустриального общества необратимо деградирует. Строить что-либо на таком ненадежном фундаменте, конечно, можно — но долго оно не простоит...

Однако эра энергетического пессимизма, начало которой совпало с чернобыльской катастрофой, тоже конечна. И похоже, что ее конец близок. «Замок» пика ресурсов можно открыть отмычкой, имя которой — технологический прогресс (или, шире, сила человеческого разума). Труд физиков и инженеров — скептиков и материалистов — дает надежде на энергетическое изобилие второй шанс.

Надеждой проникнуты заявления о (будущей) революции «альтернативной» возобновляемой энергетики. Надеждой проникнуты энергетические планы ведущих мировых держав — являющиеся беспрецедентными по масштабу проектами в этой сфере. Мы прочерчиваем в будущее траекторию снижения стоимости фотовольтаики и аккумуляторов — и не соглашаемся отступать. Мы собираемся управлять потреблением энергии на микроуровне, используя достижения информационных технологий, пытаясь хоть как-то сократить разрыв между желаемым и действительным. И даже далекие очертания управляемого термоядерного синтеза, ранее казавшегося недостижимым, обретают вполне конкретное наполнение...

Камера тестового реактора Tri Alpha Energy

Пока траектории стоимости новых направлений смотрятся гораздо выигрышнее, чем у традиционной энергетики. Экономика масштаба работает в их пользу: чем больше мощностей мы разворачиваем, тем дешевле они обходятся. Это обещает нам рост доступности энергии — необходимое условие для развития постиндустриальной экономики.

Но это всего лишь надежды. Новые направления в энергетике еще слишком молоды, чтобы иметь безусловное преимущество перед зрелыми, отработанными технологиями. На пути развития «альтернативы» будет еще множество проблем — на что надежды никогда не обращают внимания. Более того, абсолютно никто не может гарантировать, что эти пути в итоге приведут нас к желаемой цели, и что надежды не обратятся в прах, как это уже тысячи раз бывало при столкновениях с кризисами. “Замок“ пика ресурсов может не открыться с первой попытки. Увы, из-за истощения ресурсов последующие попытки будет реализовать всё сложнее.

Это всего лишь надежды. Но эти надежды руководят решениями на триллионы долларов, открывая те самые пути развития и двигая нас вперед. А движение в любом случае предпочтительнее, чем откладывание проблемы в «дальний ящик».

Это всего лишь надежды. И рассудить о том, оправданы ли они были, сможет только время. Путь к экономике знаний и виртуализации лежит через тернии, и энергетика представляет собой лишь малую часть трудностей. Легких дорог в будущее нет — и никогда не будет.

Но это ничуть не мешает нам надеяться.

Error

Anonymous comments are disabled in this journal

default userpic

Your IP address will be recorded