Рис. 64. Схематичное наложение контуров городов Москва и Даллас-Форт Ворс.

Nota: Голубой контур — это контур городской агломерации Даллас-Форт Ворс на карте окрестностей Москвы: далече будет поездить по городу.

Как говорится, ребята, почувствуйте разницу. И это мы посчитали в общий «зачет» только официальное население столицы России.

Для желающих наложить какой-либо из американских городов на свою местность — вот удобный сервис для этого:

http://mapfrappe.com/?show=5468

Контур Далласа можете использовать сразу.

Американцы прекрасно понимают проблему размещения своего населения. В последнее время все чаще раздаются голоса: «С этим надо что-то делать!».

Если кто-то хочет посмотреть на проблему глазами самих американцев — в сети легко найти фильм «Конец пригородов» («The End of Suburbia»). Все проблемы там очерчены максимально ясно и четко.

Но пока инерция американского динозавра столь велика, что этот критический вопрос, являющийся к тому же еще и одним из «краеугольных камней» американской мечты, всерьез никто обсуждать не хочет. Есть вопросы, нет ответов.

Предложения типа «корову надо меньше кормить и больше доить», понятное дело, в расчет не берем. Желающих снова строить скоростные трамваи для связи пригородов с центрами городов в США пока нет.

Возвращаясь к скучному графику удельной энергии и пиковой мощности, можно заодно посмотреть и на новую мечту американского автопрома — электромобили. Сразу видна еще более печальная картинка «аккумуляторного послезавтра». Даже самые продвинутые литий-ионные аккумуляторы уступают в 10 раз бензину по удельной энергии и в полтора раза — по пиковой мощности. Если человеческим языком, то это значит, что автомобиль на аккумуляторах, выражаясь кратко: очень тяжелый и совсем не мощный. Ну — или совсем без мощи.

В чистом остатке, по факту, транспортная революция в США — это только пригородные электрички, метрополитен, трамваи и троллейбусы. Только провода, только хардкор. Полумеры американского динозавра не спасут уже никак.

Хорошо, с транспортом разобрались. А что там с электроэнергией? Можно ли там что-то сэкономить нашему нефтяному динозавру?

Если начать разговор об энергии с самого начала, то мы должны начать с человека. Человек может выдавать «на-гора» 100–150 Ватт мощности в течение 8 часов. Это теоретический максимум. Для этого ему надо подать «на вход» около 2500 ккал пищи. Что интересно, по формальному энергетическому расчету человек имеет КПД в 41 %.

Отсюда вытекает, что батрак (или раб) — на самом деле не столь уж и неэффективный экономический механизм. Если забыть о том, что он тоже живой человек, и заставить его работать «за еду», то десяток батраков вполне могут обеспечить едой, питьем и нехитрыми развлечениями одного патриция. Что, собственно говоря, Древний Рим и Древний Египет нам с успехом и продемонстрировали.

Однако проблема в том, что человек потребляет не минеральные, а пищевые калории, то есть не нефть, а вкусные и питательные белки, жиры и углеводы. Как я покажу в отдельной главе, для того чтобы произвести одну «пищевую» калорию, нам надо затратить 10 калорий минерального топлива. Поэтому, к сожалению, сэкономить что-то в потреблении энергии за счет возврата к ручному труду ни США, ни всему миру нереально. Ведь тогда получится, что многие процессы будут идти не с КПД в 40–50 %, как сейчас, а с 1/10 КПД раба, то есть с эффективностью в 4–5 %. Современная индустриальная экономика просто рухнет в таком случае.

У лошади, за счет большей массы тела, КПД еще больший, чем у людей. Теоретический предел для живого организма — это около 51 % энергии пищи, превращенной в чистую энергию. Поэтому, собственно говоря, лошади и люди долго и не сдавали свои позиции механизмам «века угля».

И, исходя из данного примера, уже становится понятно, почему первичный источник энергии должен иметь достаточно высокий EROI — на его «плечах» надо выстроить всю сложную технологическую цепочку комплексной структуры экономики. В каждом следующем переделе и превращении энергии его начальный КПД («перевернутый» EROI) будет умножаться на КПД специфических процессов каждого из переделов. Ну и внезапно, в ходе длинной технологической цепочки, результат умножения вполне может упасть ниже 1. Тогда КПД всей экономики, построенной на таком ресурсе, тоже упадет ниже 100 %. И экономика станет производить меньше, чем подается на ее «вход». А это уже не экономика, а медленное вымирание.

[53]

Итак, для планирования будущего нужно четко знать, что, кроме EROI первичных источников не менее 4:1 (что соответствует КПД в 400 %), надо иметь еще и очень активные утилизирующие устройства, которые помогают превратить первичную энергию во что-то полезное. Поскольку первичная энергия в индустриальный век обычно состоит из всяких «невкусных» и «неполезных» вещей вроде атомов урана или цепочек углеводородов, сразу скажу, что батраки в моем забеге не участвуют — их принципиально нельзя накормить ни нефтью, ни газом. Кроме того, я принципиально не хочу, чтобы мои дети были батраками. Вот такое у меня, извините, граничное условие. Даже для США, потому что это тоже люди. Да и неэффективны рабы, как я показал выше.

Рассмотрим этих «крепких индустриальных ребят» утилизации энергии.

Рис. 65. Участники «веселых стартов» по использованию топлива.

Nota: ГПУгт — ДВС на генераторном газе; ПТУпг — ДВС на природном газе; ГТУ — газотурбинные установки на природном газе; ДДУ — двухтактные дизельные установки на дизельном топливе; МТУ — микротурбинные установки; ПДУ — установки с паровыми двигателями; ПТУ — паротурбинные установки на природном газе; ПГУ — парогазовые установки на природном газе; СДУ — установки с двигателями Стирлинга; ТЭУ — установки с топливным элементом; ЧДУ — четырехтактные дизельные установки на дизельном топливе.

Отрешившись от возможности задействовать всех этих «крепких ребят» на транспорте, — как мы помним, там есть весьма специфические требования к весу и запасу топлива (энергии) на тот или иной тип двигателя, — поставим их всех на неподвижный постамент и посмотрим, насколько они конкурентны друг другу.

Ведь в конечном счете всех этих «ребят» можно так или иначе подключить либо к инвертору, либо непосредственно к обычной динамо-машине и заставить выдавать электричество в общую сеть. После этого из такой глобальной электрической сети уже можно запитать и тяговые двигатели на транспорте (с КПД 70–80 %), и асинхронные двигатели на производствах (с КПД 90–95 %), и аккумуляторы электровелосипедов, лампочки, кондиционеры, кухонные комбайны и холодильники для населения, и будущие заводы по синтезу синтетического топлива для самых автономных и самых ответственных процессов.

Что сразу бросается в глаза?

Во-первых, природный газ надо жечь только в ПГУ (установки комбинированного цикла — газовая турбина, на ее выхлопе — паровая турбина). Такие комбинированные машины позволяют перегонять в электроэнергию до 60 % энергии топлива. Жечь газ в паровых котлах в будущем — недопустимая роскошь.

Во-вторых, паровозов будет немного. ПДУ (паровые поршневые установки), к сожалению, так всерьез и не вышли за размер 1 МВт и так и не поднялись выше 25–27 % по КПД. Все низкосортные топлива надо будет по максимуму утилизировать в ПТУ (паротурбинные установки, если что). Эти многоступенчатые монстры могут работать практически на любом топливе и имеют самый высокий КПД при такой уникальной всеядности по топливу — самые мощные из них выдают до 41 % превращения энергии топлива в электричество. Однако, наряду с большими проектами, безусловно, будут реализовываться и более мелкие ПТУ, поскольку топливо специфического вида «говно обыкновенное биомасса» обычно плохо поддается какой-либо осмысленной транспортировке, и его часто имеет смысл утилизировать прямо на месте образования.