Крисаченко В.С.
Екологічна культура

Історична еволюція енергоспоживання

§4. Історична еволюція енергоспоживання

Переваги набутої людьми адаптивної стратегії чи не найповніше розкриваються в особливостях історичної еволюції енергоспоживання. Дві найхарактерніші тенденції визначають її суть: з одного боку — кількісне розширення енергетичної основи життєдіяльності, з іншого — якісне наростання її природи, тобто залучення до використання дедалі нових джерел енергії.
У ході антропогенезу тривалий час людина покладалася лише на енергію власних рук. Однак відомо, що за м'язевою силою перші гомініди (окрім деяких форм) значно поступалися своїм безпосереднім конкурентам у боротьбі за сприятливе довкілля. Вихід з цієї ситуації було знайдено шляхом залучення до користування як сторонніх предметів (знарядь праці), так і додаткових джерел енергії.
Вже удар каменем фокусував енергію рук в одній точці, чим значно посилював їхню силу, кинутий спис різко збільшував швидкість "пересування" давніх людей, а викопана яма на здобич позбавляла необхідності концентрувати енергію на безпосередній сутичці зі звіром, а накопичувати її поступово. Вагомими кроками стали також і оволодіння зовнішніми енергетичними джерелами використання вогню, а також укрить та одежі. Крім поліпшення якості їжі за допомогою вогню, що забезпечувало додаткові енергетичні можливості організму, ці речі давали змогу також мінімізувати використання та втрати енергії у несприятливих погодних чи кліматичних умовах (вночі, взимку тощо).
Зробимо тут деякі пояснення. Людина споживає їжу, кисень, які й забезпечують її життєдіяльність. Отримана таким чином енергія витрачається на підтримання функціонування організму (так званий основний обмін),а також на виконання певної роботи — перенесення вантажів, копання землі, читання книги тощо. Вимірюється така енергія в кілокалоріях за годину (чи добу). Відомо також, що енергетична ємність різних продуктів неоднакова: споживання 100 г жирів дає близько 900 ккал., 100 г білків та вуглеводів — по 400 ккал. тощо.

Слід також мати на увазі, що використовувану енергію поділяють на: первинну — ту, що міститься в первинних природних джерелах (падаючій воді, добутому вугіллі, нафті, газові тощо), вторинну — перетворену форму попередньої (електричний струм, пальне), кінетичну — таку, що забезпечує енергетичні потреби споживача (енергія двигуна чи світильника), корисну — ту, що переходить у вироби чи використовується в обслуговуванні.

Одній пересічній людині на добу потрібно від 2 до 3 тис ккал., а середній сім'ї з чотирьох-п'яти чоловік — від 9 до 12 тис. ккал.

Нові можливості в галузі енергетики відкрилися з того часу, коли людина почала освоювати сторонні джерела енергії. Досить довго головними з них була енергія домашніх тварин (коня, віслюка, вола, верблюда, лами), причому як у вигляді продуктів харчування, так і у вигляді енергії первинної.

Згодом люди почали використовувати енергію води та вітру, спочатку у мореплавстві чи іригаційних роботах, а потім — практично в усіх сферах господарювання. З часом така енергія стала чи не основним джерелом її: в Російській імперії, наприклад, на початку XX ст. налічувалося понад 150 тис. млинів (водяних). Старі земські звіти зафіксували також і кількість вітряків: їх було близько 200 тис, загальною потужністю до 2 млн кінських сил, і на них у 1914 р. було змолото понад 2 млрд пудів збіжжя, при загальному врожаї хлібів у той рік у 4,4 млрд пудів.

Поступово людям стає підвладною й енергія фізико-хімічних процесів. Йдеться передовсім про енергію згорання вугілля, нафти та газу — сконденсованої сонячної енергії минулих епох. Нафту використовували ще в Єгипті при муміфікації небіжчиків, у Греції — під час виготовлення бойової запалювальної суміші ("грецький вогонь"), з лікувальною метою, для освітлення приміщень. Вугілля видобували ще римляни, а ще раніше його називали "фракійським каменем", який, за словами Арістотеля, виділяє при згоранні такий неприємний запах, "що жодна рептилія не в змозі залишатися на місці". Згадки про використання вугілля у ковальській справі залишив Теофраст. Проте широкого промислового використання нафта й вугілля набули лише з часів Середньовіччя, а особливо — в Нові та Новітні часи.

Так, вугілля видобували й використовували для опалення житла в Китаї, Німеччині, Франції, Англії. Про розмах цієї справи свідчить хоча б той факт, що англійський король Едуард І у 1257 р. заборонив спалювати вугілля в Лондоні під загрозою смертної кари — настільки воно забруднювало повітря. У 1315 р. використовувати вугілля було заборонено і лондонським ремісникам через великий сморід від чадного газу. Так було покладено початок боротьбі за чистоту повітря на туманному Альбіоні.

Інтенсивна промислова експлуатація вугілля припадає на XVII-XVIII і подальші століття, коли великого обсягу набуло ливарне виробництво, було винайдено парові двигуни тощо. У XIX ст. промислового значення набуває нафта, особливо після відкриття в Оклахомі та на Каспії значних її покладів, і коли почали широко впроваджувати двигуни внутрішнього згорання. Згодом до зазначених джерел енергії долучився і природний газ, сфера застосування якого дедалі ширшає.

У XX ст, людство приступає до освоєння двох інших джерел енергетики: енергії ядерного поділу та енергії термоядерного синтезу. І та, й інша спочатку, на жаль, була використана у військовій справі — у вигляді атомної та водневої бомб. Що ж до мирного їх використання, то атомна енергія вивершилась лихом Чорнобиля, а термоядерна — до сих пір не покорена.
1942 р. в США, а 1946 р. в СРСР були запущені перші ядерні реактори, щоправда, невеликої потужності (до десяти ватт), які працювали виключно на військових. А в червні 1954 р. розпочалася регулярна експлуатація першої в світі АЕС промислового типу (Обнінськ), потужністю 5 тис. кВт. До речі, потужність такої, станції цілком порівнювана з потенціями вітроелектричного агрегату (вітряка) марки ВД-3,5, який давав струм, наприклад, у тій же Московській області. Проте атомна ейфорія надовго перепинила шлях розвитку таким екологічно чистим джерелам енергії.

Тут варто нагадати слова одного з апологетів "атомізації" енергетики — акад. О. П. Александрова, творця реактора чорнобильського типу:
"Значення введення в експлуатацію ресурсів ядерної енергетики не вичерпується тим, що практично назавжди буде знята загроза паливної недостатності. Ядерна енергетика буде мати й важливе соціальне значення. Пом'якшення гостроти паливної проблеми, безперечно, приведе і до зниження значення цієї проблеми як фактора політичної напруги. Введення ядерної енергетики створить можливості більш різноманітного розвитку країн, що користуються в наш час дорогим імпортним паливом. Завдяки надзвичайно високій енергоємності ядерного пального вартість транспортування його в будь-які місця земної кулі відносно низька. Тому райони й країни, обділені природою, що не мають традиційних паливних ресурсів, зможуть одержувати відносно недорогі ядерні енергоресурси".

Ця трохи задовга цитата керівника тодішньої радянської атомної енергетики, а пізніше — і президента Академії наук СРСР знаменна тим, що стратегія нелюдського використання атомної енергії була сформована задовго до чорнобильської трагедії, оскільки нині відомо, як лукавив Александров, впроваджуючи власний реактор, знаючи його недосконалість та потенційну загрозу довкіллю. Тим часом і політичні аргументи, висловлені в цій цитаті, обернулися для України суперексплуатацією її природних ресурсів, однобічним розвитком економіки, залежністю від зовнішніх чинників.
Втім, атомна енергетика розвивається поряд з іншими методами видобування енергії. У структурі сучасного енергобалансу багатьох країн дедалі помітнішою стає і частка таких джерел енергії, як океанічна, геотермальна, біотехнологічна, хвильова, сонячна тощо. В цілому ж як незаперечний факт сприймаємо тенденцію примноження використовуваних джерел енергії та збільшення можливостей людини щодо вивільнення їх потенцій. Наступна таблиця дає уявлення про те, як у ході історії змінювалося енергоспоживання пряме та опосередковане, в яких "прірвах" зникає дедалі більша частка енергії, яка добувається (В. Сассин, 1981).

Таблиця 13. Динаміка енергоспоживання в історії людства, ккал/добу (доступно при скачуванні повної версії)

Як свідчать дані таблиці, з плином часу розширюються сфери життєдіяльності людини, котрі потребують додаткової енергії. Водночас різко збільшуються енерговитрати людини, причому постійно посилюється диспропорція відносно харчової компоненти. Інакше кажучи, процес соціалізації змушує людину витрачати левову частку енергії на специфічно людські цілі; частка ж енергії, інваріантна з іншими видами організмів (зокрема, основний обмін), залишаючись за абсолютним значенням практично стабільною, відносно до загального енергоспоживання постійно зменшується.
Поряд з розширенням використання різних джерел енергії, а також інтенсифікації їх використання спостерігається послідовне зміщення домінанти щодо вирішального джерела енергії: мускульна енергія — дерево — вугілля — нафта — газ — ядерне паливо. Побіжно можна зробити і ще одне спостереження, а саме: зменшується частка первинної енергії і, навпаки, зростає вторинної. Наочне уявлення про це дає наступна таблиця (Г. Хачатуров, 1981).

Таблиця 14. Історична динаміка структури сукупного енергобалансу (доступно при скачуванні повної версії)

У літературі користуються таким показником, як коефіцієнт енергетичної ефективності виробництва (КЕ), який відображає зменшення кількості виробленого корисного продукту на одиницю витраченої енергії. Підраховано, що для підсічно-вогневого землеробства (район басейну р. Конго) КЕ становить 1:65, вирощування кукурудзи за допомогою добрив (Нігерія) характеризується КЕ 1:10, виробництво кукурудзи в США — 1:2, виробництво хліба — 1:0,525, молока — 1:0,374, бройлерів — 1:0,10, салату (в теплицях) — 1:0,0033 (останні показники по Великобританії) (С. Б. Лавров, Г. В. Сдасюк, 1985). Отже, на одиницю виробленої продукції із розвитком цивілізації витрачається дедалі більше первинної енергії.

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом