Текст книги "Мир на пике – Мир в пике"

Автор книги: Алексей Анпилогов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 11 (всего у книги 26 страниц)

Вдобавок к неудобной фракции нефтяного газа, из которой все же наловчились получать конденсат, хоть и не везде, в традиционной нефти, на другом конце спектра углеводородных молекул, содержится столь же трудная к утилизации фракция – мазут и гудрон. И если в нефтяном газе, к удовольствию нефтяников, собираются все бесполезные и вредные газы из пласта, то в мазуте и гудроне собирается все, что есть бесполезного и вредного в самой нефти, – сера, карбиды и даже зола. Самые тяжелые фракции нефти практически нереально поджечь, даже нагрев их до высоких температур, поэтому их ценность как топлива – минимальна. В силу этого основные количества гудрона сейчас используются для дорожного строительства – это известный всем битум, который мы часто видим на дорогах нашей страны или на своих автомобилях.

Однако нефть из разных мировых месторождений содержит разное количество тяжелых фракций. Чем меньше тяжелых фракций в нефти, тем она дороже – большее удельное количество легких фракций позволяет сделать из нефти больше бензина. А бензин всегда можно дороже продать. Эта особенность рынка нефти, кстати, и определяет многие разночтения в оценках мирового производства, торговли и потребления нефти. Ведь легкая нефть стоит дороже, хотя весит меньше. Поэтому попутно возникает интересный парадокс – каждый производитель хочет продавать свою нефть именно как «легкую».

[49]49
  Reservatio mentalis – Мысленная оговорка.


[Закрыть]

Мнений много, производитель обычно хочет считать больше баррелей нефти в своей тонне, покупатель – меньше. Саудовская Аравия спорит по этому вопросу с ВР, а российские экспортеры – с правительством России, но для нас же важно, что большая часть традиционной нефти имеет вес, соответствующий 7–8 баррелям в метрической тонне. Это равносильно плотности в пределах 780–900 кг/м³ для тех, кто, как я, был в детстве испорчен использованием системы СИ для построения научной картины мира.

Мазут и гудрон, содержащийся в традиционной нефти, важны для понимания того, что представляет из себя так называемая «тяжелая» нефть. Для тяжелой нефти характерно высокое содержание этих фракций, и, как следствие, ее плотность выше, чем у традиционной нефти.

Долгое время понятие «тяжелой» нефти было размытым. Было понятно, что надо где-то провести грань между обычной и необычной нефтью, между «легкой» и «тяжелой». Но тут опять-таки было много политики и экономики, но мало здравого смысла и математики.

В итоге лишь в 1987 году на XII Мировом нефтяном конгрессе в городе Хьюстон была принята общая схема классификации нефти и природных битумов, мировой консенсус был найден, и нефть все же была поделена по следующим группам:

• легкие нефти – с плотностью менее 870,3 кг/м³;

• средние нефти – 870,3–920,0 кг/м³;

• тяжелые нефти – 920,0–1000 кг/м³;

• сверхтяжелые нефти и природные битумы – более 1000 кг/м³.

Вот к этим двум последним категориям и относятся те месторождения, о которых вы сейчас слышите под именем «нефтеносных песков канадской провинции Альберта» и «тяжелой нефти долины реки Ориноко». Как и конденсат, как и «сланцевая» нефть – это уже «не совсем» нефть. Точнее – это уже совсем не нефть, как мы ее знаем. Это «осетрина второй свежести», которая «протухла» еще в тот момент, когда наши предки таки «замочили» динозавров.

Как это происходит? Нефть, для того чтобы превратиться в нефтяное месторождение, должна встретить на своем пути наверх структуру определенного вида – ловушку, которая позволит сконцентрировать и собрать в удобной для дальнейшего использования человеком форме значимые количества нефти.

Ловушка, как геологическая структура, обычно достаточно устойчива (иначе ей не светит собрать в себя значительные количества нефти или газа), но, как и любая геологическая структура, может быть разрушена из-за стечения различных геологических событий.

Что же произойдет в этом случае с нефтью и газом, которые столь долго копились «под спудом» крышки разрушающейся ловушки? А будет с ними следующее…

При разрушении запирающего купола ловушки первым, практически мгновенно в рамках геологического времени, наверх просачивается природный газ. Молекулам газа всегда легче «протиснуться» в порах пород и выйти на поверхность, нежели молекулам битума или соляра.

Дальше уже в самой ловушке начнутся два интересных процесса.

Первый из них связан с падением давления внутри ловушки, вызванным разрушением купола и уходом природного газа из пласта. При падении давления понижается температура кипения многих легких фракций конденсата, тех самых этана, пропана и бутана. Эти фракции, учитывая высокие температуры внутри пласта, тоже легко газифицируются вслед за метаном и последовательно выходят на поверхность, одновременно забирая с собой и излишки пластового давления. В результате давление в пласте падает практически до равновесного с породами на данной глубине.

Но, кроме того, если месторождение располагается достаточно близко к поверхности, а нефть, как и вода, «всегда дырочку найдет», то нефть неизбежно вытечет поближе к поверхности. И, рано или поздно, нефть на пути наверх встречается с жизнью – с мельчайшими бактериями. А жизнь, как мы помним это, в целом, абсолютный хищник, который всегда голоден и всегда хочет есть. И тут стартует второй процесс.

Несмотря на то, что лишь немногие живые организмы в чистом виде «едят» нефть, тем не менее многие из них совершенно ею не брезгуют. И поэтому при попадании нефти в верхние слои земной коры неизбежно, вдобавок к процессу ее медленного химического разложения при воздействии кислорода, добавляется более быстрый процесс ее биологического распада. При этом и химический, и биологический распад затрагивают в первую очередь легкие фракции нефти – битум же слабо поддается влиянию как кислорода, так и бактерий с их ферментами. Результатом такой многомиллионной разрушительной эпопеи является обычно месторождение нефти, практически полностью состоящее из битума.

И в мире есть пример такого месторождения. Оно громадно, и оно полностью состоит из битума. Оно не единственное – в России, в Казахстане и в Венесуэле тоже есть такие и даже более интересные объекты, но, как говорилось в старом анекдоте о хомячке и крысе, пиар у этого «хомячка» – самый лучший.

Рис. 57. Перечный разрез битуминозных песков реки Атабаска (штат Альберта).

Nota: Знакомьтесь – Canadian tar sands – хомяк с удачным пиаром.

Канадские битуминозные пески (tar sands) вышли на поверхность Земли уже в меловом период, когда по Земле еще ходили динозавры, а Фокстерьер Судного Дня еще только растил свои зубки. В своем «мезозойском детстве» они, скорее всего, были обычным песчаником, который содержал в себе достаточно высококачественную нефть. Однако динозавры не были, в отличие от Homo sapiens, сильно заинтересованы в добыче природных углеводородов и поэтому оставили пылиться и разлагаться эту нефть практически на поверхности формирующегося континента Северной Америки. 60 миллионов лет – громадный срок. За такое время песчаник, в котором была нефть, превратился в обычный песок, а нефть пришла в полную негодность согласно промышленным стандартам. Но даже остатки былой роскоши поражают нас своими размерами и запасами.

Согласно проведенным геологическим оценкам, месторождение битуминозных песков в канадской провинции Альберта содержит около 1,7 трлн баррелей нефтяного эквивалента. Это в пять раз больше, нежели оценка геологических ресурсов «трудной» сланцевой нефти для группы месторождений Баккен. Однако если нефть Баккена, по крайней мере, все же является «трудной», «сланцевой», но в целом – обычной жидкой нефтью, которая еще может течь при нормальной температуре, то битуминозные пески Канады нефтью не являются. Поэтому-то и выскакивает такое интересное слово, как «эквивалент». Доллар – это эквивалент золота. Но не золото. И если сланцы – это «еще не нефть», то битуминозные пески – это «уже не нефть».

Как и для случая сланцевой нефти, в случае битуминозных песков наблюдается разительное различие между оценкой геологических запасов и извлекаемых резервов. В случае канадских битуминозных песков даже самые смелые оценки пока говорят лишь о 177 млрд баррелей нефтяного эквивалента в качестве извлекаемых резервов, то есть лишь о 10 % от величины общих геологических запасов.

При комнатной температуре природный битум представляет собой практически твердую массу, в случае же канадских месторождений – еще и перемешанную с песком. «Течь» такая гадость не может в принципе – это не в ее природе вещей. Единственным преимуществом канадских песков является то, что некоторая часть из них (около 20 %) лежит практически у поверхности – просто-таки в состоянии «копай и грузи».

Однако после достаточно простой, быстрой и веселой процедуры добычи и перевозки горной массы в дальнейшем пути битуминозного песка к бензобакам рядовых североамериканцев наступает гораздо более печальный этап, который легко описывается русским словом, синонимом слова «счастье», но состоящим из букв «Ж», «П», «О» и «А».

Во-первых, предстоит отделить мух от котлет, а песок – от битума. Делать это приходится путем тотальной обработки горной массы острым паром – в противном случае битум просто не хочет куда-либо течь. При этом полностью отделить битум от песка практически невозможно даже при нынешнем высоком уровне технологии, в силу чего вокруг карьеров вырастают еще более масштабные отстойники битуминозного шлама – адской смеси остатков битума, песка и загрязненной воды. При этом организовать полностью замкнутый по воде производственный цикл не получается – приходится практически всю воду сбрасывать в шламоотстойники, которые сейчас уже занимают площадь около 50 км². Этот процесс приводит к тому, что на 1 баррель синтетической нефти производителям приходится тратить около тонны свежей воды и попутно, при росте производительности, увеличивать площади отстойников, чтобы хоть как-то обеспечивать использование воды в замкнутом цикле. Собственно говоря, именно с «водным вопросом» и связаны основные претензии экологов к проектам по разработке битумозных песков. Однако экономически это вряд ли остановит производителей – даже сейчас, на уровне производства в 1,5 Мбд, производство синтетической нефти отбирает на свои нужды не более 2 % природного стока реки Атабаска – главной водной артерии бассейна.

Но гораздо более серьезная проблема битуминозных песков состоит в низкой энергетической эффективности процесса экстракции и последующей переработки полученного битума. Согласно оценкам самих производителей, около 1,5 ГДж (гигаджоуля) энергии надо затратить на производство каждого барреля такой нефти. Около 0,8 ГДж энергии покупается извне (это природный газ) и еще 0,7 ГДж энергии дает сам процесс переработки битума. Полная энергия, которая используется в производстве, включает и энергию, которую завод генерирует внутри процесса в качестве побочного продукта. По большей мере, это электрическая энергия, по которой завод имеет даже определенный избыток.

Завод по производству синтетической нефти также производит большие количества попутного газа в своем процессе, который используется для питания газовых турбин. Кроме того, в процессе получаются большие количества тепла, которое тоже используется – для производства пара и питания паровых турбин. Это делает процесс гораздо более эффективным.

Дальше можно сделать простой расчет, который нам уже понятен для параметра EROI: 5,8 ГДж (выход) делится на 1,5 ГДж (вход) и выводится значение EROI, который даже до стадии синтетической нефти уже составляет всего лишь 3,9:1. Дальше справедливо добавить, что полученная синтетическая нефть гораздо более трудна к переработке на нефтеперегонных заводах и, как следствие, итоговый EROI по всей цепочке до нормального бензина и соляра можно принять как 2,9:1.

Как видите, EROI битуминозных песков еще хуже, чем EROI «сланцевой» нефти самого раскрученного Баккена. Это явно гнилые пни, которые прогнили под землей еще во времена динозавров.

[50]50
  Rebus sic distantibus – При таком положении дел.


[Закрыть]

Итак, даже по состоянию на сейчас, когда почти все битуминозные пески добываются «без зонтика, на свежем воздухе», в открытых карьерах, внутренняя энергетическая эффективность этого процесса отнюдь не играет веселыми и радостными красками. Кроме того, построенное производство по экстракции битума из песков достаточно современное. Как пример – установки комбинированного цикла (газовая и паровая турбины), которые используются на переработке битума. Это вообще одни из наиболее совершенных машин по производству энергии. Поэтому надеяться на некие «новые технологии», которые как-то поднимут эффективность процесса, достаточно самонадеянно.

Однако гораздо более мощная мина замедленного действия заложена в проекте расширения переработки канадских битумозных песков.

Рис. 58. Перспективные задачи по разработке битумных песков (в оригинальном варианте).

В ближайшие 15 лет Канада собирается увеличить переработку песков более чем вдвое – от текущего уровня в 1,5 Мбд до 3,7 Мбд. Это позволит закрыть около 18 % потребности двух стран (Канады и США) в жидком топливе по состоянию на 2011 год. Цель, безусловно, благородная, масштабная и при должном финансировании – вполне выполнимая. Но, как видно из приведенной картинки, предыдущие 1,5 Мбд производительности, на самых простых к отработке запасах, канадцы строили 30 лет – с 1980 по 2010 год.

Однако проблема в большей мере состоит в том, что простые для отработки открытые залежи песков сейчас уже вовлечены в производственный процесс. Напомню, карьерными самосвалами можно вывозить не больше 20 % от общих извлекаемых резервов в 170 млрд баррелей.

Рис. 59. Схема отделения битума в настоящее время.

Рис. 60. Схема отделения битума в будущем.

Как видно даже по упрощенной схеме будущего технологического цикла, об эффективном использовании пара, попутного газа и тепла самого процесса для обеспечения энергией производства экстракции битума можно с сожалением забыть и, скорее всего, навсегда. Сколько составит EROI для скважинной добычи битума на канадских битумозных песках – отдельный, пока достаточно непредсказуемый вопрос. В 2009 году были проведены первые опытные бурения и экстракции битума непосредственно из-под земли, которые показали, что только процесс извлечения битума на «свет Божий» такими скважинами будет иметь EROI в районе 3,3:1. Исходя из этого, не исключено, что оценки, указывающие на совокупный EROI для будущих проектов разработки битумозных песков в пределах 1,5–2: 1, не являются сильно пессимистичными.

[51]51
  Reservatio mentalis – Мысленная оговорка.


[Закрыть]

Исходя из вышесказанного, нам, пожалуй, можно новыми глазами посмотреть на этого замечательного канадского осетра на графике прогноза добычи нефти в Северной Америке.

Рис. 61. График добычи нефти в Северной Америке.

Канадский осетр, скорее всего, минимум треть энергии будет тратить на свой собственный прокорм, как и «сланцевая нефть» Северной Дакоты. Потому что они будут сами очень и очень хотеть кушать гигаджоули и гигаджоули тепла, пара и электроэнергии. Мы немного опоздали к этой нефти. Где-то на 65 миллионов лет, плюс-минус миллион роли уже не играет.

В общем, динозавру холодно и страшно. Нефти нет – и не будет. Как ни старайся, а упрямая нефть рисует пик на своей добыче и только сверхусилиями можно превратить этот пик в очень короткое плато, на котором еще можно с масштабными затратами денег постараться усидеть с десяток лет. Хабберт оказался прав. Альтернатива – это утки.

В чем же загвоздка? Почему американцы медлят? Почему у них на повестке дня этот идиотский сланец и неудобный канадский битум, а не прорыв в светлое будущее? Рассказываю.

Ключевые слова: нефть, отличия, сланец, исчерпаемые ресурсы.

Ключевые смыслы: нефть – это нефть; посчитать ресурс не для прессы.

Глава 10. Нефтяной Динозавр

В этой главе читатель с удовольствием узнает о неоспоримом удобстве «розовых очков», которые позволяют смотреть на мир слегка затуманенным оптимизмом взглядом. Этот подход позволят замечать удобные вещи, а неудобные игнорировать. Ну, не совсем игнорировать, но откладывать их исследование на более поздний срок. Реально каждому нормальному человеку (и государству) не очень хочется погружаться в море новых проблем и искать их возможные решения. Ведь всегда есть надежда, что кто-то решит похожие проблемы для себя и это решение можно будет легко и просто применить и на собственной территории. А пока понятно и без особых знаний и дополнительных исследований: нефть – самое классное топливо. Его не только просто добывать, но и удобно утилизировать! Это просто мечта, американская мечта.

Читатель, который внимательно прочитал предыдущие части моего opus magnum, касающегося перспектив перехода к новому, дивному миру, лишенному дешевой и доступной нефти, мог уже невольно задать себе простой вопрос: «А на фига, ну, зачем американцам закапывать свои усилия – и в прямом, и в переносном смысле – во все эти непонятные проекты по получению жидкого топлива с неясными перспективами и слабопрогнозируемой экономикой? Почему они, елки-палки, не строят АЭС, не развивают альтернативы нефти, не инвестируют в новую энергетику, а раз за разом пытаются реанимировать старое? Они что, идиоты?».

Ответ на этот вопрос интересен и нетривиален – и требует отдельного рассмотрения. Помните фразу Диксона о том, что «царящий в мире энергетический гегемон всегда слишком глубоко интегрирован в существующую систему»? Вот именно эта «интеграция» и держит США привязанными к нефти. Потому что нефть – это и есть США.

[52]52
  Dies diem docet – День учит день.


[Закрыть]

При анализе энергобаланса любой страны мира всегда необходимо учитывать, что, кроме источников энергоресурсов, экономика страны как минимум на 9/10 состоит из потребителей различных форм энергии. Потребители энергии есть как в самом топливно-энергетическом секторе (как мы помним, «энергия производит энергию»), так и во всех других производящих и обслуживающих секторах экономики. Часто именно структура промежуточного и конечного потребления энергии диктует направление усилий, которые та или иная страна будет прикладывать в деле развития источников первичной энергии.

И часто в рамках сложившейся структуры экономики можно получать энергоноситель в процессе с все более и более низким внутренним EROI, но такой энергоноситель оказывается гораздо выгоднее в момент его утилизации. Речь идет опять-таки об энергетической выгоде, а не о бухгалтерской прибыли! Это связано с утилизацией нефти в эффективных оконечных устройствах, поскольку устройства эти обладают большими значениями удельной энергии (specific energy), пиковой удельной мощности (peak energy) и большим КПД. Кроме того, на замену всех конечных потребителей и, особенно, на перестройку используемой ими инфраструктуры просто может не хватить никакого рыночного экономического ресурса.

Вот модельный энергобаланс США.

Рис. 62. График модельного энергобаланса США.

Видите, почему же основная часть усилий западного мира, и особенно усилий США, сосредоточена вокруг «продолжения банкета» жидкого топлива?

Ответ ведь достаточно прост – такое топливо легче всего хранить, транспортировать, оно обладает очень высоким значением удельной энергии. Устройства, утилизирующие жидкое топливо, являются одними из наиболее мощных – в расчете на килограмм своего веса. Весовая эффективность устройств, которая характеризуется параметром пиковой удельной мощности, для них тоже одна из лучших. Кроме того, такие устройства обладают одним из самых высоких КПД (коэффициентом полезного действия).

Что еще важно, так это то, что сами по себе эти устройства могут быть очень малыми по мощности (вплоть до единиц киловатт), поэтому их можно продавать буквально всем и каждому. Кроме того, в силу высоких значений пиковой удельной мощности и удельной энергии такие устройства легко использовать в быту и в транспорте, и особенно – в автомобильном транспорте.

Жидкое топливо – это, вообще-то, просто мечта индивидуалиста. А индивидуалист – это, собственно говоря, и есть идеальный американец. Идеальный житель идеального западного «свободного» мира, в который, как мы помним, Россия не входит. Вы представляете себе американца в троллейбусе? Во-во. Американец – это, в первую очередь, автомобиль. Забери автомобиль у американца – и кем он будет? Лохом на троллейбусе?

И дальше немного цифр, выкладок и умозаключений касательно того, могут ли вообще США без революции уйти от нефтяной иглы. Может ли динозавр взять и стать фокстерьером? Или скорлупа его яйца так и не даст ему это сделать?

Для понимания эффективности различных видов топлив и устройств, их утилизирующих, приведу вашему вниманию один интересный график.

Рис. 63. Схема оконечной утилизации топлива в устройствах сгорания, ось ординат: пиковая удельная мощность, ось абсцисс: удельная энергия.

Nota: 1. супермаховики; 2. маховики; 3. суперконденсаторы; 4. свинцовые аккумуляторы; 5. никелевые и цинковые аккумуляторы; 6. высокотемпературные сульфид-железо-литиевые аккумуляторы; 7. литий-ионные аккумуляторы; 8. цинковые воздушные аккумуляторы; 9. водород в ДВС; 10. метанол; 11. бензин; 12. водород в топливных элементах.

Что можно сказать, внимательно рассматривая этот график?

Во-первых, бегло посмотрев на него, не зря мы все так любим бензин. Штука удобная, мощная и энергоемкая. Даже модный сейчас в США водород на фоне бензина выглядит весьма тускло. В водородных топливных элементах он на треть менее энергоемок, нежели связка «бензин и ДВС», и в два раза проигрывает бензину по пиковой удельной мощности. И если перевести это на русский язык, то водородные топливные элементы – тяжелые и гораздо менее мощные, чем бензиновые ДВС.

Если же заливать водород в ДВС, как бензин, то, помимо чисто технических вопросов с детонацией, надо учесть, что мы потеряем в три раза по удельной энергии устройства. Связано это с тем, что лукавая цифра всегда говорит нам о «килограммах водорода», но это в корне неверно.

Где вы видели килограмм этого вещества? В ракетах? Так он там при –255 градусах по Цельсию. Ну, или при 15 градусах по Кельвину, если так кому-то приятнее думать. Все равно для целей домохозяйств такой «водород в килограммах» категорически непригоден – в реальной жизни приходится возиться с водородом в газообразной фазе, в которой он проникает даже через сталь баллонов высокого давления, надо тратить энергию на его сжатие, а потом – таскать за собой тяжелые и опасные баллоны, ну и так далее. Хотя, как вариант, можно подумать и о новом устройстве этих баллонов, и о новых материалах для них, да все равно енергоемкость поднять не получится.

Итак, «сказка о водородной экономике» быстро сказывается, да непросто делается. Все попытки хоть как-то поднять инфраструктуру водородной экономики пришли, по сути дела, к весьма дорогостоящему «пшику». Сейчас, де факто, гораздо более серьезные усилия направлены на проекты по производству метанола, этанола, бутанола, синтетического бензина и дизельного топлива (тех самых GTL, CTL и BTL, которые мы уже упомянули чуть раньше), и, посмотрев на график, можно понять почему – все эти топлива, в отличие от водорода, жидкие при нормальных давлениях и температурах. Ну а их удельная энергия и удельная пиковая мощность позволяют, по сути дела, «подморозить» структуру оконечного потребления и инфраструктуру экономики. По этому пути сейчас активно движутся и США, и Западная Европа. Другой вопрос состоит в том, куда Америка сможет прийти с такими синтетическими, по сути дела, жидкими топливами. График стоимости из главы о технологиях добычи нефти как бы символизирует, что процесс этот будет и затратен, и непрост.

У США, по факту, переход на какие-нибудь суррогаты нефти – это вообще единственно возможный путь развития. Ибо вся американская инфраструктура транспортной отрасли ориентирована именно на использование огромного количества жидкого топлива.

Размещение основных масс населения, сложившееся в Америке за тучный XX век, – это печально известная Сабербия (Suburbia – или масштабные и протяженные пригороды. Пригороды, которые так любят показать в Голливуде и в которых живет больше половины городского населения самих США. Это и есть ахиллесова пята нефтяного динозавра. Сабербия делает любые усилия по быстрому слому ситуации с потреблением нефти просто бесперспективными – мало кто решится разово переселить как минимум 200 миллионов человек за сотни километров для создания более эффективной транспортной инфраструктуры. Таким образом, для выживания после «пика нефти» у американца надо будет отобрать не только автомобиль, но и его дом. А это уже, извините, социальная катастрофа.

Для того чтобы обычный читатель мог представить себе масштабы глобальной «американской логистической катастрофы», я приведу вам пример сравнения двух городов – американской городской агломерации Даллас-Форт Ворс (1213 тыс. жителей) и Москвы (12 000 тыс. жителей).

Вот это сравнение.

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]53
  In medias res – В самую суть дела.


[Закрыть]

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.