Ископаемое будущее. Почему глобальное процветание человечества требует больше нефти, угля и природного газа

Стандартной мерой концентрации энергии является "плотность энергии" - количество энергии, которое сохраняется на единицу объема и/или массы.

Солнечный свет и ветер борются с низкой плотностью энергии. Поскольку они приходят к нам не только в виде прерывистых, но и разбавленных потоков, они требуют огромных площадей земли, а также материалов для получения того же количества энергии, которое может дать ископаемое топливо (или ядерное), используя небольшую площадь земли.

Природные процессы, которые привели к образованию нефти и угля, сделали их удивительно концентрированными по объему и массе по сравнению со сгораемыми растениями, такими как дерево. Природный газ, как газ, не имеет высокой плотности по объему, но имеет очень высокую плотность по массе, и может быть сжат в очень плотное по объему топливо (например, СПГ - сжиженный природный газ).

Среди ископаемых видов топлива королем по плотности энергии является нефть. Всего один галлон сырой ("сырой") нефти из земли содержит около 35 000 калорий энергии - эквивалент четырнадцати дней энергии для большого человеческого тела.

Сравните энергетическую плотность нефти с энергетической плотностью батарей. Например, нынешний лидер по плотности энергии, аккумулятор Tesla Model 3, по массе в пятьдесят три раза менее энергоемкий, чем бензин. (На практике она примерно в восемнадцать раз менее плотная, поскольку электромотор батареи может преобразовать в полезную энергию примерно в три раза больше энергии, чем двигатель автомобиля, работающего на бензине).

Чрезвычайная плотность энергии является основной причиной того, что нефть является чемпионом среди транспортных топлив - в основном для самых больших и мощных мобильных машин, таких как грузовые суда и самолеты.

Естественная концентрация ископаемых видов топлива также делает их весьма благоприятными для масштабируемости, поскольку возникающая в результате этого легкость транспортировки делает их экономически эффективными для использования в тысячах мест по всему миру.

Например, плотность энергии угля является основной причиной того, что он очень широко используется во всем мире для производства электроэнергии. Даже если в вашей стране нет угля, вы можете использовать судно, работающее на нефти, которое может перевозить огромное количество энергии угля при относительно низких затратах.

Перевозка, скажем, древесины обходится гораздо дороже в расчете на единицу энергии.

А "пронести" реку или геотермальное образование через полмира невозможно. Теоретически, электричество, вырабатываемое рекой или геотермальным пластом, можно было бы разнести по всему миру с помощью сверхдальних линий электропередач, но таких линий не существует, потому что они до сих пор оказались неподъемными по стоимости.

Естественное хранение плюс естественная концентрация - грозная комбинация, дающая ископаемому топливу большое преимущество в транспортировке и масштабируемости перед почти всеми другими видами энергии.

И эти естественные и концентрированные источники сырой энергии смогли распространиться по всему миру, потому что они также невероятно богаты природными ресурсами.

 

Естественное изобилие

Важнейшей особенностью сверхдешевой энергии является то, что она масштабируется в глобальном масштабе, обеспечивая энергией миллиарды людей в тысячах мест.

Для этого необходимо, чтобы сырьевой источник энергии был в изобилии.

Если какой-либо вид энергии не существует в достаточном количестве, чтобы распространить его на миллиарды людей, он не сможет делать то, что может делать ископаемое топливо - по крайней мере, недолго.

Поскольку в основе нефти, угля и природного газа лежит ошеломляющее количество древних мертвых организмов, использующих древний солнечный свет, они существуют в ошеломляющих количествах.

Насколько ошеломляющими и как долго они смогут продержаться? Я отвечу на эти вопросы ближе к концу этой главы, где я обсуждаю будущую экономическую эффективность ископаемого топлива.

Противопоставьте природное изобилие ископаемого топлива и нехватку биомассы естественного происхождения, например древесины.

До появления ископаемых видов топлива биомасса, особенно древесина, была основным источником энергии для человечества.

Древесина, конечно, использовалась для отопления домов, но ранние паровые двигатели также использовали древесину в качестве топлива.

Когда эта древесина приобреталась из естественно растущих лесов, использование древесины было относительно экономически выгодным - потому что людям не нужно было оплачивать расходы на концентрацию и хранение солнечного света в виде древесины. Но чем больше люди использовали древесину, тем быстрее истощались естественные леса, потому что их не хватало.

В Англии, например, еще задолго до промышленной революции возникла острая нехватка древесины, поскольку население увеличивалось и нуждалось в энергии, что привело к резкому росту цен на дрова, начиная примерно с 1550 года. Этот энергетический кризис был постепенно разрешен в 1600-х годах с помощью природного источника энергии - угля.