а) Количество израсходованной во всем мире энергии с начала нашей эры до середины XIX века составляло 9–10 Q, что соответствует в среднем 1/2 Q за 100 лет. Разумеется, потребление энергии из века в век росло, причем особенно быстрый рост наблюдался в XVII и XVIII столетиях. Поэтому считается, что в середине прошлого века мировой расход энергии был порядка 1 Q за столетие.
б) За период с 1850 по 1950 год мировое потребление энергии составило примерно 5 Q.
Экономический и Социальный совет ООН довольно точно подсчитал количество энергии, израсходованной во всем мире за 1952 год. Согласно этим подсчетам, в 1952 году во всем мире было израсходовано 10,2 млрд. мгвт-ч энергии, причем это количество распределялось следующим образом: промышленность — 5,8 млрд. мгвт-ч-, бытовые нужды — 3,3 млрд. мгвт-ч, транспорт — 0,8 млрд. мгвт-ч, сельское хозяйство — 0,3 млрд. мгвт-ч.
Отсюда можно сделать вывод, что потребляемая энергия распределяется неравномерно и что потребности в энергии совершенно не соответствуют энергетическим ресурсам.
в) Оценивая перспективы в области энергетики, необходимо учитывать ряд факторов.
Первый фактор — рост населения.
В начале нашей эры на всем земном шаре жило около 300 млн. человек. К середине XVII века эта цифра удвоилась. Но особенно быстрый рост населения наблюдался в течение последних 50 лет. Так, в 1900 году общая численность населения земного шара оценивалась в 1,5 млрд. человек. В 1920 году она достигла 1,8 млрд., в 1930 году — 1,99 млрд., в 1940 году — 2,2 млрд., в 1950 году — 2,5 млрд. и, наконец, в 1954 году — 2,6 млрд. человек. Таким образом, за 34 года численность населения на земле увеличилась на 50 %!
В 1954 году четыре государства имели население свыше 100 млн. человек: США (162 млн.; по состоянию на 1 мая 1956 года — 167,65 млн.), СССР (216 млн.), Индия (377 млн.), Китай (574 млн.). Шесть государств имели население от 50 до 100 млн. человек: Великобритания и Германия (по 50 млн.)[9], Бразилия (57 млн.), Пакистан и Индонезия (по 80 млн.), Япония (88 млн.). Два государства имели население от 30 до 50 млн. человек: Франция (43 млн. в 1954 году; по состоянию на 20 мая 1956 года — 43,5 млн.) и Италия (47 млн.). Наконец, около 20 государств имели в 1954 году население от 10 до 30 млн. человек.
Из этих цифр видно, какое место в мире занимает Франция по количеству населения. Если сравнить эти цифры с данными о количестве населения в 1937 году, то видно, что население Советского Союза и Соединенных Штатов Америки выросло в одинаковых размерах, а именно на 27 %. Что касается плотности населения на квадратный километр, то она для разных стран неодинакова: в СССР она составляет примерно 10 человек, в США — около 20, а во Франции — 80 человек (точнее, по состоянию на 1 мая 1956 года — 79).
Всем известно, что потребление энергии находится в прямой зависимости от национального дохода страны. Больше всего энергии расходуют наиболее развитые в промышленном отношении и, следовательно, наиболее богатые страны. На первом месте стоят США (37 % всей потребляемой в мире энергии), затем идут СССР (15 %) и Англия.
В настоящее время прирост населения на земном шаре составляет 35 млн. человек в год. Это значит, что каждый день население земли увеличивается на 100 тыс. человек, или на 4 тыс. человек в час, то есть больше чем на одного человека в секунду!
Согласно подсчетам, к концу XX века население земного шара составит 3,5–5 млрд. человек, а к 2050 году оно достигнет 11 млрд. человек!
Второй фактор — рост индивидуальных потребностей.
Сам человек за 8 часов работы производит энергию, не превышающую 0,5 квт-ч. Согласно имеющимся данным, современный человек, то есть житель развитого в промышленном отношении государства, потребляет ежедневно в среднем 23 квт-ч, что соответствует мускульной энергии 45 человек. Принимая во внимание, что ежегодный прирост потребления энергии на одного человека составлял в период с 1860 по 1900 год 2,2 %, в период с 1900 по 1939 год — 2,5 %, а в настоящее время равен 4 %, можно полагать, что в ближайшем будущем потребление энергии возрастет в еще больших масштабах.
Третий фактор — индустриализация новых обширных районов.
В этой связи прежде всего следует подумать об азиатских странах, а именно о Китае и Индии, которые в ближайшие десятилетия будут испытывать все большие и большие потребности в энергии. Достаточно напомнить, что Северная Америка, население которой составляет 7 % населения земного шара, потребляет 40 % всей производимой в мире энергии, в то время как Азия, Африка и Латинская Америка, население которых в сумме составляет 60 % человечества, расходуют всего 20 % энергии.
Если бы все страны мира достигли такого же уровня развития промышленности, как США, им потребовалось бы в 6 раз больше энергии. Поэтому существует опасность, что развитие народов, которое мы считаем нормальным, может затормозиться.
Учитывая эти факторы, надо полагать, что к концу XX века, то есть через одно поколение, мировое потребление энергии достигнет примерно 10 Q за столетие, а к 2050 году оно поднимется до 70 Q! Если выразить это в мегаватт-часах, можно сказать, что в 2000 году потребление энергии составит 84 млрд. мгвт-ч; это втрое больше того количества энергии, которое предположительно будет израсходовано в 1975 году (27 млрд. мгвт-ч).
В переводе на условное топливо это составит: в 1955 году — 3 млрд. т, в 1975 году — 6 млрд. т и в 2000 году — 15 млрд. т.
В общем, в 2000 году мировые потребности в энергии будут в 6–8 раз выше, чем в настоящее время.
2. Энергетические ресурсы.
Мы видели, что спрос на энергию громаден. А каковы же возможности удовлетворения этой огромной потребности, каковы мировые энергетические ресурсы?
а) Горючие ископаемые
В настоящее время от 80 до 85 % всей вырабатываемой в мире энергии производится за счет сжигания так называемых горючих ископаемых: каменного угля, нефти, газа. Гидроэлектроэнергия, как и мускульная, покрывает лишь менее 21 % мировой потребности в энергии. Остальная часть общего количества энергии, то есть около 15 %, получается за счет сжигания дерева и отходов сельскохозяйственного производства. Мы видим, что доля всех других источников энергии, кроме горючих ископаемых, незначительна. Поскольку серьезного увеличения этой доли нельзя добиться даже для гидроэлектроэнергии, которая пока имеет весьма ограниченные возможности, для обеспечения постоянно растущего спроса на энергию нужно, чтобы доля горючих ископаемых продолжала повышаться.
До 1880 года основным видом топлива было дерево. Затем его сменил каменный уголь. До 1900 года каменный уголь обеспечивал 90 % всей вырабатываемой в мире энергии, однако в последующие годы его доля стала уменьшаться, а доля нефти, газа и воды — расти.
Согласно статистическим данным, мировая добыча угля в 1955 году составила примерно 1600 млн. т, превысив добычу предыдущего года на 8,3 %. За исключением Великобритании, добыча угля возросла во всех странах, обладающих крупными запасами каменного угля, и главным образом в Соединенных Штатах Америки, Советском Союзе и Китае. Количество добытого в этих странах угля соответствует половине выработанной во всем мирз энергии.
По подсчетам ученых, общие запасы горючих ископаемых, имеющих промышленное значение, не превышают 50–100 Q. Если считать эти цифры точными и верить подсчетам будущих потребностей в энергии, то можно сделать вывод, что через несколько столетий все запасы горючих ископаемых, которые, по мнению геологов, накапливались в земной коре в течение 250 млн. лет, будут полностью исчерпаны.
Приведенные выше данные говорят о том, что в ближайшем будущем — для одних стран несколько раньше, для других несколько позже — произойдет разрыв между спросом на энергию и ее производством. Поэтому крайне необходимо отыскать новые источники энергии.
Для решения этого вопроса имеется много возможностей. Можно использовать энергию морских приливов и морских течений, геотермическую энергию, энергию ветра. Действительно, ведь именно благодаря рациональному использованию ветряной мельницы Голландия добилась в XVII веке такого расцвета. Но самые большие надежды возлагаются на использование солнечной энергии. Для того чтобы наглядно показать значение этого вида энергии, напомним, что солнечные лучи, падающие на Париж, должны приносить буквально за несколько мгновений 50 млн. квт лучистой энергии. Впрочем, до земли доходит лишь незначительная часть этой энергии, источник которой находится на удалении 150 млн. км от нашей планеты.
б) Ядерное горючее
Согласно статистике, мировые запасы урана и тория соответствуют энергии порядка 1500–2000 Q. Иными словами, ядерное горючее способно в самый короткий срок заменить обычные горючие ископаемые и обеспечить удовлетворение мировых потребностей в энергии в течение многих веков — конкретно этот срок будет зависеть от роста потребления энергии, который заранее предугадать очень трудно.
