ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

Закономерности потребления энергии

Между биологическими системами и окружающей средой непре­рывно происходит самопроизвольный обмен веществом и энергией. Об­мен, происходящий между человеком и природой в процессе его трудовой деятельности, материального производства и потребления, переходит на другой уровень: от самопроизвольного обмена к осознанной трудовой дея­тельности человека, направленной на видоизменение и приспособление предметов природы для удовлетворения своих потребностей. Если гово-

рить об энергетической сущности этих процессов, то впервые на них обра­тил внимание наш соотечественник С. А. Подолинский, который в 1880 г. дал определение: «труд есть такое потребление механической и психиче­ской работы, накопленной в организме, которое имеет результатом увели­чения количества превратимой энергии на земной поверхности» [1]. Ис­следуя различные виды труда, С. А. Подолинский показал, что все они под­чиняются закону накопления энергии трудом. Например, шитье одежды, постройку жилья С. А. Подолинский считал полезным трудом, потому что их конечная цель та же самая - сберечь часть превратимой энергии, накоп­ленной в человеческом теле, защищая его от холода, ветра, дождя и т. п.

При этом он подчеркивал, что одежда и жилище точно так же ведут к сбе­режению и наивыгоднейшему распределению энергии в теле человека, как, например, обучение ведет к наивыгоднейшему потреблению энергии во время работы. Следует от себя добавить - осознанной работы.

Вместе с тем С. А. Подолинский не упускает из виду, что такой, каза­лось бы, самый энергетически выгодный труд, как добыча угля и торфа, позволяющий получить в те времена в 20 раз больше энергии, чем затра­чивалось, лишь относительно выгоден. «Не следует забывать, - писал он, - что каменный уголь есть запас солнечной энергии, собранный за громад­ный период времени, и что, потребляя его в большом количестве, мы вво­дим в наш бюджет случайно собравшиеся доходы прежних лет, а расчет ведем так, как будто мы действительно сводим концы с концами. Если бы мы посредством того труда, который идет на добывание каменного угля, умели фиксировать ежегодно такое количество солнечной энергии на зем­ной поверхности, которое равняется добычи каменного угля, тогда дейст­вительно весь этот труд мог бы считаться полезным» [2].

Здесь даны определения исчерпаемости невозобновляемых источни­ков и обязательности перехода на возобновляемые источники энергии, что и является основной целью энергосберегающей деятельности человека.

С. А. Подолинский отмечал также, что человеческая деятельность, противоположная труду, например войны, есть расхищение энергии, рас­сеиваемой в пространстве. Согласно современным научным представлени­ям, мерой рассеяния энергии является энтропия. В пределах любой замк­нутой системы количественный рост энтропии ведет к качественному обесцениванию энергии этой системы.

Таким образом, можно утверждать, что примерно 125 лет назад С. А. Подолинский обосновал энергоэнтропийную сущность трудовой дея­тельности, которую можно свести к следующему выводу: «усовершенст­вование» человеческой жизни должно заключаться главным образом в ко­личественном увеличении энергетического бюджета каждого человека, а не только в качественном превращении низшей энергии в высшую, так как последнее возможно только в очень ограниченной степени, значительно меньшей, чем количественное накопление.

Именно через реализацию энергетического потенциала на свое раз­витие человечество обеспечило появление промышленности, науки, куль­туры, что и обусловливает определенное качество нашей жизни. Все это было бы невозможно без активного использования энергетических ресур­сов Земли, к сожалению, пока в основном за счет их невозобновляемой части. Основным показателем качества жизни человека на Земле большин­ством специалистов признается длительность жизни одного индивида. Эта характеристика, несмотря на значительные колебания, связанные с клима­тическими, политическими (войны), историческими особенностями разви­тия различных стран, зависит от энергетического потенциала человечества. На рис. 2.2 показано изменение средней длительности жизни человека в зависимости от среднего (по всем странам мира) потребления первичной энергии.

Г, лет

В настоящее время, несмотря на улучшение энергетического обеспе­чения человечества в целом, условия жизни в разных странах далеко не одинаковы. Длительность жизни и доходы населения как показатели жиз­ненного уровня зависят от энергообеспеченности каждой конкретной страны (табл. 2.2). Наблюдается определенная устойчивая связь высокого уровня энергообеспечения в развитых странах с высшими показателями качества жизни. Разрыв между развитыми и слаборазвитыми странами, в которых проживает 2/3 населения Земли, достигает десятикратных разме­ров.

Таблица 2.2

Показатели длительности жизни и энергообеспеченности ряда стран на январь 1990 г.

Графическая зависимость изменения средней длительности жизни для ус­ловий России в зависимости от изменения уровня энергообеспеченности приведена на рис. 2.3. Здесь также наблюдается очевидный рост средней продолжительности жизни по мере увеличения показателей энергообеспе­чения, а именно за период с 1900 г. по 1990 г., средняя длительность жизни человека в России более чем удвоилась.

Т, лет

Рис. 2.3. Изменение средней длительности жизни для условий

России в 1900 - 1999 гг.

Длительность жизни человека и объем производства пищи, несо­мненно, находятся в прямой связи. Приведем данные академика Н. Н. Семенова, согласно которым в 1972 г. мировой урожай составлял 7,5-109 т, а добыча горючего 6-109 т. Если считать, что калорийность пищи и кормов в сухом виде составляет около 4-106 ккал/т против 7-106 ккал/т у. т., то окажется, что энергоемкость пищи и кормов, произво­димых в год, составляет около 70 % энергоемкости добываемого за это же время горючего.

Хотелось бы еще обратить внимание читателя на наличие значитель­ного теоретического задела, касающегося зависимости между расходом энергии и валовым внутренним продуктом (ВВП). Сейчас широко исполь­зуется такой показатель, как темпы изменения суммарного расхода энер­гии в тепловых единицах на ВВП в неизменных долларах - темпы измене­ния отношения расхода энергии к ВВП, для того, чтобы определить зави­симость между реальным экономическим ростом и ростом расхода энерге­тических ресурсов. За истекшее столетие количество энергии, требующей­ся для единицы прироста ВВП, в целом уменьшилось. Это объясняется главным образом влиянием новых технологий, особенностями изменения видов продукции и др. Например, в США в 1947 г. удельный расход энер­гии на 1 доллар прироста ВВП составлял 4,16 кг у. т. К 1960 г. этот показа­тель в расчете на 1 доллар снизился до 3,34 кг у. т., в 1974 г. составил 2,87 кг у. т., а в конце 90-х годов приблизился к 2,3 кг у. т. в расчете на 1 доллар прироста ВВП [10, 74].

Следовательно, снижение удельного расхода энергии на единицу прироста ВВП является обязательным условием устойчивого развития экономики страны, в том числе и за счет повышения эффективности ис­пользования энергии.