Дэниел Ергин - В поисках энергии. Ресурсные войны, новые технологии и будущее энергетики
Интерес Тиндаля к ледникам был связан с уверенностью ряда ученых XIX в. в том, что швейцарские ледники могут дать ответ на вопрос, действительно ли когда-то был ледниковый период. И если да, почему он закончился? Может ли он наступить снова? Это вызвало у Тиндаля другой ряд вопросов: о температуре и о газовой оболочке Земли – атмосфере. Поиск ответов на них привел его к фундаментальному прорыву, который позволил объяснить, как функционирует атмосфера. Именно поэтому Тиндаль занимает одно из ключевых мест в ряду ученых, которые внесли весомый вклад в формирование современного представления о климате.
Но как изменение климата превратилось из предмета научных исследований, которыми занималась горстка ученых, в одну из главных энергетических проблем нашего времени? Этот вопрос имеет очень важное значение для будущего энергетики.
Новый энергетический вопрос
Традиционно энергетические проблемы ассоциируются c такими вопросами, как цены, доступность, безопасность и загрязнение. Сложности добавляют решения правительств относительно распределения энергии, денег и доступа к ресурсам, а также угрозы геополитического конфликта из-за этих ресурсов.
Но сегодня на энергетическую политику на всех уровнях все больше влияет проблема изменения климата и глобального потепления. Предпринимаются попытки преобразовать энергетическую индустрию, с тем чтобы существенно уменьшить количество углекислого газа и других парниковых газов, выделяющихся при сжигании угля, нефти и природного газа, дров и других видов топлива.
Это крайне сложная задача, потому как сегодня свыше 80 % энергии в мире получают путем сжигания ископаемого топлива. Проще говоря, индустриальная цивилизация, сформировавшаяся за два с половиной столетия, опирается на углеводороды.
Увеличение концентрации углекислого газа
Углекислый газ и другие парниковые газы, как то метан и закись азота, являются составной частью 100-километровой газовой оболочки Земли, которую называют атмосферой. Только она отделяет нас от космического пространства. Примерно 98 % атмосферы составляют лишь два элемента – кислород и азот. Доля углекислого газа и других парниковых газов незначительна, но они играют важную роль. Они являются своего рода стабилизаторами. Коротковолновое ультрафиолетовое излучение, одна из составляющих солнечного света, проходит через все атмосферные газы, достигает поверхности Земли и нагревает ее. Земля возвращает это тепло в атмосферу, но не в том виде, в котором оно было получено, – часть коротковолнового излучения преобразуется в инфракрасное излучение, имеющее более значительную длину волны.
Если бы в атмосфере не было углекислого газа и других парниковых газов, инфракрасные лучи беспрепятственно уходили бы в космическое пространство и температура воздуха по ночам опускалась бы ниже нуля. Но парниковые газы (в том числе водяной пар) благодаря своей молекулярной структуре препятствуют этому. Они задерживают часть тепла в форме инфракрасного излучения и перераспределяют его в атмосфере. Таким образом, парниковые газы удерживают температуру воздуха в определенном диапазоне, не допуская ее чрезмерного снижения и чрезмерного повышения, и тем самым делают Землю пригодной и даже благоприятной для жизни.
Ключевой вопрос здесь – концентрация углекислого газа и других парниковых газов. Если она становится слишком высокой, в атмосфере удерживается слишком много тепла. В результате температура воздуха возрастает, что может повлечь изменение климата, которое ощутит на себе все живое на планете. Существуют опасения, что повышение средней температуры всего на два-три градуса приведет к необратимым последствиям.
Содержание углекислого газа в атмосфере со времен промышленной революции неуклонно растет. Основная часть углекислого газа попадает в атмосферу вследствие естественных процессов. Но сжигая топливо, человечество увеличивает концентрацию углекислого газа.
Доля антропогенного углекислого газа в выбросах растет по двум основным причинам. Первая – рост численности населения. Население планеты с 1950 г. увеличилось почти втрое. Зависимость здесь простая: чем больше людей, тем больше потребляется энергии и тем больше выбросы углекислого газа. Вторая причина – рост доходов. Мировой ВВП с 1950 г. вырос тоже втрое, а потребление энергии, увеличивается с ростом доходов. Люди, предки которых жили в холоде и кутались в теплые одежды, сегодня живут в тепле. Люди, родители которых изнемогали от жары в тропиках, теперь имеют кондиционеры. Люди, бабушки и дедушки которых редко выезжали за пределы своего города или деревни, теперь путешествуют по всему миру. Товары, которые два поколения назад люди даже не могли себе представить, теперь производятся в одной части планеты и транспортируются через океаны и континенты к потребителям на другой части. Чтобы все это стало реальностью, из недр земли извлекается углеродсодержащее топливо, которое покоилось там миллионы лет, и сжигается, в результате чего углерод в виде углекислого газа оказывается в атмосфере.
Есть и другие крупные источники выбросов. Углекислый газ выделяется при широкомасштабной вырубке лесов и сжигании деревьев, которые его поглощают. Способствует глобальному потеплению и бедность, потому как бедные люди собирают биомассу и сжигают ее, загрязняя сажей атмосферу. При разведении скота выделяется метан и закись азота. Также метан выделяется при выращивании риса. Но с точки зрения объемов наиболее значимым является углекислый газ.
Ученые стали называть выбросы углекислого газа «экспериментом». Когда-то это слово применительно к климату употреблялось в нейтральном значении – взять хотя бы «язык экспериментов» Тиндаля – и подразумевало любопытство, а не тревогу. Сегодня же оно имеет негативный оттенок. Ученые предостерегают, что эксперимент человечества с атмосферой может привести к необратимому изменению климата – полярные ледяные шапки растают, густонаселенные прибрежные районы окажутся под водой, плодородные территории превратятся в пустыни, некоторые виды флоры и фауны исчезнут, по континентам будут проноситься разрушительные ураганы, а экономические последствия окажутся такими, что никакие страховки не помогут.
Некоторые ученые с этим не согласны. Они говорят, что механизмы не очевидны, что климат менялся всегда, что львиная доля углекислого газа выделяется вследствие естественных процессов и что увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере, возможно, не является причиной изменения климата, которое могло быть вызвано иными факторами, как то вспышки на Солнце или отклонения Земли от орбиты. Однако таких ученых меньшинство.
