Размещено на http://www.allbest.ru/

Энергетика в глобальной системе природа общество человек, экоразвитие и эволюционный путь России в XXI век

В. В. Бушуев, К. С. Голубев,

В. В. Клименко, А. М. Тарков

Энергия основа развития, его движущая сила, его «мотор» [1-6]. Однако неизбежны и издержки энергетического развития, которому до сих пор следовала и упорно продолжает следовать цивилизация. Отметим лишь некоторые из них:

Зимне-весеннее потепление еще в большей степени будет развито в городах и городских агломерациях, куда постепенно перемещается все большая часть населения страны. Наши расчеты, основанные на мировом опыте высокоширотных стран, показывают, что только в результате развития глобального потепления и усиленного им городского потепления Россия к 2020 г. сможет экономить более 80 млн тонн условного топлива ежегодно, что составляет около 10% ее нынешнего годового потребления первичных энергоресурсов и более 25% оцениваемого в Энергетической стратегии России потенциала энергосбережения (300-420 млн. т у.т. ежегодно [3]). В этом случае можно ожидать соответствующего уменьшения оптимального энергопотребления до 12,8 т y. т./годчел. столь важный потенциал энергосбережения необходимо учитывать при построении национальной и региональных стратегий развития энергетики на предстоящие десятилетия.

Рис. 1 Годовые (а) и зимние (б) температурные аномалии относительно нормы 1951-80 гг.: инструментальные данные (1) и результаты наших расчетов (2) на модели

Энергетика и биосфера

Взаимосвязь энергетики и биосферы определяется не только изъятием природных ресурсов в результате антропогенной деятельности, но и обратным воздействием индустриального общества в виде выбросов и отходов, в масштабах, приводящих к нарушению естественных биофизических природных циклов. Наибольшее внимание уделяется сейчас углеродным циклам, которые связаны с глобальными процессами климата и изменениями т. н. экологического климата территории.

К настоящему времени разработана система математических моделей глобальных и региональных биосферных процессов. В модели биогеохимического цикла углерода рассмотрены глобальные и региональные процессы в системе атмосфера - растения - почва - океан. Пространственное разрешение модели на суше составляет 0.5х0.5° географической сетки (около 50х50 км). С помощью модели рассчитаны изменения продуктивности растительности суши, биомассы, почвенного гумуса и других параметров под влиянием роста двуокиси углерода в атмосфере главного фактора современной энергетики. Одновременно с этим получены прогнозы роста двуокиси углерода в атмосфере и климата на основе различных сценариев развития топливной энергетики, эрозии почв и вырубки лесов.

Для учета экологического капитала [1] надо знать продуктивность биоты стран. Модель позволила рассчитать как продуктивность, так и баланс поглощения и выделения СО₂ в разных странах. Так, наибольшие индустриальные выбросы с территории США, Китая и России. Наибольшее поглощение СО₂ происходило на территории России, Канады и США.

Согласно Киотскому протоколу (1997 г.) к Рамочной конвенции ООН об изменении климата страны мира к 2010 г. должны уменьшить выбросы парниковых газов в атмосферу до уровня индустриальных выбросов СО₂ в 1990 г. и ниже. Расчеты на модели показали, что ограничение величины выбросов будет иметь существенное значение для замедления роста СО₂. Однако отсрочка начала выполнения протокола на 10 лет не приведет к существенно более сильному росту СО₂ в атмосфере.

Отметим, что согласно данным Carbon Dioxide Information Analysis Center (США) выбросы СО₂ с территории России снижались от значения 0.50 млрд. т С в 1992 г. до значения 0.39 млрд. т С в 1997 г. Последняя величина составляет 39% от выбросов СО₂ с территории СССР в 1990 г. (10.1 млрд. т С). Таким образом, у России уже сейчас величина индустриальных выбросов намного меньше, чем у СССР в 1990 г.

K каким изменениям в биосфере приведет глобальное потепление для России? В настоящее время и в последующие годы на территории России происходит и будет происходить увеличение, годичной продукции растений, увеличение их биомассы и поглощения СО₂ из атмосферы. В целом будет увеличиваться количество гумуса, за исключением ряда территорий, находящихся в зоне активного сельскохозяйственного использования, преимущественно находящихся в южных аридных районах.

Важной задачей является прогнозирование действия потепления на территории Арктики и Субарктики, где предполагается увеличение добычи органических топлив и других полезных ископаемых. Размерзание мерзлоты в разных участках этих регионах может привести к явлениям двух видов: или к усилению стока воды с поверхности и увеличению продуктивности, или к застою воды, уменьшению продуктивности и последующему заболачиванию [13]. Наступление того или другого процесса зависит от скорости потепления, рельефа конкретной местности, типа растительности и механических свойств грунта. Разработанные ранее модели показывают, что здесь может иметь место гистерезис: в зависимости от начальных условий процесс может необратимо пойти в ту или другую сторону. Для решения задачи прогнозирования необходимо наряду с упомянутой моделью цикла углерода, дающей прогнозы изменения температуры и осадков с разрешением 50х50 км, разрабатывать новые региональные модели, позволяющие учитывать процессы размерзания, динамики водного режима и смены видов растительности.

Результаты моделирования показывают, что реакция биосферы на антропогенные воздействия пока еще происходит по механизму отрицательной обратной связи биосфера определенным образом компенсирует эти воздействия.

В любой устойчиво эволюционирующей системе задействованы не только прямые связи между основным и сопряженным процессом (согласно которым сопряженный процесс не возможен без основного), но и обратные (отрицательные) связи функция сопряженной системы по отношению к основной [5].

Человек сопряжен с биосферой (прямая связь). Вместе с тем, имеется биосферная функция человека поддержание устойчивости природных систем (обратная связь). Она осуществляется тремя основными способами: сжиганием древесины и ископаемого топлива, экохозяйственной деятельностью (восстановление флоры, фауны) и сохранением естественных экосистем (заповедное дело) [5].

Действительно, человек изымает биопродукцию (прямая связь). Это частично компенсируется на основе экохозяйственной деятельности и заповедного дела (обратная связь). Сжигая древесину и ископаемое топливо, человек поставляет в атмосферу СО₂ «пищу» растений. При росте СО₂ увеличивается биопродуктивность (еще одна обратная связь). Тем самым частично компенсируется антропогенное изъятие биопродукции. До недавнего времени последний механизм реализовывался «стихийно». Теперь начинает внедряться «управление» антропогенными потоками углерода («Киотский прокол», 1997).

Если темпы роста энергетики и соответствующих выбросов двуокиси углерода в атмосферу будут слишком быстрыми, то в ХХI веке возможна смена отрицательных связей на положительные: при этом биосфера будет не компенсировать воздействия, а наоборот, усиливать их [14]. Тогда потепление будет идти значительно сильнее.

Другой класс разработанных моделей это модели действия промышленных загрязнений атмосферы на экосистемы суши [15, 16].

«опасности» для биосферы, обусловленные ростом энергетики и увеличением сжигания ископаемого топлива, вполне предсказуемы и устранимы [5, 8, 14]. Куда более значимы «внутренние опасности», связанные с противоречиями развития цивилизации. К рассмотрению последних мы и переходим.

Энергетика и экономика

Еще со времен первых работ Римского клуба (70-е гг.) многие специалисты полагают, что в силу экологических факторов и ограниченности запасов невозобновимых ресурсов существует предел на развитие энергетики и сопряженной с ней экономики. Из-за этого развивающимся странам не удастся достичь материальных стандартов развитых стран.

математическое моделирование мировой динамики [17] показало однако, что при учете постоянного роста научно-технического прогресса и появления новых источников энергии в принципе можно получить развитие с высоким материальным уровнем жизни для большинства населения планеты. Но это не снимает проблему ограничений на развитие в связи с истощением невозобновимых ресурсов и дезорганизацией природной среды за счет антропогенной деятельности проблему, которая требует особого системного исследования.

Устойчивость развития экономики определяется отрицательными обратными связями между энергетикой и экономикой. Наоборот, положительные обратные связи не способны облегчить длительного устойчивого развития. Приоритет материальных ценностей современной цивилизации, ориентация на все большее расширение и удовлетворение материальных потребностей означает, что до последнего времени развитие экономики определялось положительными обратными связями. Это вело к чрезмерно быстрому росту энергетики со всеми вытекающими отсюда издержками развития, обусловившими глобальный цивилизационный кризис.

И лишь во второй половине ХХ века в развитых странах проявила себя отрицательная обратная связь между энергетикой и экономикой начала уменьшаться энергоемкость национального дохода (₀). Это ведет к уменьшению прироста энергетики, необходимого для достижения одинакового социально-экономического прогресса. Уменьшение величины ₀ важнейший признак интенсивного развития [4]. В 80-е гг. в СССР наблюдалась устойчивая тенденция к стабилизации _0. Наоборот, за годы реформ энергоемкость экономики возросла более чем на 20 % [3]. Это свидетельствует о кризисном состоянии энергетического комплекса РФ, при котором критерий устойчивости (уменьшение ₀) не выполняется.

Обсудим более детально проблему энергоемкости экономики РФ и стран мира, основываясь на данных Всемирного Банка [18]. Зависимость валового национального продукта (ВНП) от душевого энергопотребления Э (в тоннах нефтяного эквивалента на человека в год) (рис. 2) в первом приближении нами рассматривается линейная т. е.:

ВНП=Э (1)

При этом коэффициент пропорциональности величина, обратная энергоемкости национального дохода ₀ (размерность дол./т.н.э.).

По величине страны можно условно разделить на три группы (рис. 2):

с высокой энергоемкостью ₀ 15*10^-4 т.н.э./ дол. Болгария, Чехия, Россия и др.;

со средней энергоемкостью ₀ 3*10^-4 т.н.э./ дол. Индия, Греция, США и др.;

с низкой энергоемкостью ₀ 2*10^-4 т.н.э./ дол. Нидерланды, Швеция, Норвегия и др.

по величине удельного энергопотребления Э (Э = 5,4 т.н.э./ дол. в 1984 г. и 4 т.н.э./ дол. в 1994 г., по данным Всемирного Банка [10]) РФ входит в число развитых стран. Однако эти цифры требуют существенной корректировки, имея в виду неблагоприятные природно-климатические условия страны Россия является самой холодной и самой большой по территории страной. Из-за этих естественных причин энергоемкость российской экономики будет всегда большей по сравнению с другими странами, даже при одинаковой развитости этих экономик [8, 9, 19].

Для РФ величина внп в 6 раз меньше реперного уровня Испании Начиная с уровня ВНП Испании (13440 дол./чел*год, данные 1994 г.[19]) средняя продолжительность жизни перестает зависеть от дальнейшего роста ВНП. Это позволило нам взять величину ВНП Испании за репер развития.. Это означает, что при существующей энергоэффективности экономики потребление энергии в РФ для достижения уровня ВНП Испании должно возрасти в 6 раз. Если же допустить возможность увеличения энергоэффективности в 2 (!) раза, то тогда потребуется увеличить энергопотребление в 3 раза. Эти цифры требуемого роста энергетики РФ абсолютно не реальны. природа общество человек энергетика

Путь структурных преобразований экономики с целью увеличения ее энергоэффективности также не может кардинальным образом ликвидировать отставание РФ от развитых стран. Действительно, пусть энергоемкость национального продукта в РФ (равная 1/ = 1,5*10^-3 т.н.э./ дол.) уменьшится даже в 5 (!) раз, достигнув уровня США

(1/ = 3*10^-4 т.н.э./ дол.). тогда при росте энергопотребления Э, положим, на 25 % ВНП увеличится более чем вдвое, достигнув величины 0,6*10⁴ дол./чел*год (рис. 2). При этом РФ лишь приближается к уровню ВНП Греции и Южной Кореи, по-прежнему оставаясь в ряду слаборазвитых стран (по величине ВНП).

Роль структурных преобразований экономики, конечно, велика. Но здесь нельзя не учитывать принципиального обстоятельства: догнать на этом пути развитые страны не реально по уже отмечавшейся причине из-за неблагоприятных природно-климатических условий РФ.

Указанное обстоятельство делает бесперспективным российский либеральный путь, ставящий целью на основе открытой экономики достичь материальных стандартов жизни развитых стран.

Мировой рынок оказался не для России. Конкуренция с западными товарами уничтожила отсталые российские производства и обусловила резкое падение ВНП. Серьезных зарубежных инвестиций в российскую экономику, на что рассчитывают либеральные реформаторы, нет и не будет. Ибо издержки производства в России столь велики (в основном из-за неблагоприятных природно-климатических условий), что произведенные в России по известным технологиям товары никогда не будут конкурентоспособными на мировом рынке [19].

Отметим ряд предварительных положений, являющихся следствием изложенного.

Торговый обмен невозобновимых ресурсов на возобновимые («хлеб за нефть») подрывает ресурсную безопасность России.

российские товары, произведенные по стандартным (известным) технологиям, конкурентно способны на мировом рынке лишь при меньших внутренних ценах на невозобновимые ресурсы, чем мировые цены (и не только на величину транспортной составляющей от местного производства до зарубежного рынка).

При одинаковых внутренних и мировых ценах на ресурсы конкурентно способны на мировом рынке лишь те российские товары, которые произведены по эксклюзивным (оригинальным, превосходящим мировые) технологиям, заведомо компенсирующим естественные издержки производства в РФ.