Дэвид МакКей: возобновляемые источники энергии — проверка реальностью

Какие территории пришлось бы отдать под возобновляемые источники энергии, чтобы обеспечить энергией такую страну как Великобритания? Территории размером со всю страну. С помощью элементарной математики Дэвид МакКей демонстрирует ограниченность наших возможностей в плане устойчивого потребления энергии и объясняет, почему мы должны несмотря ни на что продолжать развиваться в этом направлении. (Записано на TEDxWarwick)

Когда началась промышленная революция,

количество углерода в форме угля,

находящегося под Великобританией,

было сопоставимо
с запасами нефти Саудовской Аравии.

Этот углерод снабжал энергией
промышленную революцию,

он сделал Британию «великой»

и привёл страну
к временному мировому господству.

В 1918 году добыча угля достигла пика

и после пошла на спад.

Тогда же Великобритания начала
использовать нефть и газ

из Северного моря. В 2000 году

добыча нефти и газа из Северного моря

тоже достигла пика и начала снижаться.

Эти наблюдения ограниченности

легкодоступных, локальных,
проверенных полезных ископаемых

приводят к вопросу: «А что же дальше?

Какой будет жизнь, когда
запасы полезных ископаемых иссякнут?

Не нужно ли нам задуматься над тем,

как избавиться от зависимости от них?»

Другой стимул к размышлениям, это,
конечно, климатические изменения.

Когда люди рассуждают о жизни
после полезных ископаемых

и о действиях против изменения климата,

за этим, мне кажется, кроется
много мишуры, промывания мозгов
и недобросовестной рекламы.

Я, как физик, считаю себя обязанным

попытаться провести людей через
весь этот ворох идей и помочь им

понять действия, которые ведут
к реальным результатам,

и обратить их внимание на стоящие идеи.

Позвольте проиллюстрировать это

с помощью того, что физики называют
приблизительными расчётами.

Мы просто обожаем
приблизительные расчёты.

Ты задаёшься вопросом,
записываешь кое-какие цифры

и получаешь ответ.

Он может быть неточным, но он

заставляет тебя задуматься.

Так вот вопрос: представим,

что мы можем
отказаться от полезных ископаемых

и использовать биотопливо взамен.
Проблема решена.

И нам больше не нужен
бензин для передвижения».

Что если бы мы выращивали
биотопливо для транспорта

на травяной обочине вдоль дорог?

Какой ширины должна быть обочина,
чтобы это сработало?

Итак, давайте примемся за вычисления.

Пусть автомобили едут со скоростью 100 км/ч.

Пусть расход составляет 13 км на литр топлива.

Это средний расход нового автомобиля по Европе.

Допустим, продуктивность плантаций биотоплива

составляет 1200 литров биотоплива
на гектар в год.

Это отражает действительность
для европейского биотоплива.

Давайте представим, что машины

бесконечно движутся по дороге

с интервалом в 80 метров.

Длина дороги не имеет значения,
потому что чем длиннее дорога,

тем больше у нас будет
плантаций с биотопливом.

Что же нам делать с этими цифрами?

Мы берём первое число и делим его

на остальные три и получаем 8 километров.

Это и есть ответ.

Это то, какова должна быть ширина посадок,

исходя из наших предположений.

Возможно, вы скажете: «Да уж,

возможно, это всё не так просто».

Может это убедит вас в том,
что существуют спорные вопросы,

связанные с территорией.
В рамках этой лекции

я хочу поговорить о земельных площадях
и задаться вопросом,

есть ли здесь какое-либо противоречие?
Ответ будет утвердительный,

но они зависят от страны, в которой вы живёте.

Начнём с Великобритании,

раз уж мы здесь находимся.

Потребление энергии в Великобритании,

суммарное потребление энергии,
не только транспорт, а всё вместе,

я хотел бы выразить эту величину в лампочках.

Это как будто у каждого из нас
постоянно включены 125 лампочек.

125 киловатт-часов в день на человека —

это потребление энергии в Великобритании.

40 лампочек уходят на транспорт,

40 лампочек — на отопление,

ещё 40 лампочек — на электричество,

остальные расходы
относительно незначительны

по сравнению с этими
тремя главными статьями расходов.

На самом деле экологический след
ещё внушительнее,

если брать в расчёт импорт.

90% этой энергии до сих пор

извлекается из полезных ископаемых,
и только 10% из других,

предположительно более экологичных источников,

таких, как атомная энергия
и возобновляемые источники энергии.

Итак, это Великобритания,

плотность населения Великобритании —

250 человек на квадратный километр,

сейчас я вам покажу результаты других стран

по тем же двум параметрам.

По вертикали — количество лампочек,

то есть потребление энергии на человека.

Мы сейчас на уровне 125 лампочек на человека,

а эта синяя точка обозначает размер

территории Великобритании.

По горизонтали — плотность населения,

у нас 250 человек на квадратный километр.

Давайте добавим синим европейские страны.

Вы видите, что результаты разнообразные.

Я должен отметить, что обе оси

логарифмические. От одной серой полосы

к другой результат
увеличивается в 10 раз.

Теперь добавим красным Азию,

Ближний Восток и Северную Африку — зелёным,

Африку южнее Сахары — синим,

чёрным обозначена Южная Америка,

сиреневым — Центральная Америка,

грязно-жёлтым — Северная Америка,

Австралия и Новая Зеландия.

Как вы видите,
разброс по плотности населения

и потреблению на человека очень большой.

Страны отличаются друг от друга.

Вверху слева расположились
Канада и Австралия

с огромной территорией, высоким потреблением

в 200 или 300 лампочек на человека

и очень низкой плотностью населения.

Вверху справа Бахрейн
с таким же потреблением энергии

как Канада,

более 300 лампочек на человека,

но плотность населения там в 300 раз больше

и достигает 1000 человек на квадратный километр.

В нижнем правом углу — Бангладеш
с такой же плотностью населения

как в Бахрейне, но потребление энергии
здесь в 100 раз ниже.

В нижнем левом углу никого нет.

Но раньше здесь было много стран.

Вот ещё один вывод из этого графика.

Я добавил голубые «хвосты»
позади Судана, Ливии,

Китая, Индии, Бангладеш.

Это развитие за последние 15 лет.

Где они были 15 лет назад, и где они сейчас?

Вывод таков: большинство стран движутся

направо и вверх,

б́ольшая плотность населения

и б́ольшее потребление на душу населения.

Мы находимся наверху в правом углу

неожиданно в компании

Германии, Японии,
Южной Кореи и Нидерландов

и ряда других не очень похожих стран,

многие страны также движутся вверх

и направо, чтобы присоединиться к нам,

так что можно сказать,
что мы олицетворяем

будущее потребления других стран.

Я также добавил в график вот эти розовые линии

идущие вниз и направо.

Они обозначают уровни
одинакового потребления энергии

на единицу площади в ваттах
на квадратный метр.

Так, например, вот эта линия посередине,

0,1 Вт/м² — это потребление энергии

на единицу площади Саудовской Аравии,
Норвегии, Мексики, отмеченной сиреневым,

и Бангладеш 15 лет назад.

Половина населения Земли живёт в странах,

которые уже находятся над чертой.

Великобритания потребляет

1,25 Вт/м²,

также как и Германия.
Япония потребляет немного больше.

Допустим, что это всё имеет значение.

Но почему это важно?

Мы можем измерять возобновляемую энергию

и другие источники энергии
в тех же единицах.

Возобновляемая энергия —
это передовое решение,

позволяющее отказаться от нашей привычки
к полезным ископаемым.

Давайте рассмотрим некоторые виды
возобновляемой энергии.

Растения для биотоплива
производят 0,5 Вт/м²

в европейском климате.

Что это означает? Наверное, вы могли

предвидеть такой результат,
основываясь на том, что я вам рассказал

о плантациях биотоплива минуту назад.

Мы потребляем 1,25 Вт/м².

Это значит, что если мы
засадили бы такими плантациями

всю территорию Великобритании,

мы всё равно бы не покрыли
сегодняшний спрос на энергию.

Сила ветра производит немного больше энергии,

2,5 Вт/м², но это всего лишь в 2 раза больше,

чем 1,25 Вт/м².

Получается, что если мы хотим получать

всю необходимую энергию
только от ветровых ферм,

эти фермы займут
половину территории Великобритании.

Между прочим, у меня есть вычисления,
чтобы подтвердить все мои умозаключения.

Теперь давайте разберёмся
с солнечной энергией.

Солнечные панели на крышах

в Англии производят около 20 Вт/м².

Если вы хотите получить максимум энергии,

нужно применять традиционный баварский метод,

когда вы не останавливаетесь на крышах,

а дополнительно заставляете панелям
сельскую местность.

Солярные парки производят меньше энергии

из-за промежутков между панелями.

Они производят 5 Вт/м².

Вот солярный парк в Вермонте,
который по достоверным данным

производит 4,2 Вт/м².

Напомню: мы начали с 1,25 Вт/м²,

ветряные фермы производят 2,5,
солярные парки — около 5.

На каком бы источнике возобновляемой энергии

мы бы ни остановились,
вывод всегда один и тот же:

чтобы обеспечить всю Великобританию энергией,

придётся отдать

20% или 25% территории

под эти источники энергии.

Я не говорю, что это плохая идея.

Просто нужно брать в расчёт математику.

Я ни в коей мере не противник
альтернативных источников,
я даже их сторонник,

но я также сторонник арифметики. (Смех)

Производство солнечной энергии в пустынях

даёт больше энергии на единицу площади,

потому что там нет проблем с облаками.

В результате это оборудование производит 14 Вт/м²,

вот это даёт 10 Вт/м²,

а вот это в Испании — 5 Вт/м².

Если смотреть оптимистично,

я думаю, вполне возможно, что
с помощью источников солнечной энергии

можно получать 20 Вт/м². Совсем неплохо.

Но, конечно, в Великобритании
нет никаких пустынь.

Пока. (Смех)

Итак, промежуточный итог таков:

Как бы мне ни нравились возобновляемые
источники энергии, проблема в том,

что все они дают небольшое количество
энергии на единицу площади,

и с этим проходится мириться.

Это значит, если мы хотим, чтобы
источники альтернативной энергии

вносили ощутимый вклад в такой стране

как Великобритания,
с современным уровнем потребления,

приходиться думать
об энергетическом оборудовании,

может, не на всю территорию страны, но точно

на часть территории страны,
значительную часть.

Существуют и другие возможности
для получения энергии

помимо полезных ископаемых.

Например, атомная энергия.

На этой карте отмечена АЭС «Сайзвелл»,

территория которой
не больше одного квадратного километра,

что даёт нам 1 Гвт на квадратный километр,

или 1 000 Вт на квадратный метр.

Атомная энергия не требует
территориальных жертв,

как возобновляемая энергия.

Конечно, важны и другие показатели —

атомная энергия сейчас
не пользуется большой популярностью.

Но то же самое можно сказать
и об альтернативных источниках энергии.

На этой фотографии в разгаре
консультационный процесс

в маленьком городке Пениквик около Эдинбурга,

здесь видно, как дети Пениквика радуются

сожжению модели ветряной мельницы.

Так что люди, они против всего, и нам

надо рассматривать все варианты.

Что может предложить
такая страна как Великобритания?

Я бы сказал, существует три варианта:

возобновляемая энергия,
но надо учитывать, что потребуются

значительные территориальные ресурсы;
возобновляемая энергия других людей,

мы можем очень вежливо обратиться к странам

из левого верхнего угла графика и сказать:

«Мы не хотим плантаций на нашем заднем дворе,

не могли бы мы посадить их на вашем?»

И это реальный вариант.

Это способ, как мир может решить эту проблему.

Так что такие страны как Австралия,
Россия, Ливия, Казахстан

могут быть нашими друзьями
касательно возобновляемой энергии.

Третий вариант — это атомная энергия.

Это варианты со стороны предложения.

Кроме рычагов воздействия
со стороны предложения —

и помните, что нас
интересуют большие объёмы,

потому на данный момент

мы получаем 90% энергии
от полезных ископаемых.

Кроме перечисленных методов,
можно говорить о других способах

решения проблемы, а именно:
мы можем снизить спрос.

Это возможно либо уменьшив население —

я не знаю, как это можно осуществить —

или снизив потребление на человека.

Давайте поговорим о трёх решениях,

способных помочь со стороны потребления.

Во-первых, транспорт. Вот как можно
уменьшить расход энергии на транспорт,

исходя из принципов физики.

Люди часто говорят:
«Новые технологии могут решить всё.

Мы можем производить
средства передвижения в сто раз

более эффективные». И это почти правда.

Потребление такого обычного автомобиля —

80 киловатт-часов на километр на человека.

Это стандартный европейский автомобиль.

80 киловатт-часов.
Можем ли мы придумать что-нибудь

в сто раз лучше, основываясь
на вышеперечисленных принципах физики?

Да. Вот это решение. Это велосипед.
Он в 80 раз лучше в плане потребления.

Он работает на биотопливе, на кукурузных хлопьях.

(Смех)

Существуют и менее радикальные решения, потому что

дама за рулём той машины может заявить: «Нет,

это изменит мой образ жизни.
Я так не хочу».

Мы могли бы убедить её
пересесть на поезд,

он тоже намного эффективнее, чем автомобиль,

но это решение тоже связано
с изменением образа жизни.

Альтернатива — эко-автомобиль,
он вверху слева.

Он свободно вмещает одного подростка

и он ниже, чем дорожный конус,

и он почти такой же энергоэффективный,
как велосипед,

если ехать со скоростью 24 км/ч.

Между ними, пожалуй,
более реалистичные варианты

в транспортной категории —
это электрические виды транспорта:

электровелосипеды и электромашины посередине.

Они, наверное, в четыре раза
более энергоэффективны,

чем стандартный автомобиль,
работающий на бензине.

Далее, есть ещё вопрос отопления.

Отопление составляет
треть энергопотребления в Великобритании,

большая часть расходуется
на отопление домов

и других зданий и нагрев воды.

Вот обычный старенький английский дом.

Это мой дом, с Ferrari на переднем плане.

Что мы здесь можем сделать?

Законы физики показывают
[снизить разницу температур,
улучшить изоляцию и увеличить

продуктивность производства тепла]
как расход энергии на отопление

зависит от параметров,
которые мы можем контролировать:

это разница температур

внутри и снаружи, и есть ещё

замечательное изобретение
под названием термостат.

Вы берётесь за него и поворачиваете налево,

и ваш расход энергии дома снизится.

Я пробовал. Это работает. Кто-то
называет это жизненным переворотом.

Вы также можете пригласить специалиста
улучшить изоляцию вашего дома.

Он напустит пены в стены, в крышу,

поставит новую входную дверь и так далее.

Горькая правда заключается в том,
что это сэкономит вам деньги.

Конечно, это хорошие новости,
но печально то,

что следуя всем этим процедурам,
вы можете улучшить

изоляцию своего дома только на 25%,
что, конечно, хорошо.

Если вы действительно хотите приблизиться

к шведским строительным стандартам
с таким домом-развалиной,

необходимо провести внешнюю изоляцию дома,

как было сделано в этом квартирном блоке в Лондоне.

Также можно производить тепло
более эффективно с помощью тепловых насосов,

которые используют небольшое количество
энергии, например, в виде электричества,

для перемещения тепла из сада в дом.

Третий вариант со стороны спроса,
о котором я бы хотел упомянуть,

третий способ
уменьшить потребление энергии,

это следить за счётчиками.

Сейчас много говорят об умных счётчиках,

но вы и сами можете кое-что предпринять.

Внимательно наблюдайте и правильно
читайте показатели счётчика.

И если вы хотя бы немного похожи
на меня, это изменит вашу жизнь.

Вот график, который я составил.

Я писал книгу об устойчивом потреблении энергии,

и один друг спросил меня:
«Сколько энергии ты сам тратишь дома?»

Мне стало стыдно. Я этого не знал.

Так я стал снимать показания счётчика каждую неделю,

старые показания счётчика показаны

в верхней половине графика. 2007 год

показан зелёным внизу, это год, когда

я следил за показателями каждую неделю,
и это изменило мою жизнь,

потому что я стал проводить эксперименты и наблюдать,

что же действительно важно.
Моё потребление газа

резко снизилось, потому что я стал

играться с термостатом и временными
установками в отопительной системе,

и мой счёт на газ сократился вдвое.

То же самое произошло
и с моим расходом электричества.

Выключение DVD проигрывателей,
стереоустановок и компьютеров,

которые были постоянно включены,

простое их выключение,
когда они не нужны,

сократило моё потребление электричества на треть.

Так что нам нужен вразумительный план,
я представил вам

шесть важных рычагов влияния. Нам нужно
предпринимать решительные шаги,

потому что 90% энергии мы получаем
от полезных ископаемых,

так что просто необходимо пользоваться
несколькими, если не всеми, возможностями.

Многие из предложенных вариантов
не пользуются популярностью,

но если вам не нравится какой-либо способ,

имейте в виду, что это означает,
что тогда придётся

усилить использование других источников.

Как вы видите,
я горячий сторонник взрослых дискуссий

на основе статистики и фактов.
В завершение своего выступления

я хотел бы продемонстрировать вам карту,
на которой отмечены территории, которыми

придётся пожертвовать,
чтобы обеспечить уровень энергии

в 16 лампочек на человека

от четырёх значимых и реальных источников.

Итак, если мы хотим
обеспечить уровень 16 лампочек,

напомню, что наше сегодняшнее суммарное
потребление равняется 125 лампочкам.

Если мы хотим такого результата
от силы ветра, на карте

представлен ответ для Великобритании:
здесь 160 ветряных ферм,

каждая площадью в 100 км²,

это означало бы двадцатикратное увеличение

количества ветра.

Атомная энергия:
чтобы получить 16 лампочек на человека,

понадобиться по 2 Гвт
от каждой сиреневой точки на карте.

Это означает четырёхкратное увеличение

сегодняшнего уровня
использования атомной энергии.

Биомасса: чтобы получить
16 лампочек на человека,

понадобилась бы территория Уэльса,
увеличенная в три с половиной раза,

либо в нашей стране,
либо в какой-либо другой,

может Ирландии, может где-то ещё. (Смех)

И четвёртая возможность
со стороны предложения —

производство солнечной энергии
в пустынях других стран,

чтобы получить объём энергии,
равный 16 лампочкам,

нам бы понадобилась территория
равная вот этим восьми шестиугольникам

внизу справа.

Общая площадь
этих шестиугольников равняется

удвоенной территории Лондона и окрестностей
в чьей-то Сахаре.

Понадобились бы линии электропередачи
через всю Испанию

и Францию, чтобы транспортировать
энергию из Сахары в Суррей.

Нам нужен реальный план.

Мы должны перестать кричать
и начать разговаривать,

и если мы будем говорить как взрослые люди,

составим действенный план
и приступим к его исполнению,

возможно противоуглеродная революция

может быть увлекательным занятием.
Спасибо за внимание.

(Аплодисменты)