Потребление энергии, качество жизни и экология

Агустин Удиас Валлина SJ

Существует прямая связь между энергетическим потреблением каждой страны и ВВП. Поскольку процентное соотношение источников энергии, получаемых из ископаемого топлива, в настоящее время оценивается в 85%, из этого следуют два негативных эффекта: истощение ресурсов и распространение загрязнения. Тем не менее существует прямая связь между потреблением энергии и качеством жизни. Энергетическое потребление чувствительно влияет на экологические проблемы. Христианское видение проблемы, в русле энциклики Laudato si` Папы Франциска, настаивает на необходимости ввести понятие интегральной экологии.

Автор — заслуженный профессор геофизики Университета Комплутенсе г. Мадрид.

***

Все живые существа для выживания черпают энергию из окружающей среды. Человек потребляет ее и для удовлетворения многих других потребностей, обусловленных его деятельностью и благосостоянием, например, промышленными процессами, контролем за температурой в зданиях (отопление и охлаждение), работой транспорта (автомобили, поезда, корабли и самолеты), бытовыми приборами и тому подобным. Действительно, энергетическое потребление растет пропорционально развитию населения той или иной страны. Культурный прогресс и благосостояние связаны с потреблением энергии: чем выше первые, тем больше увеличивается объем второго. Поэтому, глядя на развитие человеческого рода и на его влияние на природу, нужно учитывать не только увеличение населения, но и рост энергетического потребления.

Общее потребление энергии (Е) увеличивается с индексом прироста населения (р) и постепенным нарастанием потребления энергии индивидуумом (е), то есть мы должны исходить из суммы E=p+e. Результат может быть высоким даже при нулевом приросте населения (р), как в развитых странах, если сохраняется высокое значение нарастания потребления энергии (е). Сейчас общий индекс (р+е) на глобальном уровне остается, действительно, очень высоким, так как приводит к удвоению общего потребления энергии каждые 20 лет.

За минувшие 100 лет мировое население увеличивалось быстрыми темпами. По оценкам, в первые века нашей эры население достигло цифры почти в 200 миллионов человек. Демографическая ситуация менялась медленно, в XVIII веке на Земле проживало 600 миллионов человек, в XIX уже миллиард. Но затем последовал стремительный рост: в 1950 году нас было 2 500 млн, в 2022 году мы достигли цифры в 7 900 млн. В последнее время этот процесс замедляется из-за уменьшения рождаемости, что связано с прогрессом: по подсчетам, к 2050 году нашу планету будут населять максимум 11 миллиардов человек.

Энергию измеряют в разных единицах: основная единица измерения работы — джоуль (Дж), с производными от нее десятичными кратными, гигаджоуль (1 ГДж = 10⁹ Дж) и эксаджоуль (1 ЭДж = 10¹⁸ Дж). Джоуль равен работе, совершаемой при перемещении точки приложения силы, равной одному ньютону, на расстояние одного метра (Дж = 1 Н х м). Ньютон, в свою очередь, определяется как сила, необходимая для ускорения скорости тела массой 1 кг на 1 м/с² (Н = кг х м/с²). Другой очень распространенный и более известный критерий — измерение энергии в понятиях единицы мощности (работа, совершаемая за единицу времени): ватт, равный джоулю за секунду (Вт = Дж/с). Мощность в один ватт, произведенная за один час, киловатт (кВт) представляет собой энергию, затраченную в процессе. Множественные производные от него: киловатт-час (кВт*ч), т. е., количество энергии, произведенной или потребленной устройством мощностью 1 000 ватт за 1 час, и тераватт-час (1 ТВт*ч = 10⁹ кВт*ч). Киловатт-час равен 3,6 миллионов джоулей (3,6х10⁶ Дж). Если говорить о множественных производных, то 1 эксаджоуль равен 280 ТВт*ч.

Еще одна единица, используемая для выражения потребления энергии, — производная сгорания угля или нефти и определяется как «тонна нефтяного эквивалента» (т.н.э.) и «тонна угольного эквивалента» (т.у.э.) (Ton Oil Equivalent, Toe, и Ton Coal Equivalent, Tce). Эквивалентность: 1 т.н.э. = 1,4 т.у.э. Его соотношение с кВт и джоулем следующее: 1 т.н.э. = 11 630 киловатт-часам (1,2х10⁴ кВт*ч) и 1 т.н.э. = 42 гигаджоулям (4,2 х 10¹⁰ Дж).

Приведем несколько бытовых примеров, иллюстрирующих потребление энергии и использованные единицы. Кипячение 10 литров воды потребляет 1,2 Вт энергии. Стиральной либо посудомоечной машине требуется в час энергия от 1,5 до 2 кВт*ч, то есть примерно от 5,4 до 7 миллионов джоулей. Автомобиль на бензиновом двигателе со средним количеством цилиндров при движении расходует всего от 12% до 30% затраченной энергии (выделяет 60% тепла), на маршруте в 100 км потребляет около 25 кВт*ч, или 90 миллионов джоулей.

Когда речь идет о всеобщем годовом потреблении энергии, различают общие запасы энергоносителей (Total Energy Supply, Tes), конечное энергопотребление (Final Energy Consumption, Fec) и выработку электроэнергии (Electricity Generation, Eg). Объемы за 2017 год: Tes = 162 500 ТВт*ч; Fec = 113 000 ТВт*ч; Eg = 25 600 ТВт. Речь идет о приблизительных цифрах, взятых из разных источников, средние значения были округлены чисто для примера объемов. Во многих случаях используемый тип измерения энергопотребления не уточняется, что может породить путаницу. Обычно нынешнее мировое энергопотребление (2020 год) измеряется в 160 000 ТВт*ч (160х10¹² кВт*ч), но в других источниках приводятся 580 эксаджоулей (556х10¹⁸ Дж). Если перевести это в понятия нефтяного и угольного эквивалента, то объем составит 14 000 миллионов (14х10⁹ т.н.э.) нефти и 20 000 миллионов (20х10⁹ т.у.э.) угля. Эти цифры позволяют представить себе нынешнее общее годовое потребление энергии в мире[1].

Годовое потребление энергии выросло со временем, особенно с тех пор, как в XIX веке в индустрии и транспорте начали использовать ископаемое топливо. Считается, что с 1800 по 2020 год потребление в эксаджоулях изменялось следующим образом: 1800 — 20; 1900 — 30; 1950 — 100; 2000 — 540; 2020 — 556. В тераватт-часах: 1800 — 5 600; 1900 — 8 400; 1950 — 28 000; 2000 — 151 200; 2020 — 160 000. То есть за этот временной промежуток фактор роста составил 28 раз.

Энергетическое потребление сильно варьируется от одной страны к другой. Это заметно при изучении потребности человека за год, в зависимости от уровня развития каждой страны. У народов, все еще сохраняющих примитивный уклад, это отмечается, прежде всего, на чисто метаболическом биологическом уровне, оцениваемом приблизительно в 100 кВт*ч в год на человека. В развитых государствах сегодня индивидуальное потребление энергии достигает фактора, превышающего эту цифру в 20 и даже в 100 раз. По порядку убывания годовое потребление электроэнергии в киловатт-часах на человека: Норвегия — 26 492, США — 12 235, Германия — 6 771, Китай — 5 297, Бразилия — 2 850, Мексика — 2 349, Нигерия — 184[2]. Среднее потребление на человека 5 000 кВт*ч. в понятиях т.н.э., Соединенные Штаты сейчас потребляют 7,8 т.н.э. на человека, страны Европейского союза в среднем по 4 т.н.э. на человека, Кения менее 0,5 т.н.э., Гаити 0,3. В силу этого неравенства США, где проживает около 5% мирового населения, потребляют 26% глобальной энергии. Поэтому существует прямая связь между уровнем экономического развития, измеряемого объемом валового внутреннего продукта каждой страны, и соответствующим потреблением энергии. ВВП некоторых стран в тысячах миллиардов долларов в 2021 году составлял: США — 22,9; Соединенное Королевство — 3,1; Испания — 1,4; Нигерия — 0,440; Колумбия — 0,314; чему соответствует энергопотребление[3].

Возникает первый вопрос: каковы источники этой энергии? Существует два типа энергоносителей: невозобновляемые и возобновляемые. Невозобновляемые источники энергии зависят от ресурсов, истощаемых в процессе потребления (уголь, нефть, природный газ, уран и т. п.). Источники возобновляемой энергии не истощаются в процессе потребления, поскольку со временем восстанавливаются (солнечная, ветряная, гидравлическая, геотермическая, биомасса и т. п.) Нынешний процент использования таких источников: 24,6% — ископаемые источники (33,1% — нефть, 27% — уголь и 24,5% — природный газ), 4,3% — ядерная энергия и 11,1% — возобновляемая энергия (солнечная, ветряная и прочие)[4]. Поэтому в первую очередь мы все еще эксплуатируем истощаемые ресурсы.

Негативные последствия, истощение ресурсов и загрязнение

Во-первых, наша планета располагает лишь ограниченным объемом ресурсов. Например, всемирные запасы угля оцениваются в 1 074 108 миллионов тонн (Mt)[5], а запасы нефти — примерно в 1 650 000 миллионов баррелей (Mbbl)[6]. Хотя речь идет о приблизительных и спорных цифрах, остается верным тот факт, что даже если они окажутся выше, объемы в любом случае ограничены. При нынешнем ритме ежегодного потребления, например, если производить треть энергии с помощью нефти, то ее запасов хватит примерно на 50 лет. Что же касается возобновляемых энергоносителей, да, их потребление не истощает объемы, но использование подобных источников обусловлено, в свою очередь, материальными истощаемыми ресурсами. Решение проблемы — более выгодное использование возобновляемых ресурсов, что сопряжено с технологическим прогрессом, но мы все еще далеки от удовлетворительного решения.

Во-вторых, один из основных факторов производства и потребления энергии — загрязнение окружающей среды, негативно влияющее на экосистему. В целом можно определить загрязнение как своего рода аккумуляцию отходов в окружающей среде, то есть в воздухе, в воде и в почве, причиняющую вред населяющим их организмам. Загрязнение, в зависимости от источника, можно разделить на две большие группы: естественное и антропогенное. Здесь мы рассмотрим лишь второй тип, прежде всего загрязнение, вызванное процессами энергетической промышленности. Проблема загрязнения столь же стара, сколь человечество; более того, любое живое существо в определенной мере загрязняет свою среду обитания. Тем не менее в нынешнюю эпоху ситуацию усугубляют два фактора: концентрация населения в городах и развитие промышленности, обусловленное производством и потреблением энергии. Два процесса особенно обострились в середине XIX века.

По вопросу вызываемого органическими отходами жизнедеятельности загрязнения можно сказать, что для каждой загрязняющей молекулы подобных продуктов существует разрушающий ее энзим. Природа избегает концентрации органических молекул и тем самым поддерживает экологическое равновесие. Она обладает серьезными механизмами ассимиляции и разрушения загрязняющих продуктов; но они эффективны, только если концентрация вредных веществ не чрезмерна и подобные субстанции хотя бы отчасти биоразлагаемые.

Но равновесие нарушается под ударом человеческой технологии, поскольку, с одной стороны, последняя производит очень высокий объем загрязняющих веществ в ритме, превосходящем темпы естественной ассимиляции, а с другой стороны, вводит в окружающую среду продукты, не оставляющие места механизмам биологического разложения. Особый случай — загрязнение выхлопными газами (CO₂), то есть угольным ангидридом и диоксидом углерода: при производстве в огромном объеме они отрицательно воздействуют на некоторые атмосферные явления. Этот газ, год за годом выбрасываемый в десятках миллионов тонн, создает в атмосфере парниковый эффект, из-за чего растет температура на земной поверхности. Именно выхлопные газы — самый значительный элемент климатических изменений. С середины XIX века до наших дней средняя глобальная температура увеличилась на 1°. Этот процесс привел к разным последствиям, в том числе к увеличению температуры океанов, что в свою очередь связано с повышением в них уровня воды.

Потребление энергии и качество жизни

Мы видели, что рост развития совпадает с увеличением объема потребления энергии. Безусловно, развитие страны связано с качеством жизни. В целом существует прямая связь между потреблением энергии и качеством жизни. Последнее измеряется так называемым «Индексом человеческого развития» (Human Development Index, HDI). Речь идет о стандартизированном индексе (от 0 до 1), который для каждой страны учитывает такие факторы, как продолжительность жизни, уровень образования и доход pro capite. Значения ИЧР варьируются от 0,96 для богатых государств, таких как Норвегия, до 0,31 для бедных государств, таких как Сьерра-Леоне[7]; среднее мировое значение 0,7. Если балл ИЧР ниже этого порога, уровень жизни в стране оценивается как плохой.

Связь между баллом ИЧР и потреблением энергии не прямая. Значения ниже 0,7 балла, то есть ниже средней мировой величины, связаны с низкими уровнями, менее 1 тонны произведенной энергии на человека. Высокие баллы ИЧР, превышающие 0,9, соответствуют энергетическому потреблению более 5 тонн произведенной энергии. Тем не менее в богатых государствах, где балл ИЧР составляет в среднем 0,9, потребление энергии сильно варьируется — от 2,4 до 8 тонн произведенной энергии на человека. Эти цифры показывают, что для качества жизни необходимо минимальное энергоснабжение отдельного индивидуума, определенное в 2,4 тонны произведенной энергии, и этот лимит необязательно увеличивается по мере роста потребления. Среднее мировое потребление ниже этого минимума, поскольку составляет 1,7 тонны произведенной энергии на человека в год. Эволюция ИЧР со временем, с 1975 по 2004 год, показывает, что в развитых странах оценка выросла с 0,84 до 0,92, в развивающихся странах — с 0,67 до 0,8, в бедных ситуация развивалась по-разному: в некоторых потребление энергии увеличилось с 0,43 до 0,61, в других остается стабильным между 0,43 и 0,48. Итак, поскольку потребление энергии остается важнейшим фактором для качества жизни, помимо определенного порога потребления, его рост не связан с повышением качества жизни.

Как уже отмечали многие авторы, решение заключается в разрыве связи между энергетическим потреблением и качеством жизни. Сейчас последнее ассоциируется с большим индивидуальным использованием энергии, благодаря чему человек извлекает для себя личные блага. Тем не менее более полноценная и качественная во всех смыслах жизнь необязательно требует большего потребления энергии. Принятие этого принципа равноценно радикальному изменению в привычках потребления, укоренившемуся в развитых странах, которые бедные страны склонны копировать. Экономические модели, основанные на потреблении, должны адаптироваться и подчиниться принципу, согласно которому в долгосрочной перспективе оказываются выгодными только виды деятельности, не требующие чрезмерных энергетических расходов и не влияющие на стремительное распространение загрязнения. Возвращение к более размеренному ритму жизни и к некоторому ограничению материальных благ совершенно необходимо. В любом случае всем должно быть гарантировано адекватное материальное благосостояние, а не удовлетворение минимальных потребностей для выживания.

Экология и экологическая этика

Экологию можно определить как науку, изучающую взаимосвязи между разными живыми существами и взаимодействие экосистем. Термин «экология» происходит от греческих слов oikos (дом) и logos (речь) и был предложен в 1866 году Эрнстом Геккелем. Но не стоит думать, что проблема касается только нашей эпохи. Еще в античной Греции мы находим свидетельства того, что люди беспокоились о сохранении окружающей среды: подтверждением служит труд, включенный в Корпус сочинений Гиппократа, Воздух, вода, места, датируемый V–IV вв. до н. э. В отношении экологической проблематики человек исполняет особую роль, учитывая его мощное влияние на окружающую среду и на прочие живые существа. Нынешнее воздействие человеческой деятельности на природу радикально изменило отношение к ней человека, прежде всего в силу достигнутого благодаря науке и технике господства над природными явлениями и использованию ресурсов для удовлетворения личных потребностей в энергии. Но если в прошлом, в силу низкой плотности населения и его малых потребительских запросов, поведение человека  не представляло собой угрозы для природы, то рост населения и увеличение энергетических потребностей развитого мира, напротив, бросают серьезные вызовы.

В наши дни разумно заботиться о сохранении природы, об управлении ресурсами и защите окружающей среды. Человек, осознавая собственное влияние на природу, видит ее не только как нечто требующее защиты, но, в первую очередь, как благо, которое нужно защищать своими действиями. Сегодня природу понимают как хрупкое благо, поскольку, подвергаясь действиям человека, она во многих случаях разрушается. Эта ситуация ставит перед нами новые этические проблемы, касающиеся, среди прочего, рационального и умеренного пользования природными ресурсами, в чем все должны принимать равное участие; сохранения природы для будущих поколений; защиты окружающей среды; сохранения биологического богатства и ценности нечеловеческих элементов природы.

Эта проблема дала начало тому, что сегодня понимается как «экологическая этика», регулирующая связи человека с окружающей средой и другими живыми существами. Эта теория относительно новая в том, что касается мышления и академической дисциплины, поскольку возникла в семидесятые годы прошлого столетия и с тех пор стремительно развивалась. Экологическая этика — реакция на антропоцентризм, понимаемый в западной этике как доминирующая точка зрения. Один из фундаментальных столпов, поддерживающих эту этику, — вопрос, следует ли рассматривать природу (животных, растения, реки, моря и т. п.) как ценные сами по себе или только с точки зрения их пользы для человека. Вопрос, имеющий важные последствия, на который нет единодушного ответа. В случае, если превалирует первое убеждение, за ним следует признание того факта, что природу нельзя считать лишь средством, предоставленным в распоряжение человека, которое тот может эксплуатировать как ему угодно. Подобное деспотичное отношение человека к природе распространялось, начиная с промышленной революции, возглавленной наиболее развитыми странами. Оно, в первую очередь, оправдывается постоянным ростом населения и обусловленным им потреблением энергии, так как доступ к энергообеспечению понимается как наилучшая сторона качества жизни человека.

Другой негативный элемент постоянного роста человеческого населения и энергетического потребления заключается во влиянии на существование лесов и их обитателей (животные и растения) в той мере, в какой человек извлекает из них для себя пользу. Животные и растения, считающиеся полезными, окружаются особым вниманием, «бесполезные» же преследуются и нередко оказываются под угрозой, что ведет к исчезновению множества биологических видов и нарушению биологического равновесия. Например, потребление мяса ведет к чрезмерному распространению крупного рогатого скота, что, в свою очередь, заставляет превращать в пастбища участки, некогда занимаемыми лесами. С другой стороны, животные, которых мы сегодня считаем дикими, проживают в защищенных заповедниках в очень достойных условия жизни (habitat). То же самое происходит с растениями, которые считаются основой питания населения и потому занимают все больше площадей, приводя к уничтожению других видов.

Христианское видение

Такое хищническое отношение человека к природе нередко оправдывалось словами из Книги Бытия, где Бог говорит: «Плодитесь и размножайтесь, и наполняйте землю, и обладайте ею, и владычествуйте над рыбами морскими и над птицами небесными, и над всяким животным, пресмыкающимся по земле» (Быт 1, 28). Поскольку этот отрывок толковали как своего рода приказание человеку господствовать над землей и прочими живыми существами, то христианство обвиняли в подпитывании бесцеремонного и агрессивного антропоцентричного отношения к природе.

Подобное утверждение неверное и не соответствует христианскому видению. Христианское понимание связи человека с природой начинается с утверждения, что мир сотворен Богом. Поэтому Бог — Господин творения, а не человек. Отсюда вытекает роль последнего применительно к природе лишь в качестве управителя, а не хозяина. Об этом сказано в той же Книге Бытия далее: «И взял Господь Бог человека, и поселил его в саду Эдемском, чтобы возделывать его и хранить его» (Быт 2, 15). Для человека забота о природе представляет собой продолжение дела Божественного творения. Именно таково подлинное христианское отношение к окружающему нас миру, созданному Богом. Будучи управителем творения, человек должен относиться к нему не как к собственному благу и тем более не как к собственности какой-либо группы или нации, а как к достоянию всего человечества; не как к собственности нынешних поколений, но как к достоянию и будущих.

Энциклика Laudato si` (LS) Папы Франциска начинается с призыва обратить внимание на сложившуюся из-за человека ситуацию, то есть на разрушение окружающей среды и на его пагубные для человеческой жизни последствия. Энциклика настаивает на том, что климатические изменения и глобальное потепление на Земле — результат деятельности человека, несмотря на попытки отрицать очевидное (ср. LS 8). Изменению климата и парниковому эффекту сопутствуют проблемы нехватки и качества воды, утрата биологического разнообразия — вот лишь некоторые из проблем, которые человек создал и должен решать, ведь они бьют, в первую очередь, по самым бедным и слабым. Перед лицом подобной ситуации Папа обращается ко всем людям с насущным призывом начать всеобщий диалог о будущем планеты: «Безотлагательный вызов защищать наш общий дом предполагает заботу о единении всей человеческой семьи в поиске устойчивого и целостного развития» (LS 13). В условиях вызванного человеком кризиса Папа Франциск предлагает интегральную экологию: заботу об окружающей среде, человеке, экономике и социальной сфере. Он прочерчивает линии для ориентира и действия, включая диалог об окружающей среде в политике (как на международном, так и на национальном, местном уровне), кульминацией которого станет развитие экологической осведомленности и духовности.

***

ПРИМЕЧАНИЯ:

[1] Cfr «Energy Production and Consumption», in Our World in Data (ourworldindata.org/energy-production-consumption).

[2] Cfr «Electricity Consumption per Capita Worldwide in 2020, by Selected Country» in Statista (www.statista.com/statistics/383633/worldwide-consumption-of-electricity-by-country).

[3] Cfr «Gdp», in Traiding Economics (traidingeconomics.com/country-list/gdp).

[4] Cfr «Electricity Mix» in Our World in Data (ourworldindata.org/electricity-mix).

[5] Cfr «Statistical Review of World Energy», 2021 (www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/statistical-review/bp-stats-review-2021-coal.pdf).

[6] Cfr Worldometer (www.worldometers.info/oil).

[7] Cfr «Human Development Index» in Human Development Reports (hdr.undp.org/data-center/human-development-index#/indicies/HDI).