ответ экспертов по поводу 30 ТВт
Здравствуйте, Александр!
Тераватт -- это единица измерения мощности (тераджоуль в секунду). Тераватт-час -- единица измерения энергии (3600 тераджоулей). Тераватт-час в год -- физически бессмысленная единица измерения, переводящая сначала мощность в энергию путем умножения тераватт на одну единицу времени (час), а потом обратно в мощность делением на другую единицу времени (год). 1 тераватт час в год = 1 тераватт * (количество часов в году) = 8760 тераватт.
Альбедо Земли составляет 0.3, а не 0.37.
По существу вопроса см. ниже.
В&А
ОБ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОПТИМИЗМЕ И РЕАЛИЗМЕ
Мощность солнечной радиации на земной поверхности (с учетом альбедо и поглощения атмосферы) составляет около 80 тысяч тераватт или 150 ватт на квадратный метр. Человечество потребляет 15 тераватт (в основном, сжигание ископаемого топлива), т.е. 0.02% от солнечной мощности. Производство электроэнергии составляет около одной десятой от общего энергопотребления (т.е. 0.002%).
Мощность среднего человеческого тела составляет около 100 ватт. Располагая 150 ваттами на квадратный метр возобновляемой солнечной энергии и применяя развитые, постиндустриальные технологии с полностью замкнутыми производственными циклами с близкими к единице к.п.д. (максимальный к.п.д. Карно использования солнечной энергии на Земле равен 95%), мы могли бы разместить и прокормить по полтора человека на каждом квадратном метре земной поверхности. С учетом океана (который можно покрыть платформами), всего на Земле поместилось бы 1.5 * 5 * 1014 = 750 000 миллиардов человек. Это по крайней мере в 100 тысяч раз более многочисленное население, чем жалкие на этом фоне сегодняшние 7 миллиардов.
Было бы тесновато, но в тесноте да не в обиде (в этой стационарной постиндустриальной толпе новую глубину приобрело бы понятие «чувство локтя»). Эти сотни тысяч миллиардов существовали бы на полностью возобновляемом источнике энергии - солнечной энергии. Это была бы полностью «зеленая», «дружественная окружающей среде» цивилизация с нулевыми выбросами CO2. Образующаяся на каждом квадратном метре урина (моча) перерабатывалась бы обратно в питьевую воду, а из фекалий и выбросов CO2 и H2O при дыхании синтезировалась бы пища.
В реальности, оставляя без внимания такие мелочи как генетически запрограммированные потребности человека в большой территории, недальновидно было бы игнорировать следующее. На Земле существует механизм (глобальная биота - сплошной покров растений), поддерживающий окружающую среду и климат в приемлемом для жизни человека состоянии. Мощность его функционирования оценивается двумя способами - мощность биотически регулируемого испарения (она составляет около половины мощности солнечной радиации) и мощность фотосинтеза, т.е. производства органики (она составляет доли процента мощности солнечной радиации).
Потребляя всего 0.02% от солнечной мощности, что на порядок меньше мощности фотосинтеза глобальной биоты, человечество уже нарушило функционирование этого регуляторного механизма на значительной части поверхности планеты. Удвоение энергопотребления человечества, связанное с расширением антропогенной активности, полностью разрушит биотическую регуляцию и приведет к дестабилизации климата и невозможности существования людей на Земле.
Устойчивое существование людей возможно только при работающем механизме регуляции окружающей среды. Для достижения этого необходимо уменьшить масштаб антропогенной деятельности на порядок величины. То есть, либо уменьшить в десять раз население с сохранением современного среднего уровня жизни, либо в десять раз сократить энергопотребление каждого человека. Последний вариант технологически неосуществим, так как слишком высокая (как и слишком низкая) плотность численности населения с необходимостью требует высоких энергозатрат на душу населения (см. рис. 12.1 на стр. 330 в Главе 12 Gorshkov et al. 2000, русский текст см. в подписи к рис. 6.6.2 на стр. 392 Главы 6.6 Горшков 1995).
Яма собирателя. 1 - моторизованная охота, 2 - конная охота, 3 - современная охота эскимосов, 4 - пешая охота с одной собакой на человека, 5 - первобытное скотоводство, 6 - первобытное рыболовство, 7 - первобытное собирательство без использования огня, 8 - пастбищное скотоводство, 9 - подсечно-огневое земледелие с ручным трудом, 10 - современное подсечно-огневое земледелие в тропических странах, 11 - традиционное земледелие с использованием домашнего скота (Россия, 1897), 12 - Мир в среднем, 13 - современное моторизованное морское рыболовство.