В первой части приводились данные о среднедушевом энергопотреблении в мире за период 1860 -2014 годы (здесь https://aftershock.news/?q=node/510957).
Было установлено, что этот период чётко делится на две части.
1-ый период 1860-1980 годы, я назвал «периодом энергетического рывка».
2-ой период 1980-2014 годы, я назвал «периодом энергетического застоя».
Так как в первый период среднедушевое энергопотребление в мире резко выросло с 290 килограмм до 1,65 тонны в пересчёте на нефть (на тонну нефтяного эквивалента, на т.н.э).
То есть выросло за 120 лет в 1,65/0,29 = 5,7 раза.
А во второй период рост почти прекратился. В 2014 году на человека приходилось примерно 1,9 тонны нефти (т.н.э.).
То есть энергопотребление выросло за 34 года в 1,9/1.65 = 1,15 раза (на 15%).
Для большей наглядности различия этих двух периодов, приведём их к одному временному интервалу.
Можно просто разделить 15% на 34 года и получит средний рост 15%/34 = 0,44% в год, а потом умножить на 120 лет и получить 53%. То есть за 120 лет энергопотребление вырастит при таком расчете на 53% или в 1,53 раза. Но более правильно использовать сложные проценты, то есть взять корень 34-ой степени из 1,15 раза. Тогда получим среднегодовой рост в 1,004158 раза или на 0,42% в год. При таком среднегодовом росте за 120 лет рост энергопотребления составит 1,004158 в 120-ой степени, то есть в 1,65 раза.
Теперь данные сопоставимы.
За 120 лет в период 1860-1980 годы среднедушевое энергопотребление выросло в 5,7 раза.
За 120 лет в период 1980-2100 годы энергопотребление должно вырасти в 1,65 раза, если экстраполировать темпы роста за 1980-2014 годы.
Различие существенно.
На основании этих данных и был сделан вывод, о том что «энергетический рывок» закончился в 1980 году.
Далее шло не совсем корректное сопоставление роста благосостояния жителей Земли и роста среднедушевого энергопотребления в мире. А именно, за 120 лет в период 1860-1980 годы энергопотребление выросло в 5,7 раза, значит, и благосостояние жителей Земли выросло в среднем в 5,7 раза. Аналогично и за период 1980-2014 годы.
Собственно об обосновании корректности сопоставления «роста благосостояния жителей Земли и роста среднедушевого энергопотребления в мире» и будет статья.
Рост благосостояние жителей Земли придется измерять ВВП по ППС на душу населения в год, так как других параметров измерения нет.
Если ВВП на душу населения умножить на количество жителей Земли за этот год, то получим ВВП Земли, за этот же год.
Аналогично и для энергопотребления.
Если среднедушевое энергопотребление в мире умножить на количество жителей Земли за этот год, то получим энергопотребление мировой экономики за этот год.
Поэтому задачу можно сформулировать и так.
Установить связь между ростом мирового ВВП по ППС и ростом энергопотребления мировой экономики.
Начнём устанавливать, то есть приступаем к статье.
Далее будет.
№ 1. ПЕРИОД 1900-1970 годы.
№ 2. ПЕРИОД 1970-2011 годы.
№ 3. ГЛОБАЛЬНОЕ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ (1860 - 2015).
Приступим.
№ 1. ПЕРИОД 1900-1970 годы.
По данным Большой Советской Энциклопедии (далее БСЭ) мировая добыча энергетических ресурсов выросла с 1,28 миллиардов тонн условного топлива (т.у.т.) в 1900 году до 7,96 миллиардов в 1970 году, то есть в 7,96/1,28 = 6,21875 раза.
Данные взяты из этой таблицы.
БСЭ. Статья «Энергетика» здесь http://bse.sci-lib.com/article126620.html
Табл. 1. — Мировая добыча энергетических ресурсов (в пересчете на условное топливо — 7 тыс. ккал; млрд. т).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Всего < |
|
|
|
|
|
|
1Гидроэнергия и ядерная энергия введены в энергетический баланс по удельному расходу топлива на тепловых электростанциях общего пользования.
2 Включая дрова и другие некоммерческие ресурсы.
Заносим в таблицу.
|
год |
млрд. т.у.т. |
|
1900 |
1,28 |
|
1920 |
2,14 |
|
1940 |
3,22 |
|
1960 |
5,07 |
|
1970 |
7,96 |
Отметим, что типичная ошибка при выявлении связи ВВП/Энергия заключается в том, что «забывают» про «дрова и другие некоммерческие ресурсы». В этом случае получается такой «фокус». Считаем энергию без «дров».
1900 год. Энергия – Прочие (дрова) = 1,28 – 0,50 = 0,78 млрд. тут.
1970 год. Энергия – Прочие (дрова) = 7,96 – 0,65 = 7,31 млрд. тут.
И рост составляет не в 6,22 раза, а в 7,31/0,78 = 9,37 раза.
Далее будет показано, что мировой ВВП за эти 70 лет вырос в 7 раз.
Тогда правильный подсчёт показывает, что энергоемкость ВВП уменьшилась немного, а именно в 6,22/7 = 0.89 раза, а без учёта «дров» наоборот ухудшилась, то есть выросла в 9,37/7 = 1,34 раза. Весёлый разнобой даже в солидных работах.
Сейчас считают в нефти, а не в угле. Поэтому переведём уголь в нефть, то есть тонны условного топлива (т.у.т.) в тонны нефтяного эквивалента (т.н.э.). Это потребуется для сравнения из разных источников.
|
год |
млрд. тут. |
перевод |
млрд. тнэ |
|
1900 |
1,28 |
1,28*0,7 |
0,896 |
|
1920 |
2,14 |
2,14*0,7 |
1,498 |
|
1940 |
3,22 |
3,22*0,7 |
2,254 |
|
1960 |
5,07 |
5,07*0,7 |
3,549 |
|
1970 |
7,96 |
7,96*0,7 |
5,572 |
Коэффициент перевода 0,7 получен так.
При сжигании кг стандартного угля (кг у.т.), выделяется 7 000 Килокалорий тепла.
При сжигании кг стандартной нефти (кг н.э.), выделяется 10 000 Килокалорий тепла.
То есть.
При сжигании 10 кг стандартного угля (кг у.т.), выделяется 70 000 Килокалорий тепла.
При сжигании 7 кг стандартной нефти (кг н.э.), выделяется 70 000 Килокалорий тепла.
Отсюда и коэффициент перехода от угля к нефти 7/10=0,7.
И от нефти к углю 10/7=1,428571(428571).
То есть 1 кг у.т. = 0,7 кг н.э. по теплотворной способности.
Или 1 т. у.т . = 0,7 т. н.э. если в тоннах.
Или проще тонна стандартного угля равна 700 килограммов стандартной нефти.
Для угля есть другое обозначение, а именно тонна угольного эквивалента (т.у.э.).
Причём т.у.э. равна т.у.т. по теплотворной способности (условное топливо в СССР, а угольный эквивалент в ООН).
Внимание! Здесь 1 кал = 4,1868 дж (точно).
Из БСЭ http://bse.sci-lib.com/article058021.html
«Первоначально Калория была определена как количество теплоты, необходимое для нагревания 1 г воды на 1 °С.
До конца 19 в. ни участок температурного интервала, в котором производится нагревание, ни его условия не оговаривались. Поэтому применялись различные Калория: 0-, 15-, 20-, 25-градусная, средняя, термохимическая и др. В СССР с 1934 до 1957 применялась 20-градусная килокалория, равная (с точностью до 0,02%) количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг воды от 19,5 до 20,5 °С.
1-я Мировая конференция по свойствам воды и пара (Лондон, 1929) ввела международную ккал, определив её как 1/861,1международных квт×ч.
На международных конференциях по свойствам водяного пара (1954 и 1956) было принято решение о переходе от Калория к новой единице - абсолютному джоулю, которая вошла затем в Международную систему единиц.
Между Калория и джоулем установлено следующее соотношение:
1 кал = 4,1868 дж (точно);
20-градусная Калория равна 4,181 дж;
Калория, широко применявшаяся в термохимии, равна 4,1840 дж.»
Проверил на сайте МЭА. Сайт МЭА => Справочный центр => конвертер единиц
Или сразу здесь http://www.iea.org/statistics/resources/unitconverter/
Слева первые три выделенные позиции можно записать в виде равенства по теплотворной способности стандартной нефти.
4,1868 0000*1010*МДжоулей = 1*1010*Мкалорий =1 Мега тонна нефтяного эквивалента.
Или деля на мега (М), то есть на 106, получим
4,1868 0000*1010*Дж = 1010*кал =1 т.н.э.
Нам для сравнения надо килограмм нефтяного эквивалента. Делим на тысячу (103).
4,1868 0000*107*Дж = 107*кал =1 кг. н.э.
Из этого равенства видно, что при сжигании килограмма нефтяного эквивалента, действительно выделяется 10 миллионов калорий (10 Мкал или 10 тысяч килокалорий).
Причём калория равна 4,1868 Джоулей (точно).
Идём дальше.
Теперь добавим в таблицу столбцы «во сколько раз увеличилось производство первичной энергии за интервалы времени», то есть будем брать энергопотребление за базисный год равным одной единицы (по очереди 1900 год, 1920 итд).
Таблица 1.
|
|
млрд. тут. |
млрд. тнэ |
1900 год взят за 1,00 |
1920 год взят за 1,00 |
1940 год взят за 1,00 |
1960 год взят за 1,00 |
|
1900 |
1,28 |
0,896 |
1 |
|
|
|
|
1920 |
2,14 |
1,498 |
1,67 |
1 |
|
|
|
1940 |
3,22 |
2,254 |
2,52 |
1,50 |
1 |
|
|
1960 |
5,07 |
3,549 |
3,96 |
2,37 |
1,57 |
1 |
|
1970 |
7,96 |
5,572 |
6,22 |
3,72 |
2,47 |
1,57 |
За двадцать лет 1900-1920 рост в 1,67 раза.
За двадцать лет 1920-1940 рост в 1,50 раза.
За двадцать лет 1940-1960 рост в 1,57 раза.
За десть лет 1960-1970 рост в 1,57 раза!!!
За шестидесятые годы десятилетний рост как у двадцатилетних!!!
Тогда же был и самый быстрый рос населения планеты с 3 018 в 1960 до 3 682 миллионов человек в 1970 году (то есть в 3682/3018 = 1,22 раза).
Предварительные и приблизительные данные от БиПи и МЭА.
За десть лет 1970-1980 рост в 1,35 раза.
За десть лет 1980-1990 рост в 1,22 раза.
За десть лет 1990-2000 рост в 1,14 раза.
За десть лет 2000-2010 рост в 1,29 раза.
За пять лет 2010-2015 рост в 1,08 раза.
Или за двадцатилетние периоды.
За двадцать лет 1970-1990 годы рост в 1,35*1,22 = 1,65 раза.
За двадцать лет 1990-2010 годы рост в 1,14*1,29 = 1,47 раза.
Только обратил внимание, что «цифры» за двадцатилетние периоды совпадают с началом 20-го века. Действительно.
За двадцать лет 1900-1920 рост в 1,67 раза.
За двадцать лет 1920-1940 рост в 1,50 раза.
Короче, первая мировая война и Великая депрессия тридцатых, сопоставимы с нашей перестройкой и реформами в «святые» девяностые. ЩюТкА.
Про душевой рост говорилось в первой части и в начале этой.
С 1979 по 2002 году роста не было.
Среднедушевое энергопотребление колебалось от 1,55 т.н.э. на человека до 1,67.
Дальше возобновился вялый рост до 1,9 т.н.э. на человека, который на 50% обеспечил Китай, а вторую половину роста дали в основном Индия, Индонезия, Бразилия, ЮАР и Россия. В странах первого мира душевое потребление не росло.
Переходим к ВВП и установлению связи Энергия/ВВП.
Сразу отмечу, что самые «точные» и достоверные данные по населению.
Причём с 1960 года особенно точные, погрешность в районе 1%. Хотя надо смотреть, данные на середину года или на начало/конец года.
С Энергией уже проблемы. В разных источниках данные сильно разнятся.
Ну а про ВВП сами знаете, постоянно ждём нововведений и пересчёта временных рядов от американцев.
Поехали.
Мировой ВВП я взял из книги «The World Economy», Angus Maddison (2006 год).
Здесь http://www.stat.berkeley.edu/~aldous/157/Papers/world_economy
Вот таблица с данными из книги «Мировая экономика» Ангуса Мэдисона (стр. 613).
|
|
ВВП по ППС (млн. дол 1990 года) |
ВВП за 1900 год принят за 1,00 |
|
1900 |
1 973 716 |
1 |
|
1950 |
5 329 719 |
2,70 |
|
1960 |
8 439 748 |
4,28 |
|
1970 |
13 768 791 |
6,98 |
|
1980 |
20 047 814 |
10,16 |
|
1990 |
27 121 506 |
13,74 |
|
2000 |
36 501 872 |
18,49 |
ПС 1. Саму страницу поместил на Рис. 1.
ПС 2. Данные приведены в миллионах интернациональных долларов. Как я понял, интернациональные доллары – это аналог пересчета валюты разных стран по ППС, а не по курсу.
Из таблицы следует, что ВВП мира вырос в 6,976 раза с 1900 года по 1970 год.
Составляем таблицу для анализа в безразмерном виде.
|
|
Энергия |
ВВП |
|
1900 |
1,00 |
1,00 |
|
1960 |
3,96 |
4,28 |
|
1970 |
6,22 |
6,98 |
Глядя на эту таблицу, Автор испытал Шок.
А как же паровозы???
В 1900-ом году сплошные паровозов с КПД = 6-10%, а в 1970-ом году сплошные электростанции и ДВС с КПД = 40%???
Эффективность использования механической энергии возросла в 5 раз. То есть, используя одну тонну условного топлива, стало возможно перевести в 5 раз больше грузов. Правда стационарные паровые машины в 1900-ом году, приводящие в действие десятки токарных или ткацких станков, имели КПД = 20% (не уверен в точности), но всё равно эффективность использования энергии выросла в 2-а раза как минимум.
А здесь на тебе, фокус. За 70-ть лет и энергия и ВВП выросли почти одинаково, в 6-7 раз.
Энергоёмкость ВВП оказалась КОНСТАНТА!!!
Ещё раз напомню. Данные по энергии предварительные, весьма не точные, а что касается ВВП, то сами знаете.
Дальше стало ещё веселей.
№ 2. ПЕРИОД 1970-2011 годы.
В заметке «О СВЯЗИ РОСТА МИРОВОЙ ЭКОНОМИКИ и ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ» я уже рассматривал этот период. Заметка здесь https://aftershock.news/?q=node/455983
Привожу данные из заметки, которые взяты из «свежей» кандидатской диссертации.
За 40-летний период (1971-2011 гг.):
объем мирового энергопотребления увеличился в 2,37 раза - с 5,5 до 13,1 млрд т н. э.
объем мирового ВВП по ППС (доллары 2005 г) увеличился в 3,73 раза - с 18,8 до 70,3 трлн дол.
То есть энергоёмкость уменьшилась в 3,73/2,37 = 1,57 раза!!!
То есть эффективность использования энергии возросла в 1,57 раза!!!
Типа «КПД экономики» был 40%, а стал 1,57*40% =63%.
Хорошо хоть не стал 101%. ШюТкА.
Парадокс АдНаКа. За семьдесят лет (1900-1970 годы) энергоёмкость была константа, а потом за сорок лет (1971-2011 годы) резко упала.
Придётся разбираться с этим парадоксом, вот некоторые «объяснения».
Начнём с комментариев к первой части, которые касаются этого парадокса. Читатели разделились на две группы «всё правильно» и «меня терзают смутные сомнения».
Первая группа, мол, «всё правильно».
В 1980 году был достигнут предел индустриальной модели развития мировой экономики, а потом наступила постиндустриальная эпоха, а поэтому в постиндустриальном мире не требуется удвоения производства энергии, чтобы удвоить благосостояние.
Во-первых: эффективность энергопотребления сильно увеличилась (некий КПД), начиная с 70-х годов прошлого века (менее энергоемкие телевизоры и стиральные машины не означают меньший уровень жизни).
Во-вторых: в постиндустриальном мире «доля интеллектуального труда ужа давно подавляющая в производстве». Например: «гибкие роботизированные производства».
К тому же «увеличение интеллектуальности производства благодаря ЭВМ, да и НТП в целом, серьезно повышают эффективность (КПД) использования энергии со временем».
Вторая группа, «меня терзают смутные сомнения».
«Можно парочку примеров из реальной жизни, ув. Иван?
Нет никакого чудесного роста экономии энергии, так как КПД тепловых циклов с 1950 (да даже с 1930) года изменились от «никак» до 5-15%. Или может мы научились передавать на тысячи км электричество с нулевыми потерями, потому что открыли сверхпроводники»?
«Но с 70-х годов рост эффективности энергопотребления практически никак не затронул наиболее энергоемкие отрасли».
Я больше склоняюсь ко второй группе, так как в заметке «О СВЯЗИ РОСТА МИРОВОЙ ЭКОНОМИКИ и ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ» я нашёл некоторые «нюансы».
Для второго двадцатилетия рассматриваемого периода приведена структура ВВП.
За 20 лет (1991-2011 годы) сектор услуг вырос с 60% мирового ВВП до 70%.
То есть, доля реального сектора в ВВП (ВВП минус Услуги) уменьшился с 40% до 30%.
Сам мировой ВВП вырос в 2 раза за это время, а энергопотребление в 1,5 раза.
Но тогда за 1991-2011 годы.
Мировой ВВП вырос в 2 раза
Услуги 2*70%/60% = 2*7/6 =7/3= 2,33 раза.
Реальный сектор 2*30%/40% =2*3/4 = 3/2= 1,50 раза.
То есть реальный сектор вырос, как и энергопотребление, в 1,5 раза.
То есть «КПД реального сектора» тоже оказался КОНСТАНТОЙ.
Если и за первое двадцатилетие (1971-1990 годы) ситуация аналогична, то и за все сорок лет (1971-2011) «КПД реального сектора» КОНСТАНТА.
А так, как за 1900-1970 год выше было показано, что энергоёмкость почти не изменилась, то утверждение, что с 1900 года по 2011 год энергоёмкость мирового реального ВВП КОНСТАНТА является весьма убедительным.
К сожалению, долю услуг в мировом ВВП в 1970 году я не смог установить. Поиски в Интернете дали очень противоречивые результаты. Поэтому период 1971-1991 годы остаётся «белым пятном». Но косвенным свидетельством может служить то, что с шестидесятых годов прошлого века началось «перетекание» рабочей силы из индустриального сектора в сферу услуг.
Теперь о том что думают о версии «меня терзают смутные сомнения» настоящие учёные из РАН, в частности Т.А. Митрова. Видимо вот эта.
Цитаты «надёргал» со страниц 31-40 отсюда: https://www.eriras.ru/files/evolyutsiya-mirovyh-energeticheskih-rynkov-i-ee-posledstviya-dlya-rossii.pdf
Между тем с середины XX века в индустриальных странах и мире в целом в конечную энергию преобразуется только 36–39 % первичной энергии, остальное уходит в потери.
Парадоксальное отсутствие в течение многих десятилетий заметных улучшений этого главного показателя технологического прогресса в энергетике (коэффициент полезного использования энергии — КПИ) объясняется взаимодействием нескольких тенденций.
Во-первых, постоянное улучшение КПД практически всех конкретных технологий преобразования энергии слабо влияло на повышение КПИ из-за быстрого роста ценности используемой потребителями конечной энергии.
Дело в том, что повышение ценности энергии достигается увеличением ее потерь, то есть уменьшением КПД процессов.
Действительно,
тепло в помещении при температуре 20–25 градусов можно обеспечить сжиганием топлива с КПД = 0,9–0,95, а для выплавки металлов с температурой выше 1000 градусов — только с КПД = 0,45–0,5;
еще более квалифицированные процессы производства электроэнергии имеют средний КПД = 0,35–0,40 (новейшие технологии приближаются к 0,6),
а конечная энергия на транспорте получается лишь с КПД = 0,25–0,3.
Между тем с середины прошлого века доля отопления в конечном энергопотреблении мира уменьшилась втрое при удвоении доли мобильных процессов и росте электрофизических и электрохимических процессов почти на порядок.
Это практически свело на нет достигнутое в этот период повышение эффективности конкретных энергетических технологий.
(Во-вторых)
В том же направлении действует систематическое увеличение доли расхода энергии на собственные нужды энергетики.
Исчерпание еще в первой половине XX века наиболее благоприятных (по геологическим условиям и местоположению) месторождений топлива потребовало опережающего роста затрат энергии на его добычу и транспортировку потребителям с применением для этого все более сложного, тяжелого и, следовательно, энергоемкого при изготовлении и эксплуатации оборудования. Такое «самоедство» энергетики усугубляется по мере расширения использования нетрадиционных ресурсов топлива и возобновляемых источников энергии.
Далее Т.А. толи хвалит, толи не хвалит МЭА.
Компетентный прогноз ожидаемого состава и масштабов применения новых энергетических технологий в период до 2050 г. дало МЭА (Energy Technology Perspectives 2012. IEA. Paris. 2012).
Утверждается, что 8 классов технологий (более 120 наименований) преобразования энергии и 9 классов (почти 170 видов) технологий использования энергии, уже доведенные до стадии опытно-промышленной проверки, способны решить стоящие перед энергетикой задачи по меньшей мере до 2030 года (по энергосбережению, ГрАГ).
Но, к сожалению, в докладе МЭА не определен интегральный энергетический эффект применения рассмотренных технологий в энергетике.
И далее.
Еще предстоит исследовать, насколько предложенные МЭА технологические улучшения по всем стадиям преобразования энергии будут нивелированы ростом к 2040 г. энергозатратных требований повышения ценности конечной энергии и доли «самообслуживания» энергетики.
И ещё цитата.
И хотя переход от полувековой стабильности к устойчивому росту КПИ как основного индикатора прогресса в энергетике признается одной из главных задач предстоящего периода, наши предварительные оценки дают его увеличение в лучшем случае до 39–43 % — меньше чем на десятую часть от сегодняшнего уровня.
Усё.
Попробую перевести на русский язык наукообразную «фигню» Т.А.
Сразу отмечу, что Митрова Т.А. рассматривает КПД, а точнее КПИ именно с физической точки зрения, а не с экономической. Хотя для меня, очевидно, что если Коэффициент Полезного Использования Энергии в мировой экономике является константой уже пятьдесят лет (с 1965 года) или даже с середины 20-го века, то и энергоёмкость мирового ВВП должна быть константой. Так как аналогом физического КПИ выступает величина обратная энергоёмкости.
ПС. Энергоёмкость = Энергия/ВВП по определению. Тогда «экономический КПД», а точнее «экономический КПИ» = ВВП/Энергию, который показывает эффективность использования энергии в экономике.
То есть «Парадокс АдНаКа», о том, что за семьдесят лет (1900-1970 годы) энергоёмкость была константа, а потом за сорок лет (1971-2011 годы) резко упала, Т.А. не рассматривается. Так же не рассматривается и другой парадокс, что физический КПИ за сорок лет (1971-2011 годы) не растёт, а «экономический КПИ» растёт (энергоёмкость падает).
Объяснения Т.А. почему рост КПД отдельных технологий («менее энергоемкие телевизоры и стиральные машины») не приводит к росту КПИ убедительны.
Напомню это:
1). «Самоедство» энергетики, из-за:
а) «опережающего роста затрат энергии на добычу и транспортировку топлива»,
б) «использования нетрадиционных ресурсов топлива и возобновляемых источников энергии».
2). Увеличение доли технологий с низким КПД в общем потреблении энергии из-за роста спроса на более «ценную энергию».
Эти же два пункта можно использовать и для объяснения периода 1900-1970 годы. Почему замена паровых машин с КПД = 6-20% на ДВС и электростанции с КПД = 40% не привело к увеличению КПИ, так как Энергоёмкость ВВП не уменьшалась.
Пожалуй, всё.
Только отмечу, что с 1870 года по 1900 год энергоемкость, по-видимому, росла.
Это неточные предварительные данные, так как ВВП за 19-ый век ещё менее точен, чем за 20-ый век, в прочем, как и энергия. С помощью хитрых сопоставлений я получил, что мировой ВВП вырос за тридцать лет (1870-1900 год) в 1,744 раза (из Мэдисона).
А энергия 2,1 раза (данные РАН, об этом далее).
Значит за тридцать лет (1870-1900).
Энергоёмкость ВВП выросла в 2,1/1,744 = 1,20 раза.
Энергоэффективность (экономический КПД или КПИ) упала в 1,744/2,1 = 0,83 раза, на 17%.
Например, была 50%, а упала до 50%*0,83 = 41,5%.
Наконец переходим к энергии.
№ 3. ГЛОБАЛЬНОЕ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ (1860 - 2017).
Увы. Статья уже очень большая, поэтому приведу только таблицу от РАН полученную из графика, а проверку по БСЭ и МЭА в следующей части.
Таблица («пиксельная» от РАН). Динамика мирового производства энергоресурсов.
|
годы |
млрд т у.т. (в угле) |
млрд т н.э. (в нефти) |
|
1860 |
0,50 |
0,36 |
|
1870 |
0,59 |
0,41 |
|
1880 |
0,73 |
0,51 |
|
1890 |
0,93 |
0,65 |
|
1900 |
1,25 |
0,88 |
|
1910 |
1,77 |
1,24 |
|
1920 |
2,00 |
1,40 |
|
1930 |
2,29 |
1,60 |
|
1940 |
3,00 |
2,10 |
|
1950 |
3,12 |
2,18 |
|
1960 |
4,93 |
3,45 |
|
1970 |
7,76 |
5,43 |
|
1980 |
10,44 |
7,31 |
|
1990 |
12,59 |
8,81 |
|
2000 |
14,35 |
10,05 |
|
2010 |
18,25 |
12,78 |
|
|
|
|
|
2015 |
МЭА (Production, а не Total primary energy supply) |
13,915 |
|
2015 |
БиПи (только коммерческие поставки) |
13,147 |
КОНЕЦ второй части.
Фундаментальный материал в вопросе энергетического анализа экономики.
Комментарии
И для чего проделаны эти лишенные экономического смысла "расчеты"?
Я применю их к Африке и к США и получу одинаковые "константы" и результаты?
Вот два графика - первый показывает корреляцию мирового ВВП и энергопотребления, второй - Ближний Восток и Северную Африку. Корреляция есть и там, и там, но в случае БВ - с меньшим коэффициентом роста для ВВП, что отражает эффект "стран-бензоколонок" и проблему падающего возврата:
https://aftershock.news/?q=node/552909
С удовольствием прочитаю ваши экономические расчёты.
Если правильно понимаю, для увеличения КПД общества в целом, надо поменьше ездить на жоповозках :)
И вообще, оптимизировать в первую очередь транспортную составляющую всех процессов, так?
И использовать энергоэффективные материалы, цемент и металлы - тоже много энергии требуют
Да, согласен. Но не ясен механизм "как это реализовать?".
Согласен на 200%!!!
Транспорт не увеличивает потребительскую стоимость товара (ценность угля, телевизора итд), а вот меновая стоимость растёт (себестоимость если проще). Поэтому "оптимизировать в первую очередь транспортную составляющую " является архиважной задачей.
А КАК???
Можно ввести акциз на бензин 100 рублей за литр, но я это не предлагаю, а то "заклюют" сразу.
Про паровозы:
Полуторка жрала 40-60 литров на 100км. Сейчас столько жрёт намного более грузоподъёмная машина.
Аналог полуторки, Газель, жрёт 15-30 литров, и считается прожорливой, по сравнению с.
Как сокращался практический расход топлива в исторической перспективе не возьмусь искать.
Я ещё более "крутой" приведу.
В 1900 году чтобы произвести 1 квт*час электроэнергии требовалось сжечь 1,5 кг угля!!!
А в 1970 году всего 300 грамм!!!
КПД физического процесса вырос в 5-ть раз, а энергоёмкость ВВП не упала за 70 лет почти.
Я это и называю парадоксом. В статье есть аргументация РАН в лице Т.А. Митровой.
Она приводит вполне разумные доводы, почему КПД физических процессов растёт, а КПИ (физический) нет. Отсюда "два шага" и для объяснения не РОСТА и экономического КПИ, то есть не роста энергоэффективности экономики или не уменьшения его обратной величины (энергоёмкости ВВП).
А вот падение энергоёмкости всего ВВП в 1970-2011 годы связано с ростом доли услуг в ВВП. По крайней мере для 1991-2011 года это так.
Абсолютно не факт, сударь. С 1980 по 2010 год, к примеру, ПДК загрязнения воды (начиная с промышленных выбросов и заканчивая водозабором) возросла (или уменьшились требования) фактически на порядок (х10). Если брать некий субъективный фактор, то до 1999 - го на севере Приморья (на хуторе но нэйм) работала паровая машина немецкого производства 1904г. Фактически беспрерывно (останавливалась за сотню с лишним лет пару -тройку раз) , тех же годов электрогенератор (сеть Доливо - Добровольского, трехфазный) + еще прицепили на вал отбора мощности, шкивом, зерно молотить. Староверы - народ дисциплинированный и дотошный. Немцев напоминают своим ардунгом. Кто перешел на дизеля, в итоге сильно об этом пожалел. Паровой котел можно нагревать начиная от сушеного дерьма скотины и заканчивая "ядреноматомными компонентами". А в ДВС Дизеля надо заливать горючку определенного типа, ТО-1, ТО-2 и все такое. Шум -гарь, головная боль сплошная.
Не факт, что эффективность возросла.
- ...папа не стал меньше бухать, просто детки стали меньше есть... -
С удовольствием прочитал оба Ваших комментария и принял к сведению.
И ещё хочу извиниться за долгое молчание.
Сдуру залез в яндекс погуглить насчёт КПД двигателей внешнего и внутреннего сгорания и «пропал». Такого начитался!!! А так как не спец, то не смог отделить «мух от котлет» или «фейковых приколов» от достоверной информации.
Но видимо мои школьные познания, что у паровоза КПД = 6-8%, а у ДВС под 40%, немного устарели.
Но взамен никаких достоверных конкретных «цифр» не нашёл (убедительных для меня).
Спасибо ещё раз про инфу о дизелях и паровых машинах.
Счастливо.
достоверных конкретных «цифр» не нашёл (убедительных для меня).
Элементарно, Ватсон. Всего лишь установить паровую машину, вместо ДВС в автомобиль. Пробег которого на бензине известный. ПМ должна быть собрана с применением тех же технологий и систем управления, как нынешние ДВС. Парогенератор той же соляркой будет нагреваться. А собирать ее будут независимые и заинтересованные инженеры. Будет весело.
Есть одна проблема с пресловутым КПД, который почему то "скрестили" с опять же пресловутым "Законом сохранения энергии". На самом деле это постулат, для замкнутых систем. "Начала термодинамики" (оригинал есть постулаты) опять же пытаются выдавать за законы. Тепловые машины до сих пор еще "вещь в себе", в 19 - м веке интересно их интерпретировал Карно (циклы Карно) с точки зрения модели теплорода. Которая в итоге признана лжеанаучной. Точно так же была признана несостоятельной эфирная модель. Если с теплородом, "которого нет", еще туда сюда (тепловые машины тем не менее прекрасно в эти циклы вписываются уже 200 лет так), то с эфиром не так все просто. К примеру, распространение механических колебаний в различных средах. К которым можно отнести звуковые волны слышимого диапазона. Источник нашего голоса механический по существу. Распространяется в такой же среде (газообразной, атмосфера) со скоростью М (мах, 330 м/сек усреднено). Если "орать в воде" (источник и один и тот же), то скорость нашего крика тону !!! достигнет "гиперзвука", скорости ракеты "Циркон", 5 - 6 М. Ну а если сделать тот же фокус с металлом (по рельсе переговариваться, сами проверяли в детстве), там скорости уже космические. Нетрудно убедиться, что чем плотнее среда, тем колебания (волны) "бегают быстрее". Упрощенно конечно, но тем не менее. Вопрос - в какой среде распространяются электромагнитные волны радиосвязи и солнечного света? Думаете, откуда пошел сам термин "эфир", "светоносный эфир"? Проблема в том, что само наличие этой среды считается (академическим сообществом) несуществующим, пустым (релятивисты - эйнштейнианцы). "Эфирники", коим являлся Тесла, считают материю производной электрического эфира. Как следствие, ни о каких закрытых системах (кроме искусственно созданных и матмоделей) не может существовать в принципе. Тепловая машина холодильник и особенно кондиционер , как раз надежно и давно опровергают "общепринятый закон сохранения энергии" + КПД; Который значительно выше 100%, на самом деле. Количество "теплоты" и "холода", затраченная энергия на это и пр. Если взять древний холодильник "Саратов", у которого даже электрического компрессора не было, а всего лишь нагревательный элемент на ватт 500 (по памяти), то на выходе получаем 200 - 300 ватт "холода" и 300 - 400 "тепла". Электро компрессорные, к слову, еще более экономичные, особенно вентильные, с плавным запуском. То есть "нарушают" еще больше.
Для большей достоверности посчитайте свой КПД (организма) , расчет в калориях и прочей чуши. Особенно методику подсчета "калорийности продуктов". Получите массу удовольствия.
Я решил не использовать КПД для своих статей, так как для анализа Энргия/ВВП их нет нужды использовать, и к тому-же я "плаваю" в этих вопросах (КПД, термодинамика итд).
Так что откланиваюсь. ГрАГ
Как скажете, дело барское. Но на мой взгляд, не ваша эта тема.
Дружище, вы с кем то перепутали.
19,5 л/100 км
Это про старую полуторку или про новую?
Да я да же и не знаю уже. А что, новая полуторка есть? У меня самого категория ВУ "В", до 2.5 тонн. Японская тачка, Тойота "Калдина", универсал. 135 л.с. 4WD. 4-х цилиндровый ДВС, 2 л, 16 клапанов, 3S-FE; По Владивостоку, в заторах, хавает 13 литров, по трассе не больше 10. Со всей ответственностью.
Я имел ввиду телегу довоенного выпуска, с фанерным кузовом и фордовским ДВС, который чуть ли не на растительном масле работал. Но там присутствовала система зажигания (System Engine) SDI , На этом грузовичке, ГАЗ-АА, успел еще покататься, в 1967 году. Дядька на нем работал, на Дальзаводе. Одна из моих моих специальностей автоэлектрик - топливщик. Открою ужасный и смешной секрет, сударь. Паровоз (паровая машина) на самом деле гораздо эффективнее и проще, чем ДВС. Дело в том, что моторы внешнего и внутреннего сгорания фактически одинаково выглядят в аббревиатуре. Весь наш так называемый прогресс всего лишь навсего дельта (разница - вещественная величина) между терками "керосинщиков" и "угольщиков". "Керосинщики" победили, без вопросов.
Прежде всего, хочу (как и, наверное, многие) поблагодарить автора за изложение мыслей, во многом совпадающих с моими собственными — хотя это, наверное, в большей степени относится к предыдущей части. Я даже в своё время пытался набросать что-то подобное, но не закончил. Там я, правда, использовал такой как бы "псевдосинергетический" подход, рассматривая цивилизацию и отдельные страны как диссипативные структуры, из чего явным образом следует, что их реальный экономический потенциал напрямую зависит от притока энергии (а также от эффективности использования оной, что, в свою очередь, определяется "информационной составляющей", то есть в нашем случае уровнем технологий).
Что же до падения "энергоёмкости ВВП" с 1970-х годов, то, думаю, здесь играют роль разные факторы. Я бы не отбрасывал так сразу фактор повышения эффективности использования энергии — он действительно есть, хотя в комментариях, насколько я могу судить, некоторые его стараются принизить или даже отрицать. Именно с начала 70-х годов (а конкретнее — после нефтяного кризиса 1973 года и скачкообразного повышения цен на нефть) началось очень сильное развитие технологий, повышающих энергоэффективность. Приведу примеры из области, к которой сам имел отношение,— судостроения. Повышение энергоэффективности шло сразу по нескольким направлениям (не считая чисто экспериментальных вещей типа внедрения парусов):
— повышение топливной эффективности судовых двигателей (как чисто технологическое — скажем, внедрение электронного управления впрыском, так и "организационное" — практически полный переход на дизельные двигатели, причём преимущественно на низкооборотные, самые экономичные);
— повышение КПД движителей (разработка более экономичных винтов, применение разного рода прибамбасов вроде асимметричной кормы или направляющих крыльев), совершенствование обводов корпуса;
— оптимизация логистики, транспортных потоков, постоянный рост размеров транспортных судов на магистральных направлениях (чем судно больше, тем оно экономичнее в эсплуатации).
Хочу обратить внимание, что многие из этих мероприятий не требуют сколько-нибудь ощутимого повышенного притока энергии для своего внедрения. Например, более эффективный гребной винт требует примерно столько же энергии и материалов для своего производства, как и винт старого образца; то же относится и к судовому корпусу с улучшенными обводами; дизельный двигатель, при намного большей экономичности, весит меньше (и, соответственно, требует меньше материалов и энергии для производства), чем паровая турбина; водоизмещение порожнём грузового судна определённой грузоподъёмности (а следовательно, количество материалов и энергии для его производства) меньше, чем водоизмещение порожнём двух судов с той же суммарной грузоподъёмностью; да и людей для его экипажа требуется ровно вдвое меньше (равно как и средств навигации и связи). То есть чистая энергетическая выгода тут во многих случаях налицо.
Или вот пример, прямо сейчас пришедший в голову: рынок звукозаписи. Когда-то он был связан с физическим производством множества пластинок, а также проигрывателей для них. Сегодня даже CD-диски становятся архаикой, этот рынок стал виртуальным. Конечно, он всё ещё потребляет энергию (например, для производства и работы тех же компьютеров, mp3-проигрывателей или мобильников, на которых мы слушаем музыку), но это энергопотребление явно несравнимо с тем, которое было необходимо для производства гигантского объёма прежней физической "звуковой инфраструктуры". То же самое можно сказать о цифровой фотографии, издательской деятельности, почтовой связи ("бумажные" письма и телеграммы практически ушли в прошлое).
При этом я не отрицаю, что во многих случаях повышение энергоэффективности может быть лишь кажущимся, поскольку новая технология в действительности не уменьшает потребный энергопоток, а просто по-другому потребляет энергию (например, требует больше энергии для производства прибамбаса, формально более экономичного в своей работе). Но это далеко не всегда, и я привёл конкретные примеры.
Но, вероятно, есть и другие факторы — например, связанные с особенностями "экономики услуг", финансами и т.п.; часть ВВП вполне может быть в какой-то степени "виртуальной", и, насколько я помню, подобные вещи на Афтершоке уже обсуждались.
Спасибо.
Также спасибо за комментарий.
Комментарий большой, поэтому надо думать. То есть ответ развёрнутый не скоро. Может через час или три.
С уважением, ГрАг.
Прежде всего, хочу извиниться за долгое молчание. Сдуру залез в яндекс погуглить насчёт КПД двигателей внешнего и внутреннего сгорания и «пропал». Такого начитался!!! А так как не спец, то не смог отделить «мух от котлет» или «фейковых приколов» от достоверной информации.
Но видимо мои школьные познания, что у паровоза КПД = 6-8%, а у ДВС под 40%, немного устарели.
Но взамен никаких достоверных конкретных «цифр» не нашёл (убедительных для меня).
Возможно, что я зря в статье использовал КПД и КПИ физических процессов. Так как связь физического КПД или КПИ с «экономический КПД-КПИ» не столь очевидна. Так что здесь пробел.
Но связь роста потребления энергии (угля, нефти и газа в основном) и роста ВВП я показал на «цифрах», для чего КПД физических процессов не использовал.
Тем более боюсь «залазить» в "псевдосинергетический" подход.
Красиво, но для меня сложно слишком. Хотя это запомню, конечно.
Ну а теперь сначала об экономическом КПД, а потом о физическом.
Экономический КПД или КПИ (энергоэффективность мировой экономики).
В экономике употребляют термин «энергоёмкость ВВП = энергия делённая на ВВП» и термин «энергоэффективность», равный обратной величине, то есть дроби ВВП/энергию.
Именно энергоэффективность является аналогом физического КПД или КПИ (я так считаю).
И я показал, что с 1900 года по 1970 год, ВВП мира выросло в 6,98 раза, а потребление энергии в 6,22.
Причём есть предварительные данные за 1870-1900 годы. По ВВП рост в 1,744 раза от Мэдисона, а энергия выросла в 2,1 раза от РАН. Поэтому за столетний период (1870-1970) рост составил:
ВВП = 1,744*6,98 = 12,17 раза.
Энергия = 2,1 * 6,22 = 13,06 раза.
То есть дроби почти равны единице.
ВВП/Энергия = 12,17/13,06 = 0,93 (Энергоемкость).
Энергия /ВВП = 13,06/12,17 = 1,07 (Энергоэффективность).
Это значит, что если в 1870 году Энергоёмкость была 1,00, то через сто лет в 1970 году стала 0,93, то есть, практически не изменилась. Уменьшение энергоёмкости за 100 лет в 0,93 раза или увеличение энергоэффективности в 1,07 раза за 100 лет я считаю несущественным. Причём при расчётах я не обращался к КПД физических процессов.
А вот дальнейшие «цифры» пошли в разнос.
За 40-летний период (1971-2011 гг.):
объем мирового энергопотребления увеличился в 2,37 раза.
объем мирового ВВП по ППС увеличился в 3,73 раза.
Хотя связь осталась линейная (корреляция 99%), но энергоёмкость ВВП резко упала в 2,37/3,73 = 0,635 раза.
И основной причиной было изменение структуры ВВП, а именно увеличение доли сферы услуг, а не рост эффективности (КПД) отдельных технологий.
Пожалуй, заканчиваю. Видимо вышесказанное придётся выносить в третью часть, так что здесь Вы мне помогли «прочистить мозги» и уложить информацию в систему. Спасибо.
ПыСы. Так же несколько раз перечитал и дальнейшие Ваши суждения, которые приняты к сведенью и будут «переварены» мной. Я имею ввиду это.
Спасибо ещё раз. Сажусь писать третью часть.
Да, согласен. Но не ясен механизм "как это реализовать?".
Как вариант - присмотреться к братьям по разуму. Муравьям, дельфинам, грибам.
Не совсем понял о чём речь, но предложение наверное О-го-го. Подумаю.
«Первоначально Калория была определена как количество теплоты, необходимое для нагревания 1 г воды на 1 °С.
До конца 19 в. ни участок температурного интервала, в котором производится нагревание, ни его условия не оговаривались. Поэтому применялись различные Калория: 0-, 15-, 20-, 25-градусная, средняя, термохимическая и др. В СССР с 1934 до 1957 применялась 20-градусная килокалория, равная (с точностью до 0,02%) количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг воды от 19,5 до 20,5 °С.
Собственно, на этом все эти "многомудрые расчеты" можно и прекратить. Слишком много там переменных и слишком мало констант. Никого не собираюсь лягать, но подобного типа расчеты "пальцем в небо". Монополисты еще долго будут надувать щеки и взвинчивать тарифы.
Вся нынешняя электрогенерация, где используются паровые турбины, есть старый добрый 19-й век. ГЭС и прочую хрень типа ВИЭ (соларки и виндроторы) не рассматриваем. Пресловутая энергоэффективность не сегодня придуманная понятийная категория. Лет так ей 100 в субботу, еще Тесла этот концепт обозначил. Все новое - хорошо забытое старое и все такое. Народ не тупее был, а как бы совсем наоборот даже. (Количество разума на планете the const, а население растет; Вернадский)
Как инженер - практик, экспериментатор и изобретатель, я из гомогенной смеси воды и углеводорода ( в соотношении 100:1 , без технологического напряга), компоновкой Plasma Spark + ЭМ + лазерная фокусировка (грошовые затраты на самом деле) обкатал "грелку" для своего бокса. Не буду врать, что эту тему придумал с "нуля" и отмониторил по энергозатратам. Критерий простой и незамысловатый - бабло. В рабочем помещении 80 квадратов и высоте 4м, на высоте 1.5 метра + 15 -17 С. Это при том, что северная сторона (почему то ворота боксов выходят на северо-запад, откуда зимой дуют континентальные холодные ветра. 15 -20 м/сек, при таком же соотношении температуры, - 15 -20 С; Согласен, что не факт. Но не 150 000 руб (в среднем) "отопительного сезона от монополистов", а 1 500 - 2 000 себестоимости, так сказать.
Побочный эффект технологии "ДВС на воде", могу даже работающие макеты собрать на заказ. Вот только технология "штучная", требует кривых извилин и прямых рук пользователя. Возможно, придумаю вариант для "народного творчества", максимально простой и дешманский.
1). Честно говоря не понял, как это относится к теме статьи "Связь энергии и ВВП".
2). Про монополистов согласен на 100%. А про "палцем в небо" см. пункт 1).
Паровые турбины - это вроде 20-ый век?
Я и не говорю что надо гнаться за энергоэффективностью, а как раз наоборот.
Увеличение энергоэффективности экономики - это ТУПИК, так как почему-то все процессы протекают с КПД меньше 100%. И если сейчас КПИ 36-39%, то даже вырасти он до 99,999% (что невозможно), то это лишь отсрочка решения энергетической проблемы.
А насчёт "не сегодня придумана", вот мои пять копеек.
Отрывки из 1-ой главы при подготовке к первой пятилетки.
Можно посмотреть здесь http://istmat.info/node/41173
Далее у Вас.
Согласен на 100%.
Этого не слышал, но наверное Вернадский пошутил.
Если людей на планете в 10 раз больше, то и Разума в 10 раз больше. Тоже звучит не плохо.
Дальше я только прочитал и желаю Вам успехов. Сам я ничего ни руками ни головой не умею.
=В СССР с 1934 до 1957 применялась 20-градусная килокалория, равная (с точностью до 0,02%) количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг воды от 19,5 до 20,5 °С.=
1). Собственно, на этом все эти "многомудрые расчеты" можно и прекратить. Слишком много там переменных и слишком мало констант.
2). Никого не собираюсь лягать, но подобного типа расчеты "пальцем в небо". Монополисты еще долго будут надувать щеки и взвинчивать тарифы.
Я открою Вам огромный секрет. Свойства воды до сих пор еще толком не изучены. Агрегатных состояний при близких вроде "параметрах окружающей среды" (температура, давление, влажность, поток - завихрение) исчисляется тысячами. В которые входит лед и пар. Как проектировщик, вынужденный иногда иметь дело с "вэкашкой" и "пожаркой", хочу Вам доложить, что ничего лучше таблиц Шевелева не придумано. Игрушечные модельки, эмпирически прокрученные на арифмометрах типа "Феликс". То есть практика, сермяжно подогнанная под нормативы и условно объективные расчеты " плюс - минус километр".
Так вот, "паровая энергетика" 19-го века так осталась на том же уровне. Парогенератор паровоза нагревать можно чем угодно, от сушеного дерьма (проверено на практике) до "бракованной" атомной бомбы. Но на выходе тот же пар. Опять же из практики, паровая машина работает даже не десятилетиями, а как бы уже не столетиями. Гораздо проще и надежнее, чем дизель. Если ее не останавливать,конечно. "Растопка" у нее забавная - раскаленное докрасна на костре железное ядро.
Сопло Лаваля как раз и было использовано в самых первых турбинах. Это отдельная тема, очень интересная. Принцип этого сопла работает везде, от самодельных "крутилок"+ генератор Грамма, до турбореактивных космических движков. Так, вам для общего развития. Прототип электрогенератора (синхронного, с самовозбуждением) 99% всех генераторов на планете Земля можно считать "релиз" еще до отмены крепостного права в РИ. ДВС с газораспределительным циклом Отто ( отдельная тема опять же) имеет такую же "популярность". Некий Ф. Порше уже в 90-х 19-го века катался на гибриде (это не шутка), ДВС - электроустановка (мотор-колесо;генератор -колесо). Про дизельный ДВС вопрос отдельный, но опять же, ничего такого невозможного.
Насчет теории Вернадского вынужден Вас огорчить. У него подразумевается некая энергоинформационная матрица , концепция "живой планеты". Это как сервер, к которому подключены пользователи того же Интернета. Понимаете, да? Кластер информационных накопителей (условно HDD) к примеру, 10*6 терабайт. Канал удаленного доступа так же считаем в линейной пропорции. Если вы один клиент у этого провайдера, то имеете дисковое пространство миллион терабайт (реально много) и такую же скорость доступа (в идеале) 10*6 TB/s . Слухи о халяве разошлись, на этого провайдера сели уже миллион юзеров. Соответственно, все делится на всех. И осталось дискового пространства уже один TB. Народа расплодилось уже на миллиард, и все уменьшилось соответственно, уже не Тера, Гига. То есть в тысячу раз меньше. Надеюсь, аналогия понятна. Популяризатор из меня паршивый, доказанный факт. Если что непонятно - попробую объяснить.