В поисках энергии. Ресурсные войны, новые технологии и будущее энергетики

Соперничество за индивидуальную мобильность было в разгаре. Однако даже два года спустя, в 1898 г., когда New-York Sun восхищалась тем, что на оживленном углу нью-йоркской улицы «можно увидеть автомобили с пятью разными видами тяги», машина, работающая на бензине, в число фаворитов не входила².

Но к 1910 г. соперничество практически завершилось. Победителем стал автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. И с тех пор именно он определяет индивидуальную мобильность, которая – наряду с обогревом, освещением и охлаждением – является одной из фундаментальных характеристик современной жизни.

Топливо для будущего

Количество энергии, содержащейся в топливе из нефти, огромно, и это топливо можно без проблем хранить в удобном для использования жидком виде. Если нефть – королева, ее королевство – автомобильные перевозки. Однако мировой спрос на мобильность будет расти, так как все больше людей в развивающихся странах выходят на такой уровень дохода, который позволяет задуматься о покупке автомобиля.

Как этот спрос на мобильность обеспечивается топливом?

Десятилетие назад ответ на этот вопрос представлялся довольно очевидным: так же, как и раньше, т. е. топливом из нефти. Теперь ситуация изменилась. Началось новое соперничество за будущее перевозок. Его исход должен предопределить, на каких автомобилях люди в мире будут ездить через два или три десятилетия и сохранит ли нефть свои позиции на автодорогах (и в воздухе). Будут ли транспортные средства по-прежнему оснащаться двигателем внутреннего сгорания, работающим на бензине или дизельном топливе, но имеющим более высокую эффективность? Будет ли биотопливо важной составляющей топливного баланса и будет ли оно вытеснять нефть при незначительном изменении конструкции автомобилей? Будут ли транспортные средства оснащаться двигателями, работающими на природном газе? Или они станут гибридными – транспортными средствами, в которых двигатель внутреннего сгорания сочетается с электроприводом с целью повышения эффективности? А может, победителем станет электромобиль, который заправляют не на бензоколонке, а подзаряжают от электророзетки? В более отдаленной перспективе возможно появление автомобилей на топливных элементах с использованием водорода.

Не исключено, что появятся новые транспортные системы, меняющие нынешние представления о способах перемещения. Это может быть реакцией на неизбежные автомобильные пробки в большинстве мегаполисов мира.

Вместе с тем понятно, что изменения в мировом автомобильном парке произойдут не скоро. Он слишком велик, и его обновление происходит медленно – срок службы автомобиля составляет в среднем 12–15 лет. Это относится прежде всего к развитым странам. В быстрорастущих развивающихся странах ответ будет несколько, а может быть, совершенно иным, поскольку там нет крупного парка автомобилей, который необходимо обновлять.

Соперничество возобновилось по целому ряду причин – усиление беспокойства относительно энергетической безопасности, конфликт на Ближнем Востоке, риски глобальной системы поставок и нестабильность цен на нефть. Еще одна причина – устойчивое развитие. Когда более 100 лет назад появился автомобиль, он сразу же стал решением такой проблемы, как устойчивое развитие быстрорастущих крупных городов и загрязнение, которое грозило задушить крупные города и причинить вред здоровью людей. Источником проблемы был навоз от увеличивавшегося числа лошадей, которые тянули повозки, телеги, кареты и вагоны. Благодаря автомобилю лошади ушли с городских улиц.

Сегодня мы значительно лучше очищаем выхлопные газы автомобилей. Вместе с тем вредные выбросы по-прежнему являются проблемой многих городов по всему миру. К тому же при сгорании бензина или дизельного топлива выделяется углекислый газ. Тревога, связанная с изменением климата, заставляет искать двигатель, который не повышает содержания углекислого газа в атмосфере. Еще одна причина нового соперничества – масштабы, опасения относительно способности мира удовлетворять растущий спрос на нефть, подпитываемый экономическим ростом развивающихся стран.

Амбиции велики: трансформировать автомобильный парк и автодорожную инфраструктуру, а также предоставить транспортные средства, имеющие необходимые водителям функциональные возможности, по цене, которую они – и общество – готовы платить. На это требуется много времени и усилий. Ставки здесь огромны: топливо будущего для автомобиля, облик транспорта завтрашнего дня и глобальная политическая и экономическая власть. В этот раз суммарный выигрыш победителей будет измеряться триллионами долларов.

В 1712 г. Томас Ньюкомен изобрел первый паровой двигатель, при помощи которого из угольных шахт откачивали воду. Много десятилетий спустя шотландский изобретатель Джеймс Уатт усовершенствовал конструкцию и повысил эффективность парового двигателя, сделав его, как писал один историк, «доступным для всех отраслей экономики». Как результат, наступила «паровая эпоха».

Примерно в это же время швейцарский инженер Никола Жозеф Кюньо на средства французского короля Людовика XV создал транспортное средство на паровой тяге, которое буксировало пушку на поле боя со скоростью около 8 км/ч и вмещало четырех пассажиров. Механическое чудовище Кюньо с трудом передвигалось по сельской местности Франции. В конце концов король разочаровался в Кюньо и перестал давать ему деньги³.

В XIX в. паровой двигатель существенно усовершенствовали, он приводил в действие не только мельницы и заводы, но также локомотивы и суда. В конце XIX в. паровой двигатель был современной машиной, которая связывала весь мир. Однако уже тогда у него появился конкурент.

Герр отто

Как-то в 1864 г. 31-летний предприниматель Ойген Ланген, направляясь в мастерскую по улице Гереонсвалль в Кельне (Германия), услышал «странные удары». Войдя в мастерскую, Ланген обнаружил, что там Николаус Отто экспериментирует со своим газовым двигателем. Лангену сказали, что Отто занимается чем-то интересным, и ему захотелось встретиться с Отто, который, как и ряд других немецких изобретателей, хотел, чтобы энергия сгорания использовалась более эффективно, чем в паровом двигателе.

Николаус Отто не имел технического образования, но обладал интуицией и был «одержим двигателями». Ему требовался прорыв ввиду кучи долгов. У Лангена с Отто было мало общего. Лангена, который был инвестором, заинтересовали эксперименты Отто, и он решил вложить в них немного денег.

Через три года Отто добился прорыва – разработал гораздо более эффективный двигатель. Двигатель получил золотую медаль на Парижской выставке 1867 г. и вскоре стал пользоваться большим спросом. Ланген и Отто создали компанию и взяли на работу ряд специалистов, в том числе двух блестящих инженеров: Готтлиба Даймлера и Вильгельма Майбаха. Однако перспективы новой компании были туманными. Как они ни старались, им не удавалось превзойти казавшийся в то время непреодолимым барьер – три лошадиные силы.

Среди инженеров компании не было единства. Отто хотел заняться разработкой нового типа двигателя – двигателя внутреннего сгорания. Даймлер же был настроен скептически в его отношении. Их конкуренты, однако, не дремали. Механизм Отто всасывал воздух и топливо в цилиндр через клапан, сжимал его, воспламенял и выпускал отработавшие газы, т. е. совершал четыре такта. Даймлер, теперь главный технолог крошечной компании, по-прежнему был настроен скептически. Он называл идеи Отто «напрасной тратой времени».