Материал: Промышленность и окружающая среда.

Рис. 3.3. Структура энергетического баланса техносферы (в ГВт)

чивается нефтью и нефтепродуктами; на втором месте - уголь (24%), за­ тем - газ (18%) и растительное топливо (10%), не имеющее промышлен­ ного значения.

В конечном потреблении эксплуатационной мощности первое место за­ нимает производство (46%), второе - коммунальное хозяйство вместе со сферами обслуживания, управления и коммерции (37%) и третье - транс­ порт (17%). Суммарный КПД энергетики техносферы равен 30%. Энергети­ ческая мощность современной техносферы по величине приблизительно равна 6% продукционной мощности биосферы (по энергии первичной брут- то-продукции) и обладает таким же КПД, но использует во много раз более концентрированные и “грязные” источники.

Усредненная глобальная картина складывается из совершенно раз­ ных энергетик отдельных стран и регионов. Диапазон различий плотно­ стей энергетических потоков (отнесенных к площади или к населению страны или региона) очень велик: почти от 0 и до 2 МВт/км2 (Бельгия) и от 0,5 до 18 000 кВт/чел. (США) соответственно. Уровень потребле­ ния энергии тесно коррелирует с уровнем жизни (рис. 3.4). Резко отли­ чается и качественная структура энергетики различных стран: от пре­ обладания растительного сырья до высокой роли гидроэнергетики (65% в Норвегии).

Рис. 3.4. Соотношение уровня потребления энергии Е с уровнем жизни в разных странах на 1980 г.

ВXX в. технический прогресс сопровождался стремительным ростом энергоемкости различных потребностей человека. За 100 лет удельные за­ траты энергии на кондиционирование среды и приготовление пищи увели­ чились в 8-10 раз, на перемещение (1 человекоили 1 тонно-километр) - в 15-20 раз, на производство 1 т пшеницы - в 100 раз.

Энергетический кризис 70-х годов резко изменил отношение темпов прироста потребления энергии и ВНП. С 1970 по 1985 г. энергоемкость ВНП США снизилась на 71%, Франции70, Великобритании - 72, Япо­ нии - 78%. Однако абсолютное потребление энергии продолжает расти.

Вто же время энергоемкость национального дохода СССР за этот же период снйзилась лишь на 15%. Впрочем, некоторая разница в удельном по­ треблении энергии Россией и другими развитыми странами объективно не­ избежна и обусловлена климатическими условиями. “Жесткость” климата на основных эффективно используемых территориях Финляндии, Норве­ гии, Канады и даже Исландии заметно меньше, чем в России.

Данные об эффективности использования энергоресурсов в России в сравнении с некоторыми странами приведены в табл. 3.3. Приведенные дан­ ные следует учитывать при оценке того или иного производства с точки зре­ ния экологически чистого производства. Заканчивая рассмотрение общих подходов к этой проблеме, сообщим последние данные об экономических показателях альтернативных источников энергии (табл. 3.4).

Данные о выбросах веществ основными отраслями национальной экономики РФ

попытки установления функциональной связи потока информации с веще-

ством и энергией.

Можно привести пример формализации такой связи с использованием нескольких широко известных законов (Акимова, Хаскин, 1998 г.).

1.Формула Эйнштейна

Е= т • с2,

2.Термодинамическое соотношение

Е= Т • S,

где Т — абсолютная температура, К; 5 —энтропия, Дж/град. 3. Формула Планка—Больцмана

5 = к • In W,

щ е к - постоянная Больцмана (1,4 • IQ"23 Дж/град); W - термодинамическая вероятность микросостояния макросистемы.

4. Выражение Блюменфельда (при условии, что все микросостояния равновероятны)

I = log2 W = 1,4427 W, или In W = 0,6931 • /,

где / - количество информации, бит. 5. Подставляя (4) в (3), имеем

5 = (1,4 • 10-23 • 0,6931) = 9,57 10"24 (бит).

Таким образом, подтверждается, что понятие “энтропия системы” мож­ но трактовать как количество информации, недостающее для ее полного описания.

6. Принимая Т в выражении 2 равным 310 К (по Акимовой и Хаскину со­ ответствует оптимальной биологической температуре) и подставляя значе­ ние S, получаем энергетический эквивалент единицы информации:

Е, = (9,57 10-24 • 310) = 3 • 10-21 (Дж/бит).

Можно констатировать, что информация сама по себе энергетически весьма дешевая.

7.В соответствии с формулой Эйнштейна энергетический эквивалент массы равен 8,99 • 1016 Дж/кг.

8.Сопоставляя энергетические эквиваленты информации и массы, полу­ чаем информационный эквивалент массы

/ = 8,99 •10,М = 3-1037 (бит/кг) 3-10“

и массу единицы информации, равную 3,3 • 10~38 кг.

Заканчивая общее описание техносферы и потоков в ее пределах, сле­ дует остановиться на субпотоках загрязнителей и отходов, являющихся составной частью материальных потоков. В табл. 3.5 приведены данные о выбросах веществ основными отраслями национальной экономики Рос­ сийской Федерации. Расчеты проведены по данным “Государственного

доклада о состоянии природной окружающей среды Российской Федера­ ции на 1997 г.”