Доклад Римскому клубу Перевод А. П. Заварницына и В. Д. Новикова под редакцией

жүктеу/скачать 3.56 Mb.

бет	11/32
Дата	12.06.2016
өлшемі	3.56 Mb.
	#130151
түрі	Книга

1 ... 7 8 9 10 11 12 13 14 ... 32

1.12. Оргтехника

В большей части индустриального мира быстрее всего развивается коммерческий сектор, а в нем максимальный рост потребления электроэнергии связан с офисным оборудованием. Это — естественный результат развития информационной экономики. Значительная доля оборудования находится не только в офисах, но и в контрольно-кассовых пунктах магазинов розничной торговли, в больницах, школах и других местах, где людям нужна информация.

Компьютеры

Неэффективный современный настольный компьютер с монитором в рабочем режиме расходует 150 ватт (что делает компьютер, почти не имеет значения). Обычно по крайней мере половина этой мощности приходится на цветной монитор, который можно сравнить с цветным телевизором. Но при тщательном выборе цветного телевизора обнаруживается, что самые эффективные модели потребляют в 4 с лишним раза меньше электроэнергии по сравнению с наименее эффективными, обладающими такими же размерами, характеристиками и ценой. Относится ли это в равной степени к компьютеру?

Конечно, и по той же самой причине: из-за качества конструкции. Некоторые виды компьютерных микросхем и источников питания потребляют гораздо больше энергии, чем другие. Дисководы жесткого диска, которым около пяти лет, могут расходовать в 5—10 раз больше энергии, чем современные, которые работают лучше и стоят меньше. Портативные компьютеры, предназначенные для долгой работы на легких батареях, потребляют всего несколько ватт, но по своим возможностям не уступают настольным персональным компьютерам: например, этот раздел пишется на субноутбуке, который потребляет лишь 1,5 ватта, или 1% от нормы для неэкономичной и громоздкой настольной ЭВМ с точно такими же возможностями. Упомянутый компьютер работает в течение шести — девяти часов на никелево-металлогидридных батареях весом всего лишь в 150 г, или на 100-граммовых литиевых батареях. Некоторые из самых последних компьютеров типа записной книжки могут работать месяц на двух маленьких щелочных батарейках типа АА.

Отчасти отличие заключается в том, каким образом мы распоряжаемся энергией. Регистрируя нажатие клавиш на клавиатуре, канадские исследователи установили, что примерно 90% времени, в течение которого компьютеры включены, они фактически не используются. К большинству существующих компьютеров можно добавить устройства и программное обеспечение, чтобы погружать их в своего рода сон или зимнюю спячку до тех пор, пока они снова не понадобятся — они моментально просыпаются при нажатии клавиши. В портативных компьютерах проблема решается просто — когда в тех или иных частях нет необходимости, они выключаются. В некоторых моделях действие основного процессора замедляется до скорости черепахи или его работа приостанавливается всякий раз, когда он не нужен — даже на столь короткий период, как интервал между нажатиями клавиш.

Такие эффективные компоненты и управление потреблением электроэнергии не приводят к увеличению стоимости портативных компьютеров (за исключением плоских цветных дисплеев); действительно, некоторые переносные компьютеры сейчас стоят столько же, сколько их настольные собратья, или даже меньше, поскольку они сберегают материалы. Большинство производителей выпускают оба вида компьютеров и для упрощения производства сейчас начинают использовать одни и те же компоненты и конструкции. Единственное отличие состоит в ящике, в котором есть место для блоков, расширяющих возможности компьютера, и в типе дисплея. Более того, портативные компьютеры предоставляют дополнительное удобство — свою работу вы можете выполнять в поезде или находясь в коридоре. За этим тоже кроется экономическая выгода: работая на встроенной батарее, компьютеры не требуют специального источника бесперебойного питания и специального монтажа для подачи питания на каждый стол, т. е. устраняют затраты, часто составляющие сотни долларов на работника.

Синергизм конструирования

Несколько лет назад крупный производитель компьютеров захотел построить настольный аппарат типа ноутбука со сравнимой энергетической эффективностью. Первая задача заключалась в улучшении питания. Почти все блоки питания изготавливаются несколькими фирмами в Азии и имеют одинаково плохую конструкцию: их коэффициент полезного действия при высоких нагрузках зачастую ниже 50—60%, а при малых он катастрофически падает. Но большую часть времени блок питания работает с малой нагрузкой.

Оказалось, что за чуть более высокую цену можно добиться коэффициента полезного действия примерно в 95% по всему диапазону нагрузок. Те, кто подсчитывал каждую копейку, были против более высокой цены. Но вскоре разработчики осознали, что могут сэкономить больше, устранив вентилятор: блоки питания, интегральные схемы и дисководы стали сейчас настолько эффективными, что могут охлаждаться благодаря естественной конвекции. Кроме того, блоки питания ужались до таких размеров, что уменьшился размер и самого ящика, а это экономит материалы и сокращает затраты. Затем пришел черед сбытовиков, которые поняли, что наткнулись на «золотую жилу»: они могли продавать компьютер как первую настольную модель, работающую бесшумно^*, занимающую очень мало места на столе и более надежную, поскольку без вентилятора нет протока воздуха через машину, что вело к осаждению пыли на микросхемах и в конечном итоге к их перегреву. Потребителям даже предлагалось запирать очень маленький, но ценный компьютер в ящике стола.

Энергоэффективные изображения

Компьютеры — не единственный вид офисного оборудования, который может сэкономить львиную долю энергии без увеличения цены. Принтеры, факсы и другие «отображающие» аппараты обычно потребляют в офисе даже больше электроэнергии, чем компьютеры и мониторы. В современных устройствах для получения изображения на светочувствительном барабане применяется лазер, а затем идет стандартный ксерографический фотокопировальный процесс, заканчивающийся наплавлением пластмассового тонерного порошка на бумагу горячим барабаном. На нагревание барабана уходят многие сотни ватт, причем, нужно это или нет, но обогревается офис. Лазерный принтер — тоже очень точный электрооптический аппарат, включающий в себя многие сложные компоненты.

Что касается современных устройств струйной печати, то в них вместо горячего барабана для подогрева быстросохнущих чернил используются микроскопические токи, пронизывающие печатающую головку величиной с грецкий орех. Головка разбрызгивает на бумагу мельчайшие капельки, создающие изображение. Вся «соль» — в печатающей головке; механизм принтера очень дешев и прост, его назначение — только передвигать бумагу. Цена головки не высока, поскольку она выпускается в массовых количествах, подобно микросхемам (к тому же ее можно повторно заполнять свежими чернилами). Струйные принтеры и факсы потребляют лишь 1 или 2 % электроэнергии, которую расходуют их лазерные эквиваленты; в то же время качество изображения примерно одинаково, как одинакова и скорость выполнения типичной печатной работы. Кроме того, они меньше, легче, надежнее и стоят вдвое дешевле.

Или рассмотрим фотокопировальные машины — самые большие «пожиратели» электричества в типичном офисе. В Институте Рок-ки Маунтин несколько лет назад мы сэкономили треть энергии, потребляемой стандартной фотокопировальной машиной, благодаря тому, что просто тщательно выбирали и купили более совершенную конструкцию. Стоила же она на 15% меньше. Недавно мы сэкономили более половины расходуемой энергии при еще меньших капитальных затратах и более высокой надежности, перейдя на новую модель. Она не потребляет энергии в дежурном режиме, поскольку ее устройство для наплавления (обычно наплавляющее термопластический тонер-ный порошок на бумагу) представляет собой не металлический ролик, а резиновый ремень, который не нагревается до того момента, пока бумага не приблизится к нему. Нам также хотелось иметь небольшое копировальное устройство, способное сделать копию мгновенно, без затрат времени на прогрев. Мы достали подержанную, более старую модель копировального устройства, которая выдавливает вос-кообразный тонерный порошок на бумагу холодным прижимным роликом вообще без использования нагрева. Эта модель сэкономила 90% как энергии, так и капитальных затрат, и она гораздо более надежна, чем модели с горячим наплавлением. Для печати большого числа документов, например счетов, уже широко применяются крупные высокоскоростные модели.

В ближайшем будущем новые виды тонера смогут плавиться при помощи вспышки ультрафиолетового излучения вместо того, чтобы наплавляться на бумагу. Многие производители уже ввели новые машины, делающие большое количество копий документа, не прибегая к ксерографии — совсем как старые множительные аппараты, но полностью с цифровым управлением. Они потребляют лишь 1 % энергии, которую расходует фотокопировальная машина.

В технику отображения и копирования быстро внедряется и управление мощностью. Почти все новые лазерные принтеры и компьютеры удовлетворяют стандарту «Энерджи Стар» Агентства по охране окружающей среды США, который требует использования энергосберегающих дежурных режимов. (Президент Клинтон приказал федеральным ведомствам не покупать никаких других видов оргтехники без особых на то причин, и многие частные компании приняли аналогичные обязательства.) Теперь, когда почти все производители выполняют это требование, следующий шаг состоит в том, чтобы стандарты лучше соответствовали современным технологиям. Другие принимаемые меры помогают «спящим» компьютерам просыпаться, например, для приема входящих сигналов модема, а не оставаться включенными всю ночь на случай, если они понадобятся.

Выгоды нарастают

К чему приводят эти сбережения? Внедрение управления энергией и выработка у людей привычки отключать все, чем они некоторое время не будут пользоваться, могут сэкономить минимум две трети энергии. Приобретение самого эффективного нового оборудования сэкономит 80—90%, а тщательный выбор покупки — почти 96%, если использовать оборудование, которое работает так же или лучше, и стоит столько же или меньше. Только в США за ближайшие несколько десятилетий такой подход позволит сэкономить столько, сколько производят десятки гигантских электростанций.

Более эффективная оргтехника, помноженная на миллионы единиц, сохранит владельцам зданий колоссальные суммы на электромонтаж, охлаждение и вентиляцию. Заказ очень эффективного оборудования в типичном большом новом административном здании может сократить общие затраты на его строительство примерно на 6—8%. Этого достаточно, чтобы оправдать приобретение нового офисного оборудования, даже если существующее могло бы проработать еще несколько лет. Эффективное офисное оборудование, подобно эффективному освещению, поможет избежать слишком высоких затрат на монтаж электропроводки и системы охлаждения в более старых зданиях, не приспособленных для современной оргтехники. В общей сложности один энергоэффективный настольный компьютер может сэкономить обществу сумму, составляющую от одной до нескольких тысяч долларов — примерно столько же, сколько стоит сам компьютер! (Ловинс, 1993).

1.13. Фотоэлектричество при 48 вольтах постоянного тока: вспомнили о гениальном Эдисоне

Томас Альва Эдисон (1847—1931) был величайшим изобретателем своего времени. Он изобрел лампу накаливания (с угольной нитью), микрофон, значительно усовершенствовал телефон, придумал граммофон и киносъемочный аппарат. В 1882 г. в Нью-Йорке он основал первую электроэнергетическую компанию и энергосистему общего пользования.

К большой досаде для Эдисона, после того как он изобрел электростанцию, безопасный и эффективный в использовании низковольтный постоянный ток был постепенно вытеснен переменным током высокого напряжения. Победа переменного тока стала возможной благодаря усилиям по сокращению потерь в электрических сетях. Для эффективной передачи электроэнергии на большие расстояния по кабелям с ограниченной площадью поперечного сечения необходимо очень высокое напряжение, например, на уровне 50 тысяч вольт. Для конечного пользователя его нужно преобразовать обратно в низкое напряжение, например, 110 или 220 вольт, —то, что физика не позволит сделать с постоянным током.

Переменный ток во многих случаях неэкономичен по двум причинам. Во-первых, изменение направления намагниченности в электродвигателях примерно 100—120 раз в секунду выделяет много тепла в железе. Во-вторых, преобразование переменного тока в постоянный — неэкономный процесс: попробуйте прикоснуться к горячим трансформаторам любого бытового электронного оборудования.

Работающий на переменном токе 20-ваттный насос может быть заменен 8-ваттным, работающим на постоянном токе. При этом потребление электроэнергии уменьшается в 2,5 раза. Для компьютеров, видеомагнитофонов или вентиляторов потенциальные сбережения еще более впечатляющи: здесь использование постоянного тока могло бы быть в 6—10 раз эффективнее, чем переменного. Для бытовых электроприборов, таких как холодильники и телевизоры, повышение эффективности в связи с использованием постоянного тока (т. е. без усовершенствований, упоминаемых в разделе 1.9) составило бы около 60%.

Фридрих Лапп, Гюнтер Шарф и Герд Эрманн из Нюрнбергской школы профессионального обучения решили, что давно пора воспользоваться преимуществами постоянного тока и мудростью великого Эдисона, хотя Эдисон и не мог представить себе их конкретный мотив: идею фотоэлектричества. Однако солнечные батареи дороги. Чтобы произвести в Германии электроэнергию, необходимую для типичной семьи из четырех человек, которая обычно использует неэффективные электроприборы, работающие на напряжении 220 вольт переменного тока, требуется по меньшей мере 30 квадратных метров солнечных батарей, стоящих примерно 50 тысяч долларов. Вместо этого достаточно было бы использовать электроприборы на постоянном токе, какие-нибудь 8 квадратных метров солнечных батарей стоимостью в 15 тысяч долларов, плюс пассивную солнечную систему обогрева воды за дополнительную пару тысяч долларов. Эффективные электроприборы уменьшают необходимую площадь для генерации фотоэлектричества.

Нюрнбергская команда, занимающаяся применением солнечной энергии, исследовала оптимальное напряжение для питания постоянным током.

При 12 вольтах, т. е. при напряжении автомобильных аккумуляторных батарей, для удовлетворения потребности в энергии обычной семьи потребовались бы толстые медные провода (площадью поперечного сечения в 24 квадратных миллиметра), они обошлись бы дорого и потянули бы за собой тяжелый «экологический рюкзак» (см. раздел 9.2). При напряжении 24 вольта необходимая площадь поперечного сечения уменьшается до 6 квадратных миллиметров, а при 48 вольтах сокращается до приемлемой величины —1,5 квадратных миллиметра.

Таким образом, команда из Нюрнберга определила интересную стратегию прорыва в области фотоэлектричества и использования потенциала эффективности (и преимуществ в плане безопасности для семей с малыми детьми) низковольтного постоянного тока в частных домах. С учетом снижения уровня выбросов СО2 их стратегия могла бы дать гораздо больше, чем «фактор четыре». Беда, однако, в том, что электроприборы, работающие на постоянном токе напряжением в 48 вольт, практически не выпускаются (производители заявляют, что на них нет спроса), производятся только приборы на 12 вольт (редко на 24 — для лодок, автоприцепов и т. д.). Это неудивительно для стран, где в каждом доме традиционно используется переменный ток напряжением 220 или 110 вольт и где зимний провал в производстве фотоэлектричества ставит вопрос о получении дополнительной энергии от электрической сети.

Прорыв в реализации мудрых идей Эдисона в наше время мог бы произойти в странах, не имеющих развитой энергетической системы, но располагающих солнечным светом в течение всего года, или там, где есть небольшие ресурсы ветряной или водной энергии. Здесь идея достичь эффективности с помощью постоянного тока кажется намного более целесообразной, нежели возведение неэкономной инфраструктуры для переменного тока.

Но будем честными. Если бы мы в Европе или Северной Америке были бедными, а богатые мира сего демонстрировали нам жизнь, которую они ведут при централизованной подаче электроэнергии, и завалили бы нас предложениями установить такую же систему энергоснабжения в нашей стране, то, конечно, мы бы не устояли и повторили расточительный путь, избранный богатыми.

1.14. Воспроизводимые ресурсы в холодном климате

Нильс Мейер и др. (1993) считают, что если скандинавские страны сократят выбросы СО, на 95%, они тем самым внесут весомый вклад в стабилизацию климата на Земле. По их мнению, устойчивое развитие энергетики должно опираться на четыре стратегии:

улучшенные технологии (т. е. революция в эффективности);
экологически чистые источники энергии (т. е. воспроизводимые ресурсы);
структурные изменения, особенно в транспортном секторе;
снижение объема услуг энергетических компаний.

Эти авторы в принципе согласны с выдвинутым нами тезисом о возможности революционного подъема эффективности. Они предлагают сокращение полного потребления первичной энергии в Дании на 79% (более чем в 4 раза), в Норвегии на 59% и в Швеции на 54%. Суммарное сокращение для этих трех стран составляет 66%. В таблице 1 приведены данные, характеризующие положение дел в Норвегии в 1987 г., а также прогнозные оценки на 2030 г. Прогноз примечателен во многих отношениях.

Поскольку в Норвегии практически все отопление помещений и снабжение горячей водой как жилых домов, так и сектора услуг обеспечиваются дешевым электричеством, прямой солнечной энергии (фотоэлектрической и пассивной) не отводится сколь-либо заметной роли.
Исключительное богатство Норвегии гидроресурсами, создающее благоприятные условия для таких в высшей степени энергоемких отраслей, как выплавка алюминия, не дает оснований считать, что общее потребление энергии сократится здесь, как в Дании, в 4 раза.
Предполагается, что свыше 60% норвежской гидроэнергии будет экспортироваться в другие страны.

По мнению авторов, парк частных автомобилей в скандинавских странах будет состоять преимущественно из высокоэффективных электрических, гибридных или работающих на топливных элементах машин.

Наконец, по сценарию для всех скандинавских стран до 2030 г. уровень снабжения энергией не понизится, поскольку к этому времени будет достигнут устойчивый уровень потребления энергии на душу населения в глобальном масштабе. В действительности реализовать этот амбициозный постулат будет чрезвычайно трудно.

Хотя общее уменьшение потребления энергии в сценарии меньше, чем в четыре раза, мы полагали, что нам следует включить его в нашу книгу по следующим причинам.
Возобновляемые источники энергии в определенном смысле эквивалентны выигрышу в эффективности. При использовании критерия «углеродной эффективности» сценарий представляет собой примерно 30-кратное улучшение.
Исследование дает, быть может, единственный хорошо просчитанный сценарий для всех секторов современной экономики, вместе взятых, и не только для одной страны, а для целого ряда стран с совершенно различными географическими и демографическими условиями Дания вообще не располагает водной энергией и имеет большую плотность населения).
Если Скандинавия в целом способна в условиях сценария экспортировать почти 30% вырабатываемой энергии в другие страны, то она помогла бы им достигнуть устойчивых уровней выбросов СО2
«Фактор четыре» не был обозначен в качестве задачи исследования. Как свидетельствует датский пример, вполне возможно добиться достижения этой цели для каждой страны.

Таблица 1. Потребление первичной энергии в ТВт-ч (миллиардах киловатт-часов) в год для Норвегии в 1987 г. и расчет по сценарию на 2030 г. (Мейер и др., 1993)

Единицы ТВт-ч/год	1987	2030	2030 (в %, от 1987 г.)
Биомасса	11	9	82
Гидроэнергия	104	112	108
Энергия ветра	0	12	¥
Энергия волн	0	10	¥
Прямая солнечная энергия	0	0	-
Природный газ	0	3	¥
Нефть	26	0	0
Бензин	22	0,3	1
Дизельное топливо	32	1,2	4
Уголь	0	0	-
Импорт электричества	3	0	0
Экспорт электричества	3	68	2267
Общее потребление	195	80	41

Хотя работа Мейера и его коллег из Швеции и Норвегии чрезвычайно ценна и очень впечатляет, их анализ не может быть непосредственно перенесен на другие страны. Скандинавская ситуация — особая, благодаря наличию гидроэнергии и низкой плотности населения. Вообще, возобновляемые источники энергии не следует рассматривать как панацею.

1.15. Говядина, полученная с малыми затратами энергии

Сельское хозяйство всегда являлось для людей источником энергии. В традиционном обществе около 80% всего потока энергии в человеческом организме обеспечивали калории, содержащиеся в пище. Хотя крестьяне и домашние животные вкладывали некую механическую энергию во время сельскохозяйственных работ, соотношение вложенных затрат и выхода продукции составляло приблизительно 1 к 100. Все изменилось, когда в XX в. сельское хозяйство, в том числе фермерское хозяйство в США, стало механизироваться и все больше потреблять энергии. В современном производстве риса и пшеницы соотношение «затраты/выход» находится в пределах от 0,1 до 0,4 (выход в 10 или 2,5 калории на 1 вложенную калорию). Для фруктов и овощей аналогичный показатель располагается в диапазоне между 0,5 и 10. Но упомянутое соотношение может достигать экстремальных значений — на уровне 500 — для зимних тепличных овощей, которые в Нидерландах являются обычным продуктом питания.

В целом применительно к продуктам растениеводства соотношение затрачиваемой и получаемой энергии более благоприятное, чем для продуктов животноводства. Для молока оно составляет от 0,8 до 8, яиц — от 0,5 до 10, мяса — от 0,5 (для содержащихся на воле цыплят, которые питаются в основном тем, что находят на ферме) до 35 (для промышленного производства мяса с использованием зарубежных кормов). Даже в процессе рыболовства потребляется энергия, что удивительно, поскольку выращивание рыбы не требует никаких усилий человека. Соотношение в данном случае составляет от 1 (широкомасштабный отлов рыбы в прибрежных водах) до 250 (высокомеханизированный отлов в океане, см. илл. 5 на вкладке). Данные основываются на классической работе Иммо Люнцера (1992).

Стратегической точкой отсчета повышения энергетической эффективности в сельском хозяйстве следует избрать говядину. Этот продукт массового производства играет центральную роль в современном сельском хозяйстве. Самое простое решение — снизить субсидии и тем самым сократить перепроизводство говядины в Европе. Только с помощью экспортных субсидий на говядину фермеры в Европе могут выращивать крупный рогатый скот, который питается (в основном) кукурузой и заморскими соевыми бобами, рыбной мукой, отходами с бойни и другим довольно неестественным кормом. Сокращение субсидий на экспорт сэкономило бы налогоплательщикам громадные суммы денег и коренным образом уменьшило бы потребление энергии фермами. Фермеров это побудило бы вернуться к более экологически приемлемым методам ведения хозяйства и производить в Европе, быть может, на 50% говядины меньше. Потребители платили бы больше за килограмм мяса, но тратили бы меньше денег в месяц за меньшее количество более вкусной и здоровой пищи.

В «Глобальном докладе на 2000 год» (Барни, 1980) представлена энергетическая блок-схема производства пищевых продуктов в Америке. На 3,6 ГДж (на душу населения) энергии человеческой пищи затрачивается 35 ГДж технической энергии, не считая «солнечного подарка» в 80 ГДж, поглощаемого растениями, которые участвуют в процессе (рис. 6). Мы уверены, что потребность в энергии со стороны сельского хозяйства и переработки пищевых продуктов может быть уменьшена в 4 раза без всякого ущерба для благосостояния.

1.16. Оправдано ли расточительство дешевой энергии?^*

Несмотря на неблагоприятные для выращивания помидоров климатические условия, Нидерланды являются одним из крупнейших в мире экспортеров этого вида овощей. Растение из семейства пасленовых было завезено в Европу в конце XVI в. как декоративное и стало широко распространенным пищевым продуктом только в XX столетии.

Превращение помидоров в продукт массового производства Голландии произошло после открытия в ее прибрежных районах больших запасов газа. Были построены отапливаемые природным газом огромные теплицы, позволяющие круглый год выращивать овощи, цветы и многие другие растения. В 1991 г. в Нидерландах собрали 650 тысяч тонн помидоров с 1600 гектаров тепличного хозяйства на сумму приблизительно 400 миллионов фунтов стерлингов.

При таких масштабах нужна особая система сбыта. Сегодня аукционы помидоров привлекают производителей со всей Европы, включая даже Канарские острова. Примерно 15% томатов потребляется в Голландии, остальная часть экспортируется, в том числе и в Венгрию, где они выращиваются в гораздо более подходящих климатических условиях. Но голландская продукция, как правило, дешевле.

Причиной успеха на рынке — считают специалисты по окружающей среде — является низкая цена энергии, которая позволяет выращивать помидоры при соотношении затрат к выходу энергии, равном 100 и выше. 79% используемой энергии идет на отопление теплиц, примерно 18% — на переработку овощей.

Как уменьшить такое расточительство энергии? Конечно, можно намного лучше изолировать теплицы, даже без применения суперокон. По мнению Вутера ван Дирена и Геерта Поема, при сохранении существующих методов выращивания помидоров в Нидерландах эффективность увеличивается в 4 раза. Можно достичь и большего, если выращивать фрукты (например, бананы или манго) в странах, в которых для этого более подходящий климат. Даже перевозка помидоров авиатранспортом в Голландию, скажем, из Сицилии стоила бы меньше, чем одна треть энергии, идущей на голландские теплицы.

1.17. Вентиляторы, насосы и системы двигателей

В промышленном районе Сингапура спокойный, со сдержанным юмором китайский инженер Ли Энглок конструирует самые эффективные в мире системы кондиционирования воздуха (см. илл. 6 на вкладке). В Сингапуре тяжелый климат: относительная влажность воздуха составляет 84%, а температура колеблется от высокой до невыносимой. Большинство инженеров считало бы, что им повезло, если бы они использовали только 1,75 киловатта электрической мощности для обеспечения 1 тонны охлаждения^*. Многие используют 2 кВт или более. Системы Ли Энглока потребляют только 0,61 киловатта на тонну, т. е. на 65—70% меньше. Эта величина ежеминутно тщательно измеряется с помощью откалиброванных вручную датчиков, которые посылают сигналы с шестью значимыми цифрами в компьютерную программу.

Системы Ли обеспечивают гораздо больший комфорт, занимают гораздо меньше места, более надежны и намного дешевле в изготовлении. Они стоят дешевле отчасти потому, что каждая деталь — нужного размера, не слишком большая.

Элегантная бережливость — вот девиз Ли. Энергия, деньги, время, металл, каждый ресурс используются в нужном количестве, там, где надо и как надо. Нет никаких затраченных впустую усилий, движений или капиталовложений. Действительные потребности измеряются, а не определяются на глазок. Энергия используется снова и снова, до тех пор, пока почти ничего не останется. Когда Ли однажды поздравили с особо остроумным решением — использованием выходящего воздуха для предварительной сушки входящего воздуха с помощью простого устройства без каких-либо движущихся деталей — и спросили, в чем секрет его успеха, он ответил: «Я руководствуюсь правилом китайской кухни. Используй все. Снимай пенки».

Большинство инженеров предположило бы, что место для экономии энергии, затрачиваемой на кондиционирование, находится в «холодильнике», который охлаждает воду, поскольку это единственный потребитель энергии в системе охлаждения. Действительно, Ли сберегает треть энергии, главным образом увеличив размеры теплообменников в 3—10 раз (обычные теплообменники для этого чрезвычайно малы) и заставляя холодильный агрегат крутиться с нужной скоростью. Но это составляет только одну пятую от всего энергосбережения. Две пятых заключены в больших «приточных вентиляторах», которые подают в здание охлажденный воздух, а другие две пятых экономятся в насосах и вентиляторах градирни, рассеивающих тепло наружу.

Приточные вентиляторы Ли потребляют не обычную, считающуюся стандартной норму в 0,60 кВт/т, а лишь 0,061 кВт/т, т. е. на 90% меньше. Его насосы для подачи охлажденной воды расходуют не 0,16, а 0,018 кВт/т — на 89% меньше. Его насосы для охлаждающей воды в конденсаторе, которые удаляют тепло из холодильников, потребляют не 0,14, а 0,018 кВт/т, т.е. на 87% меньше. Его градирни потребляют не 0,10, а 0,012 кВт/т — на 88% меньше. Откуда берется эта почти десятикратная экономия энергии при улучшенных рабочих характеристиках?

Источник — в здравом смысле, технике конструирования системы в целом, здоровом скептицизме по отношению к традиционной практике и в строгом применении часто игнорируемых общепризнанных технических принципов. Прежде всего, это безжалостное устранение трения, где бы оно ни проявлялось.

Пять вопросов «почему?»

Таиичи Оно, пионер бережливого и четко хронометрированного поточного производства на «Тойоте», разделял одержимость Генри Форда в том, чтобы избавиться от расточительства, и привычку Фрэнка Банкера Джилбрета докапываться до самой сути. Т. Оно писал: «За видимой причиной скрывается истинная. В каждом случае мы обязаны вскрыть истинную причину возникновения проблемы, задавая себе вопрос "почему?", "почему?", "почему?", "почему?", "почему?"». Джозеф Ромм приводит пример: «Почему остановилась машина? Была перегрузка, и вылетел предохранитель. Почему случилась перегрузка? Недостаточно был смазан подшипник. Почему? Плохо работал нагнетатель смазки. Почему? Сносился и дребезжал стержень нагнетателя. Почему сработался стержень? Не был поставлен фильтр, и внутрь попала металлическая стружка» (Ромм, 1994).

Вентиляторы и насосы должны гнать воздух или воду против трения. Откуда оно берется? Ли прослеживает причины трения, пять раз задавая себе вопрос «почему?».

Труба в первоначальной конструкции имеет слишком большое трение, так как она чересчур длинна и в ней слишком много изгибов. Это случилось потому, что инженер сначала скомпоновал оборудование, а затем соединил его трубами, которые должны были проходить по всевозможным углам и закоулкам, чтобы попасть из А в Б. (Монтажники труб не возражали: у них почасовая оплата.) Вместо этого давайте сначала проложим трубы, а затем разместим оборудование.
Труба имеет большое трение, поскольку она внутри шероховата, а должна быть гладкой. Выбор правильного материала и чистовая обработка поверхности уменьшат трение в 40 и более раз.
Труба к тому же слишком тонка. Проводимость трубы для воды примерно пропорциональна пятой степени диаметра. Если ее диаметр увеличить на 10%, трение уменьшится на 37%; если на 20%, то — на 59%; если на 50%, то — на 86%. Поэтому более толстые трубы почти устраняют трение. Это стоит чуть дороже, но первый проектировщик сопоставлял дополнительные затраты только со стоимостью сбереженной энергии и при этом использовал старые цены. Он забыл, что, поставив более толстую трубу, можно по крайней мере в 2 раза уменьшить размеры, а значит, и цену всех дорогостоящих деталей — насоса, двигателя, инвертора, электрических устройств. Это лучше, чем чересчур тонкая труба.
У трубы слишком много вентилей. Дело в том, что вода через некоторые части трубопровода протекает в меньшем количестве, чем нужно, и вентили увеличивают трение для того, чтобы направить избыточный поток на те участки, которые испытывают недостаток воды. Почему же просто не сделать все трубы достаточно большими? Тогда вода попадала бы туда, куда надо. Точно так же, как мы делаем провод достаточно толстым, чтобы подвести ток в нужные места, а не «распределяем» его с помощью реостатов.
Вентили способствуют увеличению трения, потому что они не того типа, который нужен: никто этого не заметил. В результате течение становится неравномерным, и это, в свою очередь, требует установки дополнительных вентилей. И так далее.

То же происходит с приточными вентиляторами.

Рассеивающие диффузоры, направляющие воздух в комнату, неэффективны. Кроме того, они создают шум и трение.
Они соединены воздухопроводами, которые имеют резкие, а не плавные изгибы, слишком малы в диаметре и слишком длинны, потому что расположены не в нужном месте.
Змеевики выполнены неправильно и поэтому охлаждают или осушают плохо, и трение воздуха в них в 20 раз больше, чем должно быть.
Фильтры слишком малы, поскольку кто-то думал, что это делает их более дешевыми; в действительности же гораздо дешевле, с учетом времени эксплуатации, делать их большего размера. Тогда они будут служить значительно дольше. При этом трение становится почти незаметным.
Для преодоления всех сил трения ставится мощный вентилятор, создающий слишком много шума и требующий установки глушителя, который привносит еще больше трения.

Разумеется, принципиальные усовершенствования, подобные этим, являются лишь началом процесса проектирования. Ли начинает с того, насколько большим должен быть поток. Затем ставит вопрос, насколько короткой, гладкой и изогнутой должна быть труба или воздухопровод, чтобы доставить этот поток. Затем находит вентилятор или насос, имеющий нужные размеры и характеристики для наиболее эффективной доставки потока. Затем достает самый лучший британский вентилятор или немецкий насос, чтобы устранить остатки неэффективной работы. Затем просчитывает в обратном направлении, против потока, механическую систему привода, двигатель, инвертор (который заставляет работать вентилятор на необходимой скорости, а не на более высокой), электрические устройства. На каждом этапе он избегает накопления потерь. Детали становятся меньше, проще, дешевле. Все это действительно очень просто, как все гениальное: надо только очень постараться.

В конструировании, как и везде, добродетель вознаграждается. Когда Ли сделал систему кондиционирования и все ее составные части в несколько раз более эффективными, уменьшилась необходимая величина теплоотвода (например, вся энергия, которую вентилятор сообщает воздуху для его движения, делает воздух более горячим и должна снова отводиться). Таким образом, вместо борьбы со все новыми и новыми недостатками системы кондиционирования не только сберегается энергия, но и уменьшаются размеры наиболее дорогостоящих компонентов —подобно тому, как в гиперавтомобилях (раздел 1.1) экономия, достигаемая благодаря уменьшению веса, нарастает как снежный ком. Составные элементы системы охлаждения становятся меньше и эффективнее, значит, они могут стать еще меньше и еще эффективнее.

Двигатели заставляют мир вращаться

Вентиляторами и насосами дело не кончается. Они приводятся в движение электродвигателями. Институт Рокки Маунтин в 1989 г. показал, как объединить 35 усовершенствований на участке между электрическим счетчиком и входным валом вентилятора, насоса или другого приводимого во вращение устройства. Усовершенствования касаются, в частности, размеров, технической эксплуатации и срока службы двигателей; систем, подводящих электрический ток к двигателю, и систем, передающих вращающий момент машине, которую он приводит в движение. В совокупности они позволяют сэкономить половину подводимой к двигателю энергии, даже без улучшения конструкции участков на дальнейшем пути потока (Хау и др., 1993). Эти сбережения окупаются за период чуть больше года. Заплатив за семь видов усовершенствований, вы получаете остальные 28 в качестве бесплатного приложения.

Толковые ребята из предприятий коммунального хозяйства США согласны с этими выводами (Фриккет и др., 1990).

Ли также хорошо разбирается в двигателях и электронных регуляторах скорости вращения, но он пока не использует целиком весь этот потенциал; в своей практике он основной упор делает на охлаждение помещений, а не на системы двигателей. (Он получает основную часть экономии, все более снижая охлаждающие нагрузки и уменьшая размеры своих систем охлаждения. А большинство двигателей находится в местах, где они не приносят тепло обратно в здание.)

Но это гораздо более широкий вопрос, не ограничивающийся практикой Ли.

Двигатели потребляют в мире более половины электроэнергии. Если полностью использовать все 35 усовершенствований, это сэкономит свыше одной четверти мировой электроэнергии, что эквивалентно 160 гигантским электростанциям только в США и примерно вчетверо дешевле, чем просто подавать топливо на существующую станцию, работающую на угле, даже если ее строительство ничего не стоит.

Для чего нужно это охлаждение?

Большинство американских офисов спроектировано таким образом, что на каждые 25—40 квадратных метров площади им требуется тонна охлаждения. Тем не менее после хорошей модернизации эта площадь обычно достигает 93 квадратных метров, а новые проекты, выполненные по последнему слову техники, приближаются к показателю в 112 квадратных метров, что примерно в 3—4 раза экономичнее. В то же время люди чувствуют себя более комфортно, а строительство всего здания стоит меньше благодаря соответствующему уменьшению количества оборудования для кондиционирования воздуха при затратах на всю систему порядка 3000 долларов за тонну (половина этой суммы уходит на воздухопроводы и

трубы).

Достижения Ли Энглока поразительны. И все же они — не конец пути. Ниже мы рассмотрим виды холодильного оборудования, которые эффективнее, чем громадные центробежные холодильники, и более разумные способы создания комфортных условий.

1.18. Рубежи кондиционирования воздуха

На превращение американских зданий из солнечных печей в большие электрические холодильники идет примерно 16% электроэнергии. Многие считают США самой холодной страной в мире в лет-нее время — внутри помещений. Что еще хуже, в жаркий летний полдень на кондиционирование, составляющее около 43% пиковой нагрузки, работают более 200 гигантских (в тысячи мегаватт) электростанций, каждая из которых обходится в несколько миллиардов долларов.

Только в 1982 г. жители и компании города Хьюстона (Техас) заплатили 3310 миллионов долларов за «холодный воздух», что больше валового национального продукта 42 африканских стран. Подобная практика распространяется, что очень тревожно, на Восточную Азию, где потребление населением (которое быстро забывает о традиционных методах охлаждения) энергии на кондиционирование воздуха добавляет от 25 тысяч до 50 тысяч МВт пиковой нагрузки в год. Это потребует капиталовложений, крайне необходимых для решения других задач развития азиатского региона.

Так было не всегда. На протяжении по крайней мере восьми тысячелетий люди искусно устраивали свое жилище таким образом, чтобы избежать нежелательного тепла. От Турции до Туниса, от Кипра до Мальты, от Алжира до страны зулусов сложные системы пассивного охлаждения позволяли достигать комфорта, который сегодня «современные» здания в этих же районах едва ли могут обеспечить. Например, в XI—XII вв. в безоконных жилищах индейцев пуэбло на американском юго-западе поддерживалась температура, колебания которой были в 4 раза меньше колебаний температуры на открытом воздухе. На северном побережье Австралии в традиционных тропических домах поддерживается температура на 19°С ниже, чем снаружи. То же можно сказать о классических персидских и греческих домах. Систему пассивного кондиционирования воздуха имел целый римский город. Арабские шатры из козлиной шерсти являются чудом пассивного охлаждения.

Сегодня наука и техника располагают еще большими возможностями. Энергия на охлаждение помещений уменьшается почти в 100 раз только благодаря систематическому применению лучших современных методов (Хьютон и др., 1993).

Прохлада — это отсутствие жары

Первый шаг — не допустить жару в здание. Через суперокна в помещение проникает дневной свет, лишенный ослепительного блеска, и при этом почти полностью отсекается тепло. Дневное освещение и осветительные приборы улучшенной конструкции снижают необходимость охлаждения по меньшей мере в 10 раз. Тут же цель преследует эффективная оргтехника. В результате «тепловой вклад» осветительных приборов и офисного оборудования оказывается в 3 раза меньшим, чем то тепло, которое выделяет организм человека. Последнее уменьшить невозможно, разве что если попытаться снизить стресс и сократить лихорадочную деятельность. Не следует сбрасывать со счетов и усовершенствование холодильников, торговых автоматов, устройств для охлаждения питьевой воды, кофеварок и т. д. Все они окупятся в течение трех — восьми лет, а замена окон практически сразу же.

В новом строительстве особое значение имеет и хорошая планировка. Построив дом нужной формы и сориентировав его в правильном направлении, можно сэкономить треть его энергии без каких-либо дополнительных затрат. Так, в одном административном здании ACT2 в Антиохии (Калифорния) общую энергетическую эффективность удалось повысить на 38% при затратах на шестую часть меньше того, что сэкономлено. Затенение, теплоотражающая отделка поверхности (вспомним побеленные стены домов в городах Средиземноморья) могут сочетаться с благоустройством участка, посадкой деревьев и созданием тени растительностью: одно большое дерево заменяет десятки комнатных кондиционеров. И в любом здании обычно помогают изоляция и уменьшение утечек воздуха.

Расширить оболочку комфорта

Ощущение комфорта зависит от того, как усердно человек работает, сколько тепла выходит сквозь его одежду, от радиационной температуры окружающих предметов, температуры, влажности и движения воздуха. Каждый из этих факторов определяет поиск возможностей для создания условий, в которых люди чувствуют себя удобно.

Например, потолочные вентиляторы способствуют поддержанию комфортных условий, офисные стулья с сетчатыми сиденьями (типа модели «Аэрон» Германа Миллера) вентилируют тело, уменьшая его разогрев примерно на 10—15% по сравнению с мягкими стульями. Суперокна в значительной степени снижают температуру солнечных лучей, попадающих на тело. Даже сняв галстук, можно сэкономить обществу 50 долларов, идущих на оборудование для кондиционирования воздуха и подвода энергии. Многие крупные американские корпорации уже смягчили свои прежние требования относительно официальной формы одежды.

В совокупности эти простые мероприятия могут уменьшить потребность в охлаждении на 20—30%. Нужно также учитывать, что нервная система человека реагирует на дискомфорт не сразу. Правительство канадской провинции Альберта использовало это обсто-тельство следующим образом: в больших зданиях система кондиционирования во второй половине дня не включалась. В этом не было нужды, поскольку к тому времени, когда помещение нагревалось, люди уже уходили домой. Продолжительность работы холодильного оборудования сокращалась в 4—6 раз, что экономило много энергии и денег, но на дискомфорт никто не жаловался.

Пассивное охлаждение

С нежелательным теплом, которое нельзя устранить, но и нельзя игнорировать, нужно бороться путем нормального функционирования самого здания, не применяя специального оборудования. Даже в середине августа в Майами установленный официальными норма-ми комфорт можно поддерживать лишь с помощью потолочных вентиляторов и бассейна на крыше, который накапливает тепло в течение дня, а затем излучает его обратно в ночное небо.

Некоторые весьма эффективные методы почти пассивны. Например, энергетическая группа в Дэвисе (Калифорния) разработала «белый капюшон» — мелкий пруд на крыше под слоем изоляции из белого пеноматериала. В течение дня тепло здания переносится в воду. Ночью небольшой насос разбрызгивает воду в воздух, так что она охлаждается — две трети путем излучения и только одна треть путем испарения. Холодная вода стекает затем обратно тонкими струйками через трещины между изолирующими панелями и остается прохладной под ними. Электропитание насоса составляет лишь несколько процентов от сэкономленной энергии, идущей на охлаждение. Дополнительные капитальные затраты равны нулю, отчасти потому, что оболочка крыши служит в несколько раз дольше, будучи защищенной сверху слоем воды от озона, ультрафиолетового излучения, температурных колебаний, хождения по крыше и других неблагоприятных воздействий. Сочетание «белого капюшона» с использованием дневного света могло бы сэкономить более 90% всей энергии в многочисленных одно- и двухэтажных зданиях с плоской крышей в западной части США при повышенном комфорте и без каких-либо дополнительных строительных затрат.

Другой пример пассивных методов — ледяные бассейны, сохраняющие зимнюю прохладу на протяжении всего лета. Это может быть просто холодный талый снег под слоем соломы. Талая вода при температуре замерзания просто прокачивается насосом по зданию. Для этого нужны лишь несколько процентов энергии, которая иначе потребовалась бы для охлаждения здания. В местах, где есть свободные участки, данный метод может обеспечить экономию даже в такой климатической зоне, где мороз зимой стоит только неделю или две.

Альтернативное охлаждение

Остальную работу в любой части света могут обеспечить три основных альтернативных метода охлаждения. Абсорбционное охлаждение и осушение, связанные с проблемой влажности, достигаются не вращающимся валом, а теплом от сжигания топлива, электрическим генератором, технологическим процессом или коллектором солнечного излучения. Испарительное охлаждение может подавать прохладный влажный или сухой воздух в помещение при довольно низких температурах. Хорошо рассчитанное охлаждение, обеспечиваемое небольшим вентилятором, потребляет скромные количества воды и совсем мало энергии.

Особенно эффективно сочетание методов. Например, осушитель сначала высушивает и нагревает воздух (даже во влажном климате), затем испарительный охладитель прямого действия охлаждает воздух путем испарения в него воды, после чего в теплообменнике прохладный влажный воздух преобразуется в прохладный сухой. Если сухость воздуха достаточно высока, можно испарить немного больше воды, он будет еще более холодным, но не настолько влажным, чтобы вызвать дискомфорт. В другой комбинации отработанное тепло работающего на газе абсорбционного охладителя используется для осушителя, который делает процесс продуктивнее и эффективнее.

В первом эксперименте ACT2 был переоборудован участок научно-исследовательских отделений Тихоокеанской газовой и электрической компании в Сан-Рамоне (Калифорния). Площадь участка — 1900 квадратных метров, он оснащен эффективными лампами, усовершенствованной оргтехникой и окнами с несколько улучшенной изоляцией, устраняющей сквозняки. Все это сократило необходимость охлаждения наполовину. Затем система охлаждения была заменена испарительным охладителем косвенного действия, в дополнение к которому лишь на 5—10% времени включался очень маленький, специально сконструированный, весьма эффективный охлаждающий аппарат. Коэффициент полезного действия конструкции, вероятно, поставил мировой рекорд: только 0,14 кВт/т, или 25 единиц охлаждения, даваемых за каждую единицу потребленного электричества. Австралийский инженер, сконструировавший систему, уверен, что в следующий раз он сделает ее еще лучше. Данные по текущему контролю пока не поступали, но комфорт стал намного ощутимее. Переход от первоначально установленных на крыше блоков с расходом 2,0 кВт/т к 0,14 кВт/т сократил потребление энергии на единицу охлаждения на 93%. Поскольку необходимый объем охлаждения также был уменьшен вдвое, общее сокращение идущей на охлаждение энергии, предназначенной для здания с поэтическим названием «Закат Солнца», достигает 97%. По мере того, как старая оргтехника постепенно будет заменяться более эффективным оборудованием, нынешнее двукратное сокращение охлаждающих нагрузок составит две трети. Это увеличит сбережение энергии на охлаждение с 97 до 98% — в климатической зоне, где столбик термометра поднимается до 38°С.

Сверхэффективное охлаждающее кондиционирование воздуха

После первых четырех этапов традиционное кондиционирование для создания комфорта больше не понадобится. А если оно где-то все же будет использоваться, его можно сделать в несколько раз более эффективным при уменьшенных капитальных затратах.

По проекту ACT21992 г. Калифорнийская государственная автомобильная ассоциация построила в Антиохии новый офис, сэкономив три четверти всей энергии, разрешенной самым строгим энергетическим стандартом страны. В то же время комфорт и благоустройство здесь просто исключительны, и это самый дешевый офис, который когда-либо построила ассоциация. Кондиционер на 40% более эффективен, чем обычный агрегат, устанавливаемый на крыше, а при частичной нагрузке работает даже лучше. Тепловая нагрузка также уменьшена примерно вдвое благодаря использованию дневного света, суперокон, более эффективных осветительных приборов и офисного оборудования. Проектировщики не захотели избрать самый эффективный вариант («белый капюшон» плюс застекленная крыша), который вероятно, сэкономил бы более 90% при еще меньшей стоимости. Но и достигнутые 72% экономии — неплохой результат.

Органы управления и запасы

Какая бы ни использовалась конструкция, если она не является полностью пассивной, ею нужно управлять. Более совершенные регуляторы и программное обеспечение обычно экономят еще 10—30% остающегося энергопотребления, сбережения за счет управления могут даже возрасти примерно до 50%. Обязательное условие при этом — тщательная подготовка обслуживающих здание операторов на компьютерном тренажере, аналогичном тем, на которых обучают авиапилотов. Без такой помощи в больших зданиях одной интуицией операторов не обойтись.

Иногда сэкономить энергию могут также запасы охлажденной воды или льда. Это определенно сберегает электроэнергию в периоды пиковой нагрузки, когда коммунальные службы повышают плату за электроэнергию.

Приумножение сбережений

Последовательные сбережения не складываются, они умножаются. Каждое сбережение оставляет меньше энергии, которую можно сэкономить дальнейшими мероприятиями. Но сбережения на самом деле быстро накапливаются. Предположим, например, что вы экономите:

70% объема требуемого охлаждения путем установки лучшей изоляции, усовершенствованных окон, осветительных ламп и т. д. (примерно две трети, что находится в пределах между реальной и заниженной величиной);
20% потребности в охлаждении путем расширения условий, в которых люди чувствуют себя комфортно (разумная и часто зани-женная оценка);
80% энергии на тонну охлаждения пассивными или альтернативными методами (вспомните экономию в 93% в здании «Закат Солнца»);
50% энергии на тонну в остающемся охлаждении с помощью холодильных аппаратов (если это еще необходимо);
20% благодаря улучшенным регуляторам (обычно это нижний конец диапазона). В оптимальном случае общий результат может составить:

(1 — 0,7) х (1 — 0.2) х (1 — 0,8) х (1 — 0,5) x (I — 0,2) = 0,0192.

Таким образом, ваша энергия на охлаждение сейчас равна только 2% от того, с чего вы начали. Вот как работает «цепочка» последовательных сбережений: вам не надо чересчур экономить на каждом этапе для того, чтобы добиться заметного умножения общих сбережений, ведь этапов много.

1.19. Четырехкратное увеличение энергетической производительности пятью маленькими шагами

Добиться повышения производительности энергоресурсов за один большой этап не всегда удается. Но ведь можно сделать это за несколько небольших этапов. Проиллюстрируем это простым примером. Начнем с электростанций.

Новое поколение электростанций, в которых используются так называемые газовые турбины с комбинированным циклом, может повысить полный к.п.д. с 34—40%, характерных для классических тепловых электростанций, по меньшей мере до 50—55% (коэффициент полезного действия самых последних работающих на газе станций с комбинированным циклом составляет 60%, а в перспективе достигнет 65%). Это означает, что для производства 1 киловатт-часа на электростанции необходимо сжечь топлива на 28% меньше.
Комбинируя получение тепла и электроэнергии и установив оптимизированные газовые котлы, можно в среднем выиграть еще 25%, необходимых для удовлетворения типичных потребностей в электричестве и тепле. Тогда остается 75% от прежнего потребления.
Использование довольно скромных мероприятий по улучшению изоляции и повышению эффективности электроприборов даст еще 33%, сократив тем самым первоначальное потребление со 100% до 67%. (Учитывая консервативные привычки среднего гражданина, мы забудем здесь все, что было сказано выше об изоляции и более эффективных машинах.)
Кроме того, типичным семейным хозяйствам удастся уменьшить расход энергии на скромные 7% и согласиться с экономией еще на 3% благодаря улучшенным регуляторам, которые фактически не лишают привычных удобств (например, меньший перегрев или отключение — вручную либо автоматически — ламп, вентиляторов или отопления при выходе из помещения более чем на несколько минут). Эти небольшие улучшения дают экономию еще на 10%.
Наконец, мы предполагаем, что дополнительные 20% в суммарную энергию могут внести возобновляемые источники, например, пассивный обогрев солнечной энергией, использование биомассы и биогаза, небольшие гидроэлектростанции, энергия ветра и немного фотогальванической энергии. Все эти источники вместе взятые сократили бы потребность в традиционном энергоснабжении на 20%.

В совокупности перечисленные весьма скромные изменения способны уменьшить потребность в энергии, производимой угольными, атомными и крупными гидроэлектростанциями, не на сумму, а на произведение частей:

0,70 х 0,75 х 0,67 х 0,90 х 0,80 = 0,25.

Таким образом, нужна была бы только четверть от сегодняшних потребностей. При решительных действиях как государства, так и частного сектора, эта цель могла бы быть достигнута за какие-нибудь 30 лет в Западной Европе и, быть может, на 5—10 лет скорее в Восточной Европе. Для развивающихся стран расчет был бы иным. Его пришлось бы скорректировать с учетом быстро растущей потребности в услугах электроэнергетических компаний, более теплого климата, но менее эффективного парка существующих электростанций и более богатых воспроизводимых ресурсов.

1.20. Выгодное энергосбережение и сокращение потерь на заводе в штате Луизиана

Кен Нельсон — инженер, который ранее возглавлял работы по энергосбережению в «Доу США» и уже давно помогает насчитывающему 2400 работников Луизианскому отделению химической компании «Доу кэмикл» экономить энергию и сокращать потери. «Доу» — одна из крупнейших в мире и самых передовых химических компаний, лидер отрасли, в которой царят острейшая конкуренция и режим жесточайшей экономии. Конкуренты вряд ли сказали бы, что «Доу» глупа или ленива. Однако «Доу» сделала ошеломляющее открытие: на территории ее завода повсюду разбросаны купюры достоинством в 10 тысяч и 100 тысяч долларов — и чем больше их подбираешь, тем больше находишь.

В течение 12 лет — с 1981 по 1993 г. — Кен Нельсон ежегодно проводил конкурс среди сотрудников Луизианского отделения, занимающих посты не выше контролера. По условиям конкурса предложения в области энергосбережения или сокращения потерь должны были окупаться в течение одного года при первоначальных затратах не более 200 тысяч долларов. Представленные проекты подвергались тщательному анализу, и наиболее перспективные и экономически выгодные из них реализовывались. Как показал последующий анализ, более тысячи проектов в среднем дали экономию, равную с точностью до 1% прогнозируемой сумме.

За первый год доход на инвестированный капитал для осуществленных проектов достиг 97% в год. Остальные 11 лет дали доход, выражаемый трехзначным числом, а за все 12 лет доход от 575 проектов в среднем составил 204% в год (прогнозировалось 202%), при общей экономии 110 миллионов долларов в год (Нельсон, 1993).
В дальнейшем энергосбережения возросли и стали еще прибыльнее. Далеко не истощив наиболее дешевые возможности, конкурсы Нельсона привели к еще более высоким результатам, благодаря обучению на производстве и технологическим усовершенствованиям. (Это похоже на то, как если бы подняв с пола банкноту в 100 тысяч долларов, мы обнаружили под ней еще две.)
В первый год 27 проектов общей стоимостью в 1,7 миллиона долларов дали доход на инвестированный капитал в 173 %. Многие полагали, что других проектов, обеспечивающих столь высокий доход, не будет. Но они ошибались. На следующий год 32 проекта на общую сумму в 2,2 миллиона долларов в среднем дали 340% дохода на инвестированный капитал. Быстро набираясь опыта, Нельсон изменил правила и отменил предел в 200 тысяч долларов — зачем при таких выгодных возможностях цепляться за малые? — и включил проекты, которые повысили бы выпуск продукции. В 1989 г. 64 проекта стоимостью в 7,5 миллиона долларов сэкономили компании 37 миллионов долларов в первый и последующие годы при 470% прибыли на инвестированный капитал (пока это наилучший показатель). Даже на десятом году конкурса, когда 700 проектов уже были реализованы, доход на инвестированный капитал 109 победивших проектов в среднем составил 305%, а в 1993 г. 140 проектов дали в среднем 298% прибыли.
Все эти чудеса сотворили обыкновенные работники. Они даже не получили никакого специального вознаграждения, если не считать признательности со стороны членов конкурсного жюри. Руководство компании не только не вмешивалось в процесс, но и ничего не знало о нем, а потому не могло помешать. Прибавки Нельсона к итоговой сумме доходов «Доу», хотя и были скрупулезно измерены и документально обоснованы, не базировались на каких-либо хитроумных теориях, они не являлись итогом расширения полномочий, руководства со стороны комитетов или иных управленческих процедур. Скорее, во главу угла здесь был поставлен производственный процесс, в ходе которого добровольная изобретательность претворялась в сэкономленные деньги. Вот так работают рынки, когда они работают по-настоящему — и все же как мало Кенов Нельсонов, чтобы заставить их работать! Сколько эко-номистов-рыночников требуется для того, чтобы ввернуть миниатюрную люминесцентную лампу? Ни одного — это сделает свободный рынок. Но без Кена Нельсона, равно как без здравого смысла и усердного труда работников, которых он организовал, лампа никогда не попала бы с полки в патрон.
Нелегко назвать общую сумму экономии энергии и уменьшения потерь, достигнутую Кеном Нельсоном за 12 лет самоотверженной работы, или оценить выгоды, полученные благодаря аналогичным усилиям еще где-нибудь. Существуют десятки примеров увеличения производительности в 4 раза на протяжении ряда лет. Логично предположить, что многие постараются повторить этот коммерческий успех, однако, как ни странно, этого, кажется, не происходит. Даже Техасское отделение той же компании «Доу» не вняло призывам перенять опыт Луизианского отделения, поскольку в Техасе свои взгляды на то, как поступать. Таково классическое сопротивление инновациям, основанное на принципе «это не наша идея». Действительно, после того как Нельсон в 1993 г. ушел на пенсию, а его оргкомитет был распущен при реорганизации, отслеживание дальнейшего прогресса прекратилось, и оценить последующие результаты нововведений стало невозможно. Таков разрыв между продемонстрированным (не говоря о теоретическом) потенциалом и фактической реализацией. К этой важной особенности мы вернемся во второй части книги при рассмотрении сбоев и провалов в функционировании рыночных механизмов и путей их преодоления.