в начале 1970-х годов, игривый сорокалетний итальянский физик-ядерщик по имени Чезаре Маркетти подружился с одним из штатных экономистов GE. Этот человек недавно стал соавтором статьи "Простая модель замещения технологических изменений". Модель рассчитывала, как быстро новые продукты становятся подходящей заменой старым, чтобы предсказать, как быстро новые продукты насытят рынок. Для такой компании, как GE, имеющей множество различных технологических продуктов, наличие подобной модели могло бы оказаться очень ценным.

Обычно Маркетти не слишком высокого мнения об экономическом моделировании. "Как физик со стажем, - писал он, - я всегда был склонен подтрунивать над своими друзьями-экономистами за их высочайшую способность строить великолепно структурированные модели, которые никогда не будут использованы на практике и никогда не будут забрызганы грязью этого низкого мира ".

В этот раз все было по-другому. Экономисты GE подключали к модели реальные данные, чтобы проверить, работает ли она. "Меня впечатлил тот факт, что модель радостно барахталась в грязи", - писал Маркетти. Модель настолько понравилась ему, что он взял ее с собой, когда в 1974 году покинул GE, чтобы работать в Международном институте прикладного системного анализа (IIASA), редком исследовательском сотрудничестве, финансируемом Организацией экономического сотрудничества и развития (ОЭСР).

Соединенные Штаты и Советский Союз создали IIASA (произносится "йа-сав") как средство научного сотрудничества для сближения коммунистического Востока и капиталистического Запада. Его целью было разрушение барьеров не только между странами, но и между дисциплинами. IIASA стала пионером междисциплинарного подхода к системному анализу, версия которого впоследствии была принята Межправительственной группой экспертов по изменению климата.

Картина эволюции как серии замен вдохновила Маркетти. Большую часть своей жизни он коллекционировал печатные машинки, от первых до последних моделей, что стало продолжением его увлечения технологическими инновациями как своего рода дарвиновской эволюцией.

В IIASA Маркетти проверил модель замены или замещения на первичных источников энергии, которые он рассматривал как "товары, конкурирующие за рынок". Под первичными источниками энергии Маркетти подразумевал те природные ресурсы или топливо, которые можно использовать различными способами, а именно древесину, уголь, нефть, природный газ и уран. (Вторичные виды энергии, напротив, - это такие вещи, как электричество, керосин, водород, сжиженный газ и бензин, которые должны быть получены из первичных видов энергии).

В течение следующего лета Маркетти и его коллега вводили данные о трехстах случаях перехода от одного вида энергии к другому по всему миру. Это были переходы от древесины к углю, от китового жира к нефти, от угля к нефти и многие другие комбинации. "Я не мог поверить своим глазам, - писал он, - но это сработало". Он добавил: "Вся судьба источника энергии, похоже, полностью предопределена в первом детстве". Так родилось исследование того, что мы сегодня называем энергетическими переходами.

Войны, резкие изменения цен на энергоносители и даже депрессии, как обнаружил Маркетти, не влияли на темпы перехода к энергетике. "Как будто у системы есть расписание, воля и часы", - писал он.

Старые истории подчеркивали роль дефицита в повышении цен и стимулировании инноваций, например, как европейцам приходилось импортировать древесину из все более отдаленных лесов, что делало ее более дорогой, а новое топливо, уголь, относительно более дешевым. Но Маркетти обнаружил, что "рынок регулярно отходил от определенного источника первичной энергии задолго до того, как он был исчерпан, по крайней мере, на мировом уровне ".

Несмотря на то, что дефицит стимулирует предпринимателей, подобных инвесторам Дрейка, к созданию альтернатив, зачастую именно рост экономического роста и повышение спроса на конкретные энергетические услуги, такие как освещение, транспорт, тепло или промышленность, позволяют ископаемому топливу заменить возобновляемые источники энергии, а нефти и газу - уголь.

Именно это произошло с китами. Другие заменители, в основном свиной жир и этанол, появились еще до открытия нефтяных месторождений в Пенсильвании и перегонки нефти в керосин. Именно изобилие нефти и ее превосходная удельная мощность в конечном итоге привели к ее победе над биотопливом.

Доля угля в энергетике начала снижаться после Первой мировой войны, хотя "запасы угля были в некотором смысле безграничны", так как его начали замещать нефть и природный газ.

Энергетический переход произошел именно так, как предсказывал Маркетти: от более энергетически разбавленных и углеродосодержащих видов топлива к более энергетически плотным и водородосодержащим. Так же как уголь в два раза более энергоемкий, чем древесина, нефть более энергоемкая, чем уголь, так же как и природный газ, когда он переходит в жидкую форму.

Химический состав прост для понимания. Уголь состоит примерно из одного атома углерода на каждый атом водорода. Нефть состоит из одного атома углерода на каждые два атома водорода. А природный газ, точнее, его основной компонент, метан, имеет четыре атома водорода на один атом углерода, отсюда и его молекулярное выражение CH4.

В результате этих энергетических переходов углеродоемкость энергии снижалась на протяжении более 150 лет. В период с 1860 года по середину 1990-х годов углеродоемкость первичной мировой энергии снижалась примерно на 0,3 процента в год.

Маркетти был прав в том, что человеческие общества склонны переходить от энергорастворимых к энергоемким видам топлива, но ошибался в том, что "у системы есть расписание... ...и часы". Хотя направление энергетических переходов, предсказанное им, в целом верно, Маркетти ошибся со сроками. Например, в США доля электроэнергии, получаемой от угля, снизилась с более чем 45 % в 2010 году до чуть менее 25 % в 2019 году. В Европе за последние два десятилетия наблюдалось такое же значительное снижение доли электроэнергии от угля и увеличение от природного газа. Маркетти предсказал, что переход от угля к газу произойдет в 1980-х и 1990-х годах, и таким образом ошибся на два десятилетия. Он также оптимистично предсказывал, что к сегодняшнему дню лишь немногие люди будут сжигать древесину и другие виды биомассы, в то время как в действительности это делают более 2,5 миллиардов человек.

Скорость этих переходов определяется политикой. И, как мы увидим, иногда политика может заставить общество отказаться от энергоемких видов топлива и вернуться к более энергорастворимым.

 

5. Гасландский обман

Весной 2010 года режиссер-документалист выпустил трейлер к своему новому фильму Gasland, рассказывающему о буме добычи природного газа в США. На заднем плане звучит музыка, похожая на ту, что мы слышим в трейлерах к фильмам ужасов и фэнтези, с нарастающей громкостью и скоростью. Мы слышим, как люди говорят, что гидравлический разрыв (ГРП) сланца, подземной горной породы, отравляет их воду и вызывает неврологические заболевания и поражения мозга. Показывают документы, описывающие болезни легких и рак.

На три четверти трейлера мы слышим зловещий хор, типичный для того,