Системний підхід до енергетики - офіційний веб-сайт Жоеля де Росне
Втручання Джоеля де Росне на конференції FIFEL - Лозанна, 12 листопада 1996 р
Послідовні енергетичні кризи раптово і навіть різко виявили «фізичний» аспект людського суспільства. Тому що ніщо не уникне немилосердних законів термодинаміки. Людське суспільство, як і будь-яка машина чи організм, суворо йому підпорядковане. Економісти вважають це, здається, певним здивуванням і не без певної затримки для біологів та екологів.
Елементів, необхідних для розгляду циркуляції та деградації енергії в людському суспільстві в цілому, недостатньо довго. Тобто обмін речовин соціального організму, його основна функція самозбереження. Спостереження за цим метаболізмом «за допомогою макроскопа» виявляє основні лінії невидимого функціонування «зсередини».
Через взаємозв'язок "анатомії" та "фізіології" суспільства виникає давно не підозрюваний зв'язок між енергією, економікою, екологією та ентропією. Зв'язок, яка не тільки розкриває можливі причини захворювань соціального організму, але також пропонує типи "засобів", які можна вводити в систему, від якої, в свою чергу, залежить життя кожного з нас.
Минуло багато років, щоб біологи склали цілісний погляд на потік енергії в живих системах і створили нову дисципліну, яку ми сьогодні називаємо біоенергетичною. Більшість книг з біохімії для використання студентами-медиками зберегли аналітичний підхід, що детально описує функції сімейств молекул, а не системний підхід, що враховує загальне функціонування клітини.
Ситуація ще гірша, якщо розглядати екосферу в цілому. До цього часу переважав лише аналітичний, фрагментарний підхід. Ось чому, як продовження біоенергії, я пропоную термін екоенергія, щоб продемонструвати необхідність глобального підходу, присвяченого вивченню регулювання енергетичного потоку в суспільстві.
Еко-енергія повинна базуватися на двох взаємодоповнюючих підходах: системному та аналітичному. У першому випадку мова йде про проведення глобального дослідження трансформації та використання енергії в суспільстві. В іншому - зробити детальний аналіз усіх енергетичних операцій, від яких залежать функції виробництва, споживання та відновлення в рамках соціальної системи. Це енергетичний аналіз.
Метою екоенергетики є визначення засобів для уникнення втручання промислової та економічної діяльності людей у природні цикли. І перш за все закласти основи реальної та ефективної співпраці між людиною та природою, назавжди відмовившись від старої ідеї панування.
Історія суспільства, як правило, ототожнюється в книгах історії з політичним та економічним розвитком країн. Проте енергетичні закони також втручаються. Тому ми можемо прослідкувати історію суспільної організації з енергетичного кута. Цей підхід виправданий, оскільки енергетичні закони мають перевагу над політичними та економічними законами. Вони є основою: для підтримки організації потрібна енергія, а для того, щоб забезпечити зміни та сприяти прогресу. Будь-який надлишок дозволяє "стрибнути вперед".
У випадку еволюції суспільств одомашнення енергії здійснювалось у три основні етапи, останній з яких лише розпочався.
Перший ототожнюється з тривалим етапом виживання людини, починаючи з використання енергетичного доходу Землі. Другий починається приблизно 150 років тому з прискореного розтрати енергетичного капіталу планети. Нарешті, сьогодні починається період поступового повернення до більш ефективної експлуатації доходів екосистеми, пов’язаної з дбайливим використанням її капіталу та впровадженням ядерної енергії.
Перехід до другої фази одомашнення енергії збігається з відкриттям та експлуатацією ресурсів надр: вугілля та нафти. Столиця землі. Вибухонебезпечне видобуток: лише кілька моментів на геологічному годиннику.
Соціальна організація продовжується і ускладнюється в містах. Це панування вугілля, пари та машин. Поділ праці та фабрик. Залізничні мережі та трансатлантичні судна. Промислова експансія наприкінці ХІХ - на початку ХХ ст. Народження капіталізму та робітничого класу.
Нафта - дешева енергія: електроенергія, машини та літаки. Фантастичний вибух промислової потужності, індивідуального споживання, транспорту та зв'язку. Але також розтрата дорогоцінного капіталу, деградація довкілля та політичний та економічний дисбаланс.
В умовах криз реакція суспільства полягає в тому, щоб закликати найкращий альтернативний енергетичний ресурс, який ми знаємо: атомну енергію. Але це заміщення коштує дорого в капіталі, праці, інформації, не кажучи вже про нові небезпеки, які воно створює. Пересікаючи дві основні фази розвитку людства, ядерна енергетика - це, можливо, більше експлуатація накопиченого капіталу (фінансового, виробничого, знань), аніж фактична експлуатація землі, навіть якщо витрата палива мінімальний.
У сучасних суспільствах частина енергії, виробленої таким чином, повинна повернутися до суспільної системи. Дійсно, в складній організації кожна людина пов'язана з іншими дуже щільною мережею взаємозалежних функцій, що включає передачу енергії, матеріалів та роботи. Отже, така організація повинна обов'язково спрямувати на свої переваги ту частину енергетичного бюджету, яка повинна була бути розподілена кожному. У сучасних суспільствах майже половина енергії, одержуваної окремими людьми у вигляді заробітної плати, доходу, виготовлених товарів чи продуктів харчування, повинна повертатися до "організації" (тобто до держави) у вигляді податків, щоб виживання можлива соціальна система.
Зараз велике питання, яке частково зумовлює майбутнє, полягає в тому, як узгодити енергетичний та промисловий розвиток, обов’язкові збори та реінвестиції в екокапітал для захисту навколишнього середовища. Саме це усвідомлення призвело до концепції сталого розвитку.
Але ця відома концепція може мати збочені наслідки. Це ризикує зав'язати економічний розвиток та охорону навколишнього середовища в стерильне протистояння. Пропозиції взаємовиключні. Чи може зростання оплатити додаткові витрати на довкілля? Чи вимагає охорона навколишнього середовища обмеження зростання ?
Деякі з цих підходів являють собою пробуксовку до чистого і жорсткого "економізму", підкріпленого єдиною логікою ринкової економіки. З яким правом економізм нав'язував би свою логіку? Економічна наука, як ми вже бачили, поставила себе "в дужках" від природи, нехтуючи врахувати вклади (невідновлювані природні ресурси) і результати (вивільнення) економічного механізму, який, як вважається, знаходиться поза його сферою дії. Ресурси, які вважаються великими та необмеженими, та відмови без ринкової вартості, надходження та відтоки не враховувались.
Однак інша логіка передувала людській та їх економіці: коеволюція екосистем з їх мільярдами видів тварин і рослин, пов'язаних основними біогеохімічними циклами. Цілий набір тонких і тисячолітніх правил, що стосуються всіх суб'єктів біосфери в неміцних мережах. Ця біоекономіка природи дозволила підтримувати наземні екосистеми та їх еволюцію.
Зважаючи на довгострокові норми, я пропоную замінити термін "сталий розвиток" на "регульований адаптивний розвиток". Мені здається, це заслуга впровадження понять адаптації та саморегуляції у розвиток людського суспільства стосовно всієї біосфери.
Слід визнати, що ринкові та податкові норми довели свою цінність, і без них було б ілюзорно обійтися, але їх наслідки проявляються в короткостроковій перспективі без створення комплексних планів. Крім того, ефективність механізмів саморегулювання вимагає взаємодоповнення застосованих засобів. Взаємозалежність факторів відіграє фундаментальну роль у підтримці динамічного балансу та контролі над складними системами з часом. Ось чому регульований адаптивний розвиток повинен базуватися на поєднанні засобів, включаючи ціни, податки, нормативні акти, інформацію про випуск та зворотній зв'язок, освіту в планетарному екоцивізмі та мотивацію суб'єктів.
Саморегулювання також і, перш за все, залучає еко-громадянина. Помножена на мільйони, якщо не мільярди людей, модифікація індивідуальних практик споживання енергії, товарів та послуг призводить до глобальних планетних ефектів. Звідси майже органічне значення узагальненої та розширеної освіти, що забезпечує основи підзвітності.
Щоб досягти успіху в цьому переході, об’єднуючим елементом індивідуальних, політичних, економічних та промислових регуляторних дій повинен бути набір спільних цінностей, екологічної етики, екоетики, здатних виступати в ролі "регулятора" регуляторних систем і встановлювати межі можливих відхилів економізму. За визначенням біоетики, повинні існувати непродажні заповідники, такі як людський організм. Щоб уникнути дрейфу до повної комодифікації природних благ, екоетика може допомогти уникнути постійної плутанини між споживчою вартістю та обмінною вартістю та відновити повне значення слова "цінність". Поняття регульованого адаптивного розвитку може дозволити подолати згори очевидно незводимий дуалізм між економічним розвитком та охороною навколишнього середовища.
Успіх саморегулюючого адаптивного розвитку вимагає реконфігурації наших промислових процесів та нових підходів до використання енергії.
На відміну від регуляторних законів, що регулюють біологію чи екологію, наші промислові товариства працюють у "відкритому циклі", без макрорегулювання. Ланцюги виробництва та споживання послідовні, що призводить до виникнення відходів, що накопичуються в навколишньому середовищі. Екологічний тиск в останні роки поступово наклав принцип переробки (закриття петель). Навіть якщо воно поширюється, все ще обмежена кількість галузей промисловості застосовує його.
Промисловість майбутнього повинна буде функціонувати як екосистема. Промислова екологія - це не лише "екопромисловість", знак турботи про захист навколишнього середовища промисловістю. Вони також не є «зеленими» продуктами або частковою переробкою відходів. Це повна реконфігурація промислових процесів, від регулювання потоку енергії, сировини та продуктів до раціонального повторного використання відходів. Промислова екологія визнає квазібіологічну природу планетарного метаболізму. Їй доведеться заново відкрити та застосувати правила харчових ланцюгів екосистем: продукти та відходи одних є сировиною інших. Все використовується повторно, переробляється, закривається циклами, на яких базується функціонування екосистеми.
Закриття циклів, відкритих нашою виробничою та економічною системою: це справді великий виклик промислової екології чи екоінженерії. Промислова екологія, натхненна принципами біології, породить демануфактурну галузь, настільки ж важливу, як традиційна обробна промисловість. Від автомобілебудування до аеронавтики, від сектору будівельних та громадських робіт до заводів з виробництва енергії, від харчової промисловості до електроніки, всі продукти або конструкції, що вводяться у виробництво, будуть спроектовані, починаючи від їх конструкції, щоб їх легко демонтувати та переробити.
Екоінженерія та вивчення глобальних нормативних актів відкривають інші сектори для галузей завтрашнього дня та для використання енергії в цілому. Більш глибоке знання функціонування екосистеми дозволить екоінженерам втручатися в деякі з її основних метаболічних циклів для отримання енергії або модифікації клімату.
Глобальні нормативні акти безпосередньо стосуватимуться дій щодо лісів (охорона, відновлення лісів), засівання певних океанічних районів для сприяння зростанню фітопланктону, модифікація розподілу сільськогосподарських площ (світлі та темні ділянки), місце відбивних поверхонь у пустелях, будівництво величезного децентралізованого виробництва сонячної енергії.
Одомашнення фотосинтезу буде одним із найбільших викликів наступного тисячоліття. Успіх сонячного переходу є однією з визначальних умов успіху симбіозу між людиною та суспільством. Життя зіткнулося з подібним випробуванням при встановленні симбіозу між первісними живими істотами, що харчуються органічними продуктами, накопиченими в їх життєвому середовищі, і тими, хто здатний забезпечити вироблення власної речовини за допомогою фотосинтезу. Цей симбіоз сьогодні є основою взаємодоповнюючих стосунків між тваринами та рослинами. Сонячний перехід однаковий. Цього разу це стосується всього виду людини та біосфери. Це ознаменує перехід між цивілізацією Прометея, що спирається на її екокапітал невідновлюваних ресурсів або короткостроковий прибуток від неприродних видів енергії, та гайською цивілізацією в симбіозі з навколишнім середовищем.
Приручення фотосинтезу стосується виробництва біомаси або нових матеріалів, а також виробництва енергії відповідними датчиками. За останні двадцять років у цих сферах було досягнуто значного прогресу; прогрес, як теоретичний щодо основних механізмів фотосинтезу, так і практичний у розробці високоефективних сонячних елементів або гнучких сонячних колекторів із використанням фотосинтетичних пігментів.
Розвиток того, що називається «сонячним», прискориться. Цей сектор охоплює п’ять видів прямої або похідної сонячної енергії (сонячні елементи, колектори тепла, вітер, біомаса, гідроелектростанція). Сонячна промисловість, в широкому розумінні, буде одним із двигунів економічного розвитку в першій половині наступного століття. Але цей розвиток потребуватиме нових форм організації виробництва та споживання енергії: децентралізовані структури, паралельні та в мережах, адаптовані до симбіотичного характеру відносин між людиною та суспільством. Геліоструктури, які протистоятимуть існуючим інфраструктурам, таким як ті, що представлені централізованими повноваженнями з виробництва та розподілу нафти та електроенергії.
Виникнуть сонячні макропроекти. Наприклад, встановлення величезних поверхонь сонячних панелей та колекторів у пустельних районах або на островах, що плавають в океані; перетворення виробленої електроенергії у водень завдяки електролізу води та зрідження цього водню для його транспортування та доставки до споживаючих регіонів (автомобільні двигуни, місцеві електростанції для виробництва електроенергії за допомогою паливних батарей); використання сонячної плитки для будівель та гнучких сонячних штор на склінні; встановлення вітрових електростанцій потужністю кілька мегават на морських платформах; когенерація електроенергії та гарячої води місцевими міськими станціями. Такі установки зменшують шкідливі викиди газів, покращують енергоефективність та розширюють можливості користувачів.
На завершення: погляд у вигляді мрії до 3-го тисячоліття. Ось дві доповіді преси, уявні, але дуже правдоподібні.
Лос-Анджелес. 7 лютого 2014 р. 14:45. UPI. Стерлінгові двигуни в пустелях. Двигун, винайдений у 1816 році преподобним отцем Робертом Стірлінгом, виробляє електроенергію для каліфорнійської мережі з рекордною ефективністю 36%. Гігантські параболи, здатні стежити за Сонцем у своєму русі, концентрують енергію в певній точці кожного з 82 двигунів Стерлінга, зібраних у пустелі Мохаве. Якщо ця перша сонячна електростанція буде задовільною, десятки інших установок будуть встановлені в американських пустелях. За підрахунками, площі пустелі в 270 км2 було б достатньо для виробництва електроенергії, необхідної для всіх американських штатів.
Останній роздум про роздуми про взаємозв'язок між енергетикою, промисловістю та екосистемою на зорі 21 століття:
Подібно до того, як розвиток біоінженерії вимагав звернення до біоетики, яка обмежує ризики практик, що суперечать добру людини, так і розвиток екоінженерії повинен базуватися на екоетиці, що зменшує ризики неконтрольованого маніпулювання екосистемою.