У сьогоднішньому світі простежуються дві широкі, базові тенденції та реалії. Ми посилатимемося на них як на «устояні» та «потенційні». Устояні тенденції є соціально-економічними тенденціями, які діють на час написання цього есе і вони, в контексті охорони здоров’я та екологічного балансу проявляють себе як майже цілком негативні[533]. Потенційні тенденції, з іншого боку, відображають покращення життя та створюючі баланс можливості, які можуть здійснитися, коли будуть внесені соціальні зміни вищого порядку. Як зазначалося раніше, ці дві тенденції очевидно функціонують в системній суперечності одна до одної.
В есе «Соціальна дестабілізація та перехід» буде приділено більше уваги глибокому розгляду поточного стану соціальних справ. Однак, можна зазначити, що ефективність, яка тут визначається, захищається та припускається, наводиться не лише для того, щоби показати, наскільки кращим «міг би бути» світ. Ці базові спостереження насправді вимагають впорядкування, якщо ми маємо намір зберегти стабільність у нашому світі, враховуючи його сучасні моделі деградування.
З кількістю населення, яке, за прогнозами, сягне понад 9 мільярдів до 2050 року[534], з тенденціями нестачі їжі[535], води[536] та енергії[537], котрі уже видніються на горизонті, ці пропозиції мають на меті не лише покращення, а справжню зміну курсу. В загальному, погляд «ZEITGEIST» має основу в тому, що коли ці сучасні, так звані устояні тенденції будуть продовжувати здійснювати недалекоглядні, основані на ринку, практики разом з усіма характеристиками, які їх супроводжують, то людська культура не лише не досягне позитивного застосування виражених потенційних тенденцій, а при цьому буде також відбуватися подальше посилення дестабілізації.
Постдефіцитний світогляд
В цьому розділі основні статистичні дані та тенденції будуть представлені для того, щоби показати як ми – глобальне суспільство, можемо досягнути переходу до «постдефіцитної»[538] соціальної системи. Тоді як дефіцит в абсолютних умовах завжди існуватиме для людства на тому чи іншому рівні у цій закритій системі ресурсів Землі, дефіцит на рівні людських потреб та базового матеріального успіху більше не є діючим захистом застосування методів ринкової системи[539].
Загальнопоширеним аргументом на захист цінової системи та ринку є те, що, мовляв, якщо існує будь-який дефіцит, то будь-який інший підхід не буде працювати. Тобто, оскільки не всі можуть мати певну кількість товарів, то ця кількість і є дефіцитом, а отже, людям потрібні гроші (або їх відсутність) для того, щоби відсортувати тих, хто отримає ці товари, а хто – ні.
Проблема цього припущення полягає в тому, що воно ігнорує можливість певних ресурсів, а отже і товарів, мати більшу доречність, порівняно з чимось іншим, коли мова йде про охорону здоров’я. Порівняння дефіциту найбільш дорогих, розкішних машин, які більше призначені для задоволення статусу своїх власників, ніж для виконання свого базового призначення як засобу транспорту – з дефіцитом їжі, яка є базовою життєвою потребою для здоров’я, є неправильним в реальних життєвих умовах. Тоді інтерес у першому випадку полягає у задоволенні его власника, який ймовірно вже втамував свої базові потреби, щоб дозволити собі такий продукт, і це не можна прирівнювати до інтересу у другому випадку, тобто зацікавленості тих, хто має дуже мало або зовсім нічого поїсти, а отже, хто не може вижити. Не можна довільно поєднувати такі «потреби» та «бажання», нібито вони в теорії є просто одним і тим самим. На жаль, саме так веде себе ринкова система.
Ба більше, разом із великим дисбалансом багатств та матеріального забезпечення[540], приходить невідворотна соціальна дестабілізація. Практично кожен широкомасштабний суспільний розкол та революція, яку ми бачили в останні кілька століть мала певний економічний базис, який як правило обертався навколо соціального дисбалансу, експлуатації та класового розшарування[541]. Теж саме відбувається з причинами злочинності, тероризму, згубних звичок та інших соціальних проблем. Практично всі ці схильності породжені позбавленнями, абсолютними або відносними, і ці позбавлення є притаманними природі суспільства, яке базується на конкуренції та дефіциті.
Отже, якщо просто зменшити наші економічні реалії до простої торгівлі, в поєднанні з заявою, що будь-який рівень дефіциту виправдовує застосування ринку, цін та грошей для розподілу, то це буде означати ігнорування справжньої природи того, що забезпечує соціальну гармонію, стабільність та охорону здоров’я. Чи видається це доцільним – відмовитися від технічної здатності, яка дає можливість, скажімо, підняти матеріальне становище 80% людства до рівня, який на теперішній момент доступний лише 10% людей, просто тому, що «не всі можуть мати 500-кімнатний маєток»? Знову ж таки, абсурдність цього заперечення є абсолютно очевидною, коли приймається системна точка зору відносно того, що насправді має значення для охорони здоров’я та соціальної стійкості.
Крім цього, нижче Ви знайдете список сучасних умов життєзабезпечення, які є доступними для світового населення і які залишаються незастосованими через фактори-перешкоди, що властиві ринковій економіці. Кожному питанню присвячено свій власний підрозділ.
1) Виробництво їжі: сучасні методи виробництва вже створюють більш, ніж достатньо їжі, щоби нагодувати всіх людей на Землі. Крім того, сучасні тенденції, спрямовані на оптимізовані технології та агрокультурні методи, також показують можливості до подальшого збільшення ефективності виробництва та поживних якостей до стану справжнього достатку, з мінімальним застосуванням людської праці та щораз меншими потребами в енергії, воді та землі.
2) Чиста вода: зараз існують такі процеси опріснення і знезаражування, при широкому застосуванні яких жодна людська істота, навіть в ситуації теперішнього рівня забруднення, ніколи би не залишалися без питної води, незалежно від місця її проживання на Землі.
3) Енергія: завдяки геотермальним, вітровим, сонячним та гідро- джерелам в поєднанні з системно-орієнтованими процесами, які можуть вловлювати вихідну енергію та безпосередньо використовувати її повторно, існує абсолютний достаток енергії, який може забезпечити в кілька разів більше за поточне світове населення.
4) Матеріальне виробництво та доступ: спектр матеріального виробництва, від будівель до транспорту та загальновживаних товарів, зазнав об’єднання засобів виробництва, споживчих товарів та людської праці. При відповідному системному об’єднанні кожного виду виробництва, разом з оптимізованими процесами регенерації та всезагальної трансформації від використання прав власності до системи прав доступу, стає очевидним, що всі відомі функції товарів (у формі продукту) можуть на базі потреб використовуватися 100% людства в доступному достатку.
Продуктивна здатність
Разом з тим, перед детальним розглядом цих чотирьох питань, в пріоритеті перебуває аналіз «продуктивної здатності» Землі. Продуктивна здатність визначається як «максимальна, врівноважена кількість організмів певного виду, яка може безкінечно підтримуватися даним середовищем»[542].
Припущення щодо продуктивної здатності Землі стосовно людського виду, в основі якого – розуміння, як багато людей може підтримувати Земля та її біосфера, є спірною темою протягом багатьох століть. Наприклад, в 2001 році, в рапорті ООН було сказано, що дві третини всіх оцінок, які були помічені на той час, лежали в межах від 4 мільярдів до 16 мільярдів, із середнім показником близько 10 мільярдів[543].
Втім, технологічні зміни та їх можливості посилювати ефективність стосовно того, як використовуються наші ресурси[544], становлять постійну перешкоду в таких спробах дійти відчутної, емпіричної цифри. Реальність же полягає в тому, що кількість людей, які може підтримувати Земля дуже сильно варіюється і основується, певною мірою, на поточному стані доступних технологій. Що більше ми досягаємо прогресу в науковому та технічному розумінні, то більше людей ми можемо підтримувати, з меншою кількістю енергії та ресурсів, витрачених на одну особу.
Звісно, тут не йдеться про те, що в межах замкненої системи Землі ми маємо якусь необмежену можливість розмножуватися. Тут радше висвітлюється доречність того, що означає бути стратегічними, розумними та ефективними у нашому використанні ресурсів та, як наслідок, у самому індустріальному та економічному процесі.
Сьогодні немає жодних доказів наближення до продуктивної здатності Землі, якщо ми візьмемо до уваги тенденції, які розкривають наш широкий потенціал у тому, щоби «робити більше з меншого», в поєднанні з системою цінностей, яка чітко визнає, що ми, як вид, населяємо закриту систему Землі із загальними природними обмеженнями, а підтримка інтересу у збалансованості, ефективності та стійкості є нашою персональною відповідальністю перед самим собою, один одним та майбутніми поколіннями.
Цей освітній імператив підкреслює, що свідома, поінформована глобальна культура може за потреби стабілізувати рівень свого розмноження і без зовнішнього примусу, якщо такий базовий взаємозв’язок буде розумітися належним чином. Звісно, багато можна сказати про вплив старих, традиційних вірувань. Наприклад, релігійних доктрин, які вважають, що постійне та безперервне розмноження є чеснотою. Такі погляди, походження яких лежить у відсутності знань, що ми маємо на сьогодні й котрі стосуються нашого спільного існування на обмеженій планеті, будуть ймовірно подолані природним чином через освіту[545].
Крім того, якщо проаналізувати поточні регіони посиленого зростання населення, то можна побачити, що ті, хто живе у позбавленнях та бідності розмножуються швидше, ніж ті, хто живе не в бідності. Також точаться деякі суперечки стосовно того, чому ця модель існує, проте, тут все ж простежується чіткий взаємозв’язок. Цей факт доводить, що підвищення стандарту життя людей може зменшувати рівень їхнього розмноження, а це посилює соціальний обов’язок створити більш справедливу систему розподілу ресурсів.
Виробництво їжі
Відповідно до даних «Продовольчої та сільськогосподарської організації ООН» (англ. «The United Nations Food and Agriculture Organization»), одна із восьми осіб на Землі (близько 1 мільярда людей) страждають від хронічного недоїдання. Майже всі ці люди живуть в країнах, що розвиваються, і становлять 15% населення цих країн[546]. Немає необхідності пояснювати, що бідність прямо пов’язана з цим феноменом.
Проте, осторонь від політики та бізнесу, світове сільське господарство на сьогодні виробляє на 17% більше калорій на одну людину, ніж 30 років тому, незважаючи на приріст населення на 70%. Існує достатньо їжі, щоби надавати кожному у світі принаймні 2,720 кілокалорій (Ккал) на день, що є більш, ніж достатньо для підтримки хорошого стану здоров’я для більшості[547] [548]. Тому, існування такої великої кількості хронічно голодних людей в розвинутому світі сьогодні вказує, як мінімум, на те, що тут щось фундаментально не так із самим глобальним індустріальним та економічним процесом, а не з продуктивною здатністю Землі чи з людською здатністю належно обробляти ресурси.
Відповідно до даних Інституту інженерів-механіків: «[Ми] виробляємо [глобально] близько чотирьох мільярдів метричних тонн їжі на рік. Проте, через погані практики в збиранні, зберіганні та транспортуванні, так само як і нераціональне ринкове та споживче використання ресурсів, підраховано, що 30-50% (або 1,2-2 мільярди тонн) всієї їжі, що виробляється, ніколи не досягає людського шлунку. Крім того, ця цифра не відображає той факт, що велика частина землі, енергії, добрив та води також втрачаються при виробництві продуктів харчування, які в кінцевому рахунку просто марнуються»[549].
За словами дослідника харчових відходів Валентина Турна, «кількості калорій, які потрапляють на смітник у Північній Америці та Європі було би достатньо, щоби тричі нагодувати голодних усього світу»[550].
Економічно моделі марнування країн Першого світу можуть породжувати посилення ціни на глобальну поставку їжі через посилений попит, що є результатом цих же моделей марнування. Наприклад, країни Першого світу посилюють епідемію світового голоду своїми моделями марнування на етапі споживання, тому що попит, який посилюється в результаті збільшення марнування, піднімає цінову вартість вище тієї, що є доступною для багатьох.
Коли для світу споживання звичайно існує освітній імператив для того, щоби розглянути доцільність своїх моделей споживання в поточному кліматі, як відповідно до того, що стосується реального марнування їжі, так і відповідно до його впливу на глобальний рівень цін через посилений попит, який виникає через це марнування, стає очевидним, що найбільш ефективними та практичними засобами для подолання цієї глобальної неефективності є «оновити» саму систему виробництва їжі за допомогою сучасних методів. Це, в поєднанні з обміркованою локалізацією самого процесу для зменшення широкого спектру марнування, який спричиняється неефективністю в сучасному глобальному ланцюгу постачання їжі[551], не лише зменшило би проблеми в загальному, а також значною мірою підвищило би продуктивність, якість продуктів та обсяг виробництва загалом.
Коли активне використання орної землі та основаного на землі сільського господарства буде все актуальне (в ідеалі, звісно, разом з більш стійкими практиками ніж ті, які ми використовуємо сьогодні)[552], значна доля тиску може бути з часом зменшена завдяки прогресивним безґрунтовим методам, які потребують менше води, менше добрив, менше пестицидів (або взагалі їх повне виключення), менше землі та менше праці. Такі виробничі потужності сьогодні можуть бути побудовані в урбаністичних умовах міста або навіть в морі, далеко від берегової лінії[553].
Мабуть, найбільш перспективним з усіх цих упорядкувань є вертикальне фермерство[554]. Воно пройшло випробовування у багатьох регіонах, де показало надзвичайно перспективні результати ефективності. Екстраполяція цих статистичних даних, у поєднанні з паралельними тенденціями прогресу (посилення в ефективності) механізмів пов’язаних з цим процесом, вказує на те, що майбутнє виробництво їжі в достатку не тільки буде використовувати менше ресурсів на одиницю випуску продукції (порівняно з поточними традиціями, які базуються на землі), призводити до меншого марнування, мати менший екологічний відбиток, підвищувати якість їжі і таке інше. Також використовуватиметься менше поверхні планети, можливим стане виробництво тих видів їжі, які були колись обмежені певними кліматичними умовами або регіонами, і які тепер зможуть вирощуватися практично всюди в закритих, вертикальних системах.
Тоді, як підходи до цього варіюються, загальнопоширені методи включають системи сівозміни в прозорих обгороджених корпусах з використанням природного світла, в поєднанні з обслуговуючими водними та живильними системами гідропоніки[555], аеропоніки[556] та/або аквапоніки[557]. Тут також використовуються системи штучного світла, разом з іншими засобами поширення природного світла, такими, як використання систем параболічних дзеркал, що можуть переміщувати світло без електрики[558]. Для цих споруд загальнопоширеними є системні підходи «перетворення відходів на енергію»[559], які застосовуються разом з прогресивними енергосистемами, основаними на регенеративних процесах або локалізованих джерелах. Продуктивність цих різноманітних підходів значною мірою посилюється, оскільки їжа може вирощуватися майже 24 години на добу, сім днів на тиждень.
Загальнопоширеним запереченням щодо такого виду фермерства в більшості є питання їхнього енергетичного відбитку, де критикується використання штучного світла в деяких його варіантах як занадто енергоємного. Проте, використання систем відновлюваних джерел енергії, таких, наприклад, як фотовольтаїка, в поєднанні з регіональним розміщенням, яке є найбільш сприятливим для відновлюваних методів (наприклад, біля хвиль, припливів або геотермальних джерел) і становить реальне рішення для стійкої, безвуглеводної енергетики.
Однак, краще міркувати про це в порівняльному контексті. В США до 20% споживання викопного палива країни припадає на харчовий ланцюг, відповідно до даних «Продовольчої та сільськогосподарської організації ООН» (FAO), які вказують на те, що використання викопного палива системами виробництва їжі в розвинутому світі «часто перевищує його використання в автомобілях»[560].
У Сінгапурі система вертикальних ферм, яку зазвичай споруджують у прозорих корпусах, використовує автоматизовану гідравлічну систему замкненого циклу для того, щоб циклічно обертати урожай між сонячним світлом та подачею органічних поживних речовин, де витрати на електроенергію для одного корпусу складають лише близько $3 на місяць[561].
Ця система в десять разів продуктивніша в розрахунку на один квадратний фут, ніж традиційне фермерство, і споживає набагато менше води, праці та добрив, як уже зазначалося раніше. Тут також, по суті, немає транспортних витрат враховуючи, що вся продукція розподіляється локально, зберігаючи більше ресурсів та енергії.
Назагал сьогодні існує цілий спектр таких програм, але в багатьох випадках використовують уже наявні структури, які не призначені для такої роботи[562]. В Чикаго (Іллінойс, США) діє найбільша в світі сертифікована органічна вертикальна ферма. Вона, здебільшого, виробляє зелень для місцевих ринків Чикаго, проте ці 90 000 квадратних футів виробничих потужностей використовують систему аквапоніки[563], де відходи риб тиляпії дають поживні речовини для рослин. Ферма зберігає 90% своєї води, порівняно з методами традиційного фермерства, і не має ніяких сільськогосподарських стоків. На додаток до цього, всі її відходи (коріння рослин, стебла та навіть упаковка, яка здатна до біологічного розкладу) спільно переробляються, що зводить кількість відходів до нуля[564].
Сучасні статистичні дані варіюються у відношенні до ефективності, часто через грошові обмеження та властиві їм проблеми рентабельності. Як і з більшістю в ринковій системі, перспективні технології знаходять свій розвиток лише тоді, коли вони доводять свою конкурентоздатність. Зважаючи на новизну цих ідей, ми не можемо чекати, що побачимо багато прикладів їх втілення, так само як не можемо чекати, що побачимо високу оптимізацію таких методів для їх оцінювання без «схвалення ринку».
Втім, ми можемо екстраполювати усвідомлений потенціал наявних систем, масштабуючи їх застосування так, наче вони були у найбільш ефективній формі впроваджені в кожному великому місті. Наступний список підтверджує перевагу цього підходу над сучасними традиційними методами, які базуються на землі. Він показує не лише більш стійку, а й продуктивнішу практику, яка може, в поєднанні з уже створеними методами, багато разів задовольнити все світове населення їжею, основаною на овочах[565].
Різноманіття:
На противагу традиційному фермерству, вертикальні ферми можна споруджувати будь-де, навіть на воді, використовуючи збільшення кількості висхідних рівнів для примноження продуктивної здатності (тобто десятиповерхова ферма буде виробляти 1/10 продуктивності 100-поверхової ферми). Таке використання простору часто обмежується архітектурними можливостями. Ба більше, рослини можуть рости «на замовлення» в багатьох аспектах, тому що скасовуються регіональні обмеження, оскільки ці ферми можуть вирощувати практично будь-що.
Зменшене використання ресурсів:
Вертикальні ферми використовують значно менше води та пестицидів, і є більш сприятливими для застосування невуглеводних методів живлення та удобрення. Їхнє використання енергії може змінюватися, базуючись на прикладних застосовуваннях, але при найбільш ефективних налаштуваннях, вони використовують набагато менше енергії як для живлення самої ферми, так і стосовно відсутності у цьому випадку потреби у надлишкових вуглеводних добривах та транспорті, який живиться продуктами нафтопереробки, що є важким тягарем у сучасних фермерських процесах.
Більша стійкість та менша екологічна шкода:
Теперішні традиції фермерства визнають як одні з найбільш екологічно руйнівних процесів сучасного суспільства. За словами журналіста-еколога Рені Чо, «на 2008 рік 37,7% земель планети та 45% землі США використовувалися для сільського господарства. Вторгнення людей в дикі землі призвело до поширення інфекційних захворювань, втрати біорізноманіття та руйнування екосистем. Інтенсивна обробка землі та погані методи обробітку ґрунтів призвели до деградації сільськогосподарських земель планети. Щороку використовуються мільйони тонн токсичних пестицидів, які забруднюють поверхневі та ґрунтові води, і ставлять під загрозу живу природу.
Сільське господарство є відповідальним за 15% світового викиду парникових газів, а використання викопного палива налічує одну п’яту всього використання цього виду палива в США, яке здебільшого застосовується для приведення в дію сільськогосподарського обладнання, транспорту їжі та виробництва добрив. Оскільки надлишки добрив змиваються в річки, струмки та океани, то це може призводити до евтрофікації: розмножується цвітіння водоростей; коли вони помирають, їх поїдають мікроби, які використовують майже весь кисень у воді; результатом є мертві зони, які вбивають усе водне життя. 2008 року у світі налічувалося 405 мертвих зон… більш ніж дві третини світової прісної води використовується для ведення сільського господарства»[566].
Постдефіцитна продуктивність:
Вчені Колумбійського університету, працюючи над системами вертикальних ферм, визначили, що для того, аби прогодувати 50 000 людей, потрібна 30-поверхова будівля розміром з квартал Нью-Йорка[567]. Квартал Нью-Йорка займає приблизно 6,4 акрів[568]. Якщо ми екстраполюємо ці дані в контексті міста Лос-Анджелеса (Каліфорнія, США) з населенням близько 3,9 мільйонів[569] та загальною площею приблизно 318,912 акрів[570], то для того, щоб нагодувати всіх місцевих жителів, знадобилося б близько 78 таких тридцятиповерхових споруд площею 6,4 акрів кожна. У результаті, щоб прогодувати все населення міста, потрібна площа, яка становить 0,1% загальної територіальної площі Лос-Анджелеса[571].
Суша, що займає близько 29% поверхні Землі, складає 36 794 240 000 акрів, а людське населення на кінець 2013 року складало 7,2 мільярди[572]. Якщо ми екстраполюємо той же базис 30-поверхових вертикальних ферм, які займають 6,4 акрів для годування 50 000 чоловік, то ми прийдемо до того, що для того, аби прогодувати все світове населення нам потрібно 144 000 вертикальних ферм[573]. Сумарна площа, необхідна для розміщення цих ферм, становить 921 600 акрів[574]. Зважаючи на те, що близько 38% (13 981 811 200 акрів) всіх земель планети Земля зараз використовують для традиційного сільського господарства[575], ми бачимо, що нам потрібно лише 0,006% землі, яка нині використовується для сільського господарства, щоб задовольнити ці виробничі потреби[576].
Ця екстраполяція зараз – чисто теоретична і цілком очевидним є те, що до уваги повинно братися чимало інших факторів, що стосуються розміщення таких фермерських системи та їх критичних особливостей. Також, в межах статистичних даних використання земель на 38%, багато цієї землі використовується для вирощування худоби, а не лише для вирощування врожаю. Однак, вихідні статистичні дані видаються абсолютно неймовірними стосовно можливостей ефективності та продуктивності. По суті, якщо ми би теоретично взяли лише ті землі, які тепер використовуються тільки для вирощування врожаю (близько 4 408 320 000 акрів[577]), замінюючи процес вирощування, оснований на землі, лише на такі 30-поверхові системи вертикальних ферм (розміщенні поряд одна з одною), обсягу виробництва було б достатньо, щоби прогодувати 34 440 000 000 000 (34,4 трильйони) людей[578].
Враховуючи, що нам буде потрібно прогодувати лише 9 мільярдів людей до 2050 року, для чого використовуватиметься близько 0,02% цієї теоретичної продуктивності, будь-які практичні заперечення, доволі поширені при аналізі наведеної вище екстраполяції, виглядають сумнівними. Як останнє зауваження варто зазначити, що білки, які є легко доступними в рослинному світі, все ще схиляють до зацікавленості у виробництві м’яса. Із погляду стійкості, ігноруючи загальні моральні питання та, вірогідно, негуманні практики, які все ще є загальнопоширеними для індустріалізованого вирощування худоби, виробництво м’яса сьогодні є екологічно шкідливим актом.
Відповідно до даних Міжнародного науково-дослідницького інституту тваринництва (ILRI), системи тваринництва займають близько 45% поверхні Землі[579]. Відповідно до даних Продовольчої та сільськогосподарської організації ООН (FAO), тваринницький сектор виробляє більше парникових газів, ніж сучасний транспорт, що їздить на бензині[580]. Враховуючи також, що 90% всієї великої риби, яка колись жила в океані, зникла через надмірне виловлювання[581], нові рішення стають ще більш необхідними.
Одним з таких рішень є аквакультура, яка є фермерством безпосередньо із вирощування риби, ракоподібних та т.д. Цей прямий підхід, у випадку стійкого застосування, може задовольнити людське споживання багатою на білок рибою, вирощеною на фермах, заміщуючи попит на м’ясо, виробництво якого базується на землі. Іншим підходом є виробництво «м’яса у пробірці». М’ясо у пробірці може бути виготовлене як смужки м’язового волокна, котре вирощується шляхом злиття клітин-попередників, ембріональних стовбурових клітин або спеціалізованих сателітних клітин, знайдених у м’язовій тканині. Цей вид м’яса вирощують, зазвичай, у біореакторах.
Хоча і на експериментальному рівні, в 2013 році у Лондоні був приготований та спожитий перший у світі лабораторно вирощений гамбургер[582]. Інші вигоди включають також зменшення хвороб, які мають тваринницьке походження, і котрі є дуже поширеними, разом з можливістю уникання певних негативних для здоров’я характеристик традиційного м’яса, як це, наприклад, відбувається у виробництві при видаленні жирних кислот.
Чиста вода
Враховуючи, що людський організм без прісної води може прожити лише кілька днів[583], доступний для всіх достаток цього найбільш базового ресурсу є критичним. Окрім того, вода є основою багатьох промислових методів виробництва, включаючи саме сільське господарство. Прісна вода – це поширена в природі вода, яка міститься на земній поверхні у вигляді льодовикових щитів, льодовикових шапок, льодовиків, айсбергів, боліт, ставків, озер, річок та струмків, а також під землею – підземні води у водоносних шарах та підземні течії. 97% усієї води на планеті Земля є солоною і не може споживатися безпосередньо.
Відповідно до даних Всесвітньої організації охорони здоров’я, «близько 2,6 мільярдів людей – половина населення всіх країн, що розвиваються, – відчувають нестачу навіть у простих «налагоджених» вбиральнях, а 1,1 мільярд людей не мають доступу до будь-якого виду налагодженого джерела питної води. Прямим наслідком цього є:
● 1,6 мільйонів людей помирають щороку від шлунково-кишкових захворювань (включаючи холеру), що є властивим для відсутності доступу до безпечної питної води та базової санітарії, і 90% із цих смертей припадають на дітей віком до 5 років – головним чином у країнах, що розвиваються;
● 160 мільйонів людей інфіковані шистосомозом, що призводить до десятків тисяч смертей щороку; 500 мільйонів людей ризикують захворіти на трахому, з яких 146 мільйонів можуть втратити зір, а у ще 6 мільйонів зір може послабитись;
● Кишкові глисти (аскаридоз, трихоцефальоз та анкілостомоз) є поширеною проблемою у країнах, що розвиваються, через невідповідну якість питної води, санітарії та гігієни, де 133 мільйонів людей страждають від великої кількості інфекцій, пов’язаних з кишковими глистами; щороку фіксують близько 1,5 мільйонів випадків клінічного гепатиту»[584].
Відповідно до даних ООН, до 2025 року приблизно 1,8 мільярдів людей будуть жити у вододефіцитних регіонах, а 2/3 всього світового населення житиме в областях з низькою якістю води[585]. Так само, як і з більшістю всіх сучасних світових проблем, пов’язаних з ресурсами, ця проблема стосується і поганого управління та відсутності індустріальних програм. Із погляду управління, через забруднення, надмірне використання та неефективну інфраструктуру в світі марнують величезний об’єм води. Близько 95% всієї води, яка надходить у більшість помешкань, повертається в каналізацію після одноразового використання[586].
Системним рішенням для оптимізації такого використання є таке проектування кухонь та ванних кімнат, щоби вони перехоплювали воду для різних цілей. Наприклад, вода, яка протікає через раковину або душ може використовуватися для туалету. Різні компанії недавно почали впроваджувати такі ідеї на практиці, але назагал більшість інфраструктур не роблять нічого, що нагадувало б схеми повторного використання. Це теж стосується великих комерційних будівель, які можуть створювати мережі повторного використання скрізь по всій будівлі, в поєднанні зі збором дощової води задля інших цілей, і таке інше.
Забруднення води є проблемою, яка впливає як на розвинуті країни, так і на країни, що розвиваються, на багатьох рівнях. За оцінками Управління з охорони навколишнього середовища США (EPA), 850 мільярдів галонів необроблених викидів (відходів) зливають у водойми щороку, призводячи до більш, ніж 7 мільйонів захворювань щорічно[587]. За оцінками Центру з управління водою «третього світу» лише приблизно від 10% до 12% стічних вод в Латинській Америці обробляють належним чином. Місто Мехіко, наприклад, «експортує» свої необроблені стічні води місцевим фермерам.
Фермери це цінують, тому що вода підвищує врожайність, але стічні води дуже сильно забруднені патогенними мікроорганізмами та токсичними хімічними речовинами, що становлять серйозний ризик для здоров’я як самих фермерів, так і споживачів сільськогосподарської продукції, яка вирощується на цій території. В Індії великі міста виливають необроблені стічні води у водойми, які служать для поставки питної води. Місто Делі, наприклад, виливає стічні води безпосередньо в річку Ямуна – джерело питної води для близько 57 мільйонів людей[588].
При пошуку рішень цієї проблеми потрібно, зокрема, звернути увагу на широку неефективність, причиною якої є грошові обмеження більшості держав для того, щоб установити належні системи відходів, в поєднанні з імперативом промислового дизайну включити технічні прийоми систем повторного використання для того, щоби краще зберігати та користуватися нашими наявними ресурсами.
Крім цього, найбільш значним, широким рішенням для подолання цих проблем, яке би не лише полегшило зменшення поточних негараздів із водою, що вражають більш ніж 2 мільярди людей, але й також дозволило би перейти до умов відносного достатку прісної води для всіх людей, є використання сучасних а) очисних систем та б) систем опріснення як у макроіндустріальних, так і у мікроіндустріальних масштабах.
(a) Очищення:
Прогрес у очищенні води дуже стрімко пришвидшився разом з появою нових технологічних варіацій у цьому підході. Мабуть, одним з найбільш ефективних на сьогодні є «ультрафіолетова (UV) дезінфекція». Цей процес застосовується у широких масштабах, потребує мало енергії та спрацьовує дуже швидко.
За словами інженера Ашока Гаджила, винахідника портативних ультрафіолетових систем, «із погляду використання енергії, 60 ват електричної енергії – що можна прирівняти до потужності однієї звичайної настільної лампи – достатньо, щоби дезінфікувати воду зі швидкістю 1 т/год, або п’ятнадцять літрів на хвилину… Такої кількості води достатньо, щоб задовольнити потреби у питній воді місцевого населення кількістю 2000 чоловік»[589]. Цей прилад, розроблений Гаджилом для бідних сільських зон, може працювати від сонячних панелей, важить лише 15 фунтів і не має ніяких токсичних викидів.
Звісно, це не панацея. Дезінфекція ультрафіолетом дуже добре спрацьовує проти бактерій та вірусів, проте, вона є менш ефективною для інших типів забруднення, таких, наприклад, як суспендовані тверді частинки, каламутність, колір або розчинна органічна матерія[590]. При застосуванні у великих масштабах, ультрафіолет часто поєднується з більш стандартною обробкою, з такою, наприклад, як хлорування, як це відбувається з найбільшим у світі заводом із дезінфекції питної води ультрафіолетом у Нью-Йорку, що може обробляти 2,2 мільярда американських галонів (8 300 000 кубічних метрів) на день[591]. Це складає 3 029 500 000 кубічних метрів на рік.
Одна середньостатистична людина у Сполучених Штатах споживає 2842 кубічних метрів на рік[592]. Сюди також входить прісна вода, яка використовується для промислових потреб, а не лише для прямого споживання (пиття). Середній показник у світі складає 1385 кубічних метрів на рік[593]. Китай, Індія та Сполучені Штати на сьогодні є найбільшими споживачами прісної води у світі і більшість цієї води використовується у виробництві, головно у сільському господарстві[594]. По суті, близько 70% всієї прісної води у світі використовується в сільському господарстві[595].
Заради суто статистичного аргументу, ігноруючи дуже важливий розгляд стратегічного використання води, систем повторного її використання та можливостей її зберігання шляхом прогресивних та ефективних індустріальних застосувань, розгляньмо просте питання: що потрібно для того, щоби дезінфікувати (припускаючи, що це є необхідним) всю прісну воду, яка зараз використовується світовим населенням за середнім показником, в усіх контекстах? Враховуючи середній показник у світі, який складає 1385 кубічних метрів та кількість населення в 7,2 мільярди, ми прийдемо до загального щорічного споживання в 9,972 трильйони кубічних метрів.
Використовуючи дані продуктивної здатності заводу із дезінфекції питної води ультрафіолетом у Нью-Йорку, яка складає близько 3 мільярди кубічних метрів на рік, як базу установки таких заводів, ми побачимо, що нам потрібно 3 327 таких заводів у всьому світі[596]. Нью-йоркський завод займає близько 3,7 акрів (160 000 квадратних футів)[597]. Це означає, що теоретично потрібно близько 12 309 акрів землі для того, щоби забезпечити очистку всієї прісної води, яка у цей момент споживається усім світовим населенням. Звісно, немає необхідності казати, що існує чимало інших «наслідкових» факторів, які вступають в дію, як наприклад, потреба в електроенергії у поєднанні з критичною важливістю розміщення.
Втім, розгляньмо це в ширшому, більш продуманому порівнянні. Одні лише збройні сили США, які мають 845 441 військових будівель та баз, займають близько 30 мільйонів акрів землі у світі[598]. Потрібно лише 0,04% цієї землі для того, щоб продезинфікувати всю прісну воду, яка споживається у світі, якби це було потрібно в таких масштабах.
B) Опріснення
Крім реалістичних можливостей масового глобального очищення забрудненої прісної води, імовірно, найбільш потужними засобом для того, щоби забезпечити поставку придатної до вживання, питної води є її перетворення прямо із солоного джерела, тобто з океану. Зважаючи на те, що більшість води, яку містить планета є солоною, лише один цей метод, при його правильному використанні, забезпечить глобальний достаток води.
Найбільш поширеним методом опріснення, відомим на сьогодні, є «зворотній осмос» – процес, який виймає водні молекули із солоної води, залишаючи іони солі у залишковій ропі, яка є побічним продуктом відходів. Відповідно до даних Міжнародної асоціації опріснення, «у цей момент, на зворотній осмос (ЗО)… припадає близько 60% всіх встановлених виробничих потужностей, за яким йде термальний процес багатоступеневого миттєвого випарювання (англ. «MSF» або «multi-stage flash»), який складає 26% та метод багатоколонної дистиляції (англ. «MED» або «multi-effect distillation), що складає 8,2%»[599]. На 2011 рік у світі існувало близько 16 000 дистиляційних заводів, а загальна світова продуктивність всіх оперативних (тобто діючих) заводів складала 66,5 мільйони кубічних метрів на день, або приблизно 17,6 мільярдів американських галонів щодня[600].
Як буває з будь-якою технологією, багато прогресивних методів, які сьогодні розглядаються як «експериментальні», пропонують потужне посилення ефективності при розвитку цих тенденцій. Один із таких методів називається ємнісним опрісненням (ЄО), відомим також як ємнісна деіонізація (ЄД). Він показав свою високу ефективність в плані використання енергії, нижчого тиску, відсутність мембранних компонентів та відсутність шкідливих викидів на противагу традиційним практикам. Його також можна дуже легко нарощувати, оскільки для цього потрібно просто збільшити кількість електронів потоку в системі[601].
Отже, якщо ми розглянемо наявні в загальному методи в поєднанні з новими методами, ми побачимо загальну тенденцію посилення ефективності як у збереженні енергії, так і у продуктивності[602]. Після цієї коротенької примітки, подальший фокус екстраполяції в напрямку «постдефіцитного» застосування опріснення води буде включати лише поточні, перевірені методи, які вже застосовуються, а саме – систему зворотного осмосу.
Вікторіанський опріснюючий завод є прогресивним заводом з опріснення морської води методом зворотного осмосу, який розміщується поблизу міста Вогтаггі, Бас-кост, в південній Вікторії, Австралія. Він був збудований в грудні 2012 року і може виробляти, за скромними розрахунками, близько 410 000 кубічних метрів опрісненої води на день (150 мільйонів кубічних метрів на рік)[603], тоді як площа, котру він займає, становить близько 20 гектарів (приблизно 50 акрів землі)[604]. Оскільки, як вже зазначалося раніше, загальне щорічне споживання води у світі на сьогодні складає близько 9 трильйонів 972 мільярдів кубічних метрів, то це означає, що потрібно було би 60 000 заводів[605] для того, щоб обробити всю питну воду, яка використовується. Знову ж таки, ця екстремальна екстраполяція призначена для того, щоби мати якусь порівняльну точку, оскільки у дійсності нам не потрібно опріснювати так багато води.
Втім, припускаючи, що нам насправді потрібно постійно опріснювати морську воду для того, щоби відповідати викликам глобального споживання, в загальному нам би знадобилося 3 мільйони акрів землі. Планета має близько 217 490 миль берегової лінії[606], що означає: при широкому використанні моделі, яка застосовується у місті Вогтаггі, яка займає, умовно, 20 гектарів (близько 50 акрів), при тому, що в гектарі 100 метрів (або 328 футів), припускаючи, що споруда буде мати чотири гектари глибиною та п’ять гектарів завдовжки, та розміщуватися паралельно до берегової лінії, завод буде займати до 1 640 футів вздовж берега. Припускаючи, що ці 60 000 заводів будуть однакові за розмірами, це означає, що вони зайняли б 98 400 000 футів, або 18 636 миль берегової лінії (8,5% від всієї світової берегової лінії).
Звісно, це доволі велика частка берегової лінії, і при виборі відповідного місця розташування такого заводу, зазвичай, беруть до уваги чимало інших факторів. Знову ж таки, наведена екстраполяція цих статистичних даних має на меті лиш дати загальне уявлення про те, що означає така продуктивність у світлі дефіциту води та стресових проблем сьогодення. Проте факт залишається фактом: очевидно, що в рамках такої програми за допомогою самого лиш опріснення, інфраструктурно поєднаного із системою розподілу води для її транспортування сушею, можна задовольнити потреби людей, які страждають від нестачі води.
Для завершального прикладу можна зменшити цю абстрактну екстраполяцію і застосувати її в умовах реального життя. Наприклад, на африканському континенті, населення якого на 2013 рік складало приблизно 1 мільярд населення[607], близько 345 мільйонів людей не мали доступу до питної води у достатній кількості[608]. Якщо ми застосуємо вищезгаданий середній рівень споживання, що складає 1385 кубічних метрів на рік, намагаючись забезпечити таким об’ємом води кожного з тих 345 мільйонів людей, нам потрібно було би виробляти 477 825 000 000 кубічних метрів щорічно.
Якщо використовувати річну продуктивність виробничих потужностей у Вогтаггі, яка складає 150 мільйонів кубічних метрів, як базову цифру, то для Африки знадобилося б 3185 50-акрових заводів вздовж берегової лінії для того, щоб задовольнити такий попит. Це забрало би близько 5 223 400 футів або 989 миль (довжина берегової лінії Африки – 25 158 миль). Це складає лише 3,9% берегової лінії Африки[609].
Проте, якщо зменшити цю цифру вдвічі й використовували систему опріснення води для одного сегменту та систему ультрафіолетового очищення – для іншого, то процес опріснення потребував би близько 1,9% або 494 миль берегової лінії для розміщення опріснювальних виробничих потужностей і лише 296 акрів землі для потужностей з очищення води. Це мізерна частка від загальної площі суші Африки (близько 7 мільярдів акрів). До того ж це цілком здійсненна річ, і очевидно, що в цьому випадку (зрештою, як і в усіх інших випадках) ми стратегічно максимізували б більш ефективний процес очищення, а опріснення застосовували б для решти попиту.
Такі сирі статистичні дані показують, що при ультрафіолетовому та традиційному знезаражуванні, в поєднанні з традиційними процесами опріснення, які існують зараз, навіть ігноруючи швидкий прогрес, що відбувається в обох галузях[610], який ймовірно дасть експоненціально прогресивний рівень ефективності в наступних десятиліттях, думка про те, що ми повинні терпіти нестачу води є абсурдом. При обох цих ізольованих екстраполяціях припускається, що буде застосовуватися лише один із методів у глобальних масштабах, наче немає іншого джерела питної води.
У реальності, зважаючи на наявний рівень все ще доступної свіжої води, в поєднанні з простим, розумним переналаштуванням мережі схем повторного використання води задля подальшого збереження теперішньої продуктивності, в поєднанні як із великомасштабними, так і з маломасштабними процесами опріснення та знезараження, відповідно до вимог у різних регіонах (багато з яких може живитися швидко прогресуючими процесами відновлювальної енергії), ми маємо технічну здатність довести доступність питної води до рівня абсолютного глобального достатку.
Енергія
Відновлювані джерела енергії – це джерела, які постійно поповнюються. Такі джерела включають енергію з води, вітру, сонця та геотермальних джерел. На противагу їм, таке паливо як, наприклад, вугілля, нафта або природний газ є невідновлюваним, оскільки вони базуються на покладах Землі, що не проявляють короткотермінової регенерації.
На початку ХХІ століття можливості отримання чистої енергії з відновлюваних джерел набули суттєвого схвалення[611]. Спектр застосування, масштабність та рівень ефективності, в поєднанні з прогресивними методами зберігання та передачі енергії, вірогідно зробили наші поточні методи, які головним чином основані на вуглеводневій енергії застарілими, особливо, якщо брати до уваги постійні негативні наслідки їхнього використання. Тоді, як ядерна енергія є ефективною і деким розглядається, наче «відновлювальна» форма, її робота створює високі ризики, зважаючи на нестійкі матеріали, які при цьому залучаються, а великомасштабні аварії, які є на її рахунку, ставлять безпеку цього виду виробництва енергії під питання[612].
В сучасному світі п’ятьма найбільш загальнопоширеними відновлюваними джерелами є гідроелектростанції (з дамбами), сонце, вітер, геотермальні джерела та біопаливо. На відновлювальні джерела енергії сьогодні припадає близько 15% від глобального використання енергії, де гідроелектростанції налічують 97% від цієї цифри[613].
Зважаючи на те, що понад 1,2 мільярди людей у світі не мають доступу до електроенергії[614] в поєднанні з постійним забрудненням та періодичними кризами, які пов’язані з традиційними, невідновлювальними методами, мета цього підрозділу – показати, що небезпечні реалії переплетені з викопним паливом та ядерною енергією є більше непотрібними. Сьогодні ми можемо забезпечити енергією весь світ багато разів чистими, відновлюваними методами із відносно малим екологічним впливом, більшою мірою локалізовано, відповідно до потреб єдиної структури, міста або індустріального застосування.
Утім, важливо відзначити на самому початку, що зараз не існує єдиного рішення. Адже різні регіони землі мають різні схильності до отримання та використання відновлювальної енергії, їх застосування повинно розглядатися як проектування системи або мережі комбінацій різних способів. Беручи це до уваги, відзначаючи найбільш доцільні з цих можливостей, які створюють достаток, мабуть, найкраще було би думати про отримання, видобуток та використання відновлювальної енергії у двох категоріях: (a) Великомасштабні або базового навантаження та (b) Маломасштабні або загальні системи змішаного використання.
(a) Великомасштабні або базового навантаження:
Великомасштабний виробіток, який потрібен для задоволення потреб «базового навантаження» для того, щоби живити місто або промисловий центр з високим споживанням енергії, включає чотири основні способи: (a1) геотермальні електростанції, (a2) вітряні ферми, (a3) сонячні поля та (a4) вода (океани та гідроенергетика).
(a1) Геотермальні джерела:
Геотермальна енергія[615] – це енергія, яку, по суті, отримують з природного тепла розплавленого ядра Землі, а електростанції, зазвичай, розміщують у зонах, що розташовані відносно близько до великих теплових центрів[616] [617]. Звіт Массачусетського технологічного інституту за 2006 рік про геотермальну енергію, при просуванні прогресивної системи вилучення енергії із назвою «EGS» (посилена геотермальна система) показав, що в Землі зараз є в наявності 13 000 зетаджоулів електроенергії, разом з можливістю зібрати ще 2000 зетаджоулів завдяки удосконаленій технології[618].
Загальне споживання енергії в усіх країнах на планеті складає близько половини зетаджоуля (0,55) на рік[619], а це означає, що лише з одного цього середовища ми можемо отримати достатньо енергії, щоби живити всю планету тисячі років. У звіті Массачусетського технологічного інституту також було підраховано, що достатньо енергії є також і в скельних породах на глибині 10 км, яких у самих лише США достатньо, щоби забезпечити всі поточні світові потреби в електроенергії на наступні 30 000 років.
Навіть при очікуваному посиленні споживання на 56% до 2040 року, обсяг геотермальних джерел є величезним при відповідному видобуванні[620] [621]. Окрім того, вилучення тепла з надр Землі видається абсолютно незначним в порівнянні з його запасами, що робить це джерело практично необмеженим у відношенні до фактичного людського споживання[622]. Також, оскільки енергія виробляється постійно, то немає ніяких проблем з перебоями і цей тип енергії може вироблятися постійно без потреби в зберіганні.
Екологічний вплив геотермального методу отримання енергії є відносно дуже низьким. Ісландія майже ексклюзивно використовує його протягом певного часу і її заводи дають надзвичайно малі викиди (не вуглецеві), порівняно з вуглеводними методами[623]. Крім виробітку сірки, в результаті застосування техніки буріння можуть також відбуватися невеликі землетруси. Ця проблема була визнана як така, що викликана людським фактором[624] і її рішенням є вдосконалення в інженерних процесах в поєднанні з ясним розумінням характеру місця для буріння.
Що стосується розміщення, то теоретично геотермальні електростанції з видобутку енергії можна розміщувати будь-де, якщо там вистачить потужності буріння на глибину, що поєднується з іншими покращеннями в технології[625]. Втім, сьогодні більшість електростанцій потребують розміщення у місцях, де тектонічні плити стикаються із Землею[626]. Геотермальна карта поверхні Землі, отримана з супутника, може показати ці ідеальні місця дуже чітко, основуючись на виділенні тепла[627]. Ці карти показують такі можливості поблизу більшості берегових ліній по всьому світу[628] тоді, коли більшість досліджень є двозначними, що стосується точного числа локацій, які можуть бути доступними, визначений потенціал в загальному є велетенським.
Міністерство енергетики США відмітило, що геотермальна енергія також займає менше території, ніж інші енергетичні джерела, включаючи викопне паливо та відновлювані джерела енергії, що зараз переважають. Протягом більш ніж 30 років, періоду, який зазвичай застосовується для оцінки впливу життєвого циклу різних джерел електроенергії, геотермальні виробничі потужності використовують 404 квадратних метри землі на гігават-годину, тоді, як вугільні виробничі потужності використовують 3,632 квадратні метри на гігават-годину[629]. Якби ми зробили базове порівняння геотермальних електростанцій до вугільних, враховуючи цю пропорцію квадратних метрів до гігават-години, то побачили би, що ми можемо розмістити близько дев’яти геотермальних електростанцій на території однієї вугільної електростанції[630] [631].
Окрім того, важливо зазначити, що нові, більш ефективні методи отримання енергії з геотермальних джерел перебувають на початковому етапі відносно свого можливого потенціалу щодо обсягу виробництва. В 2013 році було оголошено про початок будівництва електростанції потужністю 1000 МВт в Ефіопії[632]. Мегават – це одиниця потужності, а величина потужності виражається інакше ніж величина енергії, яка, своєю чергою, в контексті мегаватів виражається як мегават-година (МВт-год). Інакше кажучи, енергія – це сума виконаної роботи, тоді як потужність – це швидкість виконання роботи. Отже, наприклад, генератор потужністю 1 МВт, який постійно працює з такою потужністю, за одну годину виробляє 1 мегават-годину (МВт-год) електроенергії.
Це означає, що геотермальна електростанція потужністю 1000 МВт, відпрацювавши на повній потужності протягом 24 годин на добу, сім днів на тиждень, за рік (365 днів) буде виробляти 8 760 000 МВт/рік[633]. Поточне річне світове споживання становить 153 мільярди МВт[634], що означає: знадобилося б 17 465 умовних геотермальних електростанцій для того, щоб задовольнити глобальне споживання[635].
Відповідно до даних Світової асоціації вугілля, існує більше 2 300 діючих вугільних електростанцій, розміщених по всьому світу[636]. Використовуючи вищезгадане порівняння розмірів та продуктивності електростанцій, при якому дев’ять геотермальних електростанцій поміщаються на території однієї вугільної станції, для розміщення 17 465 геотермальних електростанцій теоретично потрібна площа 1940 вугільних електростанцій[637] (84% від загальної кількості існуючих). Також, враховуючи, що вугільні електростанції становлять лише 41% від загального поточного світового виробництва електроенергії[638]; ця теоретична екстраполяція також показує, як геотермальні електростанції, займаючи 84% території самих лише вугільних електростанцій (які виробляють лише 41% енергії), задовольнили б 100% світового об’єму споживання електроенергії.
При цьому всьому не буде відбуватися такого забруднення від вугільної енергетики, яке розглядається як одна з найбільш забруднюючих практик у світі разом з тим, що це спричиняє, ймовірно, найбільший вплив на посилення концентрації СО2 в атмосфері, що відбувається внаслідок людської діяльності.
A2) Вітрові ферми
Результати досліджень Міністерства енергетики США показали, що збір енергії з повітря на Великих рівнинах у штатах Техас, Канзас та Північна Дакота може забезпечити достатньо електроенергії для того, щоб живити всі США[639]. Більш дивовижним фактом є те, що дослідження Стенфордського університету в 2005 році, які були опубліковані в журналі «Journal of Geophysical Research», показали, що коли би використовувалося лише 20% всього потенціалу вітру, то цього було б достатньо, щоб задовольнити потребу всього світу в енергії[640].
На підтвердження цього – ще два недавніх дослідження не пов’язаних між собою організацій, які були опубліковані в 2012 році. Вони навели розрахунки, що при наявній технології вітрових турбін Земля могла б виробити сотні трильйонів ват потужності. Це, по суті, набагато разів більше за поточне світове споживання[641]. Вітрова енергія – це, можливо, одна з найбільш простих та екологічно безпечних форм відновлюваної енергії, а масштабність її застосування обмежена лише місцем.
Використовуючи за базис Центр вітряної енергії Альта з площею 9000 акрів, яка має потужність 1320 МВт енергії, теоретично стає можливим щорічний обсяг виробництва в 11 563 200 МВт-год[642]. Це означає, що потрібно було б орієнтовно 13 231 9000-акрових вітрових ферм для того, щоб досягнути поточної цифри з виробництва, що складає 153 МВт-год. Це означає, що потрібно було б 119 079 000 акрів землі (з достатнім вітром)[643]. Це становить 0,3% поверхні Землі, яка була б потрібна для того, щоб забезпечувати енергією весь світ[644]. Знову ж таки, тут не йдеться про те, що ці речі є ідеальними, зважаючи на те, яке місце пасує для вітрових ферм, разом з іншими важливими факторами. Це – просто загальний розгляд можливостей.
Утім, одна унікальна обставина, що стосується вітрового виробітку енергії, полягає в потенціалі його застосування далеко від берега. Порівнюючи з вітровими електростанціями, які розміщуються на суші, електростанції, розташовані далеко від берега, в середньому, мають набагато більший видобуток, оскільки там швидкість вітру має тенденцію бути вищою. Це також полегшує задачу, що стосується нестачі площі та регіональних обмежень.
Відповідно до оцінювання позаберегових енергетичних ресурсів США, в Сполучених Штатах з позаберегових вітрових ресурсів може бути отримано 4150 гігават (4 150 000 МВт) потенційної продуктивності вітряних турбін[645]. Припускаючи, що ця продуктивність буде незмінною протягом року, після енергетичного конвертування ми отримаємо на виході 36 354 000 000 МВт-год/рік. Враховуючи, що Сполучені Штати в 2010 році споживали 25 776 ТВт-годин енергії (25,78 мільярдів МВт-год)[646], ми бачимо, що саме лише отримання енергії за допомогою вітру в позаберегових зонах перевищує національне споживання, що складає близько 10,6 мільярдів МВт-год, або 41%.
Інтуїтивно, екстраполюючи цей національний рівень продуктивності для решти узбережжя світу, беручи також до уваги вищезгадані статистичні дослідження, що стосуються електростанцій, розташованих на суші, які показали, що ми можемо забезпечити електроенергією весь світ багато разів лише наземними електростанціями[647], можливості створення достатку енергії, основаної на вітрі, вражають.
A3) Сонячні поля
Верхні шари атмосфери Землі отримують близько 1,5×1021 ват-годин сонячного опромінення щорічно. Така величезна кількість енергії у понад 23 000 разів більша, ніж кількість, яка споживається людським населенням на цій планеті[648]. Якщо людство змогло б зібрати одну десяту одного відсотка сонячної енергії, яка падає на Землю, то ми отримали б доступ до вшестеро більшої кількості енергії, ніж ми споживаємо в усіх формах сьогодні. При цьому майже не відбувалося б викиду парникових газів. Можливість зібрати цю енергію залежить від технології і того, наскільки високий відсоток випромінювання при цьому абсорбується.
Традиційна фотовольтаїка, яка є сьогодні найбільш поширеною формою, що використовується переважно у невеликих прикладних застосуваннях, застосовує силікон як напівпровідник та виготовляється як плоскі клітини або листи. Концентраторна фотовольтаїка (КФВ) є зазвичай в середньому ефективнішою, ніж неконцентрована; однак вона потребує більш прямого опромінення для відповідного фокусування світла.
Концентрована сонячна енергія (КСЕ) – це широкомасштабний підхід, що використовує дзеркала або лінзи для того, щоб сконцентрувати велику площу сонячного світла або сонячної термальної енергії на одну невелику ділянку площі. Електроенергія виробляється, коли сконцентроване світло конвертується в тепло, що приводить в рух тепловий двигун (наприклад, парову турбіну), який пов’язаний з генератором електричної енергії або чимось подібним. На відміну від фотовольтаїки, в якій сонячна енергія безпосередно конвертується в електрику, ця технологія конвертує її через тепло. Нещодавно почали використовуватися широкомасштабні методи збереження енергії для того, щоб мати до неї доступ вночі.
Варіацією КСЕ є СТЕ, або сонячна термальна енергія. СТЕС Айвонпа (англ. «Ivanpah Solar Electric Generating System») у Каліфорнії (США) займає 3500 акрів землі[649], а її заявлений щорічний виробіток складає 1 079 232 МВт-год[650]. У той час як СТЕС Айвонпа не використовує ніякої форми зберігання енергії, вона обслуговує близько 140 000 будинків в регіоні. Якщо зробити екстраполяцію, використовуючи СТЕС Айвонпа як базис, то, щоб теоретично задовольнити поточне всесвітнє споживання енергії, базуючись на такій виробничій потужності, нам знадобилося б 141 767 таких полів або 496 184 500 акрів. Це складає 1,43% від загальної площі Землі[651].
Знову ж таки, тут не йдеться про те, що такі речі є практичними. До того ж ми не збираємося ігнорувати різницю у рівнях випромінювання в різних частинах Землі. Проте пустелі, які апріорі сприятливіші для встановлення сонячних полів і набагато менш сприятливі для життя людей, становлять приблизно 1/3 частину всієї площі суші, або близько 12 мільярдів акрів. Якщо зіставити це з приблизно 500 мільйонами акрів, які теоретично потрібні для того, щоб «живити електроенергією весь світ», то, виходячи з нашої екстраполяції, потрібно було б лише 4,1% світової площі пустель[652].
Окрім того, інші проекти, схожі на СТЕС Айвонпа мають вбудовані системи зберігання енергії. Сонячна електростанція «Солана» (англ. «Solana») потужністю 280 МВт в Арізоні поєднує технологію параболічних дзеркал з технологією термального збереження енергії у вигляді розплавленої солі, що дозволяє продовжувати виробництво до шести годин після того, як небо остаточно потемніє[653].
Загалом, рівень прогресу у фотовольтаїці, геліотермальній енергетиці, методах зберігання та інших давніших, а також нових, технологіях продовжує стрімко зростати, показуючи, що багато застосувань, які ми сьогодні розглядаємо як високоефективні, стануть значною мірою неефективними через одне чи два десятиліття. Під час подальшого, детальнішого розгляду менш масштабних рішень щодо відновлювальних джерел енергії, ми опишемо локалізоване використання сонячної енергії при самому будівництві будівель та житла, що ймовірно є тим, де прихована справжня майбутня ефективність. Задача полягає у тому, щоби зробити цю технологію компактною та достатньо ефективною для локалізованого, індивідуального використання.
Втім, сонячні електростанції, так само як і геотермальні та вітрові електростанції, мають велетенський глобальний потенціал самі по собі, і немає жодних сумнівів, що при відповідних ресурсах та прояву уваги, лише самі ці сонячні поля могли б теоретично встановити інфраструктуру та рівень ефективності достатній для того, щоб живити енергією весь світ.
