Автомобиль как фактор глобального потепления

Недоверие к Киотскому протоколу объясняется отсутствием связи между прогнозным и реальным изменением температуры окружающей среды. Прогноз привязывается к увеличению СО₂ в атмосфере, в соответствии с чем температура должна увеличиваться на один градус за 100 лет. Реально мы видим увеличение температуры на один градус за 10 лет. Но надо признать, что это наблюдается не глобально, а локально, в отдельных зонах Земли. Объяснения этому даются самые разные и почти всегда необоснованные. Тут и фреон, и озон, и метан, и возрастание солнечной активности, и природное периодическое увеличение СО₂. Но никакой прямой зависимости не находится. Механизм потепления значительно сложнее.

По нашему мнению, рост температуры пропорционален росту количества автомобилей в тех местах планеты, где происходят климатические катаклизмы. Известно, что доля антропогенного тепла составляет, по разным оценкам, 0,1 —0,3% от солнечной радиации. Но в Европе, в России, в Канаде количество антропогенного тепла составляет 2 —10% от солнечного тепла, и эта величина вносит заметный вклад в климатические процессы в этих зонах Земли. Причем это не прямая добавка антропогенного тепла к солнечному нагреву местности, а своего рода спусковой механизм, который нарушает ход нормальных потоков тепла на поверхности Земли и вызывает атмосферные аномалии и тектонические сдвиги внутри Земли. Глобальные модели обшей циркуляции атмосферы и океана*, которые считаются основным и наиболее перспективным инструментом предсказания будущих изменений климата, в данном случае только мешают решению вопроса.

Отсюда напрашивается вывод, что климатические катаклизмы создаются на этих территориях интенсивной промышленно-хозяйственной деятельностью людей, большим расходом энергии, которая в итоге вся превращается в тепло и нагревает всю местность вокруг. Общая площадь этих мест мала по сравнению с остальной площадью суши и тем более с площадью океанов. Поэтому антропогенное тепло не оказывает заметного влияния на потепление планеты в целом.

Таяние ледников северных морей объясняется тем, что основные антропогенные источники тепла на планете сосредоточены в северной части Северного полушария. Для объяснения этого факта, по нашему мнению, следует принять во внимание не только густоту населения этой территории, но и «поголовье» транспортных средств. Мы хотим обратить внимание на то, что в нагреве Северного полушария во многом виновны многочисленные транспортные средства и прежде всего автомобили, так как у них очень низкий КПД и вся энергия их уходит на нагрев местности и атмосферы, и лишь небольшая часть энергии расходуется по назначению. Каждый автомобиль выдает в атмосферу 300 кВт-ч энергии в виде нагретого выхлопного газа и нагретого радиатором воздуха. Это очень большая энергия, ее достаточно для обогрева зимой многоквартирного дома. И таких «обогревателей» в Европе сейчас очень много, больше 500 млн шт. Самолеты, пассажирские поезда и другие источники тепла тоже дают большое количество тепла на нагрев местности и воздуха, но КПД у них все же выше, чем у автомобилей, поэтому мы будем говорить прежде всего об автомобильном транспорте.*

По своему главному предназначению автомобиль — это транспортное средство, или вспомогательное устройство для передвижения, т. е. «тара» для водителя, его пассажиров или грузов. Но тара, по логике вещей, всегда меньше груза, будь то водитель и его сумка с продуктами, или грузовик с товаром, или автобус с пассажирами. Об этом все забыли, а точнее, просто не думали. Это привело к тому, что тара оказалась намного больше груза, т. е. превысила вес груза в 10 —20 раз. В итоге все горючее уходит на перевозку тары, а не груза, и КПД автомобиля оказывается совсем плохим, 1-2%. И потребляемая мощность оказалась 300 кВт (по энергии сгоревшего горючего), а не 2 кВт, как должно быть по логике вещей. Казалось бы, допустить такое отклонение расхода энергии на передвижение от нормы можно лишь в единичных случаях, но мы имеем дело с серийным производством. С экологической точки зрения это недопустимо, это просто безумие. Большое количество автомобилей на континенте ведет к перегреву воздуха и местности, причем этот перегрев накапливается и создаст условия дня развития термической катастрофы.

Накопление тепла происходит таким образом. Тепло от антропогенного источника излучается во все стороны (см. рис.). Оно уходит на нагрев воздуха и почвы, а далее за счет теплопроводности рассеивается в почве, где и накапливается, создавая локальные перегревы поверхности Земли. Ночью оно излучается в космос, если небо чистое, или уходит вглубь, если небо закрыто облаками. Особенность автомобиля заключается в том, что он выделяет смесь углекислого газа и водяного пара, которые равномерно смешиваются с воздухом и дают газовую смесь (ее можно назвать оранжерейным газом). Особенность этого газа заключается в том, что он ведет себя как парниковый газ или как стекло в парниках, т. е. пропускает солнечные лучи и задерживает тепловое излучение от Земли.

Автомобильный выхлоп дает 10% СО₂, который далее смешивается с окружающим воздухом и концентрация его рассеивается — до 2%, затем до 0,2% и еще меньше. Но и этой величины достаточно, чтобы создать оранжерейный эффект. Солнце нагревает местность, а за ночь тепло не полностью уходит в космос, происходит накопление тепла за счет его отражения оранжерейным газом. Это тепло накапливается в почве и в воздухе, и происходит локальное потепление тех мест, где много автомобилей, домов и других антропогенных «подогревателей». Однако именно автомобильный выхлоп СО, является тем самым постоянно действующим источником, который создаст избыток тепла в околоземной поверхности и поддерживает оранжерейный эффект на территории, не позволяя воздуху очиститься от парниковых газов. Но для глобальности этого недостаточно, так как площадь местности с избытком автомобильных газов (и других источников антропогенного тепла) мала по сравнению с обшей поверхностью земного шара.

Конечно, в создании оранжерейного газа участвуют все источники выработки СО, но основную роль играют автомобили, которые развозят его по всей поверхности материка и которых достаточно много, так что «оранжерейные одеяла» теперь большие и почти не имеют атмосферных дыр для излучения накопленного Землей тепла. Превышение критического числа автомобилей через несколько лет приведет к термической катастрофе, страшнее той, что показана в фильме «2012».

«Оранжерейные одеяла» периодически накрывают Европу, восточную часть Северной Америки, Дальний Восток с Китаем и Японией, Калифорнию, Мексику, Индию, южную часть Бразилии и север Аргентины. Такие страны как Венесуэла, Гондурас, Никарагуа можно исключить, так как они находятся в тропической зоне, где тепло от солнечной радиации значительно превышает антропогенное тепло. ЮАР и восток Австралии тоже. А вот Европа, Китай и Индия — это наиболее опасные зоны для термической катастрофы. В некоторых местах этих зон возможны все виды климатических аномалий от землетрясений, ураганов и торнадо до природных пожаров, наводнений и ливней, засух и суховеев. Причем количество их и сила будут нарастать из года в год. По нашим оценкам, ожидать максимума можно в 2017 г., который в целом будет характеризоваться как год термической катастрофы, которая в мягком виде и малом масштабе показана в фильме «2012». Стоит ли доводить до того, что природа стряхнет с себя избыток антропогенного тепла и людей, которые его создают? На наш взгляд, предотвратить катастрофу можно, если человечество одумается и сократит «тепловое загрязнение» в 10 раз.

Общее потепление климата идет медленно, и объясняют это парниковым эффектом от увеличения в атмосфере углекислого газа, который в большом количестве вырабатывается интенсивной энергетической деятельностью нашей цивилизации. Локальное же потепление материков, где сосредоточено большое количество автомобилей и промышленных предприятий, происходит значительно быстрее. Именно в этих местах наблюдаются климатические аномалии большой силы. Теперь это видят все: заметно увеличилось число ураганов и торнадо в Северной Америке, Японии и Китае, ужесточаются пожары в Калифорнии, Испании, Греции, в Сибири, ураганы и наводнения — в Европе, в Индии и Пакистане…

Когда температура воды в Гольфстриме превышает норму, циклоны проходят над Европой и проливаются в России. В 2007-2009 гг. количество дождей в Московской области превысило норму в 5-7 раз, избыток паров образовался из автомобильного выхлопа. В 2010 г. температура воды Гольфстрима оказалась ниже нормы (возможно, из-за нефтяного пятна в Мексиканском заливе), в результате чего атлантические циклоны быстро охлаждались и запивали Западную Европу. Возможно, огромный антициклон остановился над Европейской частью России именно из-за локальных нарушений климата, вызванных поддержанием оранжерейного эффекта. Остановка антициклона, в свою очередь, дала возможность солнечным лучам беспрепятственно нагревать землю и привела в действие «машину перегрева» — прототип глобальной катастрофы. В России это привело к множеству пожаров. Можно считать, что за счет автомобильного выхлопа Европа взяла на себя роль «источника тепла», которая в норме принадлежит Мировому океану, что создало в формировании погоды в Европе черты, характерные для тропического климата. Теперь избыточная нагретая масса воздуха с парами автомобильного выхлопа движется на восток, очищая небо от облаков и предоставляя Солнцу возможность нагревать Землю по полной программе. Этот теплый воздух попадает в Сибирь, где тсмперат\гра становится заметно выше климатической нормы, и весь этот нагретый воздух способствует таянию льдов северных морей — чего так боятся наши климатологи, считая, что это способствует глобальному потеплению (из наших рассуждений следует, что это — научная ошибка!). Таким образом, глобального потепления не будет, будет термическая катастрофа!

Рассмотренные зоны нагрева материков за счет оранжерейного газа не превышают по площади 3-5% от площади морей и остальных материков, так что температура океанов выравнивает общую температуру планеты, и она растет на один градус за 100 лет За это время можно разумно понизить потери энергии всех наших преобразователей за счет повышения их КПД и тем самым исключить глобальное потепление.

Итак, нагрев материков и атмосферы происходит там, где много автомобилей, поездов, самолетов, заводов, ТЭЦ и АЭС, которые являются преобразователями энергии, в большинстве случаев с низким КПД. Выработка энергии человечеством достигла в 2007 г. 15 млрд т нефтяного эквивалента (н. э.). Важно понять, много это или мало? Энергетики всеми силами стараются с каждым годом увеличивать выработку энергии и довести эту цифру до 20 млрд т н. э. Уже сейчас на каждого жителя планеты вырабатывают энергию, эквивалентную сжиганию 3 т нефти. Но если учесть, что почти половина населения Земли не потребляет энергии, то на остальных приходится по 5 т на человека. Или по 20 л бензина в день, что эквивалентно энергии 200 кВт-ч. Нужно ли такое количество?

Какую мощность потребляет современный человек, живущий в цивилизованных условиях? Радио — 1 Вт, мобильник — 2 Вт, телевизор — 100 Вт, на бытовые нужды — 1 кВт (свет, холодильник, стиральная машина и др.), отопление — 1 кВт, всего 2 кВт. Остается 198 кВт. Два миллиарда человек тратят эту энергию на свой автомобиль, остальную потребляют самолеты, суда, поезда, промышленность и т.д. Спрашивается, почему «на все про все» человек тратит энергии в 100 раз меньше, чем на автомобиль? Потому что автомобиль построен принципиально неправильно, его КПД (в пересчете на единицу «тары») бесконечно мал, всего 1 —2%. Люди слишком расточительно относятся к расходу энергии на передвижение, не задумываясь о КПД транспортных средств. А на транспорте экономия энергии — главное. КПД двигателя автомобиля 25%, но па колеса приходит только 12%, вес водителя с пассажиром составляет 10% от веса машины, поэтому вся энергия уходит на перевозку самой машины, в итоге мы имеем КПД автомобиля 12% х 0,1 = 1,2%.

При движении пешком человек развивает мощность 60 Вт (или 70 кап/с), на велосипеде — 200 Вт. Лошади в легком беге развивают мощность 400 Вт, акула в спокойном плавании — 500 Вт, слон — 500 Вт, тигр — 100 Вт, ворона — 30 Вт. Автомобиль реально потребляет мощность 150 —300 кВт (по энергии сгоревшего топлива, на колеса приходится 15-30 кВт), самолет — 2000 кВт, поезд — 6000 кВт, трактор — 100 кВт и т. д. Обший вывод из этого можно сделать такой: механическая энергия живых существ, созданных природой, в тысячу раз меньше, чем устройств, созданных человеком. Это говорит о том, что человек, даже хороший изобретатель или ученый, идет по легкому нуги решения транспортных вопросов. Все стремились решить эти вопросы как-нибудь, чтобы быстрее получить результат, и после получения плохих результатов не анализировали их и не искали новых решений. Все решения в сфере транспорта осуществлялись быстро, непродуманно, с изумительно плохими результатами.

Расчет тепловыделения Москвы

Примем, что в среднем автомобиль расходует 10 л бензина в день.
Литр бензина весит примерно 830 г, соответственно 10 л бензина — 8,3 кг.
При сгорании 1 кг бензина выделяется до 44 МДж.
Теплота сгорания 10 л бензина составляет: 44 х 8,3 = 365 МДж.
Поскольку 1 кВт-ч = 1000 Вт х 3600 с = 3,6 МДж, то получим, что теплота сгорания 10 л бензина эквивалентна 100 кВт-ч.
Выделение этой энергии ежедневно 4 млн автомобилей приводит к высвобождению 400 ГВт-ч в день.
Таким образом, мощность продуцирования тепла автомобилями в Москве равна 17 ГВт.
В то же время город потребляет (и выделяет в виде тепла!) 25 ГВт электроэнергии.
Следовательно, автомобили увеличивают тепловыделение Москвы не менее чем 8 полтора раза, а во времена пробок, возможно, и в два раза!

Это привело к огромному перерасходу энергии на транспорте. Из 15 млрд т н. э. 4 млрд приходится на автомобильный транспорт, 2,2 млрд на самолеты, суда и поезда, на системы отопления 2,5 млрд, на промышленность 2,5 млрд, на все остальное 3,4 млрд т н. э. Но эффективность использования энергии у всех потребителей разная. КПД самолетов в среднем 5%, водного транспорта 10%, у поездов 18%, в системах отопления 40%, в промышленности 12%, у автотранспорта 2% (по всему парку автомобилей). На автотранспорте самая низкая энергетическая эффективность, потери энергии составляют 98%. В среднем коэффициент потерь по всем видам деятельности составляет 93%, потери энергии составляют 14 млрд т н. э. Столько энергии уходит на нагрев Земли, и только 1 млрд т н. э. — на нужды людей!

Следует заметить, что не интенсивная промышленная, хозяйственная и транспортная деятельность является причиной климатических нарушений, а потери тепла в процессе этой деятельности — слишком мал ее КПД. Нерационально и неразумно тратят люди углеводородное топливо, накопленное в недрах Земли за многие миллионы лет. При существующем расходе энергии человечество уничтожит природные запасы энергии очень быстро, за какие-нибудь 30 —40 лет. И что потом? Многие считают, что придумают другие, альтернативные источники энергии. Вполне может быть, но при нашем современном знании физики и химии этого сделать нельзя. Энергию, локальные ее источники ниоткуда взять нельзя, поэтому сна-чала наступит энергетический кризис, а затем энергетическая смерть\ Цивилизация умирает, как только кончается энергия, за счет которой она живет. Не понимают этого только специалисты узкого профиля, некомпетентные обыватели, которые не вникают в сущность вопроса, и промышленные магнаты, которые думают только о сиюминутной прибыли, а откуда они будут брать нефть потом, думать не хотят. Для них «думать» — это плохо, это — головная боль.

Совершенно непонятно, зачем человеку на передвижение 100 лошадей? Две тысячи лет он довольствовался одной лошадиной силой, и этого было достаточно и было большой роскошью. А теперь из-за ошибок инженеров и бизнесменов ему дали 100 л. с. Такая мощь при столкновении с человеком превращает автомобиль в убийцу, а в случае ДТП справиться с табуном в 100 лошадей невозможно. Каждый вечер по телевизору показывают машины, изуродованные большой мощностью двигателя и большой массой железа, из которого сделан автомобиль. Единственный выход заключается в замене железа легкими материалами и соответствующем уменьшении мощности двигателя.

Но не это самое страшное. Автомобили, а их число превысило 2 млрд, дают такое количество теплого пара и углекислого газа, что атмосфера в местах большого скопления автомобилей перегревается и увлажняется. Чтобы уменьшить остроту атмосферных аномалий над Америкой, Европой и Восточной Азией, необходимо уменьшить мощность автомобильных двигателей (на порядок, возможно, и больше), а чтобы сохранить скорость, надо уменьшить количество железа в автомобиле в 10 раз и после этого перейти к электродвигателю, КПД которого значительно больше, чем у двигателя внутреннего сгорания. А если еще убрать лишние колеса, получится мономобиль, КПД которого превышает 40%.* Патентов на такие автомобили много, их только надо дорабатывать и развивать дальше.

Nota Bene

Современные электромобили существенно снижают энергопотребление. Например, электромобиль «Ford Ranger» потребляет 25 кВт-ч на 100 км пути, a «Toyota RAV4» — 19 кВт-ч на 100 км. В рамках проекта «Better Place» до конца 2011 г. по дорогам Израиля будут ездить 100 тыс. электромобилей марки «Renault Fluence ZE» (Zero Emission). Планируется, что в 2015 г. половина километража, «намотанного» израильскими водителями, придется на долю электромобилей.

Все давно смирились с большим потреблением горючего современными автомобилями, считая расход Юл на 100 км средней нормой. И никто не думает о том, что это очень большая энергия, 100 кВтч. С учетом числа машин, в сумме это 100 млрд кВт ч энергии. А за год расход составит ^ 2334 млн т н. э. а 35 666 млрд кВт ч. В интересах бизнеса автомобиль должен потреблять много горючего, и прибыль от продажи нефти будет расти. Но когда число машин превысило некоторый предел, разрушительные последствия стали неотвратимыми. И это не только загрязнение воздуха, но и перегрев земли и атмосферы.

Надо учитывать, что когда человек передвигается пешком или на велосипеде — экологического вреда нет. Автомобиль же наносит огромный экологический вред: это загазованность воздуха, разрушение почвы и дорог, кругом все в грязи и в придачу происходит уничтожение ценнейшего природного ресурса — нефти. В итоге это ведет к перегреву атмосферы, таянию ледников и — к «всемирному потопу». Можно ли и дальше допускать такой низкий КПД и тратить такое большое количество топлива?!

Но выход есть, если подойти к решению вопроса разумно. Необходимо всемерно добиваться снижения потребления нефти. Надо вплотную заняться реорганизацией автомобильного транспорта, усовершенствовать автомобили, поднять их КПД до 40%, затем еще выше. КПД других видов транспортных средств также надо повышать. Только так мы сможем спасти окружающую среду от загрязнения и деградации, избежать экологической катастрофы, а также сохраним нефть для потомков и жизнь на планете.