Взаимоотношения экономики и экологии на примере электроэнергетики Байкальского региона

Взаимоотношения экономики и экологии  
на примере электроэнергетики Байкальского региона.

Взаимоотношения экономики и экологии в общественном сознании трактуются как непременно антагонистические. Главным образом это происходит под воздействием идеологии так называемых «зеленых», обладающих широким и активным доступом к средствам массовой информации. Во многом под влиянием этой идеологии был сформирован так называемый Киотский протокол, так или иначе ограничивающий промышленное развитие в мире с целью уменьшения антропогенного воздействия промышленности разных стран на окружающую среду всего мира; договор ратифицирован практически всеми странами, за исключением США.

Позиция США  имеет под собой определенные основания. Например, магистральная  линия разработки и развития новых  транспортных средств — это уменьшение количества потребляемого топлива  на единицу ВВП, а, следовательно, уменьшение выбросов в окружающую среду. Тем  не менее в силу упомянутых выше обстоятельств позиция США вызвала у мирового сообщества лишь негодование. Поэтому очень важно разрабатывать методы оценок для тех ситуаций, когда экономика и экология (в обобщенном смысле — и как раздел биологии, и как максимально возможное сохранение окружающей среды) являются антагонистами, и для тех случаев, когда, напротив, их цели и выводы совпадают. Понятно, что такая постановка вопроса не может быть реализована в общем виде — слишком сложны и модели взаимодействия, и математический аспект предсказательной реализации такой программы.

Попытаемся проиллюстрировать  поставленную задачу на примере взаимодействия экономики и экологии при строительстве  и проектировании каскада Ангарских  ГЭС.

Экологические последствия этого проекта могут  считать ся крупнейшей антропогенной катастрофой в истории, соизмеримой, может быть, лишь с последствиями испытаний ядерного оружия.

Экосистема крупнейшего  и древнейшего пресноводного  озера мира — озера Байкал такова: поверхность озера — 31500 км²; объем воды — 22000 км³; глубина — 700 м, максимальная — 1600 м; возраст — более 20 млн. лет (данные здесь и ниже приводятся по книге известного байкаловеда Г. И. Галазия).

Два основных последствия  строительства каскада Ангарских  ГЭС можно сформулировать следующим  образом.

1. Впервые за  много миллионов лет озеро  оказалось действительно полностью  изолированным от Мирового океана: по экономическим соображениям, из-за трудностей послевоенного  времени, в 1950-е годы на каскаде  не были предусмотрены шлюзы  (иначе водопропускные сооружения), позволившие бы тем или иным путем обмениваться озеру и океану биомассой. В настоящее время последствия этого «эксперимента» не могут быть изучены — слишком велика разница масштабов времени — 20 млн лет существования озера и 60 лет с момента строительства.

2. Для эффективности  работы каскада ГЭС — Иркутской,  Усть-Илимской и Братской — средний уровень Байкала стали регулировать с амплитудой 1 м, что примерно равно сезонной изменчивости естественного среднего уровня озера. Казалось бы, это немного для столь глубокого озера. Но тут-то и возникла проблема — из-за большой глубины площадь продуктивной зоны озера, т. е. прибрежная его зона, составляет лишь 1000 км² из 31500 км². Таким образом, при указанной амплитуде антропогенной регулируемой площадью оказались 300 км², или 30% всей продуктивной зоны. Последствия этого изучены достаточно широко и освещены в биологической литературе. В отличие от первого последствия, время релаксации продукционной составляющей экосистемы, согласно натуральным наблюдениям, оказалось несколько десятков лет.

Таким образом, озеро Байкал — уникальный природный  объект в историческом и геологическом  масштабах — был превращен  в искусственное напорное водохранилище.

В данном случае негативные экологические последствия  очевидны. Оценим теперь экологические  последствия строительства каскада  ГЭС, для чего используем идеи метода больших чисел, изобретенного великим  физиком П. Дираком. Изложим вкратце  идею.

Когда к 30-м годам  прошлого века было оценено число  протонов во Вселенной  , то П. Дирак понял, что никакие алгебраические, дифференциальные, интегральные уравнения не в состоянии описать столь невообразимо огромные числа — трудно представить себе, где брать коэффициенты таких уравнений. Тогда-то он и предложил гениальную по простоте и результативности теорию, соизмеримую, возможно, с теориями И. Ньютона и А. Эйнштейна. П. Дирак предположил, что все большие числа просто связаны между собой Большим числом, и одним из самых больших является возраст Вселенной (Т = 16 млрд. лет = 5·10¹⁶ с).

Однако просто сопоставить N и Т нельзя, поскольку N — число, а Т — величина с размерностью «время». Аналогично экономике, П. Дирак должен был изобрести «деньги» — в физике они называются в данном случае характерным масштабом времени t, который бы позволил сделать Т числом, т. е. сравнивать между собой N и (T/t). В качестве «денег» П. Дирак предложил выбрать самое малое время в природе: время, за которое свет — самое быстрое в природе — со скоростью с пролетает самую маленькую частичку — радиус r — электрона:

Теперь число:

,

и становится очевидным, что величина T/t пропорциональна квадратному корню из числа N, или N ~ (T/t)².

Таким образом, из, казалось бы, простейших «экономических»  соображений П. Дирак написал  соотношение, которое для теории Вселенной имеет значение, сопоставимое со всемирно известной формулой А. Эйнштейна  Е = mc², и сформулировал его так: «Масса Вселенной неизменна, но растет пропорционально квадрату времени», — фантастический результат.

Применим теперь подобную идею для оценки взаимодействия экологии и гидроэнергетики для  каскада Ангарских ГЭС. При оценках  будем полагать:

1 год 

9000 ч 3·10⁷ с.

Электроэнергия  в России — самый выгодный для  продажи вид энергии. Если стоимость производства 1 МВтч составляет в среднем, по данным РАО «ЕС России», около 100 руб., население покупает в среднем за 1 руб. 1 кВтч (Иркутск — 0,7 руб.; Омск — 1 руб.; Москва — 1,5 руб., т. е. норма прибыли — около 10 раз).

Определим теперь характерные числа. Пусть каждый человек на Земле, население которой  в данное время составляет около 6 млрд чел., т. е. 610⁹ чел., в течение двух часов в день потребляет 1 кВтч электроэнергии со стоимостью 1 кВт — 1/30 дол. Это примерные расходы; например, на бытовые нужды, которые обозначим E_d, что, естественно, является нижней оценкой:

Сравним теперь это число с денежными доходами (Д) населения конкретных стран:

Россия:

США:

Из очевидных  соображений:

1) величина  Е пропорциональна экологической нагрузке, и

2) из соотношения 

следует, что  антропогенная нагрузка в США  несоизмеримо меньше, в сопоставимых больших числах, чем для всего  мира вообще и России в частности. Большими приведенные выше числа  следует считать по сравнению  с характерными финансовыми функциями  за тот же период. Конечно, выбор  масштаба для денег — 1 трлн дол. в год — гораздо более произволен, чем в физических задачах.

Оценим далее  стоимость электроэнергии для потребителей гидроэлектростанций каскада Ангарских  ГЭС мощностью:

Иркутская — 660 МВт;

Усть-Илимская — 3840 МВт;

Братская — 4500 МВт

(для сравнения: Новосибирская ГЭС — Г_н = 450 МВт).

Теперь общая  стоимость электроэнергии, произведенной  каскадом Ангарских ГЭС в год, равна:

(для Новосибирской  ГЭС — 

Оценим теперь стоимость запасов (С) вод Байкала. В настоящее время рыночная стоимость 1 л байкальской воды в розничной торговле (как питьевой в мелкой таре) — около 10 руб. Следовательно:

Теперь оценим время Т_д, которое необходимо ГЭС для того, чтобы «заработать» такие деньги:

Предположим теперь, что воду будут раздавать бесплатно каждому человеку на Земле по три литра в день. Тогда объем Байкала — даже без учета естественного пополнения — будет «выпит» за время Т_П:

(отметим, что  время обмена воды в Байкале  — 400 лет).

Таким образом, соотношение «больших чисел» в данном случае выглядит так:

Следовательно, экономическая эффективность использования  байкальской воды именно в качестве воды, а не источника энергии, увеличивается  пропорционально квадрату времени.

Приведенные оценки, при всей их приближенности, показывают, что как с экологической, так  и с экономической точек зрения, строительство каскада Ангарских  ГЭС, во всяком случае, в существующем виде — без водопропусков — не следует считать обоснованным.

Такой вывод  актуален и в настоящее время. По предложению «алюминиевых баронов», к сожалению, поддержанному и  некоторыми учеными, с целью повышения  мощности станций каскада предполагается (и уже предприняты для этого  организационные шаги) увеличить  амплитуду колебаний среднего уровня Байкала с 1 м до 1,5 м. В силу изрезанности береговой линии Байкала, площадь  антропогенной регулируемой продуктивной зоны увеличится до почти 550 км² (более, чем в 1,5 раза) и составит уже не 30, а более 50%.

Пример отсутствия экономической и экологической  составляющей очевиден и на примере  строительства Новосибирской ГЭС. Отрицательное экологическое, антропогенное  воздействие ее на окружающую среду  очевидно — достаточно набрать воду из-под крана в новосибирском  Академгородке. При этом станция  никогда не давала более 10% электроэнергии в общем балансе Новосибирска. Так что в рассмотренных случаях, видимо, не требуется специальных  оценок — позиция «зеленых» вполне оправдана.