Промышленное потребление энергии

Потребление электрической энергии промышленностью США экспоненциально растет, удваиваясь каждые 14 лет. Это иллюстрирует рисунок 2, на котором показаны и другие данные, относящиеся к промышленному производству. Промышленность, без сомнения, является главной сферой, превращающей энергию в предметы потребления. Поэтому для дальнейшего анализа необходимо сопоставить данные по потреблению энергии с соответствующими данными по масштабам промышленного производства. Удобный и доступный показатель для измерения экономической выгоды промышленного производства - это показатель стоимости, добавленной обработкой (value added), которая определяется как стоимость промышленных товаров минус стоимость использованных на их производство материалов, топлива и энергии^*. Если в свою очередь из стоимости, добавленной обработкой, вычесть стоимость труда и нового капитала, получим валовой доход предпринимателя или его прибыль без изъятия налога и отчислений на рекламу и другие непроизводственные расходы.

^* ("Стоимость, добавленная обработкой" - понятие, используемое в буржуазной экономической науке для определения части совокупного общественного продукта, которая создается в текущем хозяйственном году и которая представляет собой потребительные стоимости, выключаемые из процесса производства и поступающие в личное потребление и накопление. Как экономическая категория понятие "стоимость, добавленная обработкой" в марксистско-ленинской политической экономии соответствует понятию "вновь созданная стоимость".)

Рисунок 2 показывает, что с 1947 г. в Соединенных Штатах промышленная продукция, стоимость, добавленная обработкой, и потребление электроэнергии экспоненциально возрастали, но с разной скоростью. В общем величина стоимости, добавленной обработкой, увеличилась в 2,3 раза-от 98 млрд. долл. примерно до 222 млрд. (рассчитанных в постоянных ценах 1958 г., для того чтобы исключить влияние инфляции). Потребление электрической энергии возросло в 3,6 раза-от 141 млрд. кВт-ч почти до 506 млрд. кВт-ч. Общее количество энергии, полученной от всех видов топлива, использованных в промышленности, включая и те, которые необходимы для производства электрической энергии, за этот период почти удвоилось. В то же время общее количество человеко-часов, затрачиваемых ежегодно в промышленности Соединенных Штатов, увеличилось только в 1,1 раза - от 24,3 млрд. в 1947 г. до 27,8 млрд. в 1967 г.

Рис. 2. Использование электроэнергии в промышленности

Можно провести аналогию между ролью рабочей силы и ролью электрической энергии в промышленном производстве, поскольку оба этих показателя роста производства приобретают ценность только при их непосредственном использовании в производственном процессе. Близкое функциональное родство этих показателей в производстве определяется тем, что электрическая энергия способна заменить или ограничить использование мускульной силы людей.

Экономической оценкой рабочей силы обычно служит производительность труда^*, которую можно расценить как величину прибавочной стоимости, полученную за один час работы одного человека. По аналогии с производительностью труда мы можем определить "производительность затраченной энергии" (уровень эффективности использования энергии) как частное от деления величины прибавочной стоимости на величину использованной электрической энергии. Рис. 3 показывает, что и производительность труда, и эффективность использования энергии в промышленности Соединенных Штатов претерпели резкие изменения с 1947 г. Так, наблюдается постоянное увеличение производительности труда, хотя темпы (роста в последние годы заметно снизились. В общем за период 1947-1967 гг. производительность труда увеличилась в 2 раза, тогда как эффективность использования электроэнергии снизилась на 35%.

^* (В общем, если надо определить долю стоимости рабочей силы или энергии в общей стоимости продукта, необходимо оценить не только количество труда и энергии, затраченных непосредственно на его производство, но и количество труда и энергии, затраченных во всех предшествующих производственных процессах, таких, как добыча руды, выплавка металла, транспортировка на различных стадиях, необходимые административные операции и т. д. Все эти данные можно получить из балансов производства и распределения валового общественного продукта.)

Pис. 3. Производительность труда и эффективность использования энергии в промышленности США

Можно также сопоставить изменения, происшедшие с 1947 г., в эффективности использования общих энергетических ресурсов^* (рис. 3).

^* (Общие энергетические ресурсы - количество топлива, затраченное на производство тепла и выработку энергии для всех видов промышленности.)

Прибавочная стоимость, получаемая на единицу всей потребленной энергии с 1947 по 1954 г., увеличилась и с того времени осталась почти без изменений на уровне 15 долл. на 1 млн. BTU^*. Увеличение эффективности использования энергии я а 30%, по-видимому, следует объяснять относительно быстрым ростом среднепродук-тивных отраслей промышленности (группа В, табл. 1). Однако в 1954 г. в большинстве отраслей промышленности эффективность использования всех энергетических ресурсов упала, хотя и не так резко, как эффективность использования электрической энергии^**.

^* (BTU (British Thermal Unit) - эквивалентно 0,2520 кал., 1 кВт равен 3412 BTU.)

^** (На наш взгляд, здесь нет достаточных оснований говорить о снижении эффективности использования энергии. Эффективность ее использования выражается в возрастающей производительности труда. Рост же потребления электроэнергии более высокими темпами, чем темпы роста прибавочной стоимости, обусловлен структурными сдвигами в промышленности, в частности возрастанием доли энергоемких производств.)

Таблица 1. Эффективность использования электроэнергии и производительное труда в промышленности

В то же время потребление электроэнергии росло значительно быстрее, чем прибыли от промышленной продукции. Для того чтобы наглядно представить этот эффект, подсчитаем, как изменилось бы потребление электроэнергии после 1947 г., если бы эффективность ее использования не уменьшилась, а сохранялась на постоянном уровне. Соответствующая кривая (рис. 4) показывает, что в этом случае потребление энергии промышленностью в 1969 г. уменьшилось бы примерно на 35%.

Рис. 4. Промышленное потребление энергии

Но поскольку эффективность использования энергии в промышленности Соединенных Штатов с 1947 г. фактически снизилась, интересно установить, может ли произойти сдвиг в обратную сторону и каковы его последствия для общества? Чтобы ответить на эти вопросы, надо более детально проанализировать причины возникновения тенденции к снижению эффективности использования энергии в разных отраслях промышленности, сгруппированных в таблице 1 в соответствии с двузначной стандартной промышленной классификацией Коммерческого департамента. Для каждого сектора в интервале в пять лет приводятся данные промышленной переписи, по которым можно рассчитать эффективность использования энергии и общее потребление электроэнергии в каждой отрасли промышленности.

Анализ показывает, как изменилось соотношение эффективности использования энергии и ее потребления между 1947 и 1967 гг. по отдельным отраслям промышленности. Во-первых, можно сделать вывод, что за 20 лет почти во всех отраслях промышленности снизилась эффективность использования энергии. В 1947 г. наивысший ее показатель (около 6,9 долл. прибавочной стоимости на 1 кВт-ч) наблюдался на предприятиях готового платья. В 1967 г. в этой отрасли промышленности он был по-прежнему самым высоким, но уровень его снизился до 2,36 долл. на 1 кВт-ч, тогда как потребление электроэнергии возросло в несколько раз. Частично это связано со снижением эффективности использования энергии, частично - с увеличением общего объема продукции между 1947 и 1967 гг. Аналогичная ситуация характерна почти для всех отраслей промышленности.

Во-вторых, можно заметить, что в отраслях обрабатывающей промышленности с низким уровнем эффективности использования энергии (производство первичных металлов, бумаги и сопутствующих продуктов, химическая промышленность, переработка нефти и угля) ее потребление растет гораздо быстрее, чем в отраслях с высоким уровнем эффективности. Таблица 1 и рисунок 5 показывают темпы роста потребления электроэнергии в трех группах отраслей промышленности, выделенных по эффективности использования энергии в 1947 г. Группа отраслей с низшим уровнем эффективности (0,19- 0,70 долл./кВт-ч) дает 75% общего роста потребления энергии промышленностью между 1947 и 1967 гг. Однако ее вклад в увеличение стоимости промышленных товаров составляет всего 27%. Доля отраслей промышленности с показателем эффективности использования энергии от 0,71 до 1,76 долл./кВт-ч, в национальном потреблении энергии составила всего 22%. Эта группа отраслей дала 48% общей стоимости, созданной промышленностью всех трех групп. И, наконец, группа отраслей промышленности с показателем эффективности использования энергии свыше 1,76 долл./кВт-ч дала только 4% общего прироста потребляемой энергии и 12% прироста общей стоимости произведенных продуктов.

Рис. 5. Рост потребления электроэнергии по группам эффективности ее использования в 1947-1967 гг.

Проведенный анализ ясно показывает, что быстрый рост потребления энергии промышленностью не сопровождается аналогичным ростом производства продукции. Причина этого кроется в наличии отраслей промышленности с низким уровнем эффективности использования энергии, в которых производится сравнительно небольшая доля общего национального продукта и в которых постоянно увеличивается потребление энергии, создавая диспропорцию между потреблением энергии и производством. Такое положение характерно прежде всего для отраслей, использующих электроэнергию с минимальной эффективностью (выплавка металлов, химическая и нефтеперерабатывающая), а также для тех, в которых реализуется основная часть прибавочной стоимости (транс порт и производство электрооборудования)^*.

^* (Здесь надо иметь в виду, что экономический эффект использования электроэнергии в добывающих и перерабатывающих отраслях промышленности реализуется в смежных отраслях, использующих их продукцию. Например, электроэнергия, затраченная на выплавку металла, реализуется не в металлургии, а в трикотажной и других отраслях промышленности, где используются изготовленные из этого металла соответствующие машины и оборудование. То же можно сказать о затратах электроэнергии в нефтеперерабатывающей промышленности. Экономический эффект таких затрат реализуется не столько в этой отрасли, сколько в смежных отраслях, потребляющих ее продукцию, например в автомобильном и воздушном транспорте, производстве синтетических тканей и материалов и т. п. Для получения сопоставимых данных по отраслям с различной технологией здесь следовало бы, с одной стороны, использовать показатели полных, а не только прямых затрат электроэнергии, а с другой - совокупный прирост стоимости товаров в комплексе со смежными отраслями, а не только для каждой из рассматриваемых отраслей.)

Однако, как показано на рисунке 6, крупнейшие потребители энергии в этой группе-сталеплавильная отрасль и цветная металлургия (главным образом производство алюминия) - значительно отличаются друг _от друга по уровню эффективности использования энергии. Например, в 1966 г. эффективность использования энергии в производстве стали составляла 0,18.3 долл./кт, а алюминия-0,013 долл./кВт-ч. Рисунок 6 показывает также, что выплавка цветных металлов, которые даю значительно меньший вклад в создание дополнительной стоимости, потребляет значительно большую часть энергии, используемой в этом секторе. И опять мы сталкиваемся с аналогичным явлением: отрасли промышленности с низкой эффективностью использования энергии в общем ее потреблении опережают отрасли с высокой эффективностью.

Рис. 6. Выплавка первичных металлов

Выявляется и другая важная тенденция: отрасли индустрии с низкой эффективностью использования энергии вытесняют отрасли с высокой эффективностью. Так, например, производство цветных металлов, в частности алюминия, растет гораздо быстрее, чем производство стали, которую, так же как и древесину, вытесняет алюминий. Точно так же рост химической промышленности, характеризующийся очень низким уровнем эффективности использования энергии, в основном объясняется заменой огромного количества природных продуктов (таких, как хлопок, шерсть, древесина и мыло из естественных жиров) синтетическими химическими продуктами (пластиками, синтетическими материалами, тканями и детергентами).

Итак, значительная доля роста промышленного потребления энергии в материальном производстве объясняется как возрастанием роли энергоемких материалов, так и общим ростом промышленной активности. Поскольку нас интересует эластичность этого процесса и особенно возможность изменения его направления, важно установить, была ли вызвана необходимость замены недостатком природного сырья.

Факты показывают, что в настоящее время эта замена не вынужденная. Алюминий вытесняет сталь не из-за того, что ее не хватает, и детергенты вытеснили мыло не из-за недостатка соответствующего жира (в настоящее время мы экспортируем больше животных жиров, чем их требуется для замены всех потребляемых в Соединенных Штатах детергентов). Иными словами, замещение одних промышленных товаров другими, производство которых приводит к снижению эффективности использования электроэнергии, в принципе обратимо, поэтому экономию в промышленном потреблении энергии можно достичь в случае изменения тенденций, возникших в послевоенный период.

Другая причина уменьшения эффективности использования энергии в Соединенных Штатах - это прогресс автоматизации. Машины, заменившие ручной труд, почти всегда приводятся в движение электрической энергией. Без сомнения, резкое снижение эффективности использования энергии в промышленности готового платья связано с увеличением использования машин на большинстве операций. Это наблюдение подтверждается анализом промышленной статистики по Соединенным Штатам, иллюстрирующей тесную связь между уменьшением эффективности использования энергии и повышением производительности труда. Рисунок 7 показывает линейную зависимость величины дополнительной стоимости от количества энергии в киловатт-часах и трудовых затрат в человеко-часах.

Рис. 7. Зависимость дополнительной стоимости от количества энергии и трудовых затрат

Другими словами, увеличение производительности труда пропорционально увеличению потребления электрической энергии, а уменьшение эффективности использования электроэнергии пропорционально уменьшению трудовых затрат. Это может быть видно из следующего. Согласно рисунку 7,

где VA - дополнительная стоимость продукции;

МН -человеко-часы;

EL -потребленная энергия.

Следовательно, VA/MH = К⋅EL

и

где VA/MH - производительность труда;

VA/EL - эффективность использования энергии^*.

^* (Здесь, на наш взгляд, зависимость анализируемых показателей более сложная. Так, количество затрачиваемого труда в человеко-часах (МН) зависит от количества потребленной энергии (EL). В свою очередь объем дополнительной стоимости товаров (VA) зависит не только от количества потребляемой энергии (EL), но и от количества затрачиваемого труда (МН) и его производительности (VA/MH).)

Полезно еще раз рассмотреть обратимость показа теля потребления энергии при замене ручного труда машинным. Очевидно, эта замена не связана с уменьшением предложения рабочих рук и независимо от экономических последствий, которые будут рассмотрены ниже, ее можно отменить, уменьшив степень механизации.

Небезынтересна и взаимосвязь характера промышленной продукции с затратами энергии для ее производства. В этом случае необходимые исходные данные становятся значительно более сложными, менее надежными и трудными для интерпретации. Попытаемся, учитывай эту сложность, так проанализировать эти данные, чтобы получить общее представление о том, как экономии энергии может отразиться на характере конечного продукта.

Хороший пример - автомобильная промышленность Соединенных Штатов, потребляющая, как известно, значительную долю сырья и энергии. Следующий список (взятый из докладов, представленных Комитетом по общественным работам сенату США) показывает относительную долю потребления сырья в автомобильной промышленности.

Таблицы 2 и 3 суммируют некоторые прикидки количества энергии, требующейся для добычи и производства металлов, используемых для выпуска средней легковой автомашины. Заметим вначале, что общее количество энергии, требующееся для производства одной машины, возросло с 5931 кВт-ч в 1958 г. до 6353 кВт-ч в 1966 г. и до 7123 кВт-ч в 1970 г. Таблицы также показывают, что главная причина этого изменения - резкое увеличение использования алюминия, заменившего сталь в некоторых деталях автомобиля, особенно в двигателе, молдингах, бамперах и дополнительном техническом оснащении. Поскольку производство алюминия характеризуется очень низкой эффективностью использования энергии, постольку соответственно увеличивалось почти вдвое количество энергии, необходимое для оснащения автомобиля алюминиевыми частями. Мы знаем, что эта тенденция обратима, так как можно создать машины, в которых алюминиевые детали используются меньше или не используются вообще, поскольку в прошлом делали именно такие машины.

Чтобы определить, какое количество энергии можно сэкономить, резко сократив использование алюминия в производстве автомобиля, в 1970 г. была создана экспериментальная модель (Modification I), в которой 90% алюминиевого оснащения было заменено стальным. Когда подсчитали количество энергии, необходимое для производства металлических частей этого автомобиля, оказалось, что оно равно 4866 кВт-ч вместо 7123 кВт-ч, используемых для выпуска среднего автомобиля серии 1970 г.^* Во второй модели (Modification II) уменьшили все металлическое оснащение автомобиля, что привело к сокращению его размеров до тех, какие были характерны для автомобилей выпуска 1947 г. На производство автомобиля, модифицированного таким образом, в 1970 г. требовалось только 3986 кВт -ч - на 44% меньше, чем на производство автомобиля серии 1970 г., хотя простая замена алюминия сталью утяжеляет автомобиль и увеличивает потребление топлива на одну милю пробега, а уменьшение размеров автомобиля (Modification II) сокращает его потребление. Следующий шаг в процессе производства автомобиля - изготовление остальных деталей и узлов и его сборка - требует еще 2076 кВт-ч энергии (в 1970 г.), которые следует (прибавить к 7123 кВт-ч, используемым для изготовления металлического оснащения. В итоге оказывается, что на производство автомобиля в 1970 г. затрачивалось 9199 кВт-ч. Согласно данным Auto Facts and Figures, в 1970 г. было выпущено 6 546 817 штук автомобилей. Таким образом, при помощи вышеописанных способов можно было бы сэкономить от 14 800 млн. до 20 500 млн. кВт-ч энергии (в зависимости от типа модификации автомобиля). Принятие модели (Modification I) позволило бы сэкономить 2,1% всего промышленного потребления энергии, или 1,0% всего национального потребления, принятие второй модели (Modification II) - соответственно 2,9 и 13%^**. Хотя эта экономия сама по себе может показаться небольшой, применение подобных расчетов к другим отраслям промышленности, производящим продукцию из металла, может дать достаточно внушительную цифру сэкономленной энергии.

^* (При таком анализе необходимо учитывать не только затраты энергии на производство автомобиля, но и затраты энергии при его использовании, потому что замена алюминиевых деталей и узлов стальными утяжеляет автомобиль, а это в свою очередь приведет к увеличению затрат энергии (топлива) во время его эксплуатации. что далее отмечает и Б. Коммонер.)

^** (Подсчитано по данным АМА, 1964, 1971 и U. S. Dept. Comm., 1971 а.)

Таким образом, на примере производства одного продукта мы иллюстрируем общую тенденцию, существующую в промышленности, - замещение менее энергоемких материалов, таких, как сталь, более энергоемкими такими, как алюминий. Хотя приведенный анализ весьма приблизителен, он все же показывает, что сэкономить энергию в вышеуказанных размерах можно, изменив технологию производства отдельных промышленных товаров. Следует отметить, что в этих гипотетических модификациях мы допускаем, что количество энергии, требуемое для действительного производства каждого вида металлов и для сборки автомобиля, - то, которое действительно использовалось в 1970 г. Другими словами, в этих подсчетах технология производства (включая относительное соотношение между ручным и машинным трудом) остается постоянной, изменяется лишь соотношение применяемых металлов.

Если бы в современном автомобилестроении решили вернуться к масштабам применения ручного труда, характерным для 1947 г., дополнительно сэкономили бы 12 702 млн. кВт-ч энергии^*.

^* (Приведенный расчет, на наш взгляд, чисто гипотетический и не имеет реального значения, поскольку возврат к ручному труду предполагает снижение уровня его технической оснащенности и энерговооруженности, что адекватно снижению или стагнации роста производительной силы труда. Эта ситуация коренным образом противоречит всеобщему экономическому закону повышения производительности труда.)

И наконец, следует отметить, что действительная социальная выгода, получаемая от автомобиля, - это не только обладание им, но и его использование. Следовательно, энергия, затраченная на производство автомобиля, "амортизируется" в течение всего срока службы машины (так же как стоимость автомобиля окупается за время его существования). В послевоенный период срок службы пассажирских автомобилей сократился, в то время как у грузовиков он остается на сравнительно высоком уровне. Мы подсчитали, что США в настоящее время производят ежегодно на 40% автомобилей больше, чем их потребовалось бы, если бы они строились с той же степенью прочности, как грузовые автомобили. В случае применения второй модели срок службы легковых автомобилей увеличился бы и это помогло бы сэкономить от 56 до 72% энергии.

Нужно также подчеркнуть, что при этом анализе мы не ставили перед собой цель точно определить количество энергии, которое можно сэкономить, изменив конструкцию и технологию производства автомобилей. Мы лишь стремились продемонстрировать эластичность (потребности в энергии в этой отрасли промышленности и возможности для ее экономии. Результаты анализа свидетельствуют о том, что значительной экономии в потреблении энергии промышленностью можно достичь без заметных изменений в количестве или социальной ценности произведенных продуктов.