Города, особенно большие, имеют долгую историю (Mumford 1961; Chandler 1987). Рим I столетия н. э. был домом для более чем полумиллиона человек. Багдад времен Гаруна аль-Рашида, в начале IX века имел население 700 тысяч, современный ему Чанъань (столица Китая времен династии Тан) – 800 тысяч. Тысячелетием позже Пекин, ставший новой столицей, перешел цифру в миллион; в 1800 году существовало около 50 городов с населением более 100 тысяч. Но даже в Европе в 1800 году не более 10 % людей жили в городах. Последующий быстрый рост как населения самых крупных городов мира, так и общей доли городских обитателей был бы невозможен без ископаемого топлива. Традиционные общества могли поддерживать лишь очень небольшое количество крупных городов, поскольку энергия поступала от полей и лесов, площадь которых была как минимум в 50, а обычно в 100 раз больше, чем площадь самого поселения (примечание 6.11).
Примечание 6.11. Плотность мощности поставки и использования энергии в традиционном обществе
Приняв среднее поступление пищи на человека за 9 МДж/день, которое обеспечивается, как это обычно было в доиндустриальных обществах, почти полностью (90 %) за счет растительной пищи, и типичный урожай зерновых за 750 кг/га, мы можем рассчитать, что традиционный город в 500 тысяч человек нуждался в 150 тысячах гектаров обработанной земли. В более холодном климате годовые потребности в топливе (дерево и древесный уголь) составляли около 2 тонны на душу населения. Если оно поставлялось благодаря надежному базису в виде лесов с годовым приростом древесины в 10 т/га, то около 100 тысяч гектаров требовалось, чтобы обеспечить город. Плотно населенный город занимал всего 2500 гектаров и должен был полагаться на площадь примерно в 100 раз больше, чтобы получать достаточно пищи и топлива.
В терминах средней плотности мощности этот пример подразумевает около 25 Вт/м2 общего потребления энергии и 0,25 Вт/м2 для поставки энергии. Актуальный же разброс показателей плотности мощности был на самом деле очень большим. В зависимости от поступления продуктов питания, принятых способов отопления и приготовления пищи, энергетических потребностей в области ремесленного производства и эффективности сжигания топлива общее потребление энергии в доиндустриальных городах находилось между 5 и 30 Вт/м2. Надежное производство топлива в ближайших лесах и угодьях приносило примерно между 0,1 и 1 Вт/м2. Вследствие этого города должны были полагаться на засаженные и лесные территории в 50-150 раз большие, чем они сами. Отсутствие мощных и недорогих первичных движителей лимитировало объем поставок пищи и топлива из отдаленных регионов и порождало давление на растительные ресурсы в окрестностях города (Smil 2015b).
Современные города используют топливо с более высокой эффективностью, но значительная концентрация жилых зданий, производства и транспорта подняла плотность мощности в них до 15 Вт/м2 в разбросанных поселениях в теплом климате, а в индустриальных городах в более холодном климате до 150 Вт/м2. Однако как уголь, так и нефть, поставляемые для обеспечения этих потребностей, добываются с плотностью мощности, которая варьируется обычно между 1000 и 10 000 Вт/м2 (Smil 2015b). Это значит, что индустриальный город должен полагаться на угольный разрез или нефтяное месторождение, чей размер составляет не более чем одну седьмую, а иногда менее одной тысячной от застроенной территории, и на новые, мощные первичные движители, перевозящие топливо от мест добычи к городам-потребителям. Если традиционные города жили благодаря концентрации разбросанных потоков энергии, которые приходилось собирать на большой территории, то современные города обеспечивают распространение ископаемых энергий, добытых централизовано на сравнительно малом пространстве.
Что касается пищи, то современный город в 500 тысяч, потребляющий в день 11 МДж/на душу населения (примерно одна треть поступает от животных источников пищи, требующих, в среднем, в четыре раза больше энергии в виде корма), нуждается только примерно в 70 тысяч гектаров для выращивания злаков, даже если их урожайность составит всего 4 т/га – это менее половины значения для традиционных городов. Ископаемое топливо и электричество обеспечивают перевозки пищи в больших объемах на большие расстояния. И только электричество и жидкое транспортное топливо сделали возможной подкачку питьевой воды, удаление жидких и твердых отходов, и смогли удовлетворить транспортные и коммуникационные потребности мегаполисов (города с населением более 10 миллионов человек). Все современные города возникли благодаря потокам ископаемой энергии, подвергшимся конверсии с высокой плотностью мощности, но у мегаполисов особенно большие потребности: недавний обзор (Kennedy and co-workers 2015) показал, что в 2011 году 27 мегаполисов (где обитает почти 7 % населения мира) потребляли 9 % всего электричества и 10 % всего бензина в мире.
