Гонка самых больших зданий

Арабский мир — как и весь Ближний Восток — не вчера начал поднимать престиж своих правителей самыми большими или самыми причудливыми стройками. Пирамида Хеопса, Висячие сады Семирамиды и даже Вавилонская башня (впрочем, всего 91 метр высотой) — список довольно внушительный. Классическое объяснение таким мегапроектам что в древности, что сейчас одинаково: они выражают силу правителя, впечатляют его современников и создают сильное культурное влияние, длящееся веками и тысячелетиями.

Помимо этих привычных мотивов, у саудовского принца Мухаммеда бин Салмана есть новые, остро модные — углеродная нейтральность. Не секрет, что Саудовская Аравия имеет большие проблемы с энергоэффективностью. Но дело не только в том, что большой «углеродный след» — это немодно. 

Западный мир активно обсуждает, что товары из таких «углеродных» стран надо бы при ввозе облагать большим налогом. Заставить «неуглеродонейтральные» народы платить за неправедную жизнь. В принципе, ничего нового: репрессии против мусульман и евреев в Испании времен Торквемады уже включали в себя отчуждение прибавочной стоимости в обмен на несоответствие тогдашним моральным стандартам западного мира. Так что речь идет о вполне реальной перспективе.

Саудовская структура энергогенерации просто мегаархична. Это было оправдано в эпоху, когда отходы нефтепереработки было проще сжечь, чем выбросить. Но мы давно живем во время, когда даже отходы НПЗ можно использовать с прибылью / © NEOM

Но есть и еще одна: Королевство Саудовская Аравия тратит 85 тысяч киловатт-часов энергии всех видов на душу населения, что близко к мировому рекорду. Это в четыре раза выше среднемирового и на десятки процентов больше, чем в США и тем более России. Причем более 60% саудовского потребления — архидорогая сегодня нефть. Газ дает менее 30%, полного замещения им нефти нет и близко.

От нефти в балансе хорошо бы избавиться, потому что, отправив ее на экспорт, можно заработать куда больше, чем получают саудовцы сейчас, сжигая ее на ТЭС. Вообще, нефтяные ТЭС в наши дни — привычка очень богатых людей, поскольку такая энергия крайне дорога. А благодаря непредсказуемым действиям ЕС теперь вдобавок неясно: есть ли смысл переходить на газ? Да, до 2020-х он давал электричество в разы дешевле. Но теперь вне России и США газ стоит столько, что выгода не так велика. 

Саудовский принц хочет заработать. Для этого его стране объективно надо переходить на какие-то энергетические решения, не опирающиеся на нефть и не зависящие от настолько непредсказуемого игрока, как западные правители.

И тут у проекта «Неом» и входящего в него здания-города «Зеркальная линия», в общем-то, все хорошо.

Энергоэффективная утопия

На первый взгляд, выбор высокого здания для экономии энергии выглядит… странновато. Ученые давно выяснили, что здания в 20 этажей и выше потребляют много больше электричества и газа на квадратный метр, чем те, что ниже шести этажей (здравствуй, Москва).

Но тут нужно учитывать нюансы. Чем дальше от поверхности земли, тем ниже температура воздуха и выше скорость ветра — то есть тем больше надо нагревать здание. Саудовская Аравия, даже ее север, — довольно теплая часть Земли. Там здания нагревать надо не очень часто, а вот более низкая температура и ветер снаружи — явный плюс.

© NEOM

Основная часть затрат на охлаждение и отопление зданий в Саудовской Аравии зависит от способности получать либо отдавать (зимой там бывает относительно прохладно) тепло через стены.

Мегаздание «Зеркальная линия» имеет ширину 200 метров, высоту 500 и длину 170 тысяч метров. Получается, тепло через боковые стены не придет (они слишком далеко) — то есть затраты на кондиционирование сразу становятся намного меньше, чем в типичных небоскребах в такой местности.

Более серьезный солнечный нагрев от высотности (и большие окна) могли бы испортить все дело, но здание не просто так получило свое название: внешние стены будут иметь отражающий почти все видимое излучение слой.

Примерно треть своей энергии человечество тратит на перемещения — или транспорт. Город «Зеркальная линия» на берегу Красного моря продуман как раз так, чтобы свести к минимуму подобные траты. До воды рукой подать: между тем именно водный транспорт самый экономичный, он требует всего грамм топлива на перевозку тонны груза на километр.

Внутри «Зеркальной линии» все перевозится по железной дороге. И тут выбор самый эффективный из всех возможных: на суше именно она тратит меньше всего энергии, около 10 граммов топлива на тонно-километр груза. Это логично, потому что трение колес о рельсы минимально: и те, и те — гладкие. Пассажиров будут возить сверхбыстрые поезда — со скоростью в 512 километров в час. Линии железных дорог пройдут под землей, то есть фактически речь идет и о крупнейшем метро в истории.

Обложка The Economist, посвященная саудовскому принцу, наглядно показывает: каким бы ни было новое здание, претензии к нему на Западе вызваны вовсе не особенностями его технических и архитектурных решений / ©The Economist

А вот с автомобилями, с их сотней граммов на тонно-километр, в идеальном городе покончили: они не предусмотрены проектом (по крайней мере, для использования внутри города). И грузы, и пассажиры перемещают только железнодорожные линии — ну и, конечно, лифты.

Без них никуда: город шириной всего в 200 метров, но высотой в полкилометра. То есть это серьезный небоскреб — почти Останкинская башня, — а не просто самое длинное здание мира. В то же время это высота уже вполне освоена строителями технологически: подобное здание можно выстроить какой угодно длины и ширины.

Конечно, западные зеленые сразу заявили, что такое здание перекроет пути мигрирующих птиц, но, откровенно говоря, они поспешили. Во-первых, не так много видов перелетных птиц летают ниже полукилометра и не умеют подниматься выше, чтобы облетать препятствия. Собственно, оно неудивительно: в той самой части Саудовской Аравии, где планируют строить здание, лежит горная гряда, включающая высочайшие горы этой страны, до 2,4 километра. Если бы птицы не умели перелетать всего лишь полукилометровые препятствия, они бы давным-давно перестали посещать эти места.

Вид на мегаздание со стороны / © NEOM

Неприятные ощущения западных СМИ и зеленых порождены не какими-то объективными недостатками проекта, а в основном личностью самого Мухаммеда бин Салмана. Принц мало того, что отдал приказ убить в другой стране журналиста Джамаля Хашукджи, нелицеприятно писавшего о Саудовской Аравии: он осмелился напоминать США, которые последние месяцы упрашивают саудитов добывать больше нефти, что они не та страна, которая могла бы кому-то читать мораль.

Исходящие от такого человека инициативы на Западе практически в любом случае воспримут в штыки. С таким же успехом вы могли бы ждать панегириков Гитлеру за то, что он первым из правителей западного мира, опираясь на передовые научные достижения своей эпохи, начал и эффективно вел борьбу с курением (а это так и есть).

Что говорит более ранний опыт проектирования гигантских зданий

В СССР в XX веке жил талантливый архитектор Николай Никитин. В 1930-е он проектировал башню мегаветряка в Крыму, а позднее — Останкинскую телебашню в 540 метров высотой. Под впечатлением от таких проектов японская компания заказала его архитектурному бюро в 1966 году проект самого высокого небоскреба в мире — четырехкилометровой башни Никитина. 

Проект был во всех смыслах проработан, обеспечивая устойчивость мегаздания даже в условиях сейсмичности Японии. Системы вентиляции и все остальное вполне позволяли эксплуатировать небоскреб как жилое здание с населением в полмиллиона человек.

Тут и начались трудности. Японская сторона думала, что это будет некая «тростиночка» типа Останкинской телебашни, отчего не придется ломать голову, как набрать для нее население. Тут — развлекательный комплекс, здесь — условный ресторан «На высоте». И готово, наполнение найдено.

Примерно так башня Никитина вписалась бы в облик этого японского города, если бы ее все-таки решили построить / © Wikimedia Commons

Но, как показали расчеты Никитина, устойчивое здание такой высоты в японских условиях (впрочем, не только там) должно иметь диаметр основания в 0,8 километра. Проще говоря, иметь огромный внутренний объем. Найти полмиллиона желающих жить на таких высотах — непростая задача. Японский заказчик сначала захотел «урезать осетра» до километра в высоту, а потом до 0,55 километра в высоту — но это делало проект уже повторением пройденного, типа аналогичной по высотности Останкинской башни.

Почему трудно найти людей, готовых жить в мегазданиях

Мы редко над этим задумываемся, но условия, в которых живет современный цивилизованный человек, для него довольно неестественны. Например, минимальная смертность у людей наступает, когда они занимаются спортом от 150 (а то и 300) минут в неделю. 

Сорок тысяч лет назад это было элементарно: как и бушмены XX века, наши предки в плюс 42 охотились на африканских антилоп, загоняя их насмерть. Через несколько десятков километров животное не могло бежать, после чего человек подходил к нему и убивал копьем. Вот и «спортивная норма», нехватка которой так сокращает жизнь современного человека.

Предполагаемый вид мегаздания с большой высоты / ©NEOM

Излишне говорить, что сегодня нужные нагрузки не получает почти никто. Если вы скажете врачу, что планируете долгий забег при как минимум плюс 30 градусах, он, скорее всего, начнет нервничать (автор проверял). Из-за всего этого наши кости менее прочны, менее плотны, а мышечный рельеф скелета на фоне предков выглядит, мягко говоря, невпечатляюще. Женщина из палеолита в этом смысле смотрится лучше современных мужчин.

Примерно так же обстоит дело с другими сторонами нашей жизни: мы не адаптированы к тому, как живем. Да, нас заселили в цивилизацию, но из нас забыли выселить беспокойного саванно-джунглевого охотника-собирателя.

Исследователи более полувека назад установили: высотные здания плохо воздействуют на психическое равновесие человека.  Соответствующая статья в рецензируемом научном журнале так и заключает:

«Мы не должны слепо строить эти вертикальные гробы, несущие преждевременную смерть нашей цивилизации».

Важно отметить, что это исследование провели еще до того, как мода на жизнь в высотках на Западе прошла, когда там еще не было повышенной концентрации более бедных и менее благополучных слоев населения. (Впрочем, в более поздних работах выводы не лучше).

Но и сама эта концентрация интересна. Обратим внимание: как только людям предоставляется возможность свободного выбора, где покупать недвижимость — в высотных домах или малоэтажных пригородах, — тут же оказывается, что первый выбор делают в основном бедные, а второй — в основном обеспеченные. Человек не тяготеет к жизни в высотных зданиях и в большинстве случаев даже не отдает себе отчет почему.

Видеть из окна небоскреб или работать в одном из них — согласно опросам, позитив для большинства лондонцев (видимо, такие здания ассоциируются с престижем). Но вот жить там они почему-то не особо хотят / © Wikimedia Commons

До 1950-х массовое загородное жилье в Северной Америке не доминировало — для него не было нормального регулирования, а качество работы множества мелких застройщиков хромало (как в России сегодня). Но как только североамериканские государства внедрили жесткие нормы госрегулирования, население буквально хлынуло за город. В Европе, правда, это доступно в основном лишь наиболее обеспеченным — в том числе из-за зарегулированности выдачи участков вне города. Несмотря на это, жить в высотных зданиях, согласно опросам, не хотят и там.

Общая картина вполне ясна: со времен Древнего Рима в высотных зданиях в норме живут те, кто просто не может позволить себе малоэтажное. Именно поэтому найти пять миллионов жителей для «Зеркальной линии» будет очень сложно. Даже невзирая на ее очевидную «зеленость».

Экономический аспект

При всем понимании желания саудовских принцев сэкономить, срезав потребление нефти, этот аспект «зеркального» мегаздания вызывает большие сомнения. Допустим даже, что зеркальный слой внешнего ограждения снимет проблемы кондиционирования. Все равно остается вопрос: с чего разработчики проекта вообще решили, что смогут обеспечить его «на сто процентов возобновляемой энергией»?

Как уже писал Naked Science, наука на сегодня не показывает возможности организации крупных энергосистем на солнечной и ветровой энергии нигде в мире. Точнее, показывает, но только если 10-20% времени энергии не будет вообще. Никакие батареи этот вопрос пока не решают, поскольку нужный объем батарей стоит столько, сколько не может позволить себе никакая экономика мира.

Судя по некоторым рендерам, в ряде мест город будет ущельем между двух зеркальных стен. Правда, возникают вопросы: как при ширине 200 метров и высоте 500 метров эти стены будут стоять? И не слишком ли дорого встанет создание настолько тонких и жестких конструкций? / ©NEOM

Единственное, что может закрыть эти провалы в солнечно-ветровой генерации, — ТЭС. Именно поэтому немецкие энергетики прямо говорят: нам нужно строить больше газовых ТЭС, ибо других способов обеспечить устойчивое энергоснабжение нет.

Конечно, это не значит, что на планете нет неуглеродных источников энергии нужной мощности. Уже добытый и складированный в одной только России уран способен обеспечить все человечество на тысячи лет вперед. Только вот для этого нужны совсем другие электростанции — не ветряки и фотоэлементы. Нужно заметить: в Саудовской Аравии подобный переход не планируется, под возобновляемой энергией там имеют в виду именно СЭС и ТЭС. 

Можно ли снабдить новое мегаздание одной возобновляемой энергией — например, с помощью такой гелио-ТЭС? В теории это возможно: солнечные лучи от зеркал нагревают расплав солей в центральной башни до сотен градусов, что позволяет паровой турбине крутиться от накопленного тепла по несколько часов. Вот только зимой даже на севере Саудовской Аравии сумма солнечного излучения может быть на десятки процентов ниже, чем летом / © Wikimedia Commons

Поэтому можно уверенно говорить: никаких «100 процентов возобновляемой энергии» в «Зеркальной линии» не будет. И если бы саудовские власти читали Nature, где объясняется, почему СЭС и ВЭС не дадут стабильного энергоснабжения даже при межконтинентальных перебросах солнечно-ветровой энергии, то сами бы это знали.

А как же концентрированная солнечная энергия, которую для NEOM предлагает вот эта научная работа? Такие станции с помощью поля зеркал нагревают центральную башню с солью, та греет воду, чей пар крутит турбину паросиловой ТЭС. Фактически перед нами и есть ТЭС, только теперь гелиотермальная.

Изменчивость солнечного излучения по месяцам для северного Египта, на широте «Зеркальной линии». По вертикали — мегаджоули солнечной энергии на квадратный метр, месячные суммы. По горизонтали — годы. Разрыв между зимней и летней солнечной генерацией тут может достигать трех раз / © M.L.Eladawy et ak.

Что ж, такая электростанция действительно может нормально обеспечивать город энергией. Но при одном условии: если ее мощность будет избыточной. Такой, чтобы она справлялась с обеспечением города даже зимой, когда инсоляция будет минимальной (это север Саудовской Аравии: зимний день короче, зимой солнце ниже над горизонтом).

В этом случае летние излишки энергии придется куда-то экспортировать. Да, город будет на 100% на солнечной энергии, но только за счет того, что в незимние дни где-то придется выключать другую электростанцию, чтобы принять энергию из окрестностей «Зеркальной линии». В таком случае перед нами будет решение из серии «формально все верно, но по существу — издевательство».

Игнорируя природу?

Чтобы лучше понять мотивы разработчиков проекта, можно просмотреть это видео:

Итак, «человечество слишком долго жило в нефункциональных и загрязненных городах, которые игнорируют природу». А теперь, значит, мы старый мир отряхнем с ног и заживем по-новому. Авторы видео так и говорят: «Теперь в нашей цивилизации происходит революция» — имея в виду свой проект.

Суть любой утопии проста: некие интеллектуалы раздражены жизнью вокруг них и жаждут ее «упорядочить и улучшить». Как правило, такие люди довольно специализированы в своем образовании — например, это урбанисты, активисты по борьбе с загрязнениями либо кто-то еще. 

Крайне редко они задумываются: а почему так вообще получилось, что люди живут в «нефункциональных и загрязненных» городах? Не таких, как «Зеркальная линия», где место работы  и торгово-развлекательные центры рядом с домом. А где на работу надо ехать полчаса на машине — и хорошо, если на ней. Потому что если на общественном транспорте времен, например, Лужкова (или в сегодняшнем парижском метро), то стояние в пробке минут десять покажется раем.

Если бы интеллектуалы, смело рисующие города будущего, над всем этим задумались, быстро пришло бы понимание: наши города сложились так потому, что основой современной цивилизации остается промышленное производство. 

Но НПЗ, сталелитейный или автозавод, равно как «Гигафабрику», нельзя поставить в каждом микрорайоне. Есть технико-экономические причины, по которым они будут неэффективны, если станут меньше определенных размеров.

OXAGON, индустриальный комплекс близ нового города. Как планируется доставлять туда людей? Множество параллельных железных дорог под землей, которые будут стоить миллиарды долларов? Или одна, идущая вдоль всего города и обеспечивающая ему периодические «пробки» в стиле станции метро «Выхино» образца 2007 года? / © NEOM

Возьмем ту же «Зеркальную линию». В Саудовской Аравии живут 34 миллиона человек. Допустим, мы поселили пять миллионов в мегаздании, а чем они там будут заниматься и на что жить? Промышленность в таком городе не разместить: даже средний завод «разорвет» ткань идеального города, создаст крупный центр притяжения работающих, куда будут стекаться люди из множества разных кварталов.

Вообще, рядом с «Зеркальной линией» планируют еще построить промышленный гиперкомплекс «Октагон»… Но ведь и поездки в него вызовут перенапряжение на одной-единственной линии подземной железной дороги города. Давка в метро — вряд ли черта идеального города, не правда ли?

Новая Гармония — город, где утопист Роберт Оуэн пытался построить коммунизм в Америке первой половины XIX века. Нетрудно догадаться, что из этого ничего не вышло / © Wikimedia Commons

Если внимательно смотреть на общество в целом, а не внутрь себя, в бездну своих представлений о том «как должно быть», то окажется, что заселить миллионы в «Зеркальную линию» — как и сотни тысяч в башню Никитина — можно только тем способом, которым в СССР миллионы приняли в колхозы. То есть добровольно-принудительно. 

Все потому, что разработчики «Зеркальной линии» пытаются создать город, который не игнорировал бы природу, одновременно даже не задумываясь о том, что их детище игнорирует природу человека.

Похоже, это неизбежная судьба всех идеальных городов — а равно и идеальных обществ.