Краткая история электроэнергетики

Значение электроэнергетики в техническом прогрессе

Развитие человеческого общества и его успехи на пу­ти цивилизации и прогресса непосредственно связаны с повышением производительности труда и улучшением материальных условий жизни людей. Научно-техниче­ский и социальный прогресс сопровождается увеличением потребляемой электрической энергии.

Количество потребляемой современными машинами электроэнергии очень велико. Потребле­ние электроэнергии и в дальнейшем должно возрастать, обеспе­чивая повышение производительности труда. Ускорение экономического развития страны на осно­ве широкого использования совершенных автоматиче­ски управляемых машин, заменяющих физический и не­творческий умственный труд, возможно только при уве­личении потребляемой электроэнергии и росте производитель­ности труда.

Увеличение расходуемой энергии связано с развитием цивилизации, расширением и углублением знаний чело­века об окружающем мире. Объем знаний со временем увеличивается по мере того, как развивается культура – искусство, науки, открываются новые свойства материи. Приближенно знания, отражающие уровень развития ци­вилизации, можно оценить количеством накопленной ин­формации, измеряемой условной единицей – байтом. По­требление энергии и накопление информации имеют примерно одинаковый харак­тер изменения во времени. При этом общая накопленная информация, оцениваемая количественно в байтах, ко­нечно, не отражает ее различной ценности и качественного своеобразия. Простой подсчет знаков в книгах одинаково учитывает творения и гениальных авторов, и весьма посредственных. Этот показатель применим только для грубых ориентировочных оценок, выявления общих тен­денций в развитии.

Влияние электроэнергетики на культуру, духовное развитие человека образно охарактеризовал К. Г. Паустовский, сказав, что лишняя тонна угля – это лишняя книжка хороших стихов, это тепло, свет, это спрессованная в черном блестящем камне сила жизни, сила и богатство мыслей и ощущений нашей эпохи. В самом деле, обеспе­чение электроэнергией – это необходимая основа для того, что­бы человек мог творчески создавать новую технику, за­ниматься науками, искусством, литературой – всем тем, что обобщенно называется культурой.

Современный период развития техники, характери­зующийся значительным потреблением электроэнергии и по пра­ву называемый периодом научно-технической революции, качественно отличается от предшествующих периодов развития. Качественное отличие в первую очередь состо­ит в огромном, революционном сдвиге в развитии произ­водительных сил, создании в широких масштабах техни­чески совершенных, оснащенных высокоэффективной ав­томатикой средств труда.

Прогресс в науке и технике определяется единством эволюционных и революционных изменений. При этом в случае имеющихся предпосылок внутренние закономер­ности развития науки и техники и общественные потреб­ности могут перевести эволюционные изменения в рево­люционные. Любая техническая революция характеризу­ется коренными изменениями в средствах труда или тех­нологии. При рассмотрении современной научно-технической революции следует учитывать историю развития техники, важнейшие ее достижения и научные открытия послед­них лет. Развитие новых областей связано с успехами в физике, радиоэлектронике, кибернетике, молекулярной биологии, бионике и многих других науках. Успехи в ав­томатизации, электрификации производства, транспорт­ной технике также существенны для настоящих и буду­щих революционных изменений в электроэнергетике и электроэнергети­ческой науке, которая, в свою очередь, существенно влияет на ход научно-технической революции.

Технический прогресс и развитие цивилизации с да­леких исторических времен непосредственно связаны с количеством используемых энергоресурсов. Но если на первых этапах развития человек располагал только сво­ей мускульной энергией и мускульной силой животных, то затем большую часть труда он стал возлагать на ма­шины.

Освоение природных энергетических ресурсов стиму­лировало создание машин, выполнявших довольно слож­ные операции и позволявших переложить на них значительную часть вначале физического, а затем (в настоя­щее время) и нетворческого умственного труда. Совер­шенствование машин освобождало время для наиболее творческой работы, позволяло глубже проникать в зако­ны природы, используя их для своего блага. Это, в свою очередь, способствовало созданию более совершенных орудий труда.

Потребности в энергии постоянно возрастали, что вы­нуждало изыскивать новые энергоресурсы и новые спо­собы преобразования энергии из одного вида в другой. В настоящее время стало традиционным использование таких видов энергии, как энергия Солнца, химическая энергия орга­нического топлива, механическая энергия воды в реках, морях и океанах, энергия ветра, внутриядерная энергия, получаемая при делении тяжелых ядер. Весьма перспек­тивно использование термоядерной энергии, получаемой при синтезе легких элементов. Реализация синтеза сни­мет на все исторически обозримое время проблему удов­летворения человечества запасами энергии, т. е. пробле­му, которая возникает в связи с истощением запасов ор­ганического топлива.

Бурный прогресс техники и тот уровень, которого она сейчас достигла, были бы невозможны без использования качественно новых видов энергии, в первую очередь эле­ктрической. Электрическая энергия широко применяется в жизни современного человека. Можно без преувеличе­ния сказать, что без электрической энергии невозможна нормальная жизнь современного общества. Электриче­ская энергия широко используется в промышленности для приведения в действие различных механизмов, не­посредственно в технологических процессах, на транс­порте, в быту. Работа современных средств связи – теле­графа, телефона, радио, телевидения – основана на при­менении электрической энергии. Без нее невозможно бы­ло бы развитие кибернетики, вычислительной техники, космической техники и т. д. Именно электрическая энер­гия, как это и было предсказано еще на заре ее становления, явилась той дви­жущей силой, которая привела к созданию крупного ма­шинного производства, обеспечившего невиданное раз­витие производительных сил. Основные отличительные свойства электрической энергии состоят в том, что она может легко передаваться на большие расстояния и от­носительно просто с малыми потерями преобразовывать­ся в другие виды энергии.

Суммарная мощность всех электростанций мира (2 млрд. кВт) уже соизмерима с мощностью мно­гих явлений природы.

Управление энергосистемой должно производиться с учетом влияния ее на биосферу, социальные функции, потребности в энергии промышленности и транспорта и других фак­торов. Все это свидетельствует о необходимости широкой подготовки инженера - электроэнергетика.

От первых опытов по электричеству до начала его широкого практического применения в 70–80-х годах XIX в. прошло более 100 лет.

Первые электрические установки были постоянного тока и применя­лись в телеграфии, освещении, гальванотехнике и минном деле. Они использовали электрохимические источники (например, медно-цинковые батареи) и имели значительные ограничения по мощности.

С разработкой электромашинных источников (генераторов) появились первые электростанции (блок – станции) для питания электрического освещения, а также дополнительно вентиляторов, насосов и подъемников.

Генераторы этих электростанций приводились во вращение поршневыми паровыми машинами, радиус электроснабжения составляет до 1–1,5 км на постоянном токе. Выдержав конкуренцию с газовыми компаниями, эти станции быстро развивались (в первую очередь, в крупных городах – Париже, Нью-Йорке, Петербурге и др.).

В 90-х годах XIX в. с разработкой трехфазного синхронного генерато­ра, трансформаторов и асинхронного двигателя начался переход на трех­фазный переменный ток.

Первый опыт (1891 г.): электропередача Лауфен – Франкфурт (протя­женность 170 км, напряжение 15 кВ, передаваемая мощность 220 кВт).

В конце XIX в. напряжение электропередач достигло 150 кВ. Электро­энергия быстрыми темпами стала завоевывать ведущие позиции в про­мышленности, транспорте, быту.

В настоящее время практически повсеместно используются трехфаз­ные системы переменного тока частотой 50 и 60 Гц.

Преимущества электроэнергии:

призводство (в основном, преобразование механической энергии в электрическую) – разнообразие используемых ресурсов [гидроэлек­тростанций (ГЭС), теплоэлектростанций (ТЭС), атомных электростан­ций (АЭС)], возможности концентрации мощностей и управления их размещением;

передача – возможность надежной и экономичной передачи электро­энергии на большие расстояния;

распределение – простота канализации электроэнергии потребителям независимо от их мощности;

потребление – простота и экономичность преобразования электро­энергии в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую), а также существование ряда высокоэффективных электротехнических технологий – электролиза, гальванотехники.

Дата добавления: 2014-12-27