Электричество когда появилось в мире: Когда изобрели электричество? В каком году?

На пути создания первых «электрических фабрик» стояли сложности как технического, так и общественно-политического характера. К первым относилась необходимость отдельно устанавливать генераторы для дуговых ламп, требовавших точной регулировки, и отдельно – для ламп накаливания. Оба типа осветительных приборов часто встречались в пределах одной улицы и требовали электричества разного качества.

Строить множество блок-станций было не только хлопотно, но и дорого. Всё более целесообразной казалась организация централизованного производства электричества. Единственными массовыми потребителями на тот момент были системы освещения, в основном представленные лампами накаливания Эдисона, и это определило тот факт, что первые электростанции работали на постоянном токе.

Первая Нью-Йоркская

Коммерческую привлекательность централизованной выработки первыми оценили американские предприниматели. В начале 1880-х годов несколько финансистов США, вдохновлённые ажиотажем вокруг ламп накаливания, приняли решение о строительстве первой электростанции на постоянном токе.

В 1890 году станция полностью сгорела, от её здания ничего не осталось. Но конструкция первой ТЭС ещё не раз воспроизводилась при сооружении новых станций – настолько хорошо и практично она была спроектирована. Генераторы станции соединялись непосредственно с двигателем и имели искусственное охлаждение; напряжение регулировалось автоматически; подача топлива в котельную обеспечивалась механизмами; удаление золы и шлака также было автоматизированным.

В России первые городские электростанции появились во второй половине 1880-х годов. В Петербурге было основано «Общество электрического освещения 1886 года», объединившее несколько маленьких электростанций в центре российской столицы и построившее две новые – у Казанского собора и на Инженерной площади. У каждой из этих станций мощность едва превышала 200 кВт.

В Москве городская центральная электростанция впервые была построена в 1888 году и получила название Георгиевской в честь переулка, в котором располагалась (сейчас на этом месте, в том же здании, находится Новый Манеж). Мощность станции составляла всего 100 кВт, вырабатываемая на ней электроэнергия направлялась по подземным кабелям к ближайшим улицам, к Большому и Малому театрам, к зданию МГУ на Моховой. В 1897 году Георгиевская станция была закрыта, так как не могла обеспечить в разы увеличившийся спрос; её заменила более мощная Центральная электростанция на Раушской набережной.

Как увеличить радиус

Установив больше генераторов и проложив толстые провода, инженеры первых электростанций всё же не смогли решить проблему территориальной привязки выработки к потребителю. Уровень допустимых потерь для сетей постоянного тока обеспечивался только при достаточно высоком напряжении и, как следствие, на небольшом радиусе передачи. Это заставляло строить станции непосредственно в центре городов, что, в свою очередь, порождало новые проблемы – затруднялось обеспечение электростанций топливом и водой. Кроме того, участки земли в центре города были дороги, а как только компания заявляла о намерении построить электростанцию, их цена и вовсе взлетала до небес. Производство электроэнергии становилось слишком затратным.

Иногда электрическим компаниям приходилось идти на нестандартные решения. Например, в Петербурге станции, снабжавшие электроэнергией Невский проспект, размещались на закреплённых у причалов Мойки и Фонтанки баржах.

Способ увеличить расстояние между станцией и потребителем искали сразу по нескольким направлениям. Сначала была предпринята попытка изменить потребителя, а именно – понизить напряжение электрических лампочек. Это давало слишком незначительный эффект, и идея распространения не получила. Затем пробовали изменить схему сети – перейти от двухпроводной системы передачи электроэнергии к многопроводной. Наиболее востребованной оказалась схема с тремя проводами, предложенная одновременно английским физиком Гопкинсоном и Эдисоном. Она позволила увеличить радиус энергоснабжения до 1,2 км при сохранении уровня напряжения в сети. Дополнительным положительным эффектом была экономия меди за счёт уменьшения сечения проводов. Известный немецкий изобретатель Сименс предложил пятипроводную схему, но она не прижилась, так как напряжение в ней вырастало до опасных пределов.

Третьим вариантом стало использование аккумуляторных батарей – они устанавливались непосредственно рядом с потребителем и позволяли несколько увеличить число принимающих устройств. Такой вариант был выбран, например, для энергоснабжения ГУМа (на тот момент – Верхние торговые ряды), до которых Георгиевская ТЭС без аккумуляторов «недотягивала».

От постоянного к переменному

Несмотря на все ухищрения инженеров, рост спроса на электроэнергию значительно опережал возможности электростанций, работавших на постоянном токе. Вскоре стало очевидно, что решить задачу централизованного электроснабжения под силу только переменному току. Осуществить передачу электроэнергии в сети переменного тока на расстояние позволило создание трансформатора.

Царскосельская ТЭС была введена чуть позже одесской станции, также в 1887 году, и протяжённость её сетей составила уже 64 км. Царское Село считается первым европейским городом, полностью перешедшим на электрическое освещение.

Первые электростанции переменного тока были однофазными, что ограничивало их применение только системами освещения. Подлинное развитие централизованное производство электроэнергии получило с созданием полноценных трёхфазных схем. В 1889 году русский изобретатель Доливо-Добровольский запатентовал конструкцию трёхфазного трансформатора и уже в 1891 году на Международной технической выставке во Франкфурте-на-Майне продемонстрировал, как переменный ток может преодолеть десятки километров. От небольшой ГЭС в местечке Лауфен, отстоящем от Франкфурта на 170 км, электроэнергия, дважды трансформируясь, передавалась по трёхпроводной сети к принимающим устройствам на Международной выставке. Опыт поразил современников и окончательно утвердил пальму первенства за переменным током. День, когда Доливо-Добровольский осуществил лауфен-франкфуртскую передачу, считается началом всемирной электрификации.

Дальше и мощнее

Создание высоковольтных сетей переменного тока дало толчок к стремительной централизации выработки. Расчёты показывали, что строить мощные электростанции вблизи угольных месторождений либо источников воды и затем передавать электроэнергию по сетям высокого напряжения гораздо выгоднее, чем создавать множество мелких ТЭС и ГЭС в городах. Крупные станции, снабжавшие электричеством промышленный и густонаселённые районы, стали называть районными (русская аббревиатура – ГРЭС).

Первая районная электростанция, так же как некогда первая городская, была построена в США. Ею стала Ниагарская ГЭС мощностью 37 МВт, запущенная в 1896 года. Россия ввела первую относительно мощную ГЭС в 1903 году; станция располагалась на реке Подкумок недалеко от Ессентуков и обеспечивала электроэнергией основные города района Минеральных Вод. Крупная тепловая районная станция появилась в России в 1914 году в Ногинске, она работала на торфе и снабжала электричеством московских потребителей.

Источники:
Веселовский О. Н., Шнейберг Я. А. Очерки по истории электротехники.
Шухардин С. Техника в её историческом развитии.

первые электростанции история электростанций электроэнергия ТЭС АЭС электроэнергетика АЭС России источники энергии Россия промышленность электрические сети

Вступив в эпоху электричества… | Наука и жизнь

В природе нет ничего бесполезного.
Мишель Монтень

Фото Натальи Домриной.

Ветрогенераторы стали привычной деталью ландшафта многих стран. Фото Натальи Домриной.

Аэрофотоснимок системы солнечных электростанций, входящих в комплекс Solucar (Испания). На переднем плане солнечные электростанции параболического типа Solnova I (справа), III (слева спереди) и IV (слева сзади). В глубине расположены первая коммерческая солнечная электростанция башенного типа PS10, а за ней PS20. Фото: Abengoa Solar/Wikimedia Commons/CC BY 1.0.

Преобразователь волновой энергии «Oyster» («Устрица») в сборочном цеху. Электроэнергия вырабатывается за счёт качания верхней «створки». Фото: new.abb.com.

Испытание прототипа преобразователя волновой энергии «Pelamis Wave Power» у берегов Шотландии. Электроэнергия вырабатывается за счёт изгибания системы из нескольких секций под действием волн. Фото: P123/ Wikimedia Commons/PD.

‹

›

Открыть в полном размере

Символично, что первая статья самого первого номера журнала «Наука и жизнь» посвящена проблеме утилизации сил природы, которая остаётся актуальной и через 130 лет, в XXI веке. Журнал впоследствии ещё не раз возвращался к ней. Человеческая цивилизация с древности использовала то, что предоставляла ей природа: силу ветра, энергию текущей воды и солнечное тепло. Затем к ним добавилась сила пара. Однако научные открытия первой половины XIX века дали людям возможность использовать ещё одну могучую силу — электричество. Именно проблема преобразования сил природы в электроэнергию, что позволит не только по-новому их использовать, но и передавать на большие расстояния, — основная тема статьи.

Автор отмечает, что за менее чем полстолетия пар радикально изменил все условия жизни, и ожидает, что и новые открытия продолжат этот процесс. Разумеется, сейчас акценты сместились, появились новые источники энергии и новые способы использования старых источников, но некоторые из них обсуждались уже в конце XIX века.

Нашему современнику, наверное, покажется удивительным, что людей того времени приходилось уговаривать использовать электрическую энергию для освещения и других нужд. Особенно в общественных местах. В ход шли даже гигиенические аргументы: лучшее качество спектра излучения для зрения и то, что электрические лампы не потребляют кислород и, соответственно, не выделяют углекислый газ, способный вызвать отравление («Наука и жизнь» № 49, 1890 г.). Всё дело в том, что электроэнергия тогда стоила дорого, а лампы были очень недолговечны. До изобретения Александром Николаевичем Лодыгиным лампы накаливания современного типа с долговечной вольфрамовой спиральной нитью оставалось ещё три года.

«Эдисоновский свет», как его тогда называли по самой популярной конструкции электрических ламп американского изобретателя, использовавшего в них угольную нить, стоил в три раза дороже, чем освещение фотогеновой лампой, и в полтора раза дороже, чем светильным газом, хотя и в 9 раз дешевле стеариновых свечей. Зато тепла они выделяли почти в 20 раз меньше, чем газовые, и в 14 раз меньше, чем керосиновые. Срок службы ламп Эдисона был всего 40 часов. Самое дешёвое сырьё — фотоген — минеральное масло, подобное керосину, но получаемое не из нефти, а из бурого угля. Фотоген производился в России и некоторое время назывался керосином, возможно, поэтому автор не разделяет фотогеновые и собственно керосиновые лампы, тогда быстро набиравшие популярность. Светильный газ — это смесь водорода (50%) с метаном (34%) и другими газами, получаемая из каменного угля. Природный газ ещё не нашёл широкого применения и не добывался в значительных масштабах.

Высокая цена на электричество в первую очередь была связана с тем, что в то время ещё не были изобретены высоковольтные линии электропередачи переменного тока, имеющие малые потери энергии. Поэтому электроэнергия тогда передавалась только на очень короткие расстояния, как правило, не превышавшие 10—15 км, но и тогда потери доходили до 60% и выше. Так на упомянутом в статье руднике в Аризоне расстояние составило 12,5 км, а в городе Silver City — 6,5 км. На 1890 год в России имелся всего один пример использования гидроэлектростанции для питания станков — фабрика Козьмы Прохорова, на которую электроэнергия передавалась по линии в 6 верст.

Французский инженер Марсель Депре в 1882 году сумел передать электроэнергию на рекордные 57 км, используя напряжение до 2000 В. Однако тогда его оборудование было слишком громоздко для практического использования. Позднее, он решил эту проблему и, подняв напряжение до 6000 В, снизил потери на линии постоянного тока Крей — Париж длиной 56 км до 45%. Но автор статьи оптимистичен, верит в науку и уже предсказывает передачу электроэнергии за тысячи вёрст.

Заметим, что говоря о заслугах Депре, автору следовало бы упомянуть и о нашем соотечественнике Дмитрии Александровиче Лачинове, который много сделал для теоретического исследования вопроса о передаче электроэнергии на большие расстояния, в том числе первым в 1880 году сформулировал условия для этого.

Проблему передачи электроэнергии на большое расстояние в 1891 году решил российский физик-электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский, один из основоположников создания техники трёхфазного тока. Построенная по его проекту линия электропередачи с повышающим и понижающим трансформаторами доставила электроэнергию на невиданные тогда 170 км на международную выставку во Франкфурте-на-Майне. Там с этим изобретением познакомилось большое количество специалистов. Пожалуй, именно с этого момента и началась современная электрификация.

Но это ещё предстоит, а пока, в 1890 году, «Наука и жизнь» обсуждает идею приобретать электричество на складах или фабриках, а затем переносить домой в аккумуляторах, храня его, словно керосин в банках. Эта идея не покажется удивительной, если вспомнить, что электромобиль появился раньше, чем автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. В какой-то степени эта идея реализована в современном мире. Нет, мы не ходим на специальные фабрики заряжать аккумуляторы, не храним их в кладовых и не используем для освещения. Но аккумуляторы использует различная мобильная аппаратура и техника, широко распространённая в наше время.

Вообще первый номер журнала вышел в переломное время: совсем недавно, в 1870 году, бельгийский изобретатель Зеноб Грамм, работавший во Франции, создал электрогенератор, позволивший вырабатывать электроэнергию в промышленных масштабах. Первые его машины осветили в 1878 году Париж. Тогда же появились и первые ГЭС. В 1879 электричество добралось до Санкт-Петербурга, где первым был освещён Литейный мост, а в 1881 году — до Москвы.

Современные линии электропередачи имеют потери всего 2—3%, но и их можно сократить, используя высокотемпературные сверхпроводники. Несколько таких линий уже действуют в Германии, США, Южной Корее и Японии. Правда, все они имеют довольно малую длину из-за сложности поддержания низких температур и дороговизны. Их достоинство в том, что на них можно подавать электроэнергию с тем напряжением, которое получают на электростанциях (6—20 киловольт) без повышения. Его так и называют — генераторным. При этом отпадает необходимость в сложных и дорогих трансформаторных подстанциях высокого напряжения.

Самая длинная из сверхпроводящих линий электропередачи запущена в 2014 году в Германии. Она имеет длину один километр и использует напряжение 10 киловольт, придя на замену обычной линии с напряжением 110 киловольт.

В России в 2020 году собираются запустить сверхпроводящую кабельную линию длиной 2,5 километра. Предполагается, что эта линия, рассчитанная на ток 2500 Ампер и напряжение 20 киловольт, соединит две подстанции в Санкт-Петербурге. В ней будет использован высокотемпературный сверхпроводник Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O_10+x с критической температурой 108 Кельвинов (-165 градусов Цельсия). До такой «высокой» температуры сверхпроводящего состояния проводник можно охлаждать просто жидким азотом. Система охлаждения будет забирать 0,5% передаваемой мощности.

Другой упомянутый в статье способ утилизации природной, а именно солнечной энергии, запатентованный американским химиком и изобретателем Эдвардом Вестоном (в статье Уестон), — предшественник солнечной электроэнергетики. Использованные Вестоном термоэлектрические батареи основаны на открытом в 1821 году немецким физиком Томасом Иоганном Зеебеком термоэлектрическом эффекте. Он заключается в том, что если две проволоки из разных металлов в одном месте соединить, то между двумя другими концами возникнет разность потенциалов, если эти концы и место соединения имеют разную температуру. Такое соединение двух металлов (термопара) в этом случае ведёт себя как гальванический элемент и может использоваться как источник тока.

Первую термобатарею для исследования эффекта создали в 1823 году Xанс Эрстед и Жан-Батист Фурье. Она содержала спаянные друг с другом в чередующемся порядке висмутовые и сурьмяные пластины. Один ряд спаев нагревался пламенем свечи, другой охлаждался льдом. Одним из первых применил термобатарею в качестве источника тока Георг Ом в 1826 году. К концу XIX века было изобретено большое число различных термобатарей, работавших от различных источников тепла. Заслуга Вестона в том, что он предложил в качестве источника солнечное тепло и использовал для запасания электроэнергии аккумуляторы.

В настоящее время подобные устройства называют термоэлектрическими генераторами (термоэлектрогенераторами). Они нашли своё применение, как правило, для работы в труднодоступных местах, где не требуется большая мощность. В частности, ими оснащают космические аппараты («Кассини», «Новые горизонты» и др.), уходящие в дальний космос, где нельзя использовать солнечные батареи. Они использую тепло радиоактивного распада (радиоизотопные источники).

Термоэлектрогенераторы на основе тепловой энергии Солнца в настоящее время распространения не получили и серийно их не производят. Все построенные за много лет исследований установки так и остались всего лишь экспериментальными образцами. Работа над ними активно шла до конца 1960-х годов, в том числе и в СССР. Но сначала не было необходимости в использовании солнечной энергии, а затем появились более выгодные фотоэлектрические солнечные батареи.

Впрочем, исследования продолжаются, так что, возможно, мы ещё увидим солнечные термоэлектрогенераторы в деле. Особенно, если новые материалы позволят поднять долю превращаемой в электричество солнечной энергии до 25%. Пока она значительно ниже.

Зато ветряные электростанции сейчас распространены широко. В настоящее время они лидируют среди так называемых возобновляемых источников энергии, к которым относятся и солнечная, и ветровая энергия. Во всём мире, по данным British Petroleum, на них приходится 51% от всей электроэнергии от возобновляемых источников (1270 тераватт-часов или мощность 591 гигаватт). К слову, доля солнечных электростанций составляет около 24% (584,6 ТВт·ч). Ветроэнергетика в настоящее время поставляет 14% всей электроэнергии в странах ЕС. Самая высокая доля «ветра» в 2018 году у Дании (41%), затем следуют Ирландия (28%) и Португалия (24%). Мировым же лидером по производству ветроэлектричества является Китай (237 ТВт·ч за 2016 год), далее следуют США (227 ТВт·ч) и Германия (78,9 ТВт·ч).

Упомянутая в статье «мельница» Блита (в статье — Блис) диаметром почти 9 метров на его даче в Мэрикирке, построенная в 1887 году, считается первой ветряной электростанцией в мире. Любопытно, что Блит предложил избыточную электроэнергию жителям Мэрикирка для освещения главной улицы, однако те отклонили предложение, посчитав, что электроэнергия — это «работа дьявола». Хотя позднее он построил ветряную турбину для подачи аварийного питания в местную больницу, сумасшедший дом и амбулаторию, изобретение так и не завоевало популярность, поскольку эту технологию посчитали экономически нежизнеспособной. Так что следующая ветроэлектростанция появилась в Великобритании только в 1951 году.

Мощность ветрогенератора зависит от размера лопастей и высоты над поверхностью. Поэтому, если первая автоматически управляемая ветряная установка американского изобретателя Чарльза Браша (1888) имела диаметр ротора 17 метров, то рекордный генератор V164 мощностью 9,5 МВт производства датской фирмы Vestas (2014) имеет общую высоту 220 метров, а диаметр круга, ометаемого лопастями, 164 метра.

К недостаткам ветрогенераторов в первую очередь относятся их шум и вибрация почвы, а также дефицит подходящей для установки территории. Поэтому наиболее перспективными местами для их размещения считаются прибрежные зоны. На расстоянии 10—12 км от берега и дальше, где глубина не превышает 30 м, строятся так называемые офшорные ветряные электростанции (от английского offshore — в открытом море, дословно вне берега). Как правило, они образуют целые парки из нескольких десятков генераторов. Для больших глубин разрабатывают плавучие генераторы. Дания, Нидерланды и Германия даже собираются насыпать искусственный остров в Северном море для установки на нём ветрогенераторов.

Надо сказать, что в нашей стране ветряная и солнечная энергетика пока не играют существенной роли. В 2018 году они произвели 0,2 и 0,6 ТВт·ч электроэнергии, что значительно уступает и гидроэнергетике (190 ТВт·ч), и ядерным электростанциям (204 ТВт·ч), и тем более тепловым электростанциям (710 ТВт·ч).

В статье 1890 года неоднократно упоминаются аккумуляторы, в которых запасается электроэнергия. Связано это с двумя факторами. С одной стороны, первые гидроэлектростанции имели малую мощность и аккумуляторы позволяли в течение той части суток, когда электроэнергия не используется, накопить её для последующего применения. С другой стороны, одна из главных проблем использования энергии солнца и ветра — невозможность генерировать электроэнергию постоянно. Аккумуляторы решали и её.

Эти проблемы приходится решать и современным разработчикам энергетических систем. Выработанную электрическую энергию надо потреблять сразу, иначе возникнет проблема — куда её девать? А что делать, если потребление падает, например, ночью, а тепловые и атомные электростанции в отличие от гидроэлектростанций не способны быстро снизить производство энергии?

Основным устройством накопления энергии в мире стали гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС), на них приходится 96% общей мощности аккумулирующих установок (на 2017 год — это 327 проектов мощностью 169 ГВт). Принцип их работы основан на том, что в случае избытка электроэнергии установка вместо производства энергии, наоборот, закачивает воду с нижнего уровня на верхний, чтобы потом при необходимости использовать её для вращения генераторов. Несмотря на то что первая подобная установка появилась ещё в 1882 году, активное строительство ГАЭС началось с 1970-х годов, параллельно с распространением атомной энергетики. В нашей стране в 2003 году запущена Загорская ГАЭС (Московская область) мощностью 1,2 ГВт.

Мощность аккумуляторных накопителей в 2016 году составила 3,4 ГВт (из них 41% приходится на литий-ионные батареи) и постепенно растёт, особенно в США. Их преимущество — высокая плотность хранения энергии. По очень оптимистичным оценкам Международного агентства по возобновляемой энергии IRENA, к 2030 году их мощность может вырасти до 250 ГВт.

Ещё два примера из статьи, казалось бы, не связанные с производством электроэнергии, тоже в итоге приводят к ней. Описанный опыт в Париже по использованию солнечной теплоты, в котором лучами солнца нагревался паровой котёл, а полученный пар применялся для приведения в действие машин, стал одной из предтеч современной гелиоэнергетики. В наши дни машины, непосредственно приводимые в движение паром, уже редкость, а вот использование энергии пара для генерации электроэнергии распространено широко.

Сейчас используются солнечные теплоэлектростанции трёх типов, различающихся способом собирания солнечной энергии. В теплоэлектростанциях башенного типа солнечное излучение собирается плоскими зеркалами-гелиостатами в центральном приёмнике-парогенераторе, находящемся на вершине башни. При использовании зеркал в виде длинных лотков, имеющих в разрезе параболическую форму, солнечный свет фокусируется на трубах с теплоносителем. И наконец, можно использовать тарелочное зеркало, похожее на спутниковую антенну, в фокусе которого размещается приёмник солнечной энергии с рабочей жидкостью.

Из зеркал создаются целые поля, где каждое из них ориентируется в пространстве индивидуально, следя за Солнцем. Благодаря этому на вершине башни, например, можно получить температуру до 1500°С и электрическую мощность до 200 МВт. Возможности системы ограничивает то, что эффективность доставки света к башне быстро падает с удалением зеркала от неё. Поэтому обычно размеры поля не делают большими. Это уменьшает вырабатываемую мощность, но увеличивает эффективность.

Так, построенная в 2007 году вблизи Севильи (Испания) первая в мире коммерческая солнечная теплоэлектростанция PS10 (от испанского Planta Solar — солнечный завод) использует 624 больших подвижных зеркала. Площадь каждого — 120 квадратных метров. Они фокусируют солнечный свет на вершине башни высотой 115 метров и диаметром 40 метров, где расположены приёмник и паровая турбина, приводящая в движение электрический генератор. Температура создаваемого пара 275°С, а вырабатываемая мощность — 11 МВт.

Крупнейшая в мере теплоэлектростанция Ivanpah Solar Electric Generating System (пустыня Мохаве, Калифорния, США), построенная в 2014 году, использует 173 500 гелиостатов площадью 14 квадратных метров каждый, фокусирующих солнечную энергию на трёх башнях. Они занимают площадь 1400 гектаров. Общая мощность системы около 400 МВт.

Солнечные теплоэлектростанции параболического типа несколько проще, поскольку находятся в одной плоскости и не требуют общей фокусировки в одну точку. Температура жидкости до 400°С. Таковы, например, установки серии Solnova Solar Power Station мощностью 50 МВт, входящие вместе с PS10 в Solucar Complex. Тарельчатые электростанции отличаются тем, что каждая тарелка может использоваться индивидуально. Однако их размер не превышает 20 метров, поскольку увеличение приводит к деформации зеркала и нарушению фокусировки. Мощность до 25 кВт. С помощью тарелочных зеркал можно создавать бытовые системы мощностью до 3 кВт.

Энергия морских волн использовалась в 1890 году в Оушен-Гров только для закачки воды, однако уже автор статьи предвидит, что её в будущем можно превратить в электрическую. Сейчас подобные установки называются волновыми гидроэлектростанциями (об этом можно прочитать в статье «Вода зажигает свет», «Наука и жизнь» № 2, 2015 г.). На сегодняшний день — это наименее используемый из возобновляемых источников энергии, хотя, по оценкам экспертов, общий потенциал волновой энергетики во всём мире около 2 ТВт.

В настоящее время волновая энергетика находится на этапе разработки, тестирования и изучения её влияния на окружающую среду. Подобные исследования ведутся в Финляндии, Швеции, Норвегии, Великобритании, Австралии, США, Китае и других странах с протяжённой береговой линией. В России работы в этом направлении проводит Уральский федеральный университет. Разработанная там мобильная волновая электростанция даже включена в список ста лучших изобретений России 2016 года. Пока что суммарная ожидаемая мощность волновой энергетики не превышает 20 МВт.

Двадцатый век принёс нам новые силы природы, о которых ещё даже не подозревали в далёком 1890-м году. Это, прежде всего, энергия ядерного распада, которую мы успешно освоили, и термоядерная энергия, которую ещё предстоит «утилизировать», ведь, по мнению большинства экспертов, именно за ней будущее. Кроме того, появились геотермальная, приливная, биотопливная и другие виды энергетики. Так что процесс утилизации сил природы продолжается и будет продолжаться, пока существует наша цивилизация.

История электричества: любимая сила мира

«Оно живое!» Это был торжествующий крик доктора, когда электрическая буря оживила его монстра в фильме «Франкенштейн».

Эта сцена предлагает прекрасный снимок пути человечества от страха к пониманию электричества. Люди с ужасом наблюдают, как электричество рождает зверя в фильме, который они смотрят на электрических экранах и телевизорах.

Использование электричества было одним из самых мощных и драматических технологических достижений, которые когда-либо видел мир. Электроэнергия лежит в основе всей глобальной энергетической системы, отопления и освещения домов, развития промышленности и даже питания наших автомобилей.

Однако электричество всегда присутствовало в природе. Давайте посмотрим на эти природные источники, на людей, которые сформировали снабжение современного общества энергией, и на многие вехи, составляющие историю электричества.

История электричества: что это за источник энергии?

Электричество на самом базовом уровне представляет собой движение электронов между атомами. Вокруг ядра атома вращаются отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные протоны, исполняющие уравновешенный танец. Электрический заряд удерживает их вместе.

Однако мы можем нарушить статус-кво этого атома. Электрический поток возникает, когда мы нарушаем баланс атома, и электроны перемещаются от одного атома к другому. Это создает длинную линию электронов, сталкивающихся друг с другом. Когда мы посылаем эту линию по проводящим материалам, таким как медная проволока, она обеспечивает электричество.

Производство электроэнергии в промышленных масштабах на электростанциях включает вращение магнитов внутри катушек из медной проволоки. Магниты создают поток электронов — электрический ток, который проходит по медному проводу в электросеть, а затем в наши дома и на предприятия.

Как мы получили контроль над этим чудесным источником энергии? Нам нужно вернуться в освещенную лампами древнюю Грецию, чтобы совершить путешествие по истории электричества.

У меня есть реферальный код

? Если вас направил другой клиент Amigo Energy, введите его личный реферальный код, чтобы получить кредит. Принять условия.

История электричества: ранние годы 

Задолго до того, как ученые начали исследовать этот источник энергии, молнии и статическое электричество существовали на Земле как естественные явления.

600 г. до н.э.: Фалес из Милета положил начало нашему электрическому путешествию, обнаружив статическое электричество. Греческий философ обнаружил, что может притягивать перья и другие легкие предметы к янтарю, если натирать его мехом животных и другими материалами. На самом деле, греческое слово «янтарь» связано со словом «электрон».

1600 CE: Потребовалось некоторое время для следующего скачка в понимании электричества. Английский ученый Уильям Гилберт ввел термин «электричество», поскольку его эксперименты помогли ему понять взаимосвязь между электричеством и магнетизмом и описать магнитное поле и полюса Земли.

1663: Прусский физик Отто фон Герике был следующим, кто совершил прорыв, и очень значительный. Он построил серную сферу, которая вращалась; трение вызывало статическое электричество. Фон Герике создал первый в мире электрический генератор и основу для производства электроэнергии.

1745-46: Потребовалось почти столетие, чтобы кто-то понял, как использовать и хранить электричество. Голландский физик Питер ван Мусшенбрук построил лейденскую банку — стеклянную банку, обернутую металлом снаружи и внутри и наполненную водой — раннюю версию конденсатора, используемого в современных радиоприемниках и телевизорах.

В стакане хранится электрический заряд. После того, как ван Мусшенбрук обнаружил это, прикоснувшись к стеклу, он поклялся, что «не будет повторять эксперимент, если ему предложат все королевство Франции».

Американское вмешательство в историю электричества

источник

Люди начали осознавать потенциал электричества, и 18 век был захватывающим временем для электричества.

1752: Отец-основатель Соединенных Штатов Бенджамин Франклин часто ошибочно считается первооткрывателем электричества. Хотя существование электричества уже было известно и задокументировано, знаменитый эксперимент Франклина с воздушным змеем действительно доказал, что молния состоит из электричества.

Франклин запускал воздушного змея из шелкового носового платка с ключом от дома, прикрепленным к концу, который он держал, плюс лейденская банка. К счастью для него, молния не ударила прямо в воздушного змея, но окружающий заряд шторма привел к тому, что искры выскочили из ключа в руку Франклина, когда они были рядом. Работа Франклина помогла разработать громоотвод, который ежегодно спасает множество жизней.

ВНИМАНИЕ: Никто не должен пытаться воссоздать этот эксперимент, потому что вероятным следствием является смерть.

1786: Семя Франкенштейна, связывающее электричество с жизнью, возможно, было посажено в этом году. Итальянский профессор Луиджи Гальвани обнаружил, что может заставить подергиваться лапки мертвой лягушки, если прикоснется к ним металлическим скальпелем во время работы электрического генератора. Гальвани предположил, что животные вырабатывают электричество и управляют их центральной нервной системой.

Итальянец Алессандро Вольта не согласился и провел двадцать лет, экспериментируя, чтобы опровергнуть теорию. Он обнаружил, что электрическая симуляция была создана различными металлами, использованными в эксперименте, а не животным.

1800: Когда 18-й век превратился в 19-й век, работа Вольты привела к созданию первой в мире электрической батареи, названной Вольтова свая. Вольта создал электрическую цепь, поток которой он мог изменять в зависимости от того, сколько медных и цинковых дисков он использовал. Теперь электричеством можно было управлять. Вольт, который измеряет силу, проходящую через электрическую цепь, был назван в честь Вольта.

Тем временем в Англии химик Уильям Николсон и хирург Энтони Карлайл разделили воду на водород и кислород, открыв электролиз.

Промышленная революция и электричество 

Промышленная революция и развитие электричества были переплетены в 19 веке. Изобретения появлялись быстро и массово, пока ученые, физики, химики и предприниматели боролись за следующий большой прорыв.

Некоторые из титанов электричества работали в 19 веке, помогая сформировать основу современного использования электричества.

1821: Работа английского ученого Майкла Фарадея помогла заложить основу для понимания электромагнетизма. Он изобрел электродвигатели, а затем динамо-машину — генератор, который вырабатывает электричество с помощью переключателя, приводимого в действие вращающимся стержнем — после того, как обнаружил, что электрический ток течет по медному проводу, когда магнит перемещается внутри катушки с медным проводом.

1821: В том же году немецкий физик Томас Иоганн Зеебек открыл то, что сейчас известно как эффект Зеебека: электрические токи протекают между различными проводящими материалами при разных температурах.

1827: В этом году была опубликована теория электричества немецкого учителя Георга Ома в математических терминах. Мир не сразу признал ценность его работы; однако единица электрического сопротивления, ом, позже была названа в честь этого великого человека.

1829: Американец Джозеф Генри показал, что электромагнетизм в проволоке, намотанной на витки, выше, чем в прямой, что повышает потенциал мощности.

1837: Электричество начало рождать практические изобретения и применения. Появилась первая электрическая телеграфная машина, которая в следующем году, в 1838 , привела к появлению азбуки Морзе.

Томас Эдисон и Никола Тесла: электрические гиганты

источник

Во второй половине 19-го века электричество стало мейнстримом, во многом благодаря Томасу Эдисону и Николе Тесле.

1872: В Крагсайде, Великобритания, введена в эксплуатацию первая в мире гидроэлектростанция. Гидроэнергетика использует движение воды — из рек или проклятых водохранилищ — для вращения турбин. В настоящее время это крупнейший в мире источник возобновляемой энергии, обеспечивающий 6,4% всей мировой энергии в 2020 году.  

1876: В мире появилось больше новаторских объектов. Александр Грэм Белл использовал электричество для передачи голоса с изобретением телефона. Через два года, в 1878 , английский химик Джозеф Свон изготовил первую электрическую лампу.

1878: Американский изобретатель Томас Эдисон изобрел электрический генератор постоянного тока.

1880: Эдисон запатентовал лампу накаливания. По правде говоря, его лампочка улучшила конструкции других людей благодаря более долговечной нити накала.

1881: Годалминг в Суррее, Англия, был первым местом, где были установлены общественные системы электроснабжения.

1882: Эдисон открыл первую в мире электростанцию ​​на Перл-стрит в Нью-Йорке. Через пруд открылась первая в мире угольная электростанция на станции Edison Electric Light Station в Лондоне.

У меня есть реферальный код

? Если вас направил другой клиент Amigo Energy, введите его личный реферальный код, чтобы получить кредит. Принять условия.

1883: Еще одна мировая новинка для Edison; первые электрические уличные фонари с лампами накаливания освещали Розелл, штат Нью-Джерси. Триумф этой энергосистемы означал бы конец газового освещения в уличных фонарях во всем мире.

В конечном итоге Эдисон создал бренд General Electric для своих компаний и работ, включая массовое производство электрических лампочек и таких приборов, как холодильники.

В том же 1883 году Магнус Фолькс построил первую электрическую железную дорогу в Брайтоне, Англия, которая действует и сегодня. Электрификация обеспечивает питание многих современных сетей поездов.

1888: Сербский гений Никола Тесла уже открыл переменный ток (AC) и продал патенты на динамо-машины переменного тока, трансформаторы и двигатели Джорджу Вестингаузу. Системы переменного тока оказались более эффективными для передачи электроэнергии по линиям электропередачи на большие расстояния, чем системы постоянного тока. Переменный ток станет основой современных электрических сетей, но не без битвы.

Первая в мире ветряная мельница для производства электроэнергии начала работать в Кливленде, штат Огайо, в 1888 году. 

Битва токов: Тесла против Эдисона возможности для электричества.

1891: Тесла продемонстрировал свое последнее изобретение, катушку Тесла. Катушка производила электричество высокого напряжения, высокой частоты и слабого тока. Несмотря на то, что мы можем стрелять молниями, сегодня мы используем катушки Тесла в телевизорах и радиоприемниках.

1893: Сцена была установлена ​​на «Битве течений» на Всемирной колумбийской выставке в Чикаго. И Эдисон, и Тесла хотели осветить всю ярмарку электрическим освещением. Тесла выиграл контракт, и его система переменного тока оказалась надежной и лучше приспособленной для передачи на большие расстояния, чем работа Эдисона на постоянном токе.

Расширение возможностей производства электроэнергии

1892: Гражданин Великобритании Сэмюэл Инсулл прибыл в Соединенные Штаты, что стало подарком для Эдисона. Инсулл использовал свою маркетинговую смекалку и глазомер, чтобы найти возможность ускорить внедрение электричества.

1894 : Англичанин Чарльз Парсонс изобрел большие паровые турбины, которые производили гораздо больше энергии, чем предыдущие модели. По мере совершенствования паровых конструкций Инсулл увидел возможность; он заказал несколько больших турбин для General Electric, где работал на Эдисона.

Инсулл считал, что производство большого количества электроэнергии по более низким ценам может быть выигрышной комбинацией, особенно при продаже промышленным предприятиям. Его игра оказалась верной, и его план помог увеличить потребление и установку электроэнергии в Соединенных Штатах.

1896: Первая в мире современная гидроэлектростанция была запущена в эксплуатацию у Ниагарского водопада, питая город Буффало благодаря проекту Николы Теслы 

История электричества: Новое время в сфере электричества появился социальный толчок, чтобы обеспечить электричеством как можно больше людей.

1936: Президент Франклин Д. Рузвельт подписал Закон об электрификации сельских районов 1936 года, который помог обеспечить электричеством всю страну. Линии электропередачи были построены для подключения домов и предприятий к электричеству, заложив основы национальной энергосистемы.

1937: Sun Oil эксплуатировала турбину, работающую на природном газе, в Филадельфии, впервые природный газ был сожжен для этой цели.

1939: Жители Невшателя, Швейцария, первыми получили выгоду от электроэнергии, вырабатываемой на природном газе.

1951: Электроэнергия впервые была произведена с помощью ядерной энергии на Экспериментальном реакторе-размножителе-I (EBR-I) в Айдахо.

Соединенные Штаты и развитые страны мира влюбились в электричество. Постоянно изобретались бытовые приборы, от лампочки до утюга, телевизора и стиральной машины. В период с 1960 по 2021 год спрос на этот фантастический источник энергии взлетел более чем в пять раз. 

Паровая электрическая турбина оставалась основой современного производства электроэнергии. Ископаемые виды топлива, такие как уголь и природный газ, доминировали в производстве электроэнергии до недавнего внедрения крупномасштабных возобновляемых источников энергии. Люди и правительства, обеспокоенные выбросами парниковых газов, вызывающими изменение климата, продвигают повестку дня в области зеленой энергии.

1960: 80% электроэнергии в США приходится на сжигание природного газа, нефти и угля. Действительно, на уголь приходилось более половины всего производства электроэнергии.

К 2021 возобновляемые источники энергии начали вступать в свои права. Уголь упал и стал обеспечивать 22% производства электроэнергии в США, в то время как возобновляемые источники энергии выросли и стали составлять пятую часть электроэнергии страны. Фактически, количество возобновляемой электроэнергии, произведенной в 2021 году, превысило общий спрос на электроэнергию в США за 19 лет. 60. 

Электромобили, тепловые насосы, солнечные батареи и даже электрические самолеты — все это признаки того, что наша любовь к электричеству и отношения с ним с каждым годом становятся все глубже. Развитие аккумулирования энергии в коммунальных масштабах для сбора неиспользуемой возобновляемой энергии, например, когда ветряные турбины работают в ночное время, также вызывает растущее чувство заботы и заботы об электроэнергии.

Будущее и история электричества жизненно важны 

Электричество интриговало древние цивилизации и продолжает очаровывать современных людей. Ранние исследователи знали, что он существует, но люди не начинали улавливать и полностью понимать электричество до 18 века.

За всю историю электричества на плечах многих блестящих людей стояло множество гениев. Научные прорывы во время промышленной революции заложили основу для использования электричества и подчинения его воле человечества.

Знаменитая книга Мэри Шелли «Франкенштейн» была не более чем страшилкой, оторванной от реальности, но вдохновленной научными открытиями того времени. Вернувшись в реальный мир, большинство американцев сегодня, вероятно, не могут представить себе жизнь без электричества, питающего Интернет, ноутбуки, дома и многое другое.

Признание работы преданных своему делу ученых на протяжении всей истории электричества может помочь нам осознать, насколько нам повезло жить в электрическом мире. Мы все знаем, что цена на электричество может быть такой же изменчивой, как и на переменный ток. Вот почему контракт на электроэнергию с фиксированной ставкой может быть идеальным в эти неопределенные времена.

Предоставлено вам amigoenergy

Все изображения предоставлены по лицензии Adobe Stock.
Рекомендуемое изображение:

Освещение Революция: 19Последствия века