История создания электричества: 404 Страница не найдена

В те годы потенциальная опасность была намного выше, чем сегодня, потому что провода не были заземлены. Если один из «горячих» проводов повреждался или какой-либо другой несчастный случай приводил к выходу электрического тока из проводных путей, результатом часто был пожар или сильный удар электрическим током.

После 1965 года заземленные провода, которые направляют блуждающий электрический ток обратно в землю, создали более безопасную среду для домовладельцев. (Если ваш дом был построен до 1965 года, прерыватели цепи замыкания на землю [GFCI] являются отличным вариантом модернизации. Для получения дополнительной информации обратитесь к лицензированному электрику.) В большинстве современных домов также есть автоматические выключатели, которые немедленно отключают питание в случае обнаружения перегрузки. предоставление дополнительных гарантий.

Даже в 20 ^ом веке большинство американцев продолжали освещать свои дома газовыми лампами. В 1925 году электричество было только в половине американских домов. Во многом благодаря Закону Рузвельта об электрификации сельских районов от 1936 г. к 1945 г. 85 % американских домов снабжались электричеством, а к 1960 г. электричество было подключено практически ко всем домам.

Первоначально электричество использовалось в основном для освещения. Но по мере того, как бытовая техника, такая как пылесосы, холодильники и стиральные машины, становилась все более популярной, начиная с 1950-х годов спрос на электроэнергию рос как на дрожжах. С сегодняшним мириадами бытовой техники и электронных устройств очень важно иметь проводку и компоненты, которые могут выдержать большую нагрузку, необходимую для обеспечения нашей современной жизни.

По мере того, как мы погружаемся в 21 ^ст век, электричество продолжает развиваться, но инновации — по крайней мере, когда речь идет об источниках энергии — приходят медленнее. Уголь, нефть и природный газ были нашими основными источниками производства электроэнергии с начала 20 9 г.0005-й -й век, а переменный ток по-прежнему царит.

Но есть изменения.

По данным Центра климатических и энергетических решений, возобновляемые источники энергии являются самым быстрорастущим источником электроэнергии в Соединенных Штатах: с 2000 по 2016 год их объем увеличился на 67 процентов. переход от ископаемого топлива к возобновляемой электроэнергии, который включает не только ветровую и солнечную энергию, но и новый акцент на гидроэнергетике. По мере совершенствования технологий в течение следующих нескольких десятилетий вполне вероятен переход к возобновляемым источникам энергии в качестве наших основных производителей электроэнергии. И по мере того, как наша бытовая техника и наши дома становятся «умнее», спрос на электроэнергию и новые инновации будет продолжать расти.

Кроме того, возвращается постоянный ток: светодиоды и компьютеры используют постоянный ток, и инженеры узнали, что постоянный ток может быть более эффективным, чем переменный, при передаче миллионов вольт на большие территории. Новые трансформаторы постоянного тока способны преобразовывать низкое напряжение в очень высокое точно так же, как традиционные трансформаторы делают это с переменным током. Более широкое использование электромобилей, работающих от постоянного тока, также повысит спрос на постоянный ток. Международное энергетическое агентство прогнозирует, что количество электромобилей на дорогах мира увеличится с 3 миллионов в 2017 году до 125 миллионов к 2030 году. Наконец, использование энергии постоянного тока позволяет легко интегрировать энергию ветра и солнца в электрическую сеть.

А кто знает границы всех возможностей? Илон Маск, основатель SpaceX и Tesla Motors, в 2014 году публично обсуждал теории о возможности создания электрического реактивного самолета.

История электричества завораживает! Кто знает, что принесет будущее? Независимо от того, куда нас заведут последние энергетические революции и изобретения, одно можно сказать наверняка: нам всегда будут нужны профессиональные, лицензированные электрики, такие как в Mr. Electric®. От модернизации электрических панелей и проводки до установки сложных электронных устройств и приборов, мы обеспечим безопасность и надежность электроснабжения вашего дома! Запишитесь на прием через Интернет к местному мистеру Электрику или позвоните нам напрямую по телефону (844) 866-1367.

—

Если изучение истории электричества и ученых, стоящих за его эволюцией, вдохновило вас оставить свой след в мире, ознакомьтесь с этими советами для достижения успеха от другого бренда Neighbourly Home Services, Glass Doctor ^{. ®} .

Эволюция индустрии производства электроэнергии

Журнал POWER был выпущен в 1882 году, когда мир начал осознавать значение новой, универсальной формы энергии: электричества. За свою 140-летнюю историю страницы журнала отражали быстро меняющуюся эволюцию технологий и рынков, характерных для мирового энергетического сектора. Вот некоторые из событий, которые сформировали как историю власти, так и историю ВЛАСТИ.

История производства электроэнергии длинная и запутанная, отмечена множеством технологических вех, концептуальных и технических, от сотен участников. Во многих отчетах история силы начинается с демонстрации электропроводности англичанином Стивеном Греем, которая привела к изобретению в 1740 году в Лейдене, Германия, генераторов стеклянного трения. Говорят, что эта разработка вдохновила Бенджамина Франклина на знаменитые эксперименты, а также на изобретение батареи итальянцем Алессандро Вольта в 1800 году, первой эффективной «дуговой лампы» Гемфри Дэви в 1808 году и в 1820 году на демонстрацию Гансом Христианом Эрстедом взаимосвязи между электричество и магнетизм. В 1820 году Майкл Фарадей и Джозеф Генри изобрели примитивный электродвигатель, что, возможно, стало самым важным вкладом в современные энергетические системы, а в 1831 году документально зафиксировали, что электрический ток может производиться в проводе, движущемся вблизи магнита, что продемонстрировало принцип работы электродвигателя. генератор.

Изобретение первого простейшего динамо-машины приписывают французу Ипполиту Пикси в 1832 году. Антонио Пачинотти усовершенствовал его, чтобы к 1860 году обеспечить непрерывную мощность постоянного тока (DC). В 1867 году Вернер фон Сименс, Чарльз Уитстон и С. А. Варлей почти одновременно изобрели «самовозбуждающийся динамо-электрический генератор». Возможно, самое важное усовершенствование произошло в 1870 году, когда бельгийский изобретатель Зенобе Грамм изобрел динамо-машину, производящую стабильный источник постоянного тока, хорошо подходящий для питания двигателей. Мир.

К 1877 году, когда улицы многих городов по всему миру были освещены дуговым освещением (но не обычные комнаты, потому что дуговые фонари все еще были ослепительно яркими), Чарльз Ф. Браш из Огайо разработал и начал продавать самые надежные динамо-машины к тому моменту, и множество дальновидных мыслителей активно изучали перспективы крупномасштабного распределения электроэнергии. В конце концов Томас Эдисон изобрел менее мощную лампу накаливания в 1879 году, а в сентябре 1882 года — всего за месяц до первого выпуска Был опубликован журнал POWER — он установил центральную электростанцию ​​на Перл-стрит (рис. 1) в нижнем Манхэттене.

История, уходящая корнями в уголь

Достижения в области технологий переменного тока (AC) открыли новые области для производства электроэнергии (см. врезку «Tesla and the War of the Currents»). Гидроэнергетика, например, ознаменовала собой несколько вех между 1890 и 1900 годами в Орегоне, Колорадо, Хорватии (где в 1895 году была продемонстрирована первая полная многофазная система переменного тока), на Ниагарском водопаде и в Японии.

К тому времени, однако, место угольной энергетики в истории энергетики уже прочно утвердилось. Первые угольные парогенераторы производили насыщенный или слегка перегретый пар низкого давления для паровых двигателей, приводящих в движение динамо-машины постоянного тока. Сэр Чарльз Парсонс, построивший первый паротурбинный генератор (с тепловым КПД всего 1,6%) в 1884 году, через два года повысил его КПД, представив первую конденсационную турбину, которая приводила в действие генератор переменного тока.

Примерно десять лет спустя, в 1896 году, американский изобретатель Чарльз Кертис предложил General Electric Co. (GE) изобретение другой турбины. К 1901 году GE успешно разработала турбогенератор Кертиса мощностью 500 кВт, в котором использовался пар высокого давления для быстрого вращения установленного на валу диска, а к 1903 году она поставила первую в мире паровую турбину мощностью 5 МВт в Содружество Эдисона. Ко Чикаго. Последующие модели, получившие улучшения, предложенные доктором Сэнфордом Моссом из GE, использовались в основном в качестве механических приводов или пиковых устройств.

К началу 1900-х годов угольные энергоблоки мощностью от 1 МВт до 10 МВт были оснащены парогенератором, экономайзером, испарителем и пароперегревателем. К 1910-м годам цикл угольных электростанций был еще больше улучшен за счет введения турбин с отбором пара для нагрева питательной воды и парогенераторов, оснащенных подогревателями воздуха, что повысило чистый КПД примерно до 15%.

Демонстрация парогенераторов на пылеугольном топливе на станции Онейда-Стрит в Висконсине в 1919 значительно улучшилось сжигание угля, что позволило использовать более крупные котлы (рис. 3). В 1920-х годах еще один технологический скачок произошел с появлением прямоточных котлов и паровых электростанций с промежуточным перегревом, а также парогенератора Бенсона, построенного в 1927 году. Паровые турбины с промежуточным перегревом стали нормой в 1930-х годах, когда резко возросла мощность агрегатов. до уровня мощности 300 МВт. Температура основного пара постоянно повышалась на протяжении 1940-х годов, и в это десятилетие также были предприняты первые попытки очистки дымовых газов с помощью удаления пыли. 1950-е и 1960-е годы характеризовались большим количеством технических достижений по повышению эффективности, в том числе созданием первого прямоточного парогенератора со сверхкритическим давлением основного пара.

Мощность блока 1300 МВт была достигнута к 1970-м годам. В 1972 г. начала работу первая в мире электростанция комбинированного цикла с комплексной газификацией угля — электростанция мощностью 183 МВт для немецкой электростанции STEAG. Однако растущие экологические проблемы и последующее принятие администрацией Никсона в 1970-х годах Закона о чистом воздухе также стимулировали технические решения, такие как скрубберы, для уменьшения выбросов диоксида серы. Десятилетие завершилось завершением строительства новаторской коммерческой установки для сжигания в кипящем слое, построенной в кампусе Джорджтаунского университета в Вашингтоне, округ Колумбия, в 1919 году.79.

Тем временем начало 1980-х годов было отмечено дальнейшим развитием технологий контроля выбросов, включая внедрение систем селективного каталитического восстановления в качестве вторичной меры по снижению выбросов оксидов азота. Производительность компонентов также значительно улучшилась за этот период до 21 века. Среди самых последних важных вех в истории угольной энергетики — завершение строительства первого крупномасштабного угольного энергоблока, оснащенного технологией улавливания и хранения углерода, в 2014 году на дамбе Границы в Саскачеване, Канада (см. »).

Газовая энергетика набирает обороты

Эволюция технологии угольной энергетики была быстрой из-за стремительного роста спроса на электроэнергию и бурно развивающегося горнодобывающего сектора. Энергетический сектор, работающий на природном газе, на долю которого сегодня приходится львиная доля как установленных мощностей, так и выработки электроэнергии в США, развивался медленнее. Хотя основные элементы газотурбинного двигателя были впервые запатентованы английским изобретателем Джоном Барбером в 1791 году, прошло более века, прежде чем эти концепции были действительно применены на практике.

В 1903 году Йенс Уильям Эгидиус Эллинг, норвежский инженер, исследователь и изобретатель, построил первую газовую турбину, которая производила больше энергии, чем требовалось для работы ее собственных компонентов. В первой конструкции Эллинга использовались как роторные компрессоры, так и турбины для производства около 8 кВт. В последующие годы он усовершенствовал машину, и к 1912 году он разработал газотурбинную систему с отдельной турбиной и последовательным компрессором, комбинация, которая все еще распространена сегодня.

Технология газовых турбин продолжала совершенствоваться рядом новаторов из разных стран. В 1930 сентября британский сэр Фрэнк Уиттл запатентовал конструкцию реактивного двигателя. Дьёрдь Ендрассик продемонстрировал конструкцию Уиттла в Будапеште, Венгрия, в 1937 году. В 1939 году немецкий самолёт Heinkel HE 178 успешно поднялся в воздух с двигателем, разработанным Гансом фон Охайном, который использовал выхлоп газовой турбины для приведения в движение. В том же году компания Brown Boveri Co. установила первую газовую турбину для выработки электроэнергии в Невшателе, Швейцария. Первые реактивные двигатели Уиттла и фон Охайна были основаны на центробежных компрессорах.

Инновации в авиационной технике, а также инженерные и производственные достижения во время обеих мировых войн, однако, продвинули газовую энергетику на новый уровень. В GE, например, инженеры, участвовавшие в разработке реактивных двигателей, вложили свои ноу-хау в разработку газовой турбины для промышленности и коммунального хозяйства. После разработки газотурбинного электровоза в 1948 году GE установила свою первую коммерческую газовую турбину для выработки электроэнергии — агрегат большой мощности мощностью 3,5 МВт — на станции Belle Isle, принадлежащей Oklahoma Gas & Electric, 19 июля.49 (рис. 4). Некоторые эксперты отмечают, что, поскольку эта установка использовала тепло выхлопных газов для нагрева питательной воды паротурбинного агрегата, по сути, это была также первая в мире электростанция комбинированного цикла. В том же году Westinghouse ввела в эксплуатацию блок мощностью 1,3 МВт в River Fuel Corp. в Миссисипи.

После этого технология больших мощных газовых турбин быстро совершенствовалась. В начале 1950-х годов температура горения составляла 1300F (705C), к концу 1950-х она взлетела до 1500F и, в конце концов, достигла 2000F в 1975 году. К 1957 году общий скачок размеров газотурбинных установок привел к установке первый парогенератор-утилизатор (HRSG) для газовой турбины. К 1965 году была введена в эксплуатацию первая парогазовая электростанция (ПГУ) с полностью работающим котлом, а к 1968, первая ПГУ была оснащена котлом-утилизатором. Тем временем конец 1960-х характеризовался тем, что поставщики газовых турбин начали разрабатывать предварительно спроектированные или стандартные парогазовые установки. GE разработала систему STAG (пар и газ), например, Westinghouse, систему PACE (мощность при комбинированной эффективности), и Siemens, систему GUD (газ и пар).

В то же время последние несколько десятилетий характеризовались распространением больших мощных газовых турбин, обладающих высокой гибкостью и эффективностью и способных сжигать различные виды топлива, включая большие объемы водорода. Эта разработка основана на прорыве в области сжигания топлива в 19 веке.90-х годов, которые позволили «процесс сжигания обедненной смеси». По сравнению с первыми днями технологии «сухого низкого давления NO _x » (DLN), когда температура на входе в турбину (TIT) составляла 1350–1400 °C (для винтажного класса F), последние два десятилетия открыли Газовые турбины «продвинутого класса» с TIT, проталкивающими отметку 1700C.

Передовая технология газовых турбин также позволила установить новые мировые рекорды эффективности ПГУ и выходной мощности газовых турбин. В частности, в марте 2018 года GE Power объявила, что электростанция Chubu Electric Nishi-Nagoya Block-1, оснащенная газовой турбиной GE 7HA и паровой турбиной и генераторной технологией Toshiba Energy Systems & Solutions Corp., была признана Книгой рекордов Гиннеса. Рекордсмен как «самая эффективная электростанция с комбинированным циклом» в мире благодаря достижению общего КПД 63,08%. В августе 2022 года газотурбинная станция Lincoln компании Duke Energy, оснащенная двигателем Siemens Energy SGT6-9. 000HL, занесена в Книгу рекордов Гиннеса как «самая мощная газовая электростанция простого цикла» мощностью 410,9 МВт.

Atomic Discoveries

Хотя концепция атома была достаточно хорошо разработана, ученые еще не поняли, как использовать энергию, содержащуюся в атомах, когда был опубликован первый номер журнала POWER . Но 13 лет спустя, в 1895 году, случайное открытие Вильгельмом Рентгеном рентгеновских лучей положило начало волне экспериментов в атомной области.

В последующие годы излучение было открыто французским физиком Антуаном Анри Беккерелем; Кюри — Мария и Пьер — провели дополнительные исследования радиации и ввели термин «радиоактивность»; и Эрнест Резерфорд, британский физик новозеландского происхождения, которого многие считают отцом ядерной науки, постулировал структуру атома, предложил законы радиоактивного распада и провел новаторские исследования превращения элементов.

Многие другие ученые помогали миру лучше понять атомные принципы. Альберт Эйнштейн разработал свою специальную теорию относительности, E = mc ² , где E — энергия, m — масса, а c — скорость света, в 1905 году. Нильс Бор опубликовал свою модель атома в 1913 году, которая позже была усовершенствована Джеймсом Чедвиком, когда он открыл нейтрон.

Энрико Ферми, итальянский физик, в 1934 году показал, что нейтроны могут расщеплять атомы. Два немецких ученых — Отто Ган и Фриц Штрассман — расширили эти знания в 1938 году, когда открыли деление, и, используя теорию Эйнштейна, команда показала, что потерянная масса превращается в энергию.

Ранние ядерные реакторы

Затем ученые обратили свое внимание на разработку самоподдерживающейся цепной реакции. Для этого «критическую массу» урана нужно было поместить в правильные условия. Ферми, эмигрировавший в США в 1938 году, чтобы избежать расовых законов фашистской Италии, возглавил группу ученых из Чикагского университета при строительстве первого в мире ядерного реактора.

Проект команды состоял из урана, помещенного в стопку графита, чтобы сделать кубический каркас из расщепляющегося материала. Свая, известная как Чикагская свая-1, была установлена ​​на полу корта для сквоша под спортивным стадионом Чикагского университета (рис. 5). 2 декабря 1942, первая самоподдерживающаяся ядерная реакция была продемонстрирована на Чикагском Пайле-1.

Но в то время в США был год Второй мировой войны, и большая часть проводимых тогда атомных исследований была сосредоточена на разработке оружейных технологий. Только после войны правительство США начало поощрять развитие ядерной энергии в мирных гражданских целях. Первым реактором для производства электроэнергии из ядерной энергии был Экспериментальный реактор-размножитель I, 20 декабря 19 г.51, в Айдахо.

В Советском Союзе в то время тоже активно развивалась ядерная энергетика. Его ученые модифицировали существующий реактор для производства плутония канального типа с графитовым замедлителем для производства тепла и электроэнергии. В июне 1954 года эта установка, расположенная в Обнинске, начала вырабатывать электроэнергию. Несколько лет спустя, 18 декабря 1957 года, первая коммерческая атомная электростанция США — атомная электростанция Шиппингпорт, легководный реактор мощностью 60 МВт — была синхронизирована с энергосистемой в Пенсильвании.

Однако США и Советский Союз были не единственными странами, строящими атомные электростанции. Великобритания, Германия, Япония, Франция и некоторые другие страны тоже присоединились к этой инициативе. Промышленность быстро росла в 1960-х и 1970-х годах. Проекты строительства атомных станций находились на чертежных досках в США, и только в 1973 году был заказан 41 новый блок. Но более медленный рост спроса на электроэнергию, задержки строительства, перерасход средств и сложные нормативные требования положили конец расцвету в середине 19-го века. 70-е годы. Почти половина всех запланированных проектов в США была отменена. Тем не менее, к 1991 году в США было вдвое больше действующих коммерческих реакторов — 112 блоков, — чем в любой другой стране мира.

История атомной энергетики отмечена тремя крупными авариями. Первым было частичное расплавление блока № 2 Три-Майл-Айленд 28 марта 1979 года. Комбинация неисправностей оборудования, проблем, связанных с конструкцией, и ошибок рабочих привела к расплавлению. Вторая крупная авария произошла 26.04.19.86. Это событие было вызвано внезапным скачком мощности во время испытания систем реактора на энергоблоке 4 Чернобыльской атомной электростанции в Украине, в бывшем Советском Союзе. В результате аварии и последовавшего за ней пожара в окружающую среду было выброшено огромное количество радиоактивных материалов.

Последняя крупная авария произошла после землетрясения магнитудой 9,0 у побережья Японии 11 марта 2011 года. В результате землетрясения станция Фукусима-дайити потеряла все внешнее электроснабжение. Резервные системы сработали, но через 40 минут после землетрясения на этот район обрушилось 14-метровое цунами, вырубившее некоторые из них. В конечном итоге три реактора перегрелись, до некоторой степени расплавив их активные зоны, а затем взрывы водорода распространили радиоактивное загрязнение по всей территории.

Последствия аварий сыграли роль в принятии решений о поэтапном отказе или сокращении использования ядерной энергии в некоторых странах, включая Бельгию, Германию, Швейцарию и Испанию. Тем не менее, Китай, Россия, Индия, Объединенные Арабские Эмираты, США и другие страны продолжают строить новые энергоблоки, используя множество современных технологий электростанций (см. врезку «Расцвет IIoT»).

Возобновляемые источники энергии: старейшие и новейшие источники энергии в мире

В то время как люди использовали энергию солнца, ветра и воды на протяжении тысячелетий, технологии значительно изменились на протяжении истории, и эти древние виды энергии превратились в современные инновационные источники энергии. .

Погоня за водой. То, что стало современным производством возобновляемой энергии, началось в конце 1800-х годов, примерно в то время, когда был запущен POWER . Гидроэнергетика первой перешла на коммерческий источник производства электроэнергии, и она развивалась очень быстро. В 1880 году мичиганская компания Grand Rapids Electric Light and Power Co. производила электричество постоянного тока, используя гидроэнергию на заводе Wolverine Chair Co. Динамо-машина с ременным приводом, приводимая в действие водяной турбиной на заводе, зажгла 16 дуговых уличных фонарей.

Всего два года спустя первая в мире центральная гидроэлектростанция постоянного тока привела в действие бумажную фабрику в Эпплтоне, штат Висконсин. К 1886 г. только в США и Канаде работало от 40 до 50 гидроэлектростанций, а к 1888 г. примерно 200 электрических компаний полагались на гидроэнергетику, по крайней мере, для производства электроэнергии (см. врезку «Эволюция бизнес-моделей энергетики»). В 1889 году была введена в эксплуатацию первая в стране гидроэлектростанция переменного тока — станция Уилламетт-Фолс в Орегон-Сити, штат Орегон.

На международном уровне Швейцария была в авангарде гидроаккумулирующих установок, открыв первую в мире подобную электростанцию ​​в 1909 году. Гидроаккумулирующие системы не были интегрированы в энергетический баланс США до 1930 года, когда компания Connecticut Electric Light and Power Co. построила гидроаккумулирующую станцию в Нью-Милфорде, Коннектикут.

Дуновение ветра. Примерно в то же время, когда гидроэнергетика набирала популярность, изобретатели также выясняли, как использовать ветряные мельницы прошлого для производства электроэнергии для будущего. В 1888 году Чарльз Браш, изобретатель из Огайо, сконструировал у себя на заднем дворе 60-футовую ветряную турбину (рис. 6). Колесо ветряной мельницы было 56 футов в диаметре и имело 144 лопасти. Вал внутри башни вращал шкивы и ремни, которые вращали динамо-машину мощностью 12 кВт, подключенную к батареям в подвале Браша.

Ветряные турбины медленно и без особой помпы распространяются по всему миру. На Среднем Западе Америки, где турбины использовались для питания ирригационных насосов, было установлено множество установок. В 1941 января мир увидел первую турбину мощностью 1,25 МВт, подключенную к сети на холме в Каслтоне, штат Вермонт, под названием Дедушкин Ноб.

Интерес к ветроэнергетике возродился после нефтяного кризиса 1970-х годов, стимулировавшего исследования и разработки. Энергия ветра в США получила политический импульс, когда президент Джимми Картер подписал Закон о политике регулирования коммунальных предприятий 1978 года, который требовал от компаний покупать определенное количество электроэнергии из возобновляемых источников энергии, включая ветер.

К 19В 80-х годах в Калифорнии начали появляться первые ветряные электростанции коммунального масштаба. Европа является лидером в области оффшорной ветроэнергетики: первая оффшорная ветряная электростанция была установлена ​​в 1991 году в Дании. По данным Wind Europe, на конец 2021 года в Европе было 236 ГВт установленной ветровой мощности, что значительно больше по сравнению с 12,6 ГВт мощности, подключенной к сети пятью годами ранее.

В конце 2016 года первая морская ветряная электростанция в США с пятью турбинами мощностью 30 МВт начала работу в водах у острова Блок, штат Род-Айленд. Тем не менее, к 2022 году к энергосистеме США был добавлен только один дополнительный проект оффшорной ветроэнергетики — пилотный проект прибрежной ветроэнергетики Вирджинии с двумя турбинами с генерирующей мощностью 12 МВт. Тем не менее, береговые ветровые установки показали себя намного лучше. К середине 2022 года более 139По данным American Clean Power, группы по защите возобновляемых источников энергии, ГВт наземных ветровых мощностей были подключены к сети в США.

Впустите солнечный свет. По сравнению с другими коммерчески доступными возобновляемыми источниками энергии, солнечная энергия находится в зачаточном состоянии, хотя путь, который привел к ее коммерческому использованию, начался почти 200 лет назад. В 1839 году французский ученый Эдмон Беккерель открыл фотогальванический (ФЭ) эффект, экспериментируя с электролитической ячейкой, состоящей из двух металлических электродов в проводящем растворе. Беккерель обнаружил, что выработка электроэнергии увеличивается, когда она подвергается воздействию света.

Более трех десятилетий спустя английский инженер-электрик Уиллоуби Смит открыл фотопроводимость селена. К 1882 году нью-йоркский изобретатель Чарльз Фриттс создал первый солнечный элемент, который покрыл селен слоем золота, чтобы разработать элемент с коэффициентом преобразования энергии всего 1–2%.

Однако коммерческое производство кремниевых солнечных элементов началось только в 1950-х годах. Физики Bell Laboratories определили, что кремний более эффективен, чем селен. По данным Министерства энергетики США (DOE), элемент, созданный Bell Labs, был «первым солнечным элементом, способным преобразовывать достаточно солнечной энергии в энергию для работы повседневного электрооборудования».

К 1970-м годам эффективность солнечных батарей увеличилась, и они начали использоваться для питания навигационных сигнальных огней и звуковых сигналов на многих морских газовых и нефтяных платформах, маяках и сигналах железнодорожных переездов. Домашнее применение солнечной энергии стало рассматриваться как разумная альтернатива в удаленных районах, где варианты с подключением к сети были недоступны.

В 1980-х годах был достигнут значительный прогресс в разработке более эффективных и мощных солнечных проектов. В 1982 году первая фотоэлектрическая электростанция мощностью в мегаватт, разработанная ARCO Solar, была введена в эксплуатацию в Хесперии, штат Калифорния. Также в 1982 года Министерство энергетики начало эксплуатацию Solar One, демонстрационного проекта с центральным ресивером мощностью 10 МВт, первого проекта, доказавшего осуществимость технологии опорной электростанции. Затем, в 1992 году, исследователи из Университета Южной Флориды разработали тонкопленочную фотоэлектрическую ячейку с КПД 15,9%, которая первой преодолела барьер КПД в 15%. К середине 2000-х годов бытовые солнечные электростанции были доступны для продажи в магазинах товаров для дома.

В 2016 г. на солнечную энергию объектов ЖКХ приходилось менее 0,9% производства электроэнергии в США. Однако с тех пор солнечная промышленность набрала значительный импульс. По данным Ассоциации предприятий солнечной энергетики, на конец марта 2022 года в США было установлено более 126 ГВт мощностей солнечной энергетики, а Управление энергетической информации США сообщило, что почти 4% электроэнергии в США приходилось на солнечную энергию в 2021 году. (Более подробную информацию об истории всех типов производства электроэнергии см. в приложениях, связанных с этим выпуском, на сайте powermag.com.) ■

— Сонал Патель — старший заместитель редактора POWER, а Аарон Ларсон — исполнительный редактор POWER. Эбби Харви , бывший репортер POWER, также участвовала в написании этой статьи.

[Ред. примечание: эта статья была впервые опубликована в выпуске журнала POWER за октябрь 2017 года. Статья регулярно обновляется.]

История электричества – Хронология |

1752 Привязав ключ к веревке воздушного змея во время шторма, Бен Франклин доказал, что статическое электричество и молния — одно и то же. Его правильное понимание природы электричества проложило путь в будущее.

1800 Первая электрическая батарея, изобретенная Алессандро Вольта. В его честь назван вольт.

1808 Хамфри Дэви изобрел первую эффективную «дуговую лампу». Дуговая лампа представляла собой кусок углерода, который светился, будучи прикрепленным проводами к батарее.

1820 Отдельные эксперименты Ганса Христиана Эрстеда, А.М. Ампера и Д.Ф.Г. Араго подтвердил связь между электричеством и магнетизмом.

1821 Майкл Фарадей изобрел первый электродвигатель.

1826 Георг Ом определил взаимосвязь между мощностью, напряжением, током и сопротивлением в «Законе Ома».

1831 Используя свое изобретение индукционное кольцо, Майкл Фарадей доказал, что электричество можно индуцировать (создавать) за счет изменений в электромагнитном поле. Эксперименты Фарадея о том, как работает электрический ток, привели к пониманию электрических трансформаторов и двигателей.
Джозеф Генри отдельно открыл принцип электромагнитной индукции, но не опубликовал свою работу. Он также описал электродвигатель.

1832 Используя принципы Фарадея, Ипполит Пикси построил первое «динамо», электрический генератор, способный поставлять энергию для промышленности. Динамо Pixxi использовало рукоятку для вращения магнита вокруг куска железа, обернутого проволокой. Поскольку в этом устройстве использовалась катушка с проволокой, оно производило всплески электрического тока, после которых ток исчезал.

1835 г. Джозеф Генри изобрел электрическое реле, которое использовалось для передачи электрического тока на большие расстояния.

1837 Томас Давенпорт изобрел электродвигатель, изобретение, которое сегодня используется в большинстве электроприборов.

1839 Сэр Уильям Роберт Гроув разработал первый топливный элемент, устройство, которое вырабатывает электрическую энергию путем объединения водорода и кислорода.

1841 Джеймс Прескотт Джоуль показал, что энергия сохраняется в электрических цепях с протеканием тока, тепловым нагревом и химическими превращениями. В его честь была названа единица тепловой энергии — джоуль.

1844 Сэмюэл Морзе изобрел электрический телеграф, машину, которая могла отправлять сообщения на большие расстояния по проводам.
1860-е Опубликована Математическая теория электромагнитных полей. Дж. К. Максвелл создал новую эру в физике, объединив магнетизм, электричество и свет. Четыре закона электродинамики Максвелла («уравнения Максвелла») в конечном итоге привели к появлению электричества, радио и телевидения.

1876 Чарльз Браш изобрел динамо-машину (или генератор) с «открытой катушкой», которая могла производить электрический ток в учебных целях.

1878 Англичанин Джозеф Свон изобрел первую лампочку накаливания (также называемую «электрической лампой»). Его лампочка быстро перегорела.
Чарльз Браш разработал дуговую лампу, которая могла питаться от генератора.
Томас Эдисон основал компанию Edison Electric Light Co. (США) в Нью-Йорке. Он купил ряд патентов, связанных с электрическим освещением, и начал эксперименты по разработке практичной и долговечной лампочки.

1879 После множества экспериментов Томас Эдисон изобрел лампочку накаливания, которая могла работать около 40 часов, не перегорая. К 1880 году его лампы можно было использовать в течение 1200 часов.

1879 Электрические фонари (дуговые лампы с щетками) впервые были использованы для уличного освещения в Кливленде, штат Огайо.
California Electric Light Company, Inc. в Сан-Франциско была первой электрической компанией, которая продавала электроэнергию потребителям. Компания использовала два небольших генератора Brush для питания 21 дуговой лампы Brush.

1881 Электрический трамвай был изобретен E.W. против Сименса

1882 Томас Эдисон открыл электростанцию ​​на Перл-Стрит в Нью-Йорке. Станция Перл-Стрит была одной из первых в мире центральных электростанций и могла питать 5000 лампочек. Станция Перл-Стрит была системой питания постоянного тока (DC), в отличие от систем питания, которые мы используем сегодня, которые используют переменный ток (AC).
В Висконсине открыта первая гидроэлектростанция.
Эдвард Джонсон впервые зажег электрическую лампочку на рождественской елке.

1883 г. Никола Тесла изобрел «катушку Теслы», трансформатор, который преобразует электричество с низкого напряжения на высокое, облегчая транспортировку на большие расстояния. Трансформатор был важной частью системы переменного тока Теслы, которая до сих пор используется для подачи электроэнергии.

1884 Никола Тесла изобрел электрический генератор переменного тока, электрический генератор, который производит переменный ток (AC). До этого времени электричество вырабатывалось с использованием постоянного тока (DC) от батарей. Электрические системы переменного тока лучше подходят для передачи электроэнергии на большие расстояния.
Генератор паровой турбины, способный вырабатывать огромное количество электроэнергии, был изобретен сэром Чарльзом Алджерноном Парсонсом.

1886 Уильям Стэнли разработал трансформатор с индукционной катушкой и электрическую систему переменного тока.

1888 Никола Тесла продемонстрировал первую «многофазную» электрическую систему переменного тока. Его система переменного тока включает в себя все необходимое для производства и использования электроэнергии: генератор, трансформаторы, систему передачи, двигатель (используемый в приборах) и освещение. Джордж Вестингауз, глава Westinghouse Electric Company, купил патентные права на систему переменного тока.
Изобретатель Чарльз Браш впервые использовал большой ветряк для выработки электроэнергии. Он использовал ветряную мельницу для зарядки аккумуляторов в подвале своего дома в Кливленде, штат Огайо.

1893 Компания Westinghouse Electric Company использовала систему переменного тока (AC) для освещения Всемирной выставки в Чикаго.

Открыта линия электропередач переменного тока протяженностью 22 мили, по которой электроэнергия подается от электростанции Фолсом в Калифорнии в Сакраменто.

1896 Открыта линия электропередач переменного тока, передающая электроэнергию на 20 миль от Ниагра-Фолс в Буффало, штат Нью-Йорк.

1897 Электрон открыт Джозефом Джоном Томсоном.

1900 Линия электропередачи высшего напряжения 60 киловольт.

1901 Первая линия электропередач между США и Канадой у Ниагарского водопада.

1902 5-мегаваттная турбина для станции Фиск-Стрит (Чикаго).

1903 Первая успешная газовая турбина (Франция).
Первая в мире полностью турбинная станция (Чикаго).
Shawinigan Water & Power устанавливает самый большой в мире генератор (5000 Вт) и самую большую в мире и самую высоковольтную линию — 136 км и 50 киловольт (в Монреаль).

1908 Электрический пылесос – J. Spangler.
Электрическая стиральная машина- А. Фишер.

1909 Первая гидроаккумулирующая станция (Швейцария).

1911 Электрический кондиционер – W. Carrier.

1913 Т. Мюррей создал первое устройство для контроля загрязнения воздуха, «уловитель золы».
Электрический холодильник – А. Госс.

1920 Федеральная энергетическая комиссия (ФЭК).

1921 Электростанция Лейксайд в Висконсине становится первой в мире электростанцией, работающей только на пылеугольном топливе.

19:22 Начинается энергетическая биржа долины Коннектикута (CONVEX), которая является пионером в области взаимосвязи между коммунальными предприятиями.

1923 Открыты фотоэлементы.

1928 Начало строительства плотины Валун.
Федеральная торговая комиссия начинает расследование деятельности холдинговых компаний.

1933 Учреждено Управление долины Теннесси (TVA).

1935 Закон о коммунальных холдингах.
Закон о федеральной власти.
Комиссия по ценным бумагам и биржам.
Управление энергетики Бонневилля. 904:17 24 мая в Огайо был сыгран первый ночной бейсбольный матч высшей лиги (Красные против Филлис).

1936 Максимальная температура пара достигает 900 градусов по Фаренгейту против 600 градусов по Фаренгейту в начале 1920-х годов.
Плотина Боулдер (Гувер) завершена. Линия электропередачи на 287 киловольт протянулась на 266 миль до плотины Боулдер (Гувер).
Закон об электрификации сельских районов.

1947 Транзистор изобретен учеными из Bell Telephone Laboratories.