stringtranslate.com

Электрификация

Электрификация — это процесс питания электричеством и, во многих контекстах, введение такой мощности путем перехода от более раннего источника питания. В контексте истории технологий и экономического развития электрификация относится к построению систем генерации и распределения электроэнергии . В контексте устойчивой энергетики электрификация относится к построению суперсетей с накопителями энергии для обеспечения перехода энергии на возобновляемые источники энергии и переключения конечного потребления на электричество. [ необходима цитата ]

Электрификация отдельных секторов экономики, особенно вне контекста, называется модифицированными терминами, такими как электрификация фабрик , электрификация домохозяйств , электрификация сельской местности и электрификация железных дорог . В контексте устойчивой энергетики используются такие термины, как электрификация транспорта (относящаяся к электромобилям ) или электрификация отопления (относящаяся к тепловым насосам ). Это может также применяться к изменению промышленных процессов, таких как плавка, плавление, разделение или очистка от угля или кокса, нагревание, [ необходимо разъяснение ] или к химическим процессам в какой-либо тип электрического процесса, такой как электродуговая печь , электрический индукционный или резистивный нагрев, или электролиз или электролитическое разделение.

Преимущества электрификации

Национальная инженерная академия назвала электрификацию «величайшим инженерным достижением 20-го века» [1] , и она продолжается как в богатых, так и в бедных странах. [2] [3]

Преимущества электрического освещения

Электрическое освещение крайне желательно. Свет намного ярче, чем у масляных или газовых ламп, и нет копоти. Хотя раннее электричество было очень дорогим по сравнению с сегодняшним, оно было намного дешевле и удобнее, чем масляное или газовое освещение. Электрическое освещение было настолько безопаснее, чем масляное или газовое, что некоторые компании могли платить за электричество за счет сбережений по страховке. [4]

Доэлектрическая мощность

В 1851 году Чарльз Бэббидж заявил:

Одним из наиболее важных изобретений для класса высококвалифицированных рабочих (инженеров) была бы небольшая движущая сила — возможно, от силы половины человека до силы двух лошадей, которая могла бы начинать и прекращать свое действие в любой момент, не требовала бы затрат времени на управление и была бы скромной как по первоначальной стоимости, так и по ежедневным расходам. [5]

Молотилка 1881 года.

Чтобы быть эффективными, паровые двигатели должны были иметь мощность в несколько сотен лошадиных сил. Паровые двигатели и котлы также требовали операторов и обслуживания. По этим причинам самые маленькие коммерческие паровые двигатели имели мощность около 2 лошадиных сил. Это было выше потребности многих небольших магазинов. Кроме того, небольшой паровой двигатель и котел стоили около 7000 долларов, в то время как старая слепая лошадь, которая могла развивать 1/2 лошадиной силы, стоила 20 долларов или меньше. [6] Машины для использования лошадей в качестве энергии стоили 300 долларов или меньше. [7]

Многие требования к мощности были меньше, чем у лошади. Машины для цехов, такие как деревообрабатывающие токарные станки, часто приводились в действие с помощью одно- или двухручной рукоятки. Бытовые швейные машины приводились в действие ножной педалью; однако фабричные швейные машины работали на паре от линейного вала . Собак иногда использовали на таких машинах, как беговая дорожка, которую можно было приспособить для сбивания масла. [8]

В конце 19 века специально спроектированные здания электростанций сдавали помещения в аренду небольшим магазинам. Эти здания поставляли электроэнергию арендаторам от паровой машины через линейные валы. [8]

Электродвигатели были в несколько раз эффективнее небольших паровых двигателей, поскольку центральная генерация электроэнергии на станции была эффективнее небольших паровых двигателей, а также потому, что валы и ремни имели высокие потери на трение. [9] [8]

Электродвигатели были более эффективны, чем человеческая или животная сила. Эффективность преобразования корма для животных в работу составляет от 4 до 5% по сравнению с более чем 30% для электроэнергии, вырабатываемой с использованием угля. [10] [11]

Экономическое влияние электрификации

Электрификация и экономический рост тесно взаимосвязаны. [12] В экономике было показано, что эффективность производства электроэнергии коррелирует с технологическим прогрессом . [10] [12]

В США с 1870 по 1880 год каждый человеко-час обеспечивался 0,55 л.с. В 1950 году каждый человеко-час обеспечивался 5 л.с., или 2,8% ежегодного прироста, снизившись до 1,5% с 1930 по 1950 год. [13] Период электрификации фабрик и домохозяйств с 1900 по 1940 год был периодом высокой производительности и экономического роста.

Большинство исследований электрификации и электрических сетей были сосредоточены на странах с индустриальным ядром в Европе и Соединенных Штатах. В других местах проводное электричество часто проводилось по цепям колониального правления. Некоторые историки и социологи рассматривали взаимодействие колониальной политики и развития электрических сетей: в Индии Рао [14] показал, что региональная политика, основанная на лингвистике, а не на технико-географических соображениях, привела к созданию двух отдельных сетей; в колониальном Зимбабве (Родезия) Чиковеро [15] показал, что электрификация была основана на расовом признаке и служила общине белых поселенцев, исключая африканцев; а в подмандатной Палестине Шамир [16] [ нужна страница ] утверждал, что британские электрические концессии компании, принадлежащей сионистам, усугубили экономическое неравенство между арабами и евреями.

Текущая степень электрификации

Карта мира, показывающая процент населения в каждой стране, имеющего доступ к электросети , по состоянию на 2017 год. [17]
  80%–100%
  60%–80%
  40%–60%
  20%–40%
  0–20%

Хотя электрификация городов и домов существует с конца 19 века, около 840 миллионов человек (в основном в Африке) не имели доступа к электросети в 2017 году, по сравнению с 1,2 миллиарда в 2010 году. [18]

Огромный прогресс в электрификации наблюдался в 1970-х и 1980-х годах — с 49% населения мира в 1970 году до 76% в 1990 году. [19] [20] К началу 2010-х годов 81–83% населения мира имели доступ к электричеству. [21]

Электрификация для устойчивой энергетики

Электрифицированный транспорт и возобновляемые источники энергии являются ключевыми частями инвестиций в переход к возобновляемым источникам энергии . [22]

Чистая энергия в основном вырабатывается в виде электричества, например, возобновляемой энергии или ядерной энергии . Переход на эти источники энергии требует, чтобы конечные потребители, такие как транспорт и отопление, были электрифицированы для обеспечения устойчивости мировых энергетических систем. В США и Канаде использование тепловых насосов (ТН) является экономичным, если они работают от солнечных фотоэлектрических (ФЭ) устройств для компенсации отопления пропаном в сельской местности [23] и отопления природным газом в городах. [24] Исследование 2023 года [25] изучало: (1) жилую систему отопления на основе природного газа и сетевое электричество, (2) жилую систему отопления на основе природного газа с ФЭ для обслуживания электрической нагрузки, (3) жилую систему ТН с сетевым электричеством и (4) жилую систему ТН+ФЭ. Было обнаружено, что в типичных условиях инфляции стоимость жизненного цикла природного газа и реверсивных воздушных тепловых насосов почти одинакова, что отчасти объясняет, почему продажи тепловых насосов впервые за период высокой инфляции превысили продажи газовых печей в США. [26] При более высоких темпах инфляции или более низких капитальных затратах на фотоэлектрические системы фотоэлектрические системы становятся защитой от роста цен и поощряют внедрение тепловых насосов, также фиксируя рост расходов на электроэнергию и отопление. Исследование [25] заключает: «Реальная внутренняя норма прибыли для таких технологий prosumer в 20 раз больше, чем долгосрочный депозитный сертификат , что демонстрирует дополнительную ценность, которую технологии PV и HP предлагают prosumer по сравнению с сопоставимыми надежными инвестиционными инструментами, при этом существенно сокращая выбросы углерода». Этот подход можно улучшить, интегрировав тепловую батарею в систему отопления с тепловым насосом и солнечной энергией. [27] [28]

Электрификация транспорта

Устойчиво производить электроэнергию проще, чем устойчиво производить жидкое топливо. Поэтому внедрение электромобилей — это способ сделать транспорт более устойчивым. [29] Водородные транспортные средства могут быть вариантом для более крупных транспортных средств, которые еще не получили широкого распространения, таких как грузовые автомобили для дальних поездок. [30] В то время как технология электромобилей относительно зрела в автомобильном транспорте, электрическое судоходство и авиация все еще находятся на ранней стадии своего развития, поэтому устойчивое жидкое топливо может играть более важную роль в этих секторах. [31]

Отопление электрификация

Значительная часть населения мира не может позволить себе достаточное охлаждение для своих домов. В дополнение к кондиционированию воздуха , которое требует электрификации и дополнительного спроса на электроэнергию, потребуется пассивное проектирование зданий и городское планирование, чтобы гарантировать, что потребности в охлаждении удовлетворяются устойчивым образом. [32] Аналогичным образом, многие домохозяйства в развивающихся и развитых странах страдают от топливной бедности и не могут достаточно отапливать свои дома. [33] Существующие методы отопления часто загрязняют окружающую среду.

Ключевым устойчивым решением для отопления является электрификация ( тепловые насосы или менее эффективный электрический нагреватель ). МЭА оценивает, что тепловые насосы в настоящее время обеспечивают только 5% потребностей в отоплении помещений и воды во всем мире, но могут обеспечить более 90%. [34] Использование геотермальных тепловых насосов не только снижает общие годовые энергетические нагрузки, связанные с отоплением и охлаждением, но и выравнивает кривую спроса на электроэнергию, устраняя экстремальные летние пиковые потребности в электроснабжении. [35] Однако одних только тепловых насосов и резистивного нагрева будет недостаточно для электрификации промышленного тепла. Это связано с тем, что в некоторых процессах требуются более высокие температуры, которые невозможно достичь с помощью такого оборудования. Например, для производства этилена путем парового крекинга требуются температуры до 900 °C. Следовательно, требуются кардинально новые процессы. Тем не менее, ожидается, что преобразование энергии в тепло станет первым шагом в электрификации химической промышленности с ожидаемым широкомасштабным внедрением к 2025 году. [36]

Некоторые города в Соединенных Штатах начали запрещать подключение газа к новым домам, при этом были приняты и рассматриваются государственные законы, которые либо требуют электрификации, либо запрещают местные требования. [37] Правительство Великобритании экспериментирует с электрификацией для отопления домов, чтобы достичь своих климатических целей. [38] Керамический и индукционный нагрев для варочных панелей, а также промышленные применения (например, паровые крекеры) являются примерами технологий, которые можно использовать для перехода от природного газа. [39]

Энергетическая устойчивость

Гибридная система питания

Электричество является «липкой» формой энергии, поскольку оно имеет тенденцию оставаться на континенте или острове, где оно производится. Оно также имеет несколько источников; если один источник испытывает нехватку, электричество может быть произведено из других источников, включая возобновляемые источники . В результате, в долгосрочной перспективе это относительно устойчивое средство передачи энергии. [40] В краткосрочной перспективе, поскольку электричество должно поставляться в тот же момент, когда оно потребляется, оно несколько нестабильно по сравнению с топливом, которое может быть доставлено и сохранено на месте. Однако это можно смягчить с помощью сетевого хранения энергии и распределенной генерации .

Управление переменными источниками энергии

Энергия солнечного света, ветра или других возобновляемых источников энергии преобразуется в потенциальную энергию для хранения в таких устройствах, как электрические батареи или водохранилища на большой высоте . Сохраненная потенциальная энергия впоследствии преобразуется в электричество, которое добавляется в электросеть, даже если исходный источник энергии недоступен.

Солнечная и ветровая энергия являются переменными возобновляемыми источниками энергии, которые поставляют электроэнергию с перерывами в зависимости от погоды и времени суток. [41] [42] Большинство электрических сетей были построены для непрерывных источников энергии, таких как угольные электростанции. [43] Поскольку в сеть интегрируются большие объемы солнечной и ветровой энергии, необходимо вносить изменения в энергетическую систему, чтобы обеспечить соответствие поставок электроэнергии спросу. [44] В 2019 году эти источники выработали 8,5% мировой электроэнергии, и эта доля быстро растет. [45]

Существуют различные способы сделать электроэнергетическую систему более гибкой. Во многих местах производство энергии ветра и солнца дополняет друг друга в дневном и сезонном масштабе: ночью и зимой, когда производство солнечной энергии низкое, больше ветра. [44] Связывание отдаленных географических регионов посредством линий электропередачи на большие расстояния позволяет дополнительно нейтрализовать изменчивость. [46] Спрос на энергию можно смещать во времени с помощью управления спросом на энергию и использования интеллектуальных сетей , сопоставляя время, когда производство переменной энергии является самым высоким. При хранении энергия, произведенная в избытке, может быть выпущена при необходимости. [44] Создание дополнительных мощностей для производства энергии ветра и солнца может помочь гарантировать, что достаточно электроэнергии будет вырабатываться даже в плохую погоду; в оптимальную погоду производство энергии, возможно, придется сократить . Окончательное несоответствие может быть покрыто за счет использования управляемых источников энергии, таких как гидроэнергетика, биоэнергетика или природный газ. [47]

Хранение энергии

см. заголовок
Строительство соляных емкостей для хранения тепловой энергии

Хранение энергии помогает преодолеть барьеры для прерывистой возобновляемой энергии и, следовательно, является важным аспектом устойчивой энергетической системы. [48] Наиболее часто используемый метод хранения - гидроаккумулирующая электроэнергия , которая требует мест с большой разницей в высоте и доступом к воде. [48] Батареи , и в частности литий-ионные батареи , также широко используются. [49] Они содержат кобальт , который в основном добывается в Конго , политически нестабильном регионе. Более разнообразное географическое снабжение может обеспечить стабильность цепочки поставок, а их воздействие на окружающую среду может быть уменьшено за счет даунсайклинга и переработки. [50] [51] Батареи обычно хранят электроэнергию в течение коротких периодов; ведутся исследования в области технологий с достаточной емкостью, чтобы работать в течение сезонов. [52] В некоторых местах реализовано гидроаккумулирующее хранение и преобразование энергии в газ с емкостью для многомесячного использования. [53] [54]

По состоянию на 2018 год хранение тепловой энергии обычно не так удобно, как сжигание ископаемого топлива . Высокие первоначальные затраты являются препятствием для внедрения. Сезонное хранение тепловой энергии требует большой емкости; оно было реализовано в некоторых высокоширотных регионах для отопления домохозяйств. [55]

История электрификации

Самыми ранними коммерческими применениями электричества были гальваника и телеграф . [56]

Разработка магнето, динамо-машин и генераторов

Диск Фарадея, первый электрический генератор. Подковообразный магнит (A) создавал магнитное поле через диск (D) . Когда диск поворачивался, это индуцировало электрический ток радиально наружу от центра к ободу. Ток вытекал через скользящий пружинный контакт m , через внешнюю цепь и обратно в центр диска через ось.

В 1831–1832 годах Майкл Фарадей открыл принцип работы электромагнитных генераторов. Принцип, позже названный законом Фарадея , основан на электродвижущей силе , генерируемой в электрическом проводнике, который подвергается воздействию переменного магнитного потока , например, провода, движущегося через магнитное поле. Фарадей построил первый электромагнитный генератор, названный диском Фарадея , тип униполярного генератора , используя медный диск, вращающийся между полюсами подковообразного магнита . Первый электромагнитный генератор Фарадея вырабатывал небольшое постоянное напряжение.

Около 1832 года Ипполит Пикси усовершенствовал магнето, используя подкову с проволочной обмоткой, при этом дополнительные катушки проводника генерировали больше тока, но это был переменный ток. Андре-Мари Ампер предложил способ преобразования тока от магнето Пикси в постоянный ток с помощью качающегося переключателя. Позднее для получения постоянного тока использовались сегментные коммутаторы. [57]

Около 1838-40 годов Уильям Фотергилл Кук и Чарльз Уитстон разработали телеграф. В 1840 году Уитстон использовал магнето, которое он разработал, чтобы питать телеграф. Уитстон и Кук сделали важное улучшение в производстве электроэнергии, используя работающий от батареи электромагнит вместо постоянного магнита, который они запатентовали в 1845 году. [58] Самовозбуждающееся магнитное поле динамо покончило с батареей для питания электромагнитов. Этот тип динамо был изготовлен несколькими людьми в 1866 году.

Первый практический генератор, машина Грамма , был создан З. Т. Граммом, который продал много таких машин в 1870-х годах. Британский инженер Р. Э. Б. Кромптон усовершенствовал генератор, обеспечив лучшее воздушное охлаждение, и внес другие механические усовершенствования. Компаундная обмотка, которая давала более стабильное напряжение с нагрузкой, улучшила рабочие характеристики генераторов. [59]

Усовершенствования в технологии генерации электроэнергии в 19 веке значительно повысили ее эффективность и надежность. Первые магнето преобразовывали в электричество лишь несколько процентов механической энергии. К концу 19 века наивысшая эффективность превысила 90%.

Электрическое освещение

Дуговое освещение

Демонстрация Яблочковым своих великолепных дуговых ламп на Парижской выставке 1878 года на авеню Опера спровоцировала резкую распродажу акций газовых компаний.

Сэр Хэмфри Дэви изобрел угольную дуговую лампу в 1802 году, обнаружив, что электричество может производить легкую дугу с угольными электродами. Однако она не использовалась в больших масштабах, пока не были разработаны практические средства получения электроэнергии.

Угольные дуговые лампы запускались путем соприкосновения двух угольных электродов, которые затем раздвигались до узкого зазора. Поскольку углерод выгорал, зазор приходилось постоянно регулировать. Было разработано несколько механизмов для регулирования дуги. Распространенным подходом было подавать угольный электрод силой тяжести и поддерживать зазор парой электромагнитов, один из которых втягивал верхний углерод после того, как дуга зажигалась, а второй управлял тормозом гравитационной подачи. [8]

Дуговые лампы того времени имели очень интенсивный световой поток – порядка 4000 свечей (кандел) – и выделяли много тепла, а также были пожароопасны, что делало их непригодными для освещения домов. [57]

В 1850-х годах многие из этих проблем были решены дуговой лампой, изобретенной Уильямом Петри и Уильямом Стэйтом. Лампа использовала магнитоэлектрический генератор и имела саморегулирующийся механизм для управления зазором между двумя угольными стержнями. Их свет использовался для освещения Национальной галереи в Лондоне и был большой новинкой в ​​то время. Эти дуговые лампы и конструкции, похожие на них, работающие от больших магнето, были впервые установлены на английских маяках в середине 1850-х годов, но технология страдала от ограничений мощности. [60]

Первая успешная дуговая лампа ( свеча Яблочкова ) была разработана русским инженером Павлом Яблочковым с использованием генератора Грамма . Ее преимущество заключалось в том, что она не требовала использования механического регулятора, как ее предшественники. Впервые она была представлена ​​на Парижской выставке 1878 года и активно продвигалась Граммом. [61] Дуговая лампа была установлена ​​вдоль полумили длины Авеню де л'Опера , площади Театра Франсе и вокруг площади де л'Опера в 1878 году. [62]

В 1878 году Р. Э. Б. Кромптон разработал более сложную конструкцию, которая давала гораздо более яркий и устойчивый свет, чем свеча Яблочкова. В 1878 году он основал компанию Crompton & Co. и начал производить, продавать и устанавливать лампу Кромптона. Его предприятие было одной из первых электротехнических фирм в мире.

Лампы накаливания

Различные формы ламп накаливания имели многочисленных изобретателей; однако, наиболее успешными ранними лампами были те, которые использовали угольную нить, запечатанную в высоком вакууме. Они были изобретены Джозефом Своном в 1878 году в Великобритании и Томасом Эдисоном в 1879 году в США. Лампа Эдисона была более успешной, чем лампа Свона, потому что Эдисон использовал более тонкую нить, что давало ей большее сопротивление и, таким образом, проводило гораздо меньше тока. Эдисон начал коммерческое производство ламп с угольной нитью в 1880 году. Свет Свона начал коммерческое производство в 1881 году. [63]

Дом Свона в Лоу Фелл , Гейтсхед, был первым в мире, где были установлены рабочие лампочки. Библиотека Lit & Phil в Ньюкасле была первым общественным помещением, освещенным электрическим светом, [64] [65] а театр Savoy был первым общественным зданием в мире, освещенным полностью электричеством. [66]

Центральные электростанции и изолированные системы

Простая электрическая сеть - Северная Америка

Первая центральная станция, обеспечивающая общественное электроснабжение, как полагают, была в Годалминге , Суррей, Великобритания, осенью 1881 года. Система была предложена после того, как город не смог достичь соглашения по тарифу, взимаемому газовой компанией, поэтому городской совет решил использовать электричество. Система зажгла дуговые лампы на главных улицах и лампы накаливания на нескольких переулках с помощью гидроэлектроэнергии. К 1882 году было подключено от 8 до 10 домохозяйств, в общей сложности 57 ламп. Система не имела коммерческого успеха, и город вернулся к газу. [67]

Первая крупномасштабная централизованная распределительная станция была открыта на Холборнском виадуке в Лондоне в 1882 году. [68] Оснащенная 1000 лампочек накаливания, которые заменили старое газовое освещение, станция освещала Холборн-Серкус, включая офисы Главпочтамта и знаменитую церковь Сити-Темпл . Подача осуществлялась постоянным током напряжением 110 В; из-за потерь мощности в медных проводах для клиента это составляло 100 В.

В течение нескольких недель парламентский комитет рекомендовал принять знаменательный Закон об электрическом освещении 1882 года, который разрешал выдавать лицензии лицам, компаниям и местным органам власти на поставку электроэнергии для любых государственных или частных целей.

Первой крупной центральной электростанцией в Америке была станция Эдисона на Перл-стрит в Нью-Йорке, которая начала работу в сентябре 1882 года. На станции было шесть динамо-машин Эдисона мощностью 200 лошадиных сил, каждая из которых приводилась в действие отдельным паровым двигателем. Она располагалась в деловом и коммерческом районе и поставляла постоянный ток напряжением 110 вольт 85 клиентам с 400 лампами. К 1884 году Перл-стрит снабжала 508 клиентов с 10 164 лампами. [69]

К середине 1880-х годов другие электрические компании создавали центральные электростанции и распределяли электроэнергию, включая Crompton & Co. и Swan Electric Light Company в Великобритании, Thomson-Houston Electric Company и Westinghouse в США и Siemens в Германии . К 1890 году работало 1000 центральных станций. [8] Перепись 1902 года насчитала 3620 центральных станций. К 1925 году половина электроэнергии обеспечивалась центральными станциями. [70]

Коэффициент нагрузки и изолированные системы

Одной из самых больших проблем, с которой столкнулись ранние электрокомпании, был почасовой переменный спрос. Когда освещение было практически единственным использованием электроэнергии, спрос был высоким в первые часы перед рабочим днем ​​и в вечерние часы, когда спрос достигал пика. [71] Как следствие, большинство ранних электрокомпаний не предоставляли дневные услуги, а две трети не предоставляли дневные услуги в 1897 году. [72]

Отношение средней нагрузки к пиковой нагрузке центральной станции называется коэффициентом нагрузки. [71] Для повышения рентабельности и снижения тарифов электростанциям необходимо было увеличить коэффициент нагрузки. В конечном итоге это было достигнуто за счет нагрузки двигателя. [71] Двигатели используются больше в дневное время, и многие из них работают непрерывно. Электрические трамвайные пути были идеальными для балансировки нагрузки. Многие электрические железные дороги вырабатывали собственную электроэнергию, а также продавали ее и управляли распределительными системами. [4]

Коэффициент загрузки увеличился к началу 20-го века — на Перл-стрит коэффициент загрузки увеличился с 19,3% в 1884 году до 29,4% в 1908 году. К 1929 году коэффициент загрузки во всем мире превысил 50%, в основном из-за нагрузки двигателя. [73]

До широкого распространения электроэнергии с центральных станций многие фабрики, крупные гостиницы, жилые и офисные здания имели собственную генерацию электроэнергии. Часто это было экономически выгодно, поскольку отработанный пар можно было использовать для строительства и промышленного технологического тепла, что сегодня известно как когенерация или комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ). Большая часть самостоятельно вырабатываемой энергии стала неэкономичной, поскольку цены на электроэнергию упали. Еще в начале 20-го века изолированные энергосистемы значительно превосходили по численности центральные станции. [8] Когенерация по-прежнему широко практикуется во многих отраслях промышленности, которые используют большие объемы как пара, так и электроэнергии, таких как целлюлозно-бумажная, химическая и нефтеперерабатывающая. Продолжающееся использование частных электрогенераторов называется микрогенерацией .

Электродвигатели постоянного тока

Первый коллекторный электродвигатель постоянного тока, способный вращать механизмы, был изобретен британским ученым Уильямом Стердженом в 1832 году. [74] Решающим шагом вперед по сравнению с двигателем, продемонстрированным Майклом Фарадеем, было включение коллектора . Это позволило двигателю Стерджена стать первым, способным обеспечивать непрерывное вращательное движение. [75]

Фрэнк Дж. Спраг усовершенствовал двигатель постоянного тока в 1884 году, решив проблему поддержания постоянной скорости при переменной нагрузке и уменьшения искрения от щеток. Спраг продал свой двигатель через Edison Co. [76] С помощью двигателей постоянного тока легко изменять скорость, что сделало их подходящими для ряда приложений, таких как электрические трамвайные пути, станки и некоторые другие промышленные приложения, где желателен контроль скорости. [8]

Производство перешло от линейного вала и ременного привода с использованием паровых двигателей и гидроэнергии к электродвигателям . [4] [9]

Переменный ток

Хотя первые электростанции поставляли постоянный ток , распределение переменного тока вскоре стало наиболее предпочтительным вариантом. Главные преимущества переменного тока заключались в том, что его можно было преобразовать в высокое напряжение для снижения потерь при передаче, а также в том, что двигатели переменного тока могли легко работать на постоянной скорости.

Технология переменного тока берет свое начало в открытии Фарадея 1830–31 годов, согласно которому изменяющееся магнитное поле может индуцировать электрический ток в цепи . [77]

Трехфазное вращающееся магнитное поле двигателя переменного тока . Каждый из трех полюсов подключен к отдельному проводу. Каждый провод несет ток, сдвинутый по фазе на 120 градусов. Стрелки показывают результирующие векторы магнитной силы. Трехфазный ток используется в торговле и промышленности.

Первым человеком, задумавшим вращающееся магнитное поле, был Уолтер Бейли, который 28 июня 1879 года продемонстрировал работоспособную демонстрацию своего многофазного двигателя на батарейном питании с помощью коммутатора в Физическом обществе Лондона. [78] Почти идентичный аппарату Бейли, французский инженер-электрик Марсель Депре в 1880 году опубликовал статью, в которой определил принцип вращающегося магнитного поля и принцип двухфазной системы переменного тока для его создания. [79] В 1886 году английский инженер Элиху Томсон построил двигатель переменного тока, расширив принцип индукции-отталкивания и свой ваттметр . [80]

В 1880-х годах технология была коммерчески разработана для крупномасштабного производства и передачи электроэнергии. В 1882 году британский изобретатель и инженер-электрик Себастьян де Ферранти , работавший в компании Siemens, сотрудничал с выдающимся физиком лордом Кельвином, чтобы стать пионером в области технологии переменного тока, включая ранний трансформатор. [81]

Силовой трансформатор, разработанный Люсьеном Голардом и Джоном Диксоном Гиббсом, был продемонстрирован в Лондоне в 1881 году и привлек внимание Вестингауза . Они также выставили изобретение в Турине в 1884 году, где оно было принято для системы электрического освещения. Многие из их разработок были адаптированы к конкретным законам, регулирующим распределение электроэнергии в Великобритании. [ необходима цитата ]

Себастьян Зиани де Ферранти занялся этим бизнесом в 1882 году, когда он открыл магазин в Лондоне, проектируя различные электрические устройства. Ферранти рано поверил в успех распределения электроэнергии переменного тока и был одним из немногих экспертов в этой системе в Великобритании. С помощью лорда Кельвина Ферранти стал пионером первого генератора и трансформатора переменного тока в 1882 году. [82] Джон Хопкинсон , британский физик , изобрел трехпроводную ( трехфазную ) систему распределения электроэнергии, на которую он получил патент в 1882 году. [83]

Итальянский изобретатель Галилео Феррарис изобрел многофазный асинхронный двигатель переменного тока в 1885 году. Идея заключалась в том, что два несовпадающих по фазе, но синхронизированных тока можно было бы использовать для создания двух магнитных полей, которые можно было бы объединить для создания вращающегося поля без какой-либо необходимости в переключении или движущихся частях. Другими изобретателями были американские инженеры Чарльз С. Брэдли и Никола Тесла , а также немецкий техник Фридрих Август Хазельвандер. [84] Они смогли преодолеть проблему запуска двигателя переменного тока, используя вращающееся магнитное поле, создаваемое многофазным током. [85] Михаил Доливо-Добровольский представил первый трехфазный асинхронный двигатель в 1890 году, гораздо более совершенную конструкцию, которая стала прототипом, используемым в Европе и США [86] К 1895 году GE и Westinghouse выпустили на рынок двигатели переменного тока. [87] При однофазном токе либо конденсатор, либо катушка (создающая индуктивность) могут использоваться на части цепи внутри двигателя для создания вращающегося магнитного поля. [88] Многоскоростные двигатели переменного тока с раздельно подключенными полюсами уже давно доступны, наиболее распространенными являются двухскоростные. Скорость этих двигателей изменяется путем включения или выключения наборов полюсов, что делалось с помощью специального пускателя двигателя для более мощных двигателей или простого многоскоростного переключателя для двигателей дробной мощности.

Электростанции переменного тока

Первая электростанция переменного тока была построена английским инженером-электриком Себастьяном де Ферранти . В 1887 году London Electric Supply Corporation наняла Ферранти для проектирования своей электростанции в Дептфорде . Он спроектировал здание, генераторную установку и распределительную систему. Она была построена в Стоуидже, месте к западу от устья Дептфорд-Крик, которое когда-то использовалось Ост-Индской компанией . Построенная в беспрецедентных масштабах и ставшая пионером в использовании переменного тока высокого напряжения (10 000 В), она вырабатывала 800 киловатт и снабжала центр Лондона. После завершения строительства в 1891 году это была первая по-настоящему современная электростанция, поставляющая высоковольтную электроэнергию переменного тока, которая затем «понижалась» трансформаторами для использования потребителями на каждой улице. Эта базовая система используется и по сей день во всем мире.

В США Джордж Вестингауз , заинтересовавшийся силовым трансформатором, разработанным Голардом и Гиббсом, начал разрабатывать свою систему освещения переменного тока, используя систему передачи с повышением напряжения 20:1 и понижением. В 1890 году Вестингауз и Стэнли построили систему для передачи электроэнергии на несколько миль в шахту в Колорадо. Было принято решение использовать переменный ток для передачи электроэнергии от Niagara Power Project до Буффало, штат Нью-Йорк. Предложения, представленные поставщиками в 1890 году, включали системы постоянного тока и сжатого воздуха. Комбинированная система постоянного тока и сжатого воздуха оставалась на рассмотрении до конца графика. Несмотря на протесты комиссара Ниагары Уильяма Томсона (лорд Кельвин), было принято решение построить систему переменного тока, которая была предложена как Вестингаузом, так и General Electric. В октябре 1893 года Вестингауз получил контракт на поставку первых трех двухфазных генераторов мощностью 5000 л. с., 250 об./мин, 25 Гц. [89] Гидроэлектростанция была введена в эксплуатацию в 1895 году, [90] и до того времени она была крупнейшей. [91]

К 1890-м годам началось быстрое внедрение однофазного и многофазного переменного тока. [92] В США к 1902 году 61% генерирующих мощностей приходилось на переменный ток, а в 1917 году этот показатель увеличился до 95%. [93] Несмотря на превосходство переменного тока для большинства применений, несколько существующих систем постоянного тока продолжали работать в течение нескольких десятилетий после того, как переменный ток стал стандартом для новых систем.

Паровые турбины

Эффективность паровых первичных двигателей в преобразовании тепловой энергии топлива в механическую работу была критическим фактором в экономической работе центральных паровых электростанций. Ранние проекты использовали поршневые паровые двигатели , работающие на относительно низких скоростях. Внедрение паровой турбины кардинально изменило экономику работы центральных станций. Паровые турбины могли быть изготовлены с большими номиналами, чем поршневые двигатели, и, как правило, имели более высокий КПД. Скорость паровых турбин не колебалась циклически во время каждого оборота. Это сделало возможной параллельную работу генераторов переменного тока и улучшило стабильность роторных преобразователей для производства постоянного тока для тяги и промышленного использования. Паровые турбины работали с более высокой скоростью, чем поршневые двигатели, не будучи ограничены допустимой скоростью поршня в цилиндре. Это сделало их более совместимыми с генераторами переменного тока с двумя или четырьмя полюсами; между двигателем и генератором не требовалось редуктора или ременного повышающего преобразователя скорости. Было дорого и в конечном итоге невозможно обеспечить ременной привод между низкоскоростным двигателем и высокоскоростным генератором при очень больших номиналах, необходимых для обслуживания центральной станции.

Современная паровая турбина была изобретена в 1884 году британским инженером сэром Чарльзом Парсонсом , чья первая модель была подключена к динамо-машине , которая вырабатывала 7,5 кВт (10 л. с.) электроэнергии. [94] Изобретение паровой турбины Парсонса сделало возможным дешевое и обильное электричество. Турбины Парсонса были широко внедрены на английских центральных станциях к 1894 году; первой в мире компанией по поставке электроэнергии, которая вырабатывала электроэнергию с помощью турбогенераторов, была собственная компания Парсонса по поставке электроэнергии Newcastle and District Electric Lighting Company , созданная в 1894 году. [95] За время жизни Парсонса генерирующая мощность блока была увеличена примерно в 10 000 раз. [96]

Паровая турбина Парсонса 1899 года, напрямую связанная с динамо-машиной

Первые американские турбины были двумя установками Де Леваля в компании Эдисона в Нью-Йорке в 1895 году. Первая американская турбина Парсонса была установлена ​​в компании Вестингауз Эйр Брейк недалеко от Питтсбурга . [97]

Паровые турбины также имели капитальные затраты и эксплуатационные преимущества по сравнению с поршневыми двигателями. Конденсат из паровых двигателей был загрязнен маслом и не мог быть повторно использован, в то время как конденсат из турбины был чистым и обычно использовался повторно. Паровые турбины были в несколько раз меньше по размеру и весу, чем поршневые паровые двигатели сопоставимой мощности. Паровые турбины могут работать годами практически без износа. Поршневые паровые двигатели требовали высокого уровня обслуживания. Паровые турбины могут быть изготовлены с производительностью, намного превышающей производительность любых паровых двигателей, когда-либо созданных, что обеспечивает значительную экономию за счет масштаба .

Паровые турбины могли быть построены для работы на паре более высокого давления и температуры. Фундаментальный принцип термодинамики заключается в том, что чем выше температура пара, поступающего в двигатель, тем выше эффективность. Внедрение паровых турбин побудило к ряду улучшений в температурах и давлениях. Полученное в результате повышение эффективности преобразования снизило цены на электроэнергию. [98]

Удельная мощность котлов была увеличена за счет использования принудительного воздуха для горения и использования сжатого воздуха для подачи пылевидного угля. Также была механизирована и автоматизирована обработка угля. [99]

Электрическая сеть

На этой черно-белой фотографии изображены строители, которые поднимают линии электропередач рядом с железнодорожными путями Toledo, Port Clinton, Lakeside Railroad в сельской местности. Рабочие используют железнодорожный вагон в качестве транспортного средства для перевозки грузов и себя по линии. Фотография была сделана примерно в 1920 году.
Строители монтируют линии электропередач, 1920 г.

С реализацией передачи электроэнергии на большие расстояния стало возможным соединять различные центральные станции для балансировки нагрузок и улучшения коэффициентов нагрузки. Взаимосвязь становилась все более желательной, поскольку электрификация быстро росла в первые годы 20-го века.

Charles Merz, of the Merz & McLellan consulting partnership, built the Neptune Bank Power Station near Newcastle upon Tyne in 1901,[100] and by 1912 had developed into the largest integrated power system in Europe.[101] In 1905 he tried to influence Parliament to unify the variety of voltages and frequencies in the country's electricity supply industry, but it was not until World War I that Parliament began to take this idea seriously, appointing him head of a Parliamentary Committee to address the problem. In 1916 Merz pointed out that the UK could use its small size to its advantage, by creating a dense distribution grid to feed its industries efficiently. His findings led to the Williamson Report of 1918, which in turn created the Electricity Supply Bill of 1919. The bill was the first step towards an integrated electricity system in the UK.

The more significant Electricity (Supply) Act of 1926, led to the setting up of the National Grid.[102] The Central Electricity Board standardised the nation's electricity supply and established the first synchronised AC grid, running at 132 kilovolts and 50 Hertz. This started operating as a national system, the National Grid, in 1938.

In the United States it became a national objective after the power crisis during the summer of 1918 in the midst of World War I to consolidate supply. In 1934 the Public Utility Holding Company Act recognized electric utilities as public goods of importance along with gas, water, and telephone companies and thereby were given outlined restrictions and regulatory oversight of their operations.[103]

Household electrification

The electrification of households in Europe and North America began in the early 20th century in major cities and in areas served by electric railways and increased rapidly until about 1930 when 70% of households were electrified in the U.S.

Rural areas were electrified first in Europe, and in the U.S. the Rural Electric Administration, established in 1935 brought electrification to the underserviced rural areas.[104]

In the Soviet Union, as in the United States, rural electrification progressed more slowly than in urban areas. It wasn't until the Brezhnev era that electrification became widespread in rural regions, with the Soviet rural electrification drive largely completed by the early 1970s. [105]

In China, the turmoil of the Warlord Era, the Civil War and the Japanese invasion in the early 20th century delayed electrification for decades. It was only after the establishment of the People's Republic of China in 1949 that the country was positioned to pursue widespread electrification. During the Mao years, while electricity became commonplace in cities, rural areas were largely neglected. [106] At the time of Mao's death in 1976, 25% of Chinese households still lacked access to electricity. [107]

Deng Xiaoping, who became China's paramount leader in 1978, initiated a rural electrification drive as part of a broader modernization effort. By the late 1990s, electricity had become ubiquitious in regional areas. [108] The very last remote villages in China were connected to the grid in 2015. [109]

Historical cost of electricity

Central station electric power generating provided power more efficiently and at lower cost than small generators. The capital and operating cost per unit of power were also cheaper with central stations.[9] The cost of electricity fell dramatically in the first decades of the twentieth century due to the introduction of steam turbines and the improved load factor after the introduction of AC motors. As electricity prices fell, usage increased dramatically and central stations were scaled up to enormous sizes, creating significant economies of scale.[110] For the historical cost see Ayres-Warr (2002) Fig. 7.[11]

See also

References

Citations

  1. ^ Constable, George; Somerville, Bob (2003). A Century of Innovation: Twenty Engineering Achievements That Transformed Our Lives. Washington, DC: Joseph Henry Press. ISBN 0-309-08908-5. Archived from the original on 2012-04-04. Retrieved 2010-09-22.
  2. ^ Agutu, Churchill; Egli, Florian; Williams, Nathaniel J.; Schmidt, Tobias S.; Steffen, Bjarne (2022-06-09). "Accounting for finance in electrification models for sub-Saharan Africa". Nature Energy. 7 (7): 631–641. Bibcode:2022NatEn...7..631A. doi:10.1038/s41560-022-01041-6. ISSN 2058-7546. S2CID 249563183.
  3. ^ Hakimian, Rob (2022-06-10). "Procurement launched for largest rail electrification project in the world". New Civil Engineer. Retrieved 2022-06-10.
  4. ^ a b c Nye 1990, p. [page needed].
  5. ^ Cardwell, D. S. L. (1972). Technology Science and History. London: Heinemann. p. 163.
  6. ^ Unskilled labor made approximately $1.25 per 10- to 12-hour day. Hunter and Bryant cite a letter from Benjamin Latrobe to John Stevens ca. 1814 giving the cost of two old blind horses used to power a mill at $20 and $14. A good dray horse cost $165.
  7. ^ Hunter & Bryant 1991, pp. 29–30.
  8. ^ a b c d e f g Hunter & Bryant 1991, p. [page needed].
  9. ^ a b c Devine Jr., Warren D. (1983). "From Shafts to Wires: Historical Perspective on Electrification" (PDF). Journal of Economic History. 43 (2): 355. doi:10.1017/S0022050700029673. S2CID 153414525. Archived from the original (PDF) on 2019-04-12. Retrieved 2011-07-03.
  10. ^ a b Ayres, R. U.; Ayres, L. W.; Warr, B. (2003). "Exergy, Power and Work in the U. S. Economy 1900-1998". Energy. 28 (3): 219–273. Bibcode:2003Ene....28..219A. doi:10.1016/S0360-5442(02)00089-0. Archived from the original on 2015-09-09. Retrieved 2015-06-04.
  11. ^ a b Robert U. Ayres; Benjamin Warr. "Two Paradigms of Production and Growth" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2013-05-02.
  12. ^ a b Committee on Electricity in Economic Growth Energy Engineering Board Commission on Engineering and Technical Systems National Research Council (1986). Electricity in Economic Growth. Washington, DC: National Academy Press. pp. 16, 40. ISBN 0-309-03677-1. Archived from the original on 2014-06-07. Retrieved 2013-10-07. <Available as free .pdf download>
  13. ^ Kendrick, John W. (1980). Productivity in the United States: Trends and Cycles. The Johns Hopkins University Press. p. 97. ISBN 978-0-8018-2289-6.
  14. ^ Rao, Y. Srinivasa (2010) “Electricity, Politics and Regional Economic Imbalance in Madras Presidency, 1900–1947.” Economic and Political Weekly 45(23), 59–66
  15. ^ Chikowero, Moses (2007) “Subalternating Currents: Electrification and Power Politics in Bulawayo, Colonial Zimbabwe, 1894–1939.” Journal of Southern African Studies 33(2), 287–306
  16. ^ Shamir, Ronen (2013) Current Flow: The Electrification of Palestine. Stanford: Stanford University Press
  17. ^ "Access to electricity (% of population)". Data. The World Bank. Archived from the original on 16 September 2017. Retrieved 5 October 2019.
  18. ^ Odarno, Lily (14 August 2019). "Closing Sub-Saharan Africa's Electricity Access Gap: Why Cities Must Be Part of the Solution". World Resources Institute. Archived from the original on 2019-12-19. Retrieved 2019-11-26.
  19. ^ "IEA - Energy Access". worldenergyoutlook.org. Archived from the original on 2013-05-31. Retrieved 2013-05-30.
  20. ^ Hisham Zerriffi (2008). "From ac¸aı´ to access: distributed electrification in rural Brazil" (PDF). International Journal of Energy Sector Management. 2 (1). Emerald Group Publishing: 90–117. doi:10.1108/17506220810859114. ISSN 1750-6220. Archived from the original (PDF) on 2015-06-10.
  21. ^ "Population growth erodes sustainable energy gains - UN report". trust.org. Thomson Reuters Foundation. Archived from the original on 2014-11-10. Retrieved 2013-06-17.
  22. ^ "Global Clean Energy Investment Jumps 17%, Hits $1.8 Trillion in 2023, According to BloombergNEF Report". BNEF.com. Bloomberg NEF. 30 January 2024. Archived from the original on June 28, 2024. Start years differ by sector but all sectors are present from 2020 onwards.
  23. ^ Padovani, Filippo; Sommerfeldt, Nelson; Longobardi, Francesca; Pearce, Joshua M. (2021-11-01). "Decarbonizing rural residential buildings in cold climates: A techno-economic analysis of heating electrification". Energy and Buildings. 250: 111284. Bibcode:2021EneBu.25011284P. doi:10.1016/j.enbuild.2021.111284. ISSN 0378-7788. S2CID 237669282.
  24. ^ Pearce, Joshua M.; Sommerfeldt, Nelson (2021). "Economics of Grid-Tied Solar Photovoltaic Systems Coupled to Heat Pumps: The Case of Northern Climates of the U.S. and Canada". Energies. 14 (4): 834. doi:10.3390/en14040834. ISSN 1996-1073.
  25. ^ a b Sommerfeldt, Nelson; Pearce, Joshua M. (2023-04-15). "Can grid-tied solar photovoltaics lead to residential heating electrification? A techno-economic case study in the midwestern U.S." Applied Energy. 336: 120838. Bibcode:2023ApEn..33620838S. doi:10.1016/j.apenergy.2023.120838. ISSN 0306-2619. S2CID 257066236.
  26. ^ "Chart: Americans bought more heat pumps than gas furnaces last year". Canary Media. 10 February 2023. Retrieved 2023-03-01.
  27. ^ Li, Yuanyuan; Rosengarten, Gary; Stanley, Cameron; Mojiri, Ahmad (2022-12-10). "Electrification of residential heating, cooling and hot water: Load smoothing using onsite photovoltaics, heat pump and thermal batteries". Journal of Energy Storage. 56: 105873. doi:10.1016/j.est.2022.105873. ISSN 2352-152X. S2CID 253858807.
  28. ^ Ermel, Conrado; Bianchi, Marcus V. A.; Cardoso, Ana Paula; Schneider, Paulo S. (2022-10-01). "Thermal storage integrated into air-source heat pumps to leverage building electrification: A systematic literature review". Applied Thermal Engineering. 215: 118975. Bibcode:2022AppTE.21518975E. doi:10.1016/j.applthermaleng.2022.118975. ISSN 1359-4311. S2CID 250416024.
  29. ^ Bogdanov, Dmitrii; Farfan, Javier; Sadovskaia, Kristina; Aghahosseini, Arman; et al. (2019). "Radical transformation pathway towards sustainable electricity via evolutionary steps". Nature Communications. 10 (1): 1077. Bibcode:2019NatCo..10.1077B. doi:10.1038/s41467-019-08855-1. PMC 6403340. PMID 30842423.
  30. ^ Miller, Joe (2020-09-09). "Hydrogen takes a back seat to electric for passenger vehicles". Financial Times. Archived from the original on 2020-09-20. Retrieved 2020-09-20.
  31. ^ International Energy Agency 2020, p. 139.
  32. ^ Mastrucci, Alessio; Byers, Edward; Pachauri, Shonali; Rao, Narasimha D. (2019). "Improving the SDG energy poverty targets: Residential cooling needs in the Global South". Energy and Buildings. 186: 405–415. Bibcode:2019EneBu.186..405M. doi:10.1016/j.enbuild.2019.01.015. ISSN 0378-7788.
  33. ^ Bouzarovski, Stefan; Petrova, Saska (2015). "A global perspective on domestic energy deprivation: Overcoming the energy poverty–fuel poverty binary". Energy Research & Social Science. 10: 31–40. Bibcode:2015ERSS...10...31B. doi:10.1016/j.erss.2015.06.007. ISSN 2214-6296.
  34. ^ Abergel, Thibaut (June 2020). "Heat Pumps". IEA. Archived from the original on 3 March 2021. Retrieved 12 April 2021.
  35. ^ Mueller, Mike (August 1, 2017). "5 Things You Should Know about Geothermal Heat Pumps". Office of Energy Efficiency & Renewable Energy. US Department of Energy. Archived from the original on 15 April 2021. Retrieved 17 April 2021.
  36. ^ "Dream or Reality? Electrification of the Chemical Process Industries". www.aiche-cep.com. Retrieved 2022-01-16.
  37. ^ "Dozens Of US Cities Are Banning Natural Gas Hookups In New Buildings — #CancelGas #ElectrifyEverything". 9 March 2021. Archived from the original on 2021-08-09. Retrieved 2021-08-09.
  38. ^ "Heat in Buildings". Archived from the original on 2021-08-18. Retrieved 2021-08-09.
  39. ^ "BASF, SABIC and Linde join forces to realize the world's first electrically heated steam cracker furnace". www.basf.com. Archived from the original on 2021-09-24. Retrieved 2021-09-24.
  40. ^ "Our Electric Future — The American, A Magazine of Ideas". American.com. 2009-06-15. Archived from the original on 2014-08-25. Retrieved 2009-06-19.
  41. ^ Jerez, Sonia; Tobin, Isabelle; Turco, Marco; María López-Romero, Jose; Montávez, Juan Pedro; Jiménez-Guerrero, Pedro; Vautard, Robert (2018). "Resilience of the combined wind-plus-solar power production in Europe to climate change: a focus on the supply intermittence". EGUGA: 15424. Bibcode:2018EGUGA..2015424J.
  42. ^ Lave, M.; Ellis, A. (2016). "Comparison of solar and wind power generation impact on net load across a utility balancing area". 2016 IEEE 43rd Photovoltaic Specialists Conference (PVSC). pp. 1837–1842. doi:10.1109/PVSC.2016.7749939. ISBN 978-1-5090-2724-8. OSTI 1368867. S2CID 44158163. Archived from the original on 2020-02-22. Retrieved 2021-05-21.
  43. ^ "Introduction to System Integration of Renewables – Analysis". IEA. Archived from the original on 2020-05-15. Retrieved 2020-05-30.
  44. ^ a b c Blanco, Herib; Faaij, André (2018). "A review at the role of storage in energy systems with a focus on Power to Gas and long-term storage". Renewable and Sustainable Energy Reviews. 81: 1049–1086. doi:10.1016/j.rser.2017.07.062. ISSN 1364-0321.
  45. ^ "Wind & Solar Share in Electricity Production Data". Enerdata. Archived from the original on 2019-07-19. Retrieved 2021-05-21.
  46. ^ REN21 2020, p. 177.
  47. ^ International Energy Agency 2020, p. 109.
  48. ^ a b Koohi-Fayegh, S.; Rosen, M.A. (2020). "A review of energy storage types, applications and recent developments". Journal of Energy Storage. 27: 101047. doi:10.1016/j.est.2019.101047. ISSN 2352-152X. S2CID 210616155. Archived from the original on 2021-07-17. Retrieved 2021-05-21.
  49. ^ Katz, Cheryl. "The batteries that could make fossil fuels obsolete". BBC. Archived from the original on 2021-01-11. Retrieved 2021-01-10.
  50. ^ Babbitt, Callie W. (2020). "Sustainability perspectives on lithium-ion batteries". Clean Technologies and Environmental Policy. 22 (6): 1213–1214. Bibcode:2020CTEP...22.1213B. doi:10.1007/s10098-020-01890-3. ISSN 1618-9558. S2CID 220351269.
  51. ^ Baumann-Pauly, Dorothée (16 September 2020). "Cobalt can be sourced responsibly, and it's time to act". SWI swissinfo.ch. Archived from the original on 2020-11-26. Retrieved 2021-04-10.
  52. ^ Herib, Blanco; André, Faaij (2018). "A review at the role of storage in energy systems with a focus on Power to Gas and long-term storage". Renewable and Sustainable Energy Reviews. 81: 1049–1086. doi:10.1016/j.rser.2017.07.062. ISSN 1364-0321.
  53. ^ Hunt, Julian D.; Byers, Edward; Wada, Yoshihide; Parkinson, Simon; Gernaat, David E. H. J.; Langan, Simon; van Vuuren, Detlef P.; Riahi, Keywan (2020). "Global resource potential of seasonal pumped hydropower storage for energy and water storage". Nature Communications. 11 (1): 947. Bibcode:2020NatCo..11..947H. doi:10.1038/s41467-020-14555-y. ISSN 2041-1723. PMC 7031375. PMID 32075965.
  54. ^ Balaraman, Kavya (2020-10-12). "To batteries and beyond: With seasonal storage potential, hydrogen offers 'a different ballgame entirely'". Utility Dive. Archived from the original on 2021-01-18. Retrieved 2021-01-10.
  55. ^ Alva, Guruprasad; Lin, Yaxue; Fang, Guiyin (2018). "An overview of thermal energy storage systems". Energy. 144: 341–378. Bibcode:2018Ene...144..341A. doi:10.1016/j.energy.2017.12.037. ISSN 0360-5442. Archived from the original on 2021-07-17. Retrieved 2021-05-21.
  56. ^ "Early Applications of Electricity". ETHW. 2015-09-14. Retrieved 2023-11-16.
  57. ^ a b McNeil 1990, p. [page needed].
  58. ^ McNeil 1990, p. 359.
  59. ^ McNeil 1990, p. 360.
  60. ^ McNeil 1990, pp. 360–365.
  61. ^ Woodbury, David Oakes (1949). A Measure for Greatness: A Short Biography of Edward Weston. McGraw-Hill. p. 83. Retrieved 2009-01-04.
  62. ^ Barrett, John Patrick (1894). Electricity at the Columbian Exposition. R. R. Donnelley & sons company. p. 1. Retrieved 2009-01-04.
  63. ^ McNeil 1990, pp. 366–368.
  64. ^ Glover, Andrew (8 February 2011). "Alexander Armstrong in appeal to save Lit and Phil". The Journal. Archived from the original on 15 February 2011. Retrieved 8 February 2011. The society's lecture theatre was the first public room to be lit by electric light, during a lecture by Sir Joseph Swan on October 20, 1880.
  65. ^ History in pictures - The Lit & Phil Archived 2012-07-19 at archive.today BBC. Retrieved 8 August 2011
  66. ^ Burgess, Michael. "Richard D'Oyly Carte", The Savoyard, January 1975, pp. 7–11
  67. ^ McNeil 1990, p. 369.
  68. ^ "History of public supply in the UK". Archived from the original on 2010-12-01.
  69. ^ Hunter & Bryant 1991, p. 191.
  70. ^ Hunter & Bryant 1991, p. 242.
  71. ^ a b c Hunter & Bryant 1991, pp. 276–279.
  72. ^ Hunter & Bryant 1991, pp. 212, Note 53.
  73. ^ Hunter & Bryant 1991, pp. 283–284.
  74. ^ Gee, William (2004). "Sturgeon, William (1783–1850)". Oxford Dictionary of National Biography. Oxford Dictionary of National Biography (online ed.). Oxford University Press. doi:10.1093/ref:odnb/26748. (Subscription or UK public library membership required.)
  75. ^ "DC Motors". Archived from the original on 2013-05-16. Retrieved 2013-10-06.
  76. ^ Nye 1990, p. 195.
  77. ^ Historical Encyclopedia of Natural and Mathematical Sciences, Volume 1. Springer. 6 March 2009. ISBN 9783540688310. Archived from the original on 25 January 2021. Retrieved 25 October 2020.
  78. ^ Wizard: the life and times of Nikola Tesla : biography of a genius. Citadel Press. 1998. p. 24. ISBN 9780806519609. Archived from the original on 2021-08-16. Retrieved 2020-10-25.
  79. ^ Polyphase electric currents and alternate-current motors. Spon. 1895. p. 87.
  80. ^ Innovation as a Social Process. Cambridge University Press. 13 February 2003. p. 258. ISBN 9780521533126. Archived from the original on 14 August 2021. Retrieved 25 October 2020.
  81. ^ "Nikola Tesla The Electrical Genius". Archived from the original on 2015-09-09. Retrieved 2013-10-06.
  82. ^ "AC Power History and Timeline". Archived from the original on 2013-10-17. Retrieved 2013-10-06.
  83. ^ Oxford Dictionary of National Biography: Hopkinson, John by T. H. Beare
  84. ^ Hughes, Thomas Parke (March 1993). Networks of Power. JHU Press. ISBN 9780801846144. Archived from the original on 2020-10-30. Retrieved 2016-05-18.
  85. ^ Hunter & Bryant 1991, p. 248.
  86. ^ Arnold Heertje; Mark Perlman, eds. (1990). Evolving Technology and Market Structure: Studies in Schumpeterian Economics. University of Michigan Press. p. 138. ISBN 0472101927. Archived from the original on 2018-05-05. Retrieved 2016-05-18.
  87. ^ Hunter & Bryant 1991, p. 250.
  88. ^ McNeil 1990, p. 383.
  89. ^ Hunter & Bryant 1991, pp. 285–286.
  90. ^ A. Madrigal (Mar 6, 2010). "June 3, 1889: Power Flows Long-distance". wired.com. Archived from the original on 2017-07-01. Retrieved 2019-01-30.
  91. ^ "The History of Electrification: List of important early power stations". edisontechcenter.org. Archived from the original on 2018-08-25. Retrieved 2019-01-30.
  92. ^ Hunter & Bryant 1991, p. 221.
  93. ^ Hunter & Bryant 1991, pp. 253, Note 18.
  94. ^ "The Steam Turbine". Birr Castle Demesne. Archived from the original on May 13, 2010.
  95. ^ Forbes, Ross (17 April 1997). "A marriage took place last week that wedded two technologies possibly 120 years too late". wiki-north-east.co.uk/. The Journal. Retrieved 2009-01-02.[dead link]
  96. ^ Parsons, Charles A. "The Steam Turbine". Archived from the original on 2011-01-14.
  97. ^ Hunter & Bryant 1991, p. 336.
  98. ^ Steam-its generation and use. Babcock & Wilcox. 1913.
  99. ^ Jerome, Harry (1934). Mechanization in Industry, National Bureau of Economic Research (PDF). Archived (PDF) from the original on 2017-10-18. Retrieved 2018-03-09.
  100. ^ Shaw, Alan (29 September 2005). "Kelvin to Weir, and on to GB SYS 2005" (PDF). Royal Society of Edinburgh. Archived (PDF) from the original on 4 March 2009. Retrieved 6 October 2013.
  101. ^ "Survey of Belford 1995". North Northumberland Online. Archived from the original on 2016-04-12. Retrieved 2013-10-06.
  102. ^ "Lighting by electricity". The National Trust. Archived from the original on 2011-06-29.
  103. ^ Mazer, A. (2007). Electric Power Planning for Regulated and Deregulated Markets. John, Wiley, and Sons, Inc., Hoboken, NJ. 313pgs.
  104. ^ Moore, Stephen; Simon, Julian (December 15, 1999). The Greatest Century That Ever Was: 25 Miraculous Trends of the last 100 Years (PDF). Policy Analysis (Report). The Cato Institute. p. 20 Fig. 16. No. 364. Archived (PDF) from the original on October 12, 2012. Retrieved June 16, 2011.
  105. ^ Fresne, Patrick (2024-07-25). "Two Billion Light Up: The South Asian Electric Wave". Gold and Revolution. Retrieved 2024-08-10.
  106. ^ Peng, W & Pan, J, 2006, Rural Electrification in China: History and Institution, China and World Economy, Vol 14, No. 1, p 77
  107. ^ Fresne, Patrick (2024-07-25). "Two Billion Light Up: The South Asian Electric Wave". Gold and Revolution. Retrieved 2024-08-10.
  108. ^ Fresne, Patrick (2024-07-25). "Two Billion Light Up: The South Asian Electric Wave". Gold and Revolution. Retrieved 2024-08-10.
  109. ^ "Three lessons from China's effort to bring electricity to 1.4 billion people". Dialogue Earth. 24 July 2017. Retrieved 10 August 2024. {{cite web}}: Check |url= value (help)CS1 maint: url-status (link)
  110. ^ Smil, Vaclav (2006). Transforming the Twentieth Century: Technical Innovations and Their Consequences. Oxford, New York: Oxford University Press. p. 33. ISBN 978-0-19-516875-4. (Maximum turbine size grew to about 200 MW in the 1920s and again to about 1000 MW in 1960. Significant increases in efficiency accompanied each increase in scale.)

General and cited references

External links

Wikimedia Commons has media related to Electrification.