Передача электроэнергии — это перемещение энергии от места ее генерации к месту, где она применяется для выполнения полезной работы .
Мощность формально определяется как единица энергии в единицу времени . В единицах СИ :
С развитием технологий системы передачи и хранения информации стали вызывать огромный интерес у технологов и пользователей технологий .
С широким распространением электрических сетей передача электроэнергии обычно ассоциируется с передачей электроэнергии . Переменный ток обычно предпочтительнее, поскольку его напряжение можно легко повысить с помощью трансформатора , чтобы минимизировать резистивные потери в проводниках, используемых для передачи электроэнергии на большие расстояния; для понижения напряжения до более безопасных или более пригодных уровней в месте назначения требуется еще один набор трансформаторов.
Передача электроэнергии обычно осуществляется по воздушным линиям, поскольку это наиболее экономичный способ. Подземная передача по высоковольтным кабелям выбирается в густонаселенных городских районах и в подводных соединениях постоянного тока высокого напряжения (HVDC).
Энергия также может передаваться посредством изменения электромагнитных полей или радиоволн ; микроволновая энергия может эффективно передаваться на короткие расстояния по волноводу или в свободном пространстве посредством беспроводной передачи энергии .
Электрическая передача энергии заменила механическую передачу энергии везде, кроме самых коротких расстояний.
С XVI века до промышленной революции и до конца XIX века механическая передача энергии была нормой. Старейшая технология передачи энергии на большие расстояния включала системы толкающих штанг или рывковых линий ( stängenkunst или feldstängen ), соединяющих водяные колеса с удаленными насосами для осушения шахт и соляных скважин. [1] Сохранившийся пример 1780 года существует в Бад-Кёзене , который передает энергию примерно на 200 метров от водяного колеса к соляной скважине, а оттуда еще на 150 метров к испарителю соляного раствора. [2] Эта технология сохранилась до XXI века на нескольких нефтяных месторождениях в США, передавая энергию от центрального насосного двигателя к многочисленным насосным станкам на нефтяном месторождении. [3]
Механическая мощность может передаваться напрямую с использованием прочной конструкции, такой как приводной вал ; передаточные механизмы могут регулировать величину крутящего момента или силы в зависимости от скорости во многом так же, как электрический трансформатор регулирует напряжение в зависимости от тока . Фабрики были оснащены воздушными валами , обеспечивающими вращательную мощность . Короткие системы линейного вала были описаны Агриколой , соединяющими водяное колесо с многочисленными машинами по переработке руды. [4] В то время как машины, описанные Агриколой, использовали зубчатые соединения от валов к оборудованию, к 19 веку приводные ремни стали нормой для соединения отдельных машин с линейными валами. Одна фабрика середины 19 века имела 1948 футов линейного вала с 541 шкивом. [5]
Гидравлические системы используют жидкость под давлением для передачи энергии; каналы и гидроэлектростанции используют природную энергию воды для подъема судов или выработки электроэнергии. Перекачивание воды или толкание массы вверх с помощью ( ветряных насосов) является одним из возможных способов хранения энергии . В Лондоне была гидравлическая сеть , работающая от пяти насосных станций, которыми управляла London Hydraulic Power Company , с общей мощностью 5 МВт.
Пневматические системы используют газы под давлением для передачи энергии; сжатый воздух обычно используется для работы пневматических инструментов на заводах и в ремонтных мастерских. Пневматический гаечный ключ (например) используется для снятия и установки автомобильных шин гораздо быстрее, чем это можно было бы сделать с помощью стандартных ручных инструментов. Пневматическая система была предложена сторонниками постоянного тока Эдисона в качестве основы электросети. Сжатый воздух, вырабатываемый на Ниагарском водопаде, будет приводить в действие генераторы постоянного тока на большом расстоянии. Война токов закончилась переменным током (AC) как единственным средством передачи энергии на большие расстояния.
Тепловая энергия может транспортироваться по трубопроводам, содержащим жидкость с высокой теплоемкостью , например, нефть или воду, как это используется в системах централизованного теплоснабжения , или путем физической транспортировки материальных объектов, например, баллонных вагонов, или при торговле льдом.
Хотя технически это не передача энергии, энергия обычно транспортируется путем транспортировки химического или ядерного топлива . Возможные искусственные виды топлива включают радиоактивные изотопы , древесный спирт , зерновой спирт , метан , синтетический газ , водородный газ (H2 ) , криогенный газ и сжиженный природный газ (СПГ).
