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 энергия

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 линейные 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 проволочную подкову, с дополнительными катушками проводника, генерирующими 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 перенастраивать. 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 первые 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 первых 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 физическим обществом Лондона работающий на батарейках многофазный двигатель с коммутатором. [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 переменный ток высокого напряжения, который затем «понижался» трансформаторами для использования потребителями на каждой улице. Эта базовая система используется и сегодня 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 промышленных целей. 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 всего 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.

Чарльз Мерц из консалтингового партнерства Merz & McLellan построил электростанцию ​​Neptune Bank недалеко от Ньюкасл-апон-Тайн в 1901 году [100] , и к 1912 году она превратилась в крупнейшую интегрированную энергосистему в Европе. [101] В 1905 году он попытался повлиять на парламент, чтобы унифицировать различные напряжения и частоты в электроэнергетической отрасли страны, но только во время Первой мировой войны парламент начал серьезно относиться к этой идее, назначив его главой парламентского комитета для решения этой проблемы. В 1916 году Мерц указал, что Великобритания может использовать свои небольшие размеры в своих интересах, создав плотную распределительную сеть для эффективного снабжения своих отраслей. Его выводы привели к отчету Уильямсона 1918 года, который, в свою очередь, создал законопроект об электроснабжении 1919 года. Законопроект стал первым шагом на пути к интегрированной электроэнергетической системе в Великобритании.

Более значительный Закон об электроэнергии (снабжении) 1926 года привел к созданию Национальной сети. [102] Центральный совет по электроэнергии стандартизировал электроснабжение страны и создал первую синхронизированную сеть переменного тока, работающую на 132 киловольтах и ​​50 герцах . Она начала работать как национальная система, Национальная сеть , в 1938 году.

В Соединенных Штатах это стало национальной целью после энергетического кризиса летом 1918 года в разгар Первой мировой войны. В 1934 году Закон о холдинговых компаниях коммунального обслуживания признал электроэнергетические компании общественными благами , имеющими важное значение, наряду с газовыми, водопроводными и телефонными компаниями, и, таким образом, им были предоставлены определенные ограничения и нормативный надзор за их деятельностью. [103]

Электрификация домохозяйств

Электрификация домохозяйств в Европе и Северной Америке началась в начале 20 века в крупных городах и районах, обслуживаемых электрическими железными дорогами, и быстро развивалась примерно до 1930 года, когда в США было электрифицировано 70% домохозяйств.

Сельские районы были электрифицированы первыми в Европе, а в США Управление по электроснабжению сельских районов , созданное в 1935 году, провело электрификацию в недостаточно обслуживаемых сельских районах. [104]

В Советском Союзе, как и в Соединенных Штатах, сельская электрификация продвигалась медленнее, чем в городских районах. Только в эпоху Брежнева электрификация стала широко распространенной в сельских регионах, а советская сельская электрификация в основном была завершена к началу 1970-х годов. [105]

В Китае потрясения эпохи милитаристов , гражданская война и японское вторжение в начале 20-го века задержали электрификацию на десятилетия. Только после создания Китайской Народной Республики в 1949 году страна оказалась в состоянии проводить широкомасштабную электрификацию. В годы правления Мао, хотя электричество стало обычным явлением в городах, сельские районы в значительной степени игнорировались. [106] На момент смерти Мао в 1976 году 25% китайских домохозяйств все еще не имели доступа к электричеству. [107]

Дэн Сяопин, ставший верховным лидером Китая в 1978 году, инициировал электрификацию сельских районов как часть более широких усилий по модернизации. К концу 1990-х годов электричество стало повсеместным в регионах. [108] Самые последние отдаленные деревни в Китае были подключены к сети в 2015 году. [109]

Историческая стоимость электроэнергии

Центральная станция вырабатывала электроэнергию более эффективно и с меньшими затратами, чем небольшие генераторы. Капитальные и эксплуатационные затраты на единицу мощности также были дешевле на центральных станциях. [9] Стоимость электроэнергии резко упала в первые десятилетия двадцатого века из-за внедрения паровых турбин и улучшенного коэффициента нагрузки после внедрения двигателей переменного тока. По мере падения цен на электроэнергию ее использование резко возросло, и центральные станции были увеличены до огромных размеров, что создало значительную экономию за счет масштаба. [110] Историческую стоимость см. в Ayres-Warr (2002) Рис. 7. [11]

Смотрите также

Ссылки

Цитаты

  1. ^ Констебль, Джордж; Сомервилл, Боб (2003). Век инноваций: двадцать инженерных достижений, которые изменили нашу жизнь. Вашингтон, округ Колумбия: Joseph Henry Press. ISBN 0-309-08908-5. Архивировано из оригинала 2012-04-04 . Получено 2010-09-22 .
  2. ^ Агуту, Черчилль; Эгли, Флориан; Уильямс, Натаниэль Дж.; Шмидт, Тобиас С.; Штеффен, Бьярне (2022-06-09). «Учет финансов в моделях электрификации для стран Африки к югу от Сахары». Nature Energy . 7 (7): 631–641. Bibcode :2022NatEn...7..631A. doi :10.1038/s41560-022-01041-6. ISSN  2058-7546. S2CID  249563183.
  3. ^ Хакимян, Роб (2022-06-10). «Закупки начались для крупнейшего в мире проекта по электрификации железных дорог». New Civil Engineer . Получено 2022-06-10 .
  4. ^ abc Най 1990, с.  [ нужна страница ] .
  5. ^ Кардвелл, Д.С.Л. (1972). Технологическая наука и история . Лондон: Heinemann. С. 163.
  6. ^ Неквалифицированный труд зарабатывал примерно 1,25 доллара за 10-12-часовой рабочий день. Хантер и Брайант цитируют письмо Бенджамина Латроба Джону Стивенсу около 1814 года, в котором указана стоимость двух старых слепых лошадей, используемых для привода мельницы, в 20 и 14 долларов. Хорошая ломовая лошадь стоила 165 долларов.
  7. ↑ Хантер и Брайант, 1991, стр. 29–30.
  8. ^ abcdefg Hunter & Bryant 1991, стр.  [ нужна страница ] .
  9. ^ abc 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. Архивировано из оригинала (PDF) 2019-04-12 . Получено 2011-07-03 .
  10. ^ ab Ayres, RU; Ayres, LW; Warr, B. (2003). "Exergy, Power and Work in the US Economy 1900-1998". Energy . 28 (3): 219–273. Bibcode :2003Ene....28..219A. doi :10.1016/S0360-5442(02)00089-0. Архивировано из оригинала 2015-09-09 . Получено 2015-06-04 .
  11. ^ ab Роберт У. Айрес; Бенджамин Уорр. "Две парадигмы производства и роста" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2013-05-02.
  12. ^ ab Комитет по электричеству в экономическом росте Совет по энергетическому машиностроению Комиссия по инженерным и техническим системам Национальный исследовательский совет (1986). Электричество в экономическом росте. Вашингтон, округ Колумбия: National Academy Press. С. 16, 40. ISBN 0-309-03677-1. Архивировано из оригинала 2014-06-07 . Получено 2013-10-07 .<Доступно для бесплатной загрузки в формате .pdf>
  13. ^ Кендрик, Джон В. (1980). Производительность в Соединенных Штатах: тенденции и циклы . Издательство Университета Джона Хопкинса. стр. 97. ISBN 978-0-8018-2289-6.
  14. ^ Рао, Й. Шриниваса (2010) «Электричество, политика и региональный экономический дисбаланс в президентстве Мадраса, 1900–1947». Экономический и политический еженедельник 45(23), 59–66
  15. ^ Чиковеро, Мозес (2007) «Подчиненные течения: электрификация и политика власти в Булавайо, колониальный Зимбабве, 1894–1939». Журнал южноафриканских исследований 33(2), 287–306
  16. ^ Шамир, Ронен (2013) Текущий поток: Электрификация Палестины. Стэнфорд: Stanford University Press
  17. ^ "Доступ к электричеству (% населения)". Данные . Всемирный банк. Архивировано из оригинала 16 сентября 2017 года . Получено 5 октября 2019 года .
  18. ^ Одарно, Лили (14 августа 2019 г.). «Устранение разрыва в доступе к электроэнергии в странах Африки к югу от Сахары: почему города должны быть частью решения». World Resources Institute . Архивировано из оригинала 2019-12-19 . Получено 2019-11-26 .
  19. ^ "IEA - Energy Access". worldenergyoutlook.org . Архивировано из оригинала 2013-05-31 . Получено 2013-05-30 .
  20. ^ Хишам Зерриффи (2008). «От ac¸aı´ к доступу: распределенная электрификация в сельской Бразилии» (PDF) . Международный журнал по управлению энергетическим сектором . 2 (1). Издательство Emerald Group Publishing: 90–117. doi :10.1108/17506220810859114. ISSN  1750-6220. Архивировано из оригинала (PDF) 2015-06-10.
  21. ^ "Рост населения подрывает устойчивый прирост энергии - доклад ООН". trust.org . Фонд Thomson Reuters. Архивировано из оригинала 2014-11-10 . Получено 2013-06-17 .
  22. ^ «Глобальные инвестиции в чистую энергетику подскочили на 17%, достигнув 1,8 триллиона долларов в 2023 году, согласно отчету BloombergNEF». BNEF.com . Bloomberg NEF. 30 января 2024 г. Архивировано из оригинала 28 июня 2024 г. Начальные годы различаются в зависимости от сектора, но все секторы представлены с 2020 года.
  23. ^ Падовани, Филиппо; Зоммерфельдт, Нельсон; Лонгобарди, Франческа; Пирс, Джошуа М. (01.11.2021). «Декарбонизация сельских жилых зданий в холодном климате: технико-экономический анализ электрификации отопления». Энергия и здания . 250 : 111284. Bibcode : 2021EneBu.25011284P. doi : 10.1016/j.enbuild.2021.111284 . ISSN  0378-7788. S2CID  237669282.
  24. ^ Пирс, Джошуа М.; Зоммерфельдт, Нельсон (2021). «Экономика сетевых солнечных фотоэлектрических систем, сопряженных с тепловыми насосами: случай северного климата США и Канады». Energies . 14 (4): 834. doi : 10.3390/en14040834 . ISSN  1996-1073.
  25. ^ ab Sommerfeldt, Nelson; Pearce, Joshua M. (15.04.2023). «Могут ли сетевые солнечные фотоэлектрические системы привести к электрификации отопления жилых домов? Технико-экономическое исследование на примере Среднего Запада США» Applied Energy . 336 : 120838. Bibcode : 2023ApEn..33620838S. doi : 10.1016/j.apenergy.2023.120838 . ISSN  0306-2619. S2CID  257066236.
  26. ^ "Диаграмма: В прошлом году американцы купили больше тепловых насосов, чем газовых печей". Canary Media . 10 февраля 2023 г. Получено 01.03.2023 .
  27. ^ Ли, Юаньюань; Розенгартен, Гэри; Стэнли, Кэмерон; Моджири, Ахмад (10.12.2022). «Электрификация отопления, охлаждения и горячего водоснабжения жилых помещений: сглаживание нагрузки с использованием локальных фотоэлектрических систем, теплового насоса и тепловых батарей». Журнал хранения энергии . 56 : 105873. doi : 10.1016/j.est.2022.105873. ISSN  2352-152X. S2CID  253858807.
  28. ^ Эрмель, Конрадо; Бьянки, Маркус ВА; Кардосо, Ана Паула; Шнайдер, Пауло С. (2022-10-01). «Тепловые аккумуляторы, интегрированные в воздушные тепловые насосы для повышения эффективности электрификации зданий: систематический обзор литературы». Прикладная тепловая инженерия . 215 : 118975. Bibcode : 2022AppTE.21518975E. doi : 10.1016/j.applthermaleng.2022.118975. ISSN  1359-4311. S2CID  250416024.
  29. ^ Богданов, Дмитрий; Фарфан, Хавьер; Садовская, Кристина; Агахосейни, Арман; и др. (2019). «Радикальный путь трансформации к устойчивому электричеству через эволюционные шаги». Nature Communications . 10 (1): 1077. Bibcode :2019NatCo..10.1077B. doi :10.1038/s41467-019-08855-1. PMC 6403340 . PMID  30842423. 
  30. ^ Миллер, Джо (2020-09-09). «Водород уступает место электричеству для легковых автомобилей». Financial Times . Архивировано из оригинала 20-09-2020 . Получено 20-09-2020 .
  31. ^ Международное энергетическое агентство 2020, стр. 139.
  32. ^ Mastrucci, Alessio; Byers, Edward; Pachauri, Shonali; Rao, Narasimha D. (2019). «Улучшение показателей энергетической бедности SDG: потребности в охлаждении жилых помещений в странах глобального Юга». Energy and Buildings . 186 : 405–415. Bibcode : 2019EneBu.186..405M. doi : 10.1016/j.enbuild.2019.01.015 . ISSN  0378-7788.
  33. ^ Бузаровски, Стефан; Петрова, Саска (2015). «Глобальная перспектива внутренней энергетической депривации: преодоление бинарной энергетической бедности–топливной бедности». 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 (июнь 2020 г.). "Тепловые насосы". IEA . Архивировано из оригинала 3 марта 2021 г. Получено 12 апреля 2021 г.
  35. ^ Мюллер, Майк (1 августа 2017 г.). «5 вещей, которые вы должны знать о геотермальных тепловых насосах». Управление по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии . Министерство энергетики США. Архивировано из оригинала 15 апреля 2021 г. . Получено 17 апреля 2021 г. .
  36. ^ «Мечта или реальность? Электрификация химической промышленности». www.aiche-cep.com . Получено 16.01.2022 .
  37. ^ «Десятки городов США запрещают подключение природного газа в новых зданиях — #CancelGas #ElectrifyEverything». 9 марта 2021 г. Архивировано из оригинала 2021-08-09 . Получено 2021-08-09 .
  38. ^ "Heat in Buildings". Архивировано из оригинала 2021-08-18 . Получено 2021-08-09 .
  39. ^ "BASF, SABIC и Linde объединяют усилия для создания первой в мире печи парового крекинга с электрическим нагревом". www.basf.com . Архивировано из оригинала 2021-09-24 . Получено 2021-09-24 .
  40. ^ «Наше электрическое будущее — The American, журнал идей». American.com. 2009-06-15. Архивировано из оригинала 2014-08-25 . Получено 2009-06-19 .
  41. ^ Херес, Соня; Тобин, Изабель; Турко, Марко; Мария Лопес-Ромеро, Хосе; Монтавес, Хуан Педро; Хименес-Герреро, Педро; Вотард, Робер (2018). «Устойчивость комбинированного производства ветровой и солнечной энергии в Европе к изменению климата: акцент на перебоях в поставках». ЭГУГА : 15424. Бибкод : 2018EGUGA..2015424J.
  42. ^ Lave, M.; Ellis, A. (2016). «Сравнение влияния солнечной и ветровой генерации на чистую нагрузку в зоне балансировки коммунальных услуг». 2016 IEEE 43rd Photovoltaic Specialists Conference (PVSC) . стр. 1837–1842. doi :10.1109/PVSC.2016.7749939. ISBN 978-1-5090-2724-8. OSTI  1368867. S2CID  44158163. Архивировано из оригинала 2020-02-22 . Получено 2021-05-21 .
  43. ^ "Введение в системную интеграцию возобновляемых источников энергии – Анализ". IEA . Архивировано из оригинала 2020-05-15 . Получено 2020-05-30 .
  44. ^ abc Blanco, Herib; Faaij, André (2018). «Обзор роли хранения в энергетических системах с акцентом на преобразование электроэнергии в газ и долгосрочное хранение». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 81 : 1049–1086. doi : 10.1016/j.rser.2017.07.062 . ISSN  1364-0321.
  45. ^ "Wind & Solar Share in Electricity Production Data". Enerdata . Архивировано из оригинала 2019-07-19 . Получено 2021-05-21 .
  46. ^ REN21 2020, стр. 177.
  47. ^ Международное энергетическое агентство 2020, стр. 109.
  48. ^ ab Koohi-Fayegh, S.; Rosen, MA (2020). «Обзор типов, применений и последних разработок в области хранения энергии». Journal of Energy Storage . 27 : 101047. doi : 10.1016/j.est.2019.101047. ISSN  2352-152X. S2CID  210616155. Архивировано из оригинала 17.07.2021 . Получено 21.05.2021 .
  49. ^ Кац, Шерил. «Батареи, которые могут сделать ископаемое топливо устаревшим». BBC . Архивировано из оригинала 2021-01-11 . Получено 2021-01-10 .
  50. ^ Баббитт, Кэлли У. (2020). «Перспективы устойчивого развития литий-ионных аккумуляторов». Чистые технологии и политика в области охраны окружающей среды . 22 (6): 1213–1214. Bibcode : 2020CTEP...22.1213B. doi : 10.1007/s10098-020-01890-3 . ISSN  1618-9558. S2CID  220351269.
  51. ^ Бауманн-Паули, Доротея (16 сентября 2020 г.). «Кобальт можно добывать ответственно, и пришло время действовать». SWI swissinfo.ch . Архивировано из оригинала 2020-11-26 . Получено 2021-04-10 .
  52. ^ Хериб, Бланко; Андре, Фаай (2018). «Обзор роли хранения в энергетических системах с акцентом на преобразование электроэнергии в газ и долгосрочное хранение». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 81 : 1049–1086. doi : 10.1016/j.rser.2017.07.062 . ISSN  1364-0321.
  53. ^ Хант, Джулиан Д.; Байерс, Эдвард; Вада, Ёсихидэ; Паркинсон, Саймон; Гернаат, Дэвид Э.Х.Дж.; Ланган, Саймон; ван Вуурен, Детлеф П.; Риахи, Кейван (2020). «Глобальный ресурсный потенциал сезонного гидроаккумулирования для хранения энергии и воды». Nature Communications . 11 (1): 947. Bibcode : 2020NatCo..11..947H. doi : 10.1038/s41467-020-14555-y . ISSN  2041-1723. PMC 7031375. PMID 32075965  . 
  54. ^ Балараман, Кавья (2020-10-12). «К батареям и дальше: с потенциалом сезонного хранения водород предлагает «совершенно другую игру»». Utility Dive . Архивировано из оригинала 2021-01-18 . Получено 2021-01-10 .
  55. ^ Alva, Guruprasad; Lin, Yaxue; Fang, Guiyin (2018). «Обзор систем хранения тепловой энергии». Energy . 144 : 341–378. Bibcode :2018Ene...144..341A. doi :10.1016/j.energy.2017.12.037. ISSN  0360-5442. Архивировано из оригинала 2021-07-17 . Получено 2021-05-21 .
  56. ^ "Ранние применения электричества". ETHW . 2015-09-14 . Получено 2023-11-16 .
  57. ^ ab McNeil 1990, стр.  [ нужна страница ] .
  58. ^ Макнил 1990, стр. 359.
  59. ^ Макнил 1990, стр. 360.
  60. ^ Макнил 1990, стр. 360–365.
  61. ^ Вудбери, Дэвид Оукс (1949). Мера величия: краткая биография Эдварда Уэстона. McGraw-Hill. стр. 83. Получено 04.01.2009 .
  62. ^ Барретт, Джон Патрик (1894). Электричество на Колумбийской выставке. Компания RR Donnelley & sons. стр. 1. Получено 04.01.2009 .
  63. ^ Макнил 1990, стр. 366–368.
  64. ↑ Гловер, Эндрю (8 февраля 2011 г.). «Александр Армстронг призывает спасти Лита и Фила». Журнал . Архивировано из оригинала 15 февраля 2011 г. Получено 8 февраля 2011 г. Лекционный зал общества стал первым общественным помещением, освещенным электрическим светом, во время лекции сэра Джозефа Суона 20 октября 1880 г.
  65. ^ История в картинках - The Lit & Phil Архивировано 2012-07-19 в archive.today BBC. Получено 8 августа 2011 г.
  66. ↑ Берджесс, Майкл. «Ричард Д'Ойли Карте», The Savoyard , январь 1975 г., стр. 7–11.
  67. ^ Макнил 1990, стр. 369.
  68. ^ "История общественного снабжения в Великобритании". Архивировано из оригинала 2010-12-01.
  69. ↑ Хантер и Брайант 1991, стр. 191.
  70. ↑ Хантер и Брайант 1991, стр. 242.
  71. ^ abc Hunter & Bryant 1991, стр. 276–279.
  72. ↑ Хантер и Брайант 1991, стр. 212, примечание 53.
  73. ↑ Хантер и Брайант 1991, стр. 283–284.
  74. ^ Gee, William (2004). "Sturgeon, William (1783–1850)". Oxford Dictionary of National Biography . Oxford Dictionary of National Biography (онлайн-ред.). Oxford University Press. doi :10.1093/ref:odnb/26748. (Требуется подписка или членство в публичной библиотеке Великобритании.)
  75. ^ "DC Motors". Архивировано из оригинала 2013-05-16 . Получено 2013-10-06 .
  76. ^ Най 1990, стр. 195.
  77. ↑ Историческая энциклопедия естественных и математических наук, том 1. Springer. 6 марта 2009 г. ISBN 9783540688310. Архивировано из оригинала 25 января 2021 . Получено 25 октября 2020 .
  78. ^ Волшебник: жизнь и времена Николы Теслы: биография гения. Citadel Press. 1998. стр. 24. ISBN 9780806519609. Архивировано из оригинала 2021-08-16 . Получено 2020-10-25 .
  79. ^ Многофазные электрические токи и двигатели переменного тока. Спонсор 1895. С. 87.
  80. ↑ Инновация как социальный процесс. Cambridge University Press. 13 февраля 2003 г. стр. 258. ISBN 9780521533126. Архивировано из оригинала 14 августа 2021 г. . Получено 25 октября 2020 г. .
  81. ^ "Никола Тесла — гений электричества". Архивировано из оригинала 2015-09-09 . Получено 2013-10-06 .
  82. ^ "История и хронология переменного тока". Архивировано из оригинала 2013-10-17 . Получено 2013-10-06 .
  83. ^ Оксфордский национальный биографический словарь : Хопкинсон, Джон Т. Х. Бир
  84. ^ Хьюз, Томас Парк (март 1993 г.). Сети власти. JHU Press. ISBN 9780801846144. Архивировано из оригинала 2020-10-30 . Получено 2016-05-18 .
  85. ↑ Хантер и Брайант 1991, стр. 248.
  86. ^ Арнольд Хертье ; Марк Перлман, ред. (1990). Развитие технологий и структура рынка: исследования по экономике Шумпетера. Издательство Мичиганского университета. стр. 138. ISBN 0472101927. Архивировано из оригинала 2018-05-05 . Получено 2016-05-18 .
  87. ↑ Хантер и Брайант 1991, стр. 250.
  88. ^ Макнил 1990, стр. 383.
  89. ↑ Хантер и Брайант, 1991, стр. 285–286.
  90. ↑ A. Madrigal (6 марта 2010 г.). «3 июня 1889 г.: Энергия течет на большие расстояния». wired.com . Архивировано из оригинала 01.07.2017 . Получено 30.01.2019 .
  91. ^ "История электрификации: список важных ранних электростанций". edisontechcenter.org . Архивировано из оригинала 2018-08-25 . Получено 2019-01-30 .
  92. ↑ Хантер и Брайант 1991, стр. 221.
  93. ↑ Хантер и Брайант 1991, стр. 253, Примечание 18.
  94. ^ "The Steam Turbine". Birr Castle Demesne . Архивировано из оригинала 13 мая 2010 года.
  95. ↑ Forbes, Ross (17 апреля 1997 г.). «На прошлой неделе состоялась свадьба, которая соединила две технологии, возможно, с опозданием в 120 лет». wiki-north-east.co.uk/ . The Journal . Получено 2009-01-02 .[ мертвая ссылка ]
  96. ^ Парсонс, Чарльз А. "Паровая турбина". Архивировано из оригинала 2011-01-14.
  97. ↑ Хантер и Брайант 1991, стр. 336.
  98. ^ Пар — его генерация и использование. Бабкок и Уилкокс. 1913.
  99. ^ Джером, Гарри (1934). Механизация в промышленности, Национальное бюро экономических исследований (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 2017-10-18 . Получено 2018-03-09 .
  100. ^ Шоу, Алан (29 сентября 2005 г.). «От Кельвина до Вейра и далее до GB SYS 2005» (PDF) . Королевское общество Эдинбурга. Архивировано (PDF) из оригинала 4 марта 2009 г. Получено 6 октября 2013 г.
  101. ^ "Survey of Belford 1995". North Northumberland Online. Архивировано из оригинала 2016-04-12 . Получено 2013-10-06 .
  102. ^ "Освещение электричеством". The National Trust . Архивировано из оригинала 2011-06-29.
  103. ^ Mazer, A. (2007). Планирование электроснабжения для регулируемых и нерегулируемых рынков. John, Wiley, and Sons, Inc., Хобокен, Нью-Джерси. 313 стр.
  104. ^ Мур, Стивен; Саймон, Джулиан (15 декабря 1999 г.). Величайший век, который когда-либо был: 25 чудесных тенденций последних 100 лет (PDF) . Анализ политики (отчет). Институт Катона. стр. 20, рис. 16. № 364. Архивировано (PDF) из оригинала 12 октября 2012 г. . Получено 16 июня 2011 г.
  105. ^ Фресн, Патрик (2024-07-25). «Два миллиарда зажигаются: Южноазиатская электрическая волна». Золото и революция . Получено 2024-08-10 .
  106. ^ Пэн, В. и Пан, Дж., 2006, Электрификация сельских районов Китая: история и институты, Китай и мировая экономика, том 14, № 1, стр. 77
  107. ^ Фресн, Патрик (2024-07-25). «Два миллиарда зажигаются: Южноазиатская электрическая волна». Золото и революция . Получено 2024-08-10 .
  108. ^ Фресн, Патрик (2024-07-25). «Два миллиарда зажигаются: Южноазиатская электрическая волна». Золото и революция . Получено 2024-08-10 .
  109. ^ «Три урока из усилий Китая по обеспечению электроэнергией 1,4 миллиарда человек». Dialogue Earth . 24 июля 2017 г. Получено 10 августа 2024 г. {{cite web}}: Проверить |url=значение ( помощь )CS1 maint: url-status ( ссылка )
  110. ^ Смил, Вацлав (2006). Преобразование двадцатого века: технические инновации и их последствия . Оксфорд, Нью-Йорк: Oxford University Press. стр. 33. ISBN 978-0-19-516875-4.(Максимальный размер турбины вырос примерно до 200 МВт в 1920-х годах и снова примерно до 1000 МВт в 1960 году. Каждое увеличение масштаба сопровождалось значительным ростом эффективности.)

Общие и цитируемые ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Электрификация .