Передача энергии — это перемещение энергии от места ее генерации к месту, где она применяется для выполнения полезной работы .
Мощность формально определяется как единицы энергии в единицу времени . В единицах СИ :
С момента развития технологий системы передачи и хранения представляли огромный интерес для технологов и пользователей технологий .
В связи с повсеместным созданием электрических сетей передача электроэнергии обычно чаще всего связана с передачей электроэнергии . Обычно предпочтение отдается переменному току , поскольку его напряжение можно легко повысить с помощью трансформатора , чтобы минимизировать резистивные потери в проводниках , используемых для передачи энергии на большие расстояния; необходим другой комплект трансформаторов, чтобы понизить напряжение до более безопасного или более пригодного для использования уровня в пункте назначения.
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 путем изменения электромагнитных полей или радиоволн ; Микроволновая энергия может эффективно передаваться на короткие расстояния по волноводу или в свободном пространстве посредством беспроводной передачи энергии .
Передача электрической энергии заменила механическую передачу энергии на всех расстояниях, кроме самых коротких.
С 16 века до промышленной революции и до конца 19 века механическая передача энергии была нормой. Самая старая технология передачи энергии на большие расстояния включала системы толкателей или рывковых линий ( stängenkunst или feldstängen ), соединяющих водяные колеса с удаленными дренажными и соляными насосами. [1] В Бад-Кёзене существует сохранившийся пример 1780 года , который передает энергию примерно на 200 метров от водяного колеса к соляному колодцу, а оттуда еще на 150 метров к испарителю рассола. [2] Эта технология сохранилась и в 21 веке на нескольких нефтяных месторождениях в США, передавая мощность от центрального насосного двигателя к многочисленным насосным станциям на нефтяном месторождении. [3]
Механическая энергия может передаваться напрямую с использованием прочной конструкции, такой как приводной вал ; Передаточные механизмы могут регулировать величину крутящего момента или силы в зависимости от скорости почти так же, как электрический трансформатор регулирует напряжение в зависимости от тока . Заводы были оснащены валами воздушных линий электропередачи , обеспечивающими вращательную мощность . Системы с короткими линейными валами были описаны Агриколой , соединяющие водяное колесо с многочисленными машинами по переработке руды. [4] Хотя в машинах, описанных Агриколой, использовались зубчатые соединения валов с механизмами, к 19 веку приводные ремни стали нормой для соединения отдельных машин с линейными валами. На одной фабрике середины XIX века было 1948 футов линейных валов с 541 шкивом. [5]
Гидравлические системы используют жидкость под давлением для передачи мощности; каналы и гидроэлектростанции используют природную энергию воды для подъема судов или выработки электроэнергии. Перекачивание воды или перемещение массы в гору с помощью ветряных насосов является одним из возможных способов хранения энергии . В Лондоне была гидравлическая сеть , питаемая пятью насосными станциями , управляемыми London Hydraulic Power Company , 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 гаражах. Например, пневматический ключ используется для снятия и установки автомобильных шин гораздо быстрее, чем это можно сделать с помощью стандартных ручных инструментов. Пневматическая система была предложена сторонниками постоянного тока Эдисона в качестве основы энергосистемы. Сжатый воздух, вырабатываемый на Ниагарском водопаде , будет приводить в движение генераторы постоянного тока. Война токов закончилась тем, что переменный ток (AC) стал единственным средством передачи энергии на большие расстояния.
Тепловая энергия может транспортироваться по трубопроводам, содержащим жидкость с высокой теплоемкостью, такую как нефть или вода, которая используется в системах централизованного теплоснабжения , или путем физической транспортировки материальных предметов, таких как вагоны-бутылки, или при торговле льдом.
Хотя технически это не является передачей энергии, энергия обычно транспортируется путем доставки химического или ядерного топлива . Возможные искусственные виды топлива включают радиоактивные изотопы , древесный спирт , зерновой спирт , метан , синтетический газ , газообразный водород (H 2 ) , криогенный газ и сжиженный природный газ (СПГ).
