История развития энергетики кратко

Обновлено: 05.07.2024

Развитие человеческого общества и его успехи на пути цивилизации и прогресса непосредственно связаны с повышением производительности труда и улучшением материальных условий жизни людей. Научно-технический и социальный прогресс сопровождается увеличением потребляемой электрической энергии.

Влияние электроэнергетики на культуру, духовное развитие человека образно охарактеризовал К. Г. Паустовский, сказав, что лишняя тонна угля – это лишняя книжка хороших стихов, это тепло, свет, это спрессованная в черном блестящем камне сила жизни, сила и богатство мыслей и ощущений нашей эпохи. В самом деле, обеспечение электроэнергией – это необходимая основа для того, чтобы человек мог творчески создавать новую технику, заниматься науками, искусством, литературой – всем тем, что обобщенно называется культурой.

Технический прогресс и развитие цивилизации с далеких исторических времен непосредственно связаны с количеством используемых энергоресурсов. Но если на первых этапах развития человек располагал только своей мускульной энергией и мускульной силой животных, то затем большую часть труда он стал возлагать на машины.

Освоение природных энергетических ресурсов стимулировало создание машин, выполнявших довольно сложные операции и позволявших переложить на них значительную часть вначале физического, а затем (в настоящее время) и нетворческого умственного труда. Совершенствование машин освобождало время для наиболее творческой работы, позволяло глубже проникать в законы природы, используя их для своего блага. Это, в свою очередь, способствовало созданию более совершенных орудий труда.

Бурный прогресс техники и тот уровень, которого она сейчас достигла, были бы невозможны без использования качественно новых видов энергии, в первую очередь электрической. Электрическая энергия широко применяется в жизни современного человека. Можно без преувеличения сказать, что без электрической энергии невозможна нормальная жизнь современного общества. Электрическая энергия широко используется в промышленности для приведения в действие различных механизмов, непосредственно в технологических процессах, на транспорте, в быту. Работа современных средств связи – телеграфа, телефона, радио, телевидения – основана на применении электрической энергии. Без нее невозможно было бы развитие кибернетики, вычислительной техники, космической техники и т. д. Именно электрическая энергия, как это и было предсказано еще на заре ее становления, явилась той движущей силой, которая привела к созданию крупного машинного производства, обеспечившего невиданное развитие производительных сил. Основные отличительные свойства электрической энергии состоят в том, что она может легко передаваться на большие расстояния и относительно просто с малыми потерями преобразовываться в другие виды энергии.

Суммарная мощность всех электростанций мира (2 млрд. кВт) уже соизмерима с мощностью многих явлений природы.

Начало развития электроэнергетики России связано с разработкой и реализацией плана ГОЭЛРО (Государственная комиссия по электрификации России). В плане были заложены принципы централизации выработки электроэнергии и концентрации генерирующих мощностей на крупных районных электростанциях обеспечили высокую надежность работы и эффективность энергетического хозяйства страны.

В 1935 г. (конечный срок выполнения плана ГОЭЛРО) его количественные показатели по развитию основных отраслей промышленности и электроэнергетики были значительно перевыполнены. Вместо намеченного планом сооружения 30 электростанций было построено 40. По производству электроэнергии в 1935 г. СССР перегнал такие экономически развитые страны, как Англия, Франция, Италия, и занял третье место в мире после США и Германии.

К 1935 г. работало шесть энергосистем с годовой выработкой электроэнергии свыше 1 млрд. кВт·ч каждая, в том числе Московская – около 4 млрд. кВт·ч, Ленинградская, Донецкая и Днепровская – более чем по 2 млрд. кВт·ч. Первые энергосистемы были созданы на основе линий электропередачи напряжением 110 кВ, а в Днепровской энергосистеме – напряжением 154 кВ, которое было принято для выдачи мощности Днепровской ГЭС.

Со следующим этапом развития энергосистем, характеризующимся ростом передаваемой мощности и соединением электрических сетей смежных энергосистем, связано освоение электропередач класса 220 кВ. В 1940 г. для связи двух крупнейших энергосистем Юга страны была сооружена межсистемная линия 220 кВ Донбасс-Днепр.

В 1940-е гг. было организовано первое Объединенное диспетчерское управление (ОДУ). Оно было создано на Урале в 1942 г. для координации работы трех районных энергетических управлений: Свердловэнерго, Пермэнерго и Челябэнерго. Эти энергосистемы работали параллельно по линиям напряжением 220 кВ.

В начале 1950-х гг. развернулось строительство каскада гидроузлов на Волге. От них протянулись на тысячу и более километров к промышленным районам Центра и Урала линии электропередачи напряжением 500 кВ. Наряду с выдачей мощности двух крупнейших Волжских ГЭС это обеспечило возможность параллельной работы энергосистем Центра, Средней и Нижней Волги и Урала. Так был завершен первый этап создания Единой энергетической системы (ЕЭС) страны.

В 1970 г. к Единой энергосистеме европейской части страны была присоединена Объединенная энергосистема (ОЭС) Закавказья, а в 1972 г. – ОЭС Казахстана и отдельные районы Западной Сибири.

Важным этапом развития ЕЭС явилось присоединение к ней энергосистем Сибири путем ввода в работу в 1977 г. транзита 500 кВ Урал-Казахстан-Сибирь, что способствовало покрытию дефицита электроэнергии в Сибири в условиях маловодных лет, и, с другой стороны, использованию в ЕЭС свободных мощностей сибирских ГЭС.

С присоединением энергосистем Сибири к ЕЭС работа наиболее крупных электростанций и основных системообразующих линий электропередачи стала управляться из единого пункта – Центрального диспетчерского управления ЕЭС в Москве.

К 1990 г. электроэнергетика страны получила дальнейшее развитие. Мощности отдельных электростанций достигли около 5 млн. кВт. Наибольшую установленную мощность имели Сургутская ГРЭС – 4,8 млн. кВт, Курская, Балаковская и Ленинградская АЭС – 4,0 млн кВт, Саяно-Шушенская ГЭС – 6,4 млн кВт.

Электроэнергетика бывшего СССР в течение длительного периода времени развивалась как единый народнохозяйственный комплекс, а ЕЭС страны, являющаяся его частью, обеспечивала межреспубликанские перетоки мощности и электроэнергии. До 1991 г. ЕЭС функционировала как государственная общесоюзная централизованная структура. Образование на территории СССР независимых государств привело к коренному изменению структуры управления и развития электроэнергетики.

ЕЭС России охватывает всю обжитую территорию страны от западных границ до Дальнего Востока и является крупнейшим в мире централизованно управляемым энергообъединением. В составе ЕЭС России действует семь ОЭС – Северо-Запада, Центра, Средней Волги, Урала, Северного Кавказа, Сибири и Дальнего Востока. В настоящее время параллельно работает пять первых ОЭС. Энергосистема Калининградской области Янтарьэнерго отделена от России территорией государств Балтии. На территории России действуют изолированно работающие энергосистемы Якутии, Магадана, Сахалина, Камчатки, районов Норильска и Колымы. В целом энергоснабжение потребителей России обеспечивают 74 территориальные энергосистемы.

Вторая группа – территориальные генерирующие компании (ТГК), главный продукт электростанций которых – тепловая, а не электрическая энергия. Эти электростанции сгруппированы по территориальному принципу.

Третья группа – генерирующие компании оптового рынка (ОГК) – включают крупные электростанции страны. Эта группа компаний формирует цены на оптовом рынке, где электроэнергию приобретают крупнейшие потребители. Чтобы избежать монополии на производство электроэнергии в отдельных регионах в состав каждой ОГК включены электростанции, расположенные в разных районах страны.

Магистральные электрические сети (напряжением 220 кВ и выше) перешли под контроль Федеральной сетевой компании (ФСК), распределительные сети интегрированы в межрегиональные распределительные сетевые компании (МРСК). Функции и активы региональных диспетчерских управлений переданы общероссийскому системному оператору. В основном закончен процесс выделения сетевых компаний на базе реорганизованных АО-энерго, созданы все магистральные сетевые компании. АО-энерго сохраняются только в изолированно работающих энергосистемах страны (Сахалинэнерго, Камчатскэнерго и др.).

1.2. Основные понятия и определения

Электроснабжение – это обеспечение потребителей электрической энергией [5].

Потребитель электрической энергии – электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории [5]. В то же время, согласно [4] потребительэлектрической энергии – юридическое или физическое лицо, осуществляющее пользование электрической энергией (мощностью) на основании заключенного договора.

Приемник электрической энергии (электроприемник) – аппарат, агрегат и др., предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.

Электроустановка – совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другие виды энергии.

Система электроснабжения – совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией. Централизованное электроснабжение – электроснабжение потребителей электрической энергии от энергосистемы.

В системе электроснабжения предприятий можно выделить три вида электроустановок: по производству электроэнергии – электрические станции; по передаче, преобразованию и распределению электроэнергии –электрические сети и подстанции; по потреблению электроэнергии – приемники электроэнергии.

Электрической станцией называется предприятие, на котором вырабатывается электрическая энергия. На этих станциях различные виды энергии (энергия топлива, падающей воды, ветра, атомная и др.) с помощью электрических машин (генераторов), преобразуются в электрическую энергию. В зависимости от используемого вида первичной энергии все существующие электрические станции разделяются на тепловые, гидравлические, атомные, ветряные и др.

Электрическая сеть – совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии между пользователями электрической сети, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории.

Согласно ПУЭ [5], различают нормальный и послеаварийный режимы потребителя электрической энергии.

Нормальный режим – режим, при котором обеспечиваются заданные значения параметров его работы.

Послеаварийный режим – режим, в котором находится потребитель электрической энергии в результате нарушения в системе его электроснабжения до установления нормального режима после локализации отказа.

Независимый источник питания – источник питания, на котором сохраняется напряжение в послеаварийном режиме в регламентированных пределах при исчезновении его на другом или других источниках питания. К числу независимых источников питания относятся две секции или системы шин одной или двух электростанций и подстанций при одновременном соблюдении следующих двух условий: 1) каждая из секций или систем шин в свою очередь имеет питание от независимого источника питания; 2) секции или системы шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной работы одной из секций или систем шин.

В стандарте [4] вводится ряд дополнительных определений.

Сетевая организация – организация, владеющая на праве собственности или на ином установленном федеральными законами основании объектами электросетевого хозяйства, с использованием которых оказывающая услуги по передаче электрической энергии и осуществляющая в установленном порядке технологическое присоединение энергопринимающих устройств (энергетических установок) юридических и физических лиц к электрическим сетям, а также осуществляющая право заключения договоров об оказании услуг по передаче электрической энергии с использованием объектов электросетевого хозяйства, принадлежащих другим собственникам и иным законным владельцам и входящих в единую национальную (общероссийскую) электрическую сеть.

Точка передачи электрической энергии – точка электрической сети, находящаяся на линии раздела объектов электроэнергетики между владельцами по признаку собственности или владения на ином предусмотренном федеральными законами основании, определенная в процессе технологического присоединения.

Пользователь электрической сети – сторона, получающая электрическую энергию от электрической сети либо передающая электрическую энергию в электрическую сеть. К пользователям электрических сетей относят сетевые организации и иных владельцев электрических сетей, потребителей электрической энергии, а также генерирующие организации.

100 вольт

Иностранное засилье

Анализ капиталовложений за период с 1895 по 1899 годы в электротехническую и электрическую промышленность вывил очевидный перекос в сторону немецких и бельгийских инвесторов. Объясняется это тем, что царское правительство обеспечивало более льготное налогообложение зарубежных электротехнических концернов, нежели национальных. Российские власти требовали от иностранцев осуществлять генерацию или производство энергетического оборудования под русскими марками, взамен оставляя право на вывоз капитала в любых объемах. В итоге в первые десять лет двадцатого века зарубежные компании увеличили инвестиции в свои электротехнические дочерние предприятия на 205%. Так, перед войной 1914 года немцы контролировали две трети энергетики Российской империи. Между тем тарифы на освещение были заоблачные: один час работы лампы стоил 5 копеек, а уличного фонаря — 17 копеек, и это при средней зарплате в промышленности — 27 рублей в месяц.

Упор на обособленность

Ленин и электроэнергетика

ГОЭЛРО

План ГОЭЛРО являл собой шестисот страничный том и состоял из шести глав:

электрификация и план государственного хозяйства

электрификация и топливоснабжение

электрификация и водная энергия

электрификация и сельское хозяйство

электрификация и транспорт

электрификация и промышленность

Война

В 1940 году производство электроэнергии в СССР достигло 48,3 млрд. кВтч, при этом суммарная мощность советской электроэнергетики составила 11,2 миллионов кВт. Однако начавшая война с фашисткой Германией и оккупация Украины, Белоруссии и центральной части России негативно сказалась на отечественной энергетике, что привело в 1942 году к резкому сокращению её суммарной генерации до 29,1 млрд кВтч. Осознавая значение этой отрасли, Государственный Комитет Обороны приравнял строительство новых мощностей к оборонзаказу.

Параллельно шло восстановление на освобожденных территориях электростанций, разрушенных немцами, в первую очередь наиболее важных - Днепровской, Свирской, Кегумской и Баксанской ГЭС, а также Дубровской, Сталиногорской, Штеровской, Зуевской, Криворожской и Шахтинской ТЭС. Важно и то, что крупнейшие советские города после ухода немцев сразу обеспечивались током за счет энергопоездов. Первую такую мобильную электростанцию изготовили в 1943 году на ТЭЦ-12 и отправили в Сталинград. Передвижная энергетика, начиная с 1943 года, работала в Ростове, Харькове, Киеве, Севастополе, Донбассе, Кривом Роге, Крыму, Минске, Риге, Таллине и в Вильнюсе. В результате советские энергетики в 1945 году смогли выйти практически на предвоенные показатели, осуществив генерацию 43,3 млрд. кВтч.

Послевоенный период

После Победы 1945 года энергетическая программа СССР развивалось в сторону дальнейшей централизации и по пути строительства крупнейших в мире тепловых и гидроэлектростанций. Такой подход позволил за 15 послевоенных лет увеличить выработку электроэнергии в 6 раз по сравнению 1940 годом — до 300 млрд. кВтч. Во многом именно поэтому в 1967 году удалось завершить создание единой энергетической системы европейской части страны, объединившей 600 электростанций общей мощностью 65 миллионов кВт. Опираясь на этот опыт, была поставлена задача построения кольцевых сетей азиатского и восточносибирского регионов, с дальнейшим выходом на единую энергосистему страны.

Гидроэнергетика

Время 60-80 годов прошлого века характеризуется переносом центра строительства электростанций в Сибирь и в Среднюю Азию, где сосредоточилось до 80% гидроэнергоресурсов. По сути дела, начался новый этап развития советской энергетики. Так, важнейшим шагом в этом направлении явилось возведение Братской ГЭС мощностью 4500 МВт на Ангаре (1961 г.) с бетонной гравитационной плотиной высотой 120 м. Именно этой станции суждено было стать основой Братско-Усть-Илимского территориально-производственного комплекса и Объединенной Энергосистемы Сибири. Вслед за ней была построена и Красноярская ГЭС на Енисее мощностью 6000 МВт.

Развивалась гидроэнергетика и на Дальнем Востоке, в частности в 1978 г. дала ток Зейская ГЭС на реке Зее мощностью 1330 МВт с массивно-контрфорсной плотиной высотой 123 м. В целом мощность советских гидроэлектростанций к 1990 году достигла 65 млн. кВт, а их выработка составила 233 млрд. кВтч.

Саяно-Шушенская ГЭС

Саяно-Шушенскую ГЭС начали строить в 1963 году и официально сдали в эксплуатацию в 2000 году, но станция окупилась еще в 1986 году благодаря монтажу на первых двух турбинах временных рабочих колес, способных генерировать ток при промежуточных напорах воды. К этому времени станция выработала уже 80 млрд. кВтч, вернув в госбюджет все средства, направленные на её строительство.

Мирный атом

Реформа РАО ЕС

Однако дезинтеграция, по мнению ряда эксперта, в целом отрицательно сказалась на электроэнергетике. В частности главный инженер РАО ЕС в 1994—1996 годах Виктор Кудрявый предсказал рост аварийности в связи с этой реформой, что, собственно, и наблюдается в настоящее время. Снизился и коэффициент использования установленной мощности ГРЭС. Не оправдались надежды на капиталовложения и стабилизацию тарифов.

Новые объекты

После 2000 года ряд советских проектов в электроэнергетики обрел второе дыхание. Прежде всего, это касалось гидроэнергетики. В 2003 году на реке Кунья в Московской области вышла на полную мощность Загорская ГАЭС мощностью 1200 МВт. В 2009 году на реке Бурее в Амурской области было завершено строительство Бурейской ГЭС, мощностью 2010 МВт. Кстати, первый камень в её основание был заложен еще в 1978 году. Из станций, возведение которых началось в постсоветский период, ток дали Аушигерская ГЭС (мощность 60 МВт), Кашхатау ГЭС(65 МВт), Юмагузинская ГЭС (45 МВт), Толмачевский каскад (45 МВт), Гельбахская ГЭС (44 МВт).

Альтернативная энергетика

В настоящее время в мировой электроэнергетике существенный интерес представляет генерация на основе альтернативных источников энергии. В нашей стране также ведутся работы в этом направлении. Так, летом 2013 года в селе Яйлю Турочакского района Республики Алтай началась эксплуатация автономной дизель-солнечной электростанции мощностью 100 кВт. В дневное время электроснабжение ведется за счет фотоэлектрических батарей, в ночное — от аккумулятора и дизельного электрогенератора. Этот проект интересен автономностью, опыт которого позволит надежно электрифицировать отдаленные поселения.

Одна из ведущих компаний по строительству энергетических объектов, кадровую основу которой составляют квалифицированные специалисты с богатейшим опытом работы в России и за рубежом. Осуществляет строительство и монтаж сложнейших, стратегически важных промышленных объектов в области энергетики и различных отраслей промышленности. Постоянно наращивая объемы деятельности, компания уже получила широкую известность в своей сфере и занимает достойные позиции в энергетическом строительстве.

Основные этапы развития энергетики в мире пришлись на 20 век. Использование различных источников энергии являлось способом выживания для человечества во все времена, но энергетические запросы людей постоянно растут. На протяжении всего 20-го столетия в мире наблюдался непрекращающийся рост потребления энергоресурсов, увеличившись к 2000 году более чем в 15 раз, а население планеты выросло в этот период в 4 раза.

Можно выделить четыре основных этапа развития энергетики в 20 веке.

Первый этап развития энергетики (1900-1910гг.) будто продолжил положение дел в мировой энергетике последней трети 19 века. Доля угля составляла не менее 92%, постоянно росла доля нефти (6%), совсем незначительна была доля природного газа и гидроэнергии. За данное десятилетие рост энергетики составил 150%. Территориально добыча разных видов топлива могла существенно различаться. В некоторых регионах большое значение имели навоз, дрова и прочие источники. Уголь в Англии стали добывать в раннем средневековье, эта страна очень долгое время занимала лидирующую позицию по его добыче и использованию. Только в начале 20 века Англия уступила позиции США, Франции, Германии и Бельгии. В Европе нефть добывалась небольшими порциями уже несколько столетий, к началу 20 века в мире добывался 21 млн.т., причем объемы удваивались каждое следующее десятилетие. В это же время в США совсем немного добывался газ, а также появлялись первые автономные электростанции. Современная же нефтяная история начинается в 1958 году, когда этот вид топлива был обнаружен в Пенсильвании Основные этапы развития энергетики в мире пришлись на 20 век, которые в тот момент были мировым лидером производства электроэнергии.

В начале второго этапа развития энергетики добыча угля составляла 84%, нефти – 11%, газа природного – 2%, гидроэнергии – 3%. С этого момента доля угля неуклонно падает в пользу нефти и газа. Резко растет добыча нефти вместе с развитием автомобильной и авиационной промышленности. В 1930-1950 гг. Мексика и Венесуэла добывают 20% мировой нефти. В 30-е годы СССР налаживает экспорт нефти. Для второго этапа развития энергетики характерно увеличение важности транспортировки ресурсов внутри стран и за пределами. Во второй половине 40-х годов начинается всплеск строительства трубопроводов. США становятся лидером по производству энергии.

Четвертый этап развития энергетики характерен значительным снижением темпов роста в отрасли, резким ростом цен на ресурсы, сокращением доли импорта нефти многими странами, значительным увеличением роли атомной энергетики. В 80-е годы существенно поменялась картина в развитии АЭС, а именно, Юго-Восточная и Восточная Азия прочно укрепили свои позиции и лидируют в мире, вводя новые мощности, эффективно их эксплуатируя, совершенствуя технологии мирного атома. На четвертом этапе развития энергетики мировое сообщество осознало необходимость поиска иных путей, а также чистых экологически и возобновляемых источников энергии.

Полный гайд по истории возобновляемых источников энергии

Автор текста: Олеся Викулова

Рисовала картинки Полина Ильина

История опубликована 11/08/2021 0 Comments --> 11 минут

Сегодня тема возобновляемых источников энергии (ВИЭ ) интересует не только профессионалов, но и обычных людей. О ней много говорят в новостях, а экологи призывают глав стран в кратчайшие сроки перейти на зелёные технологии, чтобы приостановить климатический кризис. Многие страны, включая Европейский Союз , уже начали реализовывать собственные программы зелёного курса, где ВИЭ играют ключевую роль.

И если на западе, да и во многих других странах этот этап уже пройден, то для России ВИЭ зачастую воспринимается как что-то новое.

Новое или хорошо забытое старое

На самом деле возобновляемая энергетика — самый древний и безопасный способ получения энергии. На протяжении веков возобновляемая энергия была единственным доступным источником энергии для жителей Земли, если не брать мускульную силу самого человека и животных. А вот ископаемые источники энергии взяли верх только во время промышленной революции — всё дело в том, что они просто оказались выгоднее на определённом этапе развития цивилизации. Однако в то время никто не предполагал, что уголь, нефть, а затем и газ нанесут непоправимый урон климату планеты буквально за какую-то сотню лет. Так, ископаемое топливо оказалось бомбой замедленного действия, а проверенное веками ВИЭ — на долгие годы ушло на второй план.

Чтобы разобраться во всех тонкостях темы возобновляемой энергетики, мы подготовили для вас серию материалов, первый из которых мы посвящаем истории возникновения ВИЭ. В нём обсудим историю трёх самых широко упоминаемых видов возобновляемой энергетики — солнечной, ветряной и гидроэнергетики, чтобы увидеть, какой огромный путь проделала наша цивилизация в сфере зелёных технологий.

Ветроэнергетика

История ВИЭ — это история больших открытий, начавшихся ещё до начала нашей эры. На протяжении тысячелетий люди искали способы получения энергии новыми способами. Использование человеком ветра берёт своё начало из древности. Давайте вспомним парусные суда Древнего Египта, Греции и других цивилизаций, которые люди использовали ещё 5500 тысяч лет назад. Позже начали появляться мельницы и естественная вентиляция.

Ветряные мельницы веками использовались на Востоке (в Китае, Персии и других странах) и только к X—XII веку перекочевали в Европу, где особое распространение получили на территории современных Нидерландов и ряде других северных стран. В странах с низкими температурами такой способ получения энергии имел серьёзное преимущество перед использованием кинетической энергии воды, которая могла замерзать в зимний период. Мельницы использовали веками без серьёзных модификаций.

Только в 1854 году Дэниел Халладей придумал саморегулирующийся ветряной насос и систему, при которой мельница могла автоматически поворачиваться по направлению ветра. Тогда же деревянные лопасти заменили на металлические.

Поворотным также стал и 1887 год, когда была создана первая в мире ветряная турбина, которую можно было использовать для производства электроэнергии. Шотландский учёный Джеймс Блит использовал её для освещения собственного дома (излишки электроэнергии он даже предлагал жителям своей улицы, но они отказались). Таким образом он стал первым человеком в мире, который автономно обеспечил себя электричеством за счёт энергии ветра. Уже на следующий год первый ветрогенератор появился и в США. Чарльз Браш сконструировал уже более сложный и крупный ветрогенератор, чтобы так же провести электричество в свой дом. Его компания Brush Electric в штате Огайо была продана в 1889 году, а уже в 1892 году объединена с Edison General Electric Company в легендарную компанию General Electric.

В 1891-1895 датский учёный Пол Ля Кур занимался разработкой и усовершенствованием этой технологии представил обществу ветрогенератор, который обеспечивал стабильное напряжение. В дальнейшем он создал прототип электростанции для освещения не одного дома, а уже целой деревни.

В двадцатых годах прошлого века французский учёный Джордж Дарье изобрёл первую вертикальную турбину (в США её запатентовали только в 1931 году). Форма лопастей довольно сильно отличалась от лопастей современных вертикальных турбин. Их ещё называют ортогональными ветрогенераторами.

И уже в 1930-х годах учёные Джо и Марселлус Джейкобс из США открыли первую фабрику по производству и продаже небольших ветряных турбин в Миннеаполлисе — Jacobs Wind (сейчас это самая старая компания в США, которая создаёт оборудование для возобновляемой энергетики). В сельских районах США фермеры использовали их преимущественно для освещения.

Кстати, предшественником современных ветряков часто называют ялтинский ветряной двигатель, который обладал серьёзной мощностью не только для того времени, но и для сегодняшних дней. Более того, его производительность была весьма близка к той, что показывают современные ветрогенераторы.

В 1941 году была запущена первая в мире ветряная турбина мощностью в один мегаватт (в штате Вермонт, США). Конструкция была подключена к местной электросети. К 1957 году та самая компания Jacobs Wind продала уже 30 000 турбин в самые разные уголки планеты. Но поворотным годом в развитии ветряной энергетики стал 1973 год, когда было объявлено нефтяное эмбарго поставщиками нефти, и цены на нефть взлетели вверх. Это вызвало большой интерес к альтернативным источникам энергии. И уже в 1980 году открылась первая в мире ветряная электростанция на 20 турбин (США).

В дальнейшем ветряная энергетика развивалась намного стремительнее. К 1980-м годам США при поддержке Национального научного фонда и Министерства энергетики уже проводили серьёзные исследования в области ветрогенерации. Именно в этот период появились новые технологии в постройке ветрогенераторов, а их единичная мощность достигла мегаваттного класса. Этого удалось добиться, изучая аэродинамику ветряных установок. Тогда стало понятно, что получение энергии с помощью ветра может стать по-настоящему масштабным. И уже в 1991 году открылась первая в мире морская плавучая ветряная электростанция в Дании, а в Великобритании береговая ветряная электростанция.

В 2019 энергетическая компания Equinor получила разрешение на строительство крупнейшей в мире плавучей морской ветряной электростанции в районе Тампена в Северном море. Ожидается, что такая электростанция сможет обеспечить электричеством не менее 4,5 млн домов.

Солнечная энергетика

Если ветроэнергетика скорее модифицировалась и совершенствовалась, то с солнечной энергией дела обстоят иначе. Здесь открытия учёных в течение последних десятилетий кардинально изменили способы использования солнечного света.

Древние люди использовали солнечный свет для нагревания пищи, отопления домов и розжига. В первые века нашей эры — 100-400 годы — стал популярен солнечный нагрев воды. Римский архитектор Ветрувий после поездки в Грецию, где уже строили дома на южную сторону для дополнительного отопления за счёт нагревания стены и всего здания солнечными лучами, решил применить эту идею и в Риме. Так были усовершенствованы римские бани, которые тоже нагревались с помощью солнца.

Сложно оценить, когда человечество подошло к идее использовать солнечную радиацию для получения электрической энергии. Если уходить к самым истокам направления, то стоит вспомнить Александра Беккереля, который ещё в 1839 году изучал влияние света на электролиты. Кстати, для изучения использовались зеркала и линзы. Он сумел с помощью специального раствора (на базе хлорида серебра и кислотного раствора) создать ячейку, которая не просто нагревалась, а производила электрическую энергию.

Первым же, кто открыл солнечные батареи, стал Чарльз Фритц, который в 1883 году создал собственную настольную электростанцию: она работала от небольшой позолочёной селеновой пластинки. И уже через год он установил солнечные батареи на крыше в Нью-Йорке.

В 1916 году химик Ян Чохральский изобрёл метод создания монокристаллов металла. Это стало основой для создания полупроводниковых пластин, которые до сих пор используются в электронике, включая фотоэлементы.

И в 1954 году компания продаёт свой первый эффективный кремниевый солнечный элемент. Конечно, он не был таким производительным, как современные солнечные панели (КПД — всего 6 процентов), но они всё равно стали популярны настолько, что началось стремительное развитие отрасли: уже через несколько лет был создан первый космический корабль на солнечных батареях, по Лондону проехал первый автомобиль с солнечными батареями на крыше. Более того, всего через 8 лет Bell laboratories уже обеспечивали питание первого спутника связи, работающего на солнечной энергии.

В начале 1960-х годов Жорес Алфёров и Герберт Крёмер независимо предложили научное решение, позволившее резко поднять КПД солнечных панелей за счёт полупроводниковых гетероструктур. В 2000 году учёные были удостоены Нобелевской премии за развитие физики полупроводниковых гетероструктур. Возможно, не все знают, но советский космический корабль Союз-1 стал первым космическим кораблём на солнечных батареях , на борту которого находился человек.

На данный момент такие страны как США, Китай и многие другие активно развивают солнечную энергетику. Одним из драйверов такой поддержки стал вопрос климатических изменений. Постоянные климатические аномалии, которые влияют как на жизнь людей, так и на экономику целых стран заставили обратиться к энергии солнца, которую использовали столетиями и которая даёт потенциал для дальнейшего развития.

Гидроэнергетика

Гидроэнергетика — направление энергетики, связанная с преобразованием кинетической энергии водного потока в механическую и электрическую энергию. Использование энергии воды также берёт своё начало из древних времён.

Всё началось около I века до нашей эры, когда древние греки начали использовать первое водяное колесо, чтобы молоть пшеницу. Параллельно в это же время аналогичное изобретение появилось и в Китае.

Конечно, это была самая простая форма использования энергии воды, но именно она послужила предпосылкой для современных технологических достижений в области гидроэнергетики.

Водяное колесо с рядом модификаций использовалось на протяжении десятков веков.

К XIII веку его использовали уже в производстве пороха и стали, что помогло Средневековой Европе стать лидером в военной сфере. К XVII веку этот вид энергетики сыграл решающую роль в американской и европейской технологической революции, его использовали уже на многочисленных предприятиях: в лесопильной, текстильной промышленности и многих других.

В 1878 году пока учёные совершенствовали модели турбин, английский инженер и промышленник Уильям Армстронг объединил работы своих предшественников и построил первую в мире малую гидроэлектростанцию.

Уже через десятилетие, в 1891 году произошёл настоящий научный переворот в передаче электрической энергии и гидроэнергетике после того, как русский изобретатель Михаил Осипович Доливо-Добровольский (работал в Германии) создал работы по передаче трёхфазного тока. Его конструкция трансформатора до сих пор используется без существенных изменений. Первая передача электрической энергии с высоковольтным трёхфазовым током произошла на выставке во Франкфурте. Там был установлен фонтан, который приводился в движение гидравлическим насосом и двигателем Доливо-Добровольского. Это был самый мощный на то время трёхфазный асинхронный двигатель в мире (с этого открытия началась и современная история электрификации).

1913 г. Австрийский профессор Виктор Каплан изобретает турбину Каплана, турбину пропеллерного типа с регулируемыми лопастями.

Также серьёзным прорывом стало преобразование приливной энергии Мирового океана в электричество — в 1966 году во Франции открылась первая в мире приливная электростанция Ля-Ранс.

Greenpeace в части ГЭС на реках поддерживает развитие только малых ГЭС.

Всё дело в том, что крупные плотинные ГЭС на реках (с установленной мощностью 25 МВт и более) не только меняют речные экосистемы в худшую сторону, ведут к исчезновению популяций ценных рыб, но и обостряют конкуренцию между водопользователями. Кроме того, искусственные водохранилища, создаваемые для функционирования гидроэлектростанций, могут быть значительным источником выбросов парниковых газов.

Согласно существующим оценкам, в некоторых случаях такие водохранилища в средних широтах могут выделять столько же парниковых газов, сколько их аналоги в тропических широтах. Поэтому, несмотря на то, что эмиссии парниковых газов могут сильно различаться от одной ГЭС к другой, наличие потенциала серьёзных выбросов с водохранилищ крупных ГЭС также не позволяет отнести такие проекты к низкоуглеродным.

Что будет дальше

У ВИЭ была долгая история становления, но только в последнее десятилетие они стали развиваться стремительно в связи с глобальной борьбой с климатическим кризисом.

Однако в России современные ВИЭ пока находятся на начальном этапе развития.

Читайте также: