История мировой энергетики реферат
Обновлено: 10.05.2024
Человечество с самого своего появления пользуется источниками энергии. Сначала они были весьма примитивными. Таковыми были, например, огонь или лук. Но с ходом развития человеческой цивилизации усложнялись и источники энергии, используемые им, а также открывались или изобретались новые источники. И вот, в ХХ веке, человек научился использовать энергию атомного ядра и термоядерного синтеза, построил МГД - генератор.
Содержание работы
Файлы: 1 файл
Реферат по КСЕ.docx
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Факультет экономики и менеджмента
Кафедра Экономики и менеджмента недвижимости и технологий
Выполнил студент гр. 1072/1 Яковлев Е.А.
Научный руководитель Бабаева М.А.
- Введение………………………………………………………… ……………………..3
- Источники энергии древнего мира……………………………………..4-5
- От Средневековья до XX века………………………………………………6-9
- XX век……………………………………………………………………… ………. 10-14
- Заключение…………………………………………………… ……………………..15
- Список использованной литературы……………………………………16
Человечество с самого своего появления пользуется источниками энергии. Сначала они были весьма примитивными. Таковыми были, например, огонь или лук. Но с ходом развития человеческой цивилизации усложнялись и источники энергии, используемые им, а также открывались или изобретались новые источники. И вот, в ХХ веке, человек научился использовать энергию атомного ядра и термоядерного синтеза, построил МГД - генератор.
Открытие новых источников энергии шло сложными путями. На начальном этапе развития человечеств открытие чего - либо нового происходило, либо по счастливой случайности, либо благодаря гениальному, либо это открытие совершалось на протяжении значительного периода времени (поиск способов добывания огня).
В Средние века, во время упадка науки, открытия совершались лишь благодаря немногим действительно образованным людям, но из-за огромной власти христианской церкви им, в лучшем случае, приходилось отказываться от своих убеждений, в худшем - они попадали на костёр инквизиции.
В тот период мировой истории, называемый Ренессансом, а также в более позднее время (период Новой истории), многие люди вплотную начали заниматься наукой и техникой, в том числе - постройкой различных машин. С этого времени и начался поиск универсального двигателя, способного заменить уже используемые (водяное колесо). Этот поиск шёл с переменным успехом и вёлся совершенно разными людьми. Эти изобретатели были различны; многие из них стали изобретателями благодаря великим учёным или из-за того, что их просто заинтересовала важная и интересная проблема - постройка двигателей. Например, изобретатель парового котла и конструктор первых моделей двигателя внутреннего сгорания и паровой машины Дени Папен был в своё время врачом, но увлёкся этой областью техники лишь благодаря встречам с Христианом Гюйгенсом.
В ХХ веке область техники, связанная с постройкой двигателей и других источников энергии перестала существовать отдельно от науки. Стали иметь место такие случаи, когда между открытием новых свойств какого-либо материала и постройкой источника энергии, использующего эти свойства, проходило очень мало времени (например: открытие радиоактивности и постройка ядерного реактора). Конструированием новых источников энергии теперь занимались не отдельные выдающиеся личности, а целые группы учёных, исследовательские институты, конструкторские бюро и производственные объединения. Именно ими были созданы такие сложные и оригинальные конструкции, как ТОКАМАК, МГД - генератор, установки лазерного термоядерного синтеза, многие так называемые альтернативные источники энергии.
Источники энергии древнего мира
Люди рано открыли полезные свойства огня - его способность освещать и согревать, изменять к лучшему растительную и животную пищу. Неизвестно, кто и когда сумел преодолеть животный страх перед огнём и принёс его в своё жилище.
Первым источником огня для человека был "дикий огонь", возникавший от удара молнии или лавы вулкана. С того момента, как человек научился пользоваться огнём, он стал основой его хозяйства и постоянным спутником. В древние времена огонь был незаменимым источником тепла, света, средством для приготовления пищи, орудием охоты. Однако и дальнейшие завоевания культуры и технологии (керамика, металлургия, сталеварение, тепловые двигатели и т.п.) обязаны комплексному использованию огня и изучению его свойств. Открытие способов добывания огня произошло не сразу, а в ходе наблюдений многих поколений. Возможно, что открытие этих способов произошло, как это часто бывает, случайно.
Другим способом было добывание огня с помощью искры. Этот способ требовал от человека терпения и удачливости, так как искру можно было либо высечь сразу, либо её могло не быть совсем. Для большей успешности этого способа человек также применял различные усовершенствования: выбирал, согласуясь со своим опытом, только определённые камни, покрывал их серой. Объединение этих двух способов нашло применение в кремневых зажигалках.
Не менее значительным достижением древности является изобретение лука. Это оружие создано так давно, что не известна дата изобретения и имя изобретателя. Возможно, идея изобретения возникла при сгибании упругих веток деревьев, но следует отметить, что лук не был изобретением одного человека, а, скорее всего, являлся результатом наблюдений нескольких поколений. Лук позволял преобразовать потенциальную энергию тетивы в кинетическую энергию стрелы таким образом, что стрела, выпущенная из лука, летела намного дальше, чем стрела, брошенная рукой человека.
Метательных машин античности, использовавших силу упругости волокон, сухожилий и дерева, было создано достаточно много, но, ни одно из них не сохранилось в целости и сохранности. Особого развития метательные машины, а особенно станковые арбалеты, достигли в Древнем Китае. С помощью этого оружия китайцы оборонялись от кочевников и сумели сдержать первый натиск монгольских завоевателей. Именно из этого оружия метались первые начинённые порохом снаряды.
В последствие, в эпоху античности было изобретено водяное колесо. Несмотря на относительно высокий КПД, водяные колёса были маломощными двигателями. Обычно их мощность равнялась 5 - 6 лс. Для получения больших мощностей строились колёса огромных размеров, что было связано с новыми трудностями: такая "махина" была тяжела, громоздка, её было трудно запустить. Вслед за водяным колесом в эволюции водяных двигателей стоит паровая машина Герона, изобретенная во II веке до н.э. в Александрии. Ёе работа основана на принципе реактивного движения: пар из котла поступал по трубке в шар, укреплённый на горизонтальной оси; вытекая затем из коленчато-изогнутых трубок, пар толкал эти трубки в обратном направлении, и шар начинал вращаться.
Отдельное место следует уделить изобретению пороха. Порох был изобретён, хотя нет, даже не изобретён, а почти что случайно открыт китайским алхимиком Сунь Сымяо в VII веке н.э. Изначально порох применялся в качестве зажигательного средства, скорее всего из - за того, что изготовленный из неочищенных компонентов порох не давал сильного взрывного эффекта. Но через некоторое время стали применяться разрывные снаряды. После распространения пороха в Европе он стал изготавливаться в самых отдалённых её уголках и применяться во всех армиях Европейских стран. Несмотря на некоторые недостатки в применении пороха, эта смесь на протяжении 6-ти столетий была единственным взрывчатым веществом, используемым человеком.
Для того, чтобы вещество считалось взрывчатым, оно должно обладать двумя свойствами: оно должно очень быстро сгорать; при горении должно выделятся большое количество газов, имеющих высокую температуру и давление. Именно этими свойствами обладал чёрный порох.
От Средневековья до XX века
Одним из первых открытий в области тепловых двигателей, можно считать паровой котёл Папена. Дени Папен, будучи врачом по образованию, был знаком с крупнейшим ученым того времени – Христианом Гюйгенсом. Это знакомство и повлекло за собой позднее создание парового котла. Позже Папен пытался создать паровую машину, но она была весьма немощной и непроизводительной, в результате чего, он отказался от идеи ее реализации.
Томас Ньюкомен сумел воплотить в жизнь задумку Папена. И в 1711 году он изобрел паровую машину. К сожалению, машина имела КПД, равный 1%, и поэтому нашла применение только на угольных шахтах, где было дешёвое топливо. Принцип действия машины был несложен: давление пара, впускаемого в цилиндр, поднимало поршень вверх. Когда он достигал определённой точки, в цилиндр подавалась холодная вода, из-за чего пар конденсировался, и давление резко падало - поршень начинал двигаться вниз под действием атмосферного давления.
Более удачливым в конструировании, а также признании универсального двигателя был английский механик Джеймс Уатт. Уатт был механиком, работавшим в мастерских университета города Глазго. Однажды он получил задание - починить имевшуюся при университете машину Ньюкомена. Уатт выполнил задание, а сам сделал себе модель машины и начал с ней экспериментировать. После нескольких опытов механик выявил её основные недостатки, и решил построить свой тепловой двигатель, который был от них свободен. После нескольких более или менее удачных проектов Уатт сконструировал действительно универсальный тепловой двигатель. Двигатель Уатта оказался не только универсальным, но и мощным и компактным, что позволяло его ставить не только на заводы, но и на средства передвижения.
Паровая машина Уатта сыграла значительную роль в истории человечества, т.к. она сумела произвести промышленный переворот, т.е. переход от ручного производства к машинному.
Следующим этапом в развитии источников энергии стала паровая турбина. Её автором считается шведский инженер Карл Густав Патрик де Лаваль. Рабочее колесо этой турбины имело по окружности множество лопаток. К лопаткам примыкало 4 сопла, из которых со скоростью свыше 1 км/с выходил пар, передавая свою кинетическую энергию турбине, заставляя её вращаться с огромной скоростью. Эта турбина имела мощность 5 лс и развивала 30000 оборотов в минуту, что делало её непригодной для привода рабочих машин (станков и пр). Но после упорной работы Лаваль стал строить турбины мощностью 500 лс при 10000 оборотов в минуту; чтобы ещё снизить число оборотов, Лаваль применял редуктор.
Постепенно конструкция паровых турбин усложнялась, и в начале XIX века был изобретен первый двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Всё началось с открытия в 1799 году Филиппом Лебоном светильного газа. Он же высказал идею о создании двигателя, работавшего на этом газе. Но в 1804 году Лебон погиб, не успев воплотить в жизнь свою идею. Честь создания газового ДВС принадлежит бельгийцу Жану Этьену Ленуару, который он построил в 1860 году. По устройству и внешнему виду двигатель напоминал паровую машину. Его КПД едва достигал 4%, он потреблял гигантские количества смазки и газа, но всё же был дешевле паровой машины. Первый бензиновый двигатель предложил немецкий изобретатель Август Отто. Сначала он работал над газовым двигателем, но больший коммерческий успех ему принёс двигатель на жидком топливе с четырёхтактным рабочим циклом. В 1878 году англичанин Дуглас Клерк предложил ДВС с двухтактным циклом. В целом, двухтактный двигатель оказался мощнее и проще по устройству, чем четырёхтактный, но…он был не экономичен - часть топлива улетала в трубу в прямом смысле. Двухтактный цикл нашёл применение в дизель - моторах и в двигателях малой мощности.
Еще одним, не менее значимым изобретением XIX века, является цикл Карно. Знал ли парижский книгоиздатель Башелье, что отпечатав и выставив в витрине своего магазина в 1824 году тоненькую брошюрку, что ей суждено положить начало новой науке и взбудоражить умы многих учёных и инженеров того времени. Название книги удивляло и озадачивало: "Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу". Автором её был молодой инженер Сади Карно. В своей книги Карно излагал принципы, по которым мог бы работать идеальная тепловая машина, указывая также на недостатки существующих тепловых двигателей. Была выведена формула КПД для этого цикла: КПД равен разности единицы и отношения температур охладителя и нагревателя. Он не зависит от вида рабочего тела (газ или пар), а является только функцией от температуры. КПД будет тем выше, чем выше температура нагревателя и чем ниже - охладителя. КПД цикла Карно самый высокий из КПД всех тепловых двигателей. Цикл Карно не противоречил основным законам термодинамики, однако, практически он был неосуществим, так как изотермический процесс является идеальным, практически невозможным.
Помимо механизмов, работающих за счет энергии воды или энергии, образующейся при сжигании топлива, существуют и такие, которые работают благодаря электроэнергии. Так, например, первый генератор электрического тока изобрёл сам открыватель закона электромагнитной индукции - Майкл Фарадей. Это было ещё весьма примитивное устройство - медный диск вращался в магнитном поле, вследствие чего в нём создавалась ЭДС. Генератор электрического тока был создан и изобретателем электродвигателя - Б.С. Якоби в 1842 году. Он предназначался для приведения в действие взрывателей пороховых мин и имел "карманный" размер. Кстати, именно российским физиком был сконструирован первый электродвигатель. Он работал от постоянного тока и, хотя и был годен для практического применения, не использовался из-за дороговизны гальванических батарей, с помощью которых он приводился в действие. Поэтому широкого применения он не нашёл.
Современную жизнь невозможно представить без электричества и тепла. Материальный комфорт, который окружает нас сегодня, как и дальнейшее развитие человеческой мысли накрепко связаны с изобретением электричества и использованием энергии.
С древних времен люди нуждались в силе, точнее в двигателях, которые давали бы им силу большую человеческой, для того, чтобы строить дома, заниматься земледелием, осваивать новые территории.
Описав удивительные свойства янтаря в поэтических легендах, древние греки так и не продолжили его изучение. Следующего прорыва в деле покорения свободной энергии человечеству пришлось ждать много веков. Зато когда он все-таки был совершен, мир в буквальном смысле слова преобразился. Еще в 3 тысячелетии до н.э. люди использовали паруса для лодок, но только в VII в. н.э. изобрели ветряную мельницу с крыльями. Началась история ветряных двигателей. Водяные колеса использовали на Ниле, Эфрате, Янцзы для подъема воды, вращали их рабы. Водяные колеса и ветряные мельницы вплоть до ХVII века являлись основными типами двигателей.
Первые аккумуляторы пирамид
В пирамидах Древнего Египта ученые нашли сосуды, напоминающие аккумуляторы. В 1937 году во время раскопок под Багдадом немецкий археолог Вильгельм Кениг обнаружил глиняные кувшины, внутри которых находились цилиндры из меди. Эти цилиндры были закреплены на дне глиняных сосудов слоем смолы.
Эпоха открытий
В истории попыток использования пара записаны имена многих ученых и изобретателей. Так Леонардо да Винчи оставил 5000 страниц научных и технических описаний, чертежей, эскизов различных приспособлений.
Джанбаттиста делла Порта исследовал образование пара из воды, что было важно для дальнейшего использования пара в паровых машинах, исследовал свойства магнита.
В 1600 году придворный врач английской королевы Елизаветы Уильям Гилберт изучил все, что было известно древним народам о свойствах янтаря, и сам провел опыты с янтарем и магнитами.
В целом практических знаний об электричестве за XVI – XVII столетия было накоплено не так уж много, но все открытия были предвестниками по-настоящему больших перемен. Это было время, когда опыты с электричеством ставили не только ученые, но и аптекари, и врачи, и даже монархи.
Одним из опытов французского физика и изобретателя Дени Папена было создание вакуума в закрытом цилиндре. В середине 1670-х годов в Париже он вместе с голландским физиком Кристианом Гюйгенсом работал над машиной, которая вытесняла воздух из цилиндра путём взрыва пороха в нем.
В 1680 году Дени Папен приехал в Англию и создал вариант такого же цилиндра, в котором получил более полный вакуум с помощью кипящей воды, которая конденсировалась в цилиндре. Таким образом, он смог поднять груз, присоединённый к поршню верёвкой, перекинутой через шкив.
Система работала, как демонстрационная модель, но для повторения процесса весь аппарат должен был быть демонтирован и повторно собран. Папен быстро понял, что для автоматизации цикла пар должен быть произведён отдельно в котле. Французский учёный изобрёл паровой котёл с рычажным предохранительным клапаном.
В 1774 году Уатт Джеймс в результате ряда экспериментов создал уникальную паровую машину. Для обеспечения работы двигателя он применил центробежный регулятор, соединённый с заслонкой на выпускном паропроводе. Уатт детально исследовал работу пара в цилиндре, впервые сконструировав для этой цели индикатор.
В 1782 году Уатт получил английский патент на паровой двигатель с расширением. Он же ввёл первую единицу мощности — лошадиную силу (позднее его именем была названа другая единица мощности — ватт). Паровая машина Уатта благодаря экономичности получила широкое распространение и сыграла огромную роль в переходе к машинному производству.
Кто придумал электричество?
Опыты Гальвани натолкнули на изобретение нового источника электричества профессора Тессинского университета Алессандро Вольта. Он дал опытам Гальвани с лягушкой и разнородными металлами иное объяснение, доказал, что электрические явления, которые наблюдал Гальвани, объясняются только тем, что определенная пара разнородных металлов, разделенная слоем специальной электропроводящей жидкости, служит источником электрического тока, протекающего по замкнутым проводникам внешней цепи. Эта теория, разработанная Вольтой в 1794 году, позволила создать первый в мире источник электрического тока, который назывался Вольтов столб.
Первые законы электротехники
В начале XIX века опыты с электрическим током привлекали внимание ученых из разных стран. В 1802 году итальянский ученый Романьози обнаружил отклонение магнитной стрелки компаса под влиянием электрического тока, протекавшего по расположенному вблизи проводнику. В 1820 году это явление в своем докладе подробно описал датский физик Ганс Христиан Эрстед. Небольшая, всего в пять страниц, книжка Эрстеда в том же году была издана в Копенгагене на шести языках и произвела огромное впечатление на коллег Эрстеда из разных стран.
Однако правильно объяснить причину явления, которое описал Эрстед, первым сумел французский ученый Андре Мари Ампер. Оказалось, ток способствует возникновению в проводнике магнитного поля. Одной из важнейших заслуг Ампера было то, что он впервые объединил два разобщенных ранее явления – электричество и магнетизм – одной теорией электромагнетизма и предложил рассматривать их как результат единого процесса природы.
Воодушевленный открытиями Эрстеда и Ампера, другой ученый, англичанин Майкл Фарадей предположил, что не только магнитное поле может воздействовать на магнит, но и наоборот – двигающийся магнит будет оказывать воздействие на проводник. Серия опытов подтвердила эту блестящую догадку – Фарадей добился того, что подвижное магнитное поле создало в проводнике электрический ток.
Позже это открытие послужило основой для создания трех главных устройств электротехники – электрического генератора, электрического трансформатора и электрического двигателя.
Начальный период использования электричества
У истоков освещения с помощью электричества стоял Василий Владимирович Петров, профессор медицинско-хирургической Академии в Петербурге. Исследуя световые явления, вызываемые электрическим током, он в 1802 году сделал свое знаменитое открытие – электрическую дугу, сопровождающуюся появлением яркого свечения и высокой температуры.
Наблюдения и анализ Петровым свойств электрической дуги легли в основу создания электродуговых ламп, ламп накаливания и много другого.
В 1875 году Павел Николаевич Яблочков создает электрическую свечу, состоящую из двух угольных стержней, расположенных вертикально и параллельно друг другу, между которыми проложена изоляция из каолина (глины). Чтобы горение было более продолжительным, на одном подсвечнике помещалось четыре свечи, которые горели последовательно.
В свою очередь Александр Николаевич Лодыгин ещё в 1872 году предложил вместо угольных электродов использовать нить накаливания, которая при протекании электрического тока ярко светилась. В 1874 году Лодыгин получил патент на изобретение лампы накаливания с угольным стерженьком и ежегодную Ломоносовскую премию Академии наук. Устройство было запатентовано также в Бельгии, Франции, Великобритании, Австро-Венгрии.
Тогда же в 1876 году в России была сооружена первая электростанция на Сормовском машиностроительном заводе, ее прародительница была построена в 1873 году под руководством бельгийско-французского изобретателя З.Т. Грамма для питания системы освещения завода, так называемая блок-станция.
В 1879 русские электротехники Яблочков, Лодыгин и Чиколев совместно с рядом других электротехников и физиков организовали в составе Русского технического общества Особый Электротехнический отдел. Задачей отдела было содействие развитию электротехники.
Уже в апреле 1879 года впервые в России электрическими фонарями освещен мост – мост Александра II (ныне Литейный мост) в Санкт-Петербурге. При содействии Отдела на Литейном мосту введена первая в России установка наружного электрического освещения (дуговыми лампами Яблочкова в светильниках, изготовленных по проекту архитектора Кавоса), положившая начало созданию местных систем освещения дуговыми лампами некоторых общественных зданий Петербурга, Москвы и других больших городов. Электрическое освещение моста устроенное В.Н. Чиколевым, где горело 12 свечей Яблочкова вместо 112 газовых рожков, функционировало всего 227 дней.
Жертвы ради науки
Русский учёный Василий Петров, первым в мире в 1802 году описавший явление электрической дуги, не жалел себя при проведении экспериментов. В то время не было таких приборов, как амперметр или вольтметр, и Петров проверял качество работы батарей по ощущению от электрического тока в пальцах. Чтобы чувствовать слабые токи, учёный срезал верхний слой кожи с кончиков пальцев.
В 80-е годы возникли первые центральные станции, они были более целесообразны и более экономичны, чем блок-станции, так как снабжали электричеством сразу много предприятий.
В то время массовыми потребителями электроэнергии были источники света – дуговые лампы и лампы накаливания. Первые электростанции Петербурга вначале размещались на баржах у причалов рек Мойки и Фонтанки. Мощность каждой станции составляла примерно 200 кВт.
Первая в мире центральная станция была пущена в работу в 1882 году в Нью-Йорке, она имела мощность 500 кВт.
В Москве электрическое освещение впервые появилось в 1881 году, уже в 1883 году электрические светильники иллюминировали Кремль. Специально для этого была сооружена передвижная электростанция, которую обслуживали 18 локомобилей и 40 динамо-машин. Первая стационарная городская электростанция появилась в Москве в 1888 году.
Нельзя забывать и о нетрадиционных источниках энергии.
Предшественница современных ветроэлектростанций с горизонтальной осью имела мощность 100 кВт и была построена в 1931 году в Ялте. Она имела башню высотой 30 метров. К 1941-му году единичная мощность ветроэлектростанций достигла 1,25 МВт.
Трамвай Пироцкого
Вагон электрического трамвая изобрел Федор Аполлонович Пироцкий в 1880 году. Первые трамвайные линии в Санкт-Петербурге были проложены только зимой 1885 года по льду Невы в районе Мытнинской набережной, так как право на использование улиц для пассажирских перевозок имели только владельцы конок – рельсового транспорта, который передвигался при помощи лошадей.
План ГОЭЛРО
В России создавались электростанции в конце XIX и начале XX веков, однако, бурный рост электроэнергетики и теплоэнергетики в 20-е годы XX столетия после принятия по предложению В.И. Ленина плана ГОЭЛРО (Государственной электрификации России).
22 декабря 1920 года VIII Всероссийский съезд Советов рассмотрел и утвердил Государственный план электрификации России – ГОЭЛРО, подготовленный комиссией, под председательством Г.М. Кржижановского.
В плане много уделялось проблеме использования местных энергетических ресурсов (торфа, воды рек, местного угля и др.) для производства электрической энергии.
В 1925 году запустили Шатурскую электростанцию на торфе, в тот же год на Каширской электростанции начали освоение новой технологии сжигания подмосковного угля в виде пыли.
Днем начала теплофикации в России можно считать 25 ноября 1924 года – тогда заработал первый теплопровод от ГЭС-3, предназначенный для общего пользования в доме номер девяносто шесть на набережной реки Фонтанки. Электростанция № 3, которую переоборудовали для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии, является первой в России теплоэлектроцентралью, а Ленинград – пионером теплофикации. Централизованное снабжение горячей водой жилого дома функционировало без сбоев, и через год ГЭС-3 стало снабжать горячей водой бывшую Обуховскую больницу и бани, находящиеся в Казачьем переулке. В ноябре 1928 года к тепловым сетям государственной электростанции № 3 подключили здание бывших Павловских казарм, располагавшихся на Марсовом поле.
В 1926 году была пущена в эксплуатацию мощная Волховская ГЭС, энергия которой по линии электропередачи напряжением 110 кВ, протяженностью 130 км поступала в Ленинград.
Первая ТЭЦ России
Волховстрой стал первой школой советского гидроэнергостроительства.
Здесь впервые решались сложные инженерные и технические проблемы проектирования и строительства плотины, здания станции, линии электропередачи, электроподстанций, а также монтажа и наладки оборудования. Численность работающих доходила до 15 тысяч человек.
Строительство электростанции начиналось в трудные годы для еще молодой Советской республики. Поэтому часть необходимого оборудования приходилось закупать за границей.
Первая ГЭС по плану
Самая первая гидроэлектростанция, построенная по плану ГОЭЛРО – Волховская ГЭС. Ее ввели в эксплуатацию 19 декабря 1926 года. Станция и сегодня продолжает исправно работать, являясь неотъемлемой частью энергосистемы Северо-Запада.
Атомная энергетика XX века
Советские ученые приступили к разработке первых проектов мирного использования атомной энергии ещё во второй половине 1940-х годов. А 27 июня 1954 года в городе Обниск была запущена первая атомная электростанция.
Пуск первой АЭС ознаменовал открытие нового направления в энергетике, получившего признание на 1-й Международной научно-технической конференции по мирному использованию атомной энергии (август 1955, Женева). К концу ХХ века в мире насчитывалось уже более 400 атомных электростанций.
Современная энергетика. Конец XX века
Конец XX века ознаменован различными событиями, связанными как с высокими темпами строительства новых станции, началом развития возобновляемых источников энергии, ак и с появлением первых проблем от сформировавшейся огромной мировой энергосистемы и попытками их решить.
Так как современное сообщество всё больше зависит от электроэнергии, аварии на электросетях наносят ощутимые убытки предприятиям, населению и правительствам. Во время аварии выключаются осветительные приборы, не работают лифты, светофоры, метро. На жизненно важных объектах (больницы, военные объекты и т. д.) для функционирования жизнедеятельности во время аварий в энергосистемах используются автономные источники питания: аккумуляторы, генераторы. Статистика показывает значительное увеличение аварий в 90-е гг. XX — начале XXI вв.
Развитие энергетики неотделимо от проблем, связанных с загрязнением окружающей среды. В Киото (Япония) в декабре 1997 года в дополнение к Рамочной конвенции ООН об изменении климата был принят Киотский протокол. Он обязывает развитые страны и страны с переходной экономикой сократить или стабилизировать выбросы парниковых газов в 2008 – 2012 годах по сравнению с 1990 годом. Период подписания протокола открылся 16 марта 1998 года и завершился 15 марта 1999 года.
По состоянию на 26 марта 2009 Протокол был ратифицирован 181 страной мира (на эти страны совокупно приходится более чем 61 % общемировых выбросов). Заметным исключением из этого списка являются США. Первый период осуществления протокола начался 1 января 2008 года и продлится пять лет до 31 декабря 2012 года, после чего, как ожидается, на смену ему придёт новое соглашение.
Киотский протокол стал первым глобальным соглашением об охране окружающей среды, основанным на рыночном механизме регулирования — механизме международной торговли квотами на выбросы парниковых газов.
Блэкаут
Карта генерации России
В XXI веке в России строительство электростанций выходит на новый уровень, начинается эра применения парогазового цикла. Россия способствует наращиванию новых генерирующих мощностей — в 2018 году страна завершает строительство мощностей по программе ДПМ. Крупнейшие компании обсуждают необходимость вывода из эксплуатации старых станций, дополняя свои стратегии развития пунктами об увеличении эффективности использования текущих ресурсов.
Уровень развития современного общества во многом определяется производством и потреблением энергии. Энергия - источник благосостояния. Многие виды трудовой деятельности основаны на потреблении энергии. Потребности людей постоянно растут, потребителей энергии становится все больше, все это приводит к необходимости увеличения объемов производимой энергии. Структура мирового энергохозяйства к сегодняшнему дню сложилась таким образом, что четыре из каждых пяти произведенных киловатт электроэнергии получаются в принципе тем же способом, которым пользовался первобытный человек для согревания, т. е. при сжигании топлива или при использовании запасенной в нем химической энергии, преобразовании ее в электрическую на тепловых электростанциях.
Оглавление
Введение……………………………………………………………………..….……3
Глава 1. Характеристика мировой энергетики. Мировое производство и потребление электроэнергии………………………………………..……..….…….4
Глава 2. Экономико-географические особенности размещения топливно-энергетической промышленности.
2.1 Производство и потребление энергии по регионам. Основные экспортно-импортные потоки…………………………………………………….……….…. 6
2.2 Альтернативные источники энергии…………………………….……….…. 8
2.3 Современное состояние энергетики…………………………………………10
Глава 3. Проблемы развития энергетики………………………………….…..…11
Глава 4. Перспективы развития мировой энергетики………………………..…..13
Заключение………………………………………………………………………….16
Список используемой литературы…………………………
Файлы: 1 файл
реферат по энерго - копия.docx
по дисциплине: Основы энергосбережения
на тему: Развитие мировой энергетики
Глава 1. Характеристика мировой энергетики. Мировое производство и потребление электроэнергии………………………………………. .……..….…….4
Глава 2. Экономико-географические особенности размещения топливно-энергетической промышленности.
2.1 Производство и потребление энергии по регионам. Основные экспортно-импортные потоки………… ………………………………………….……….…. 6
2.2 Альтернативные источники энергии…………………………….……….…. 8
2.3 Современное состояние энергетики…………………………………………10
Глава 3. Проблемы развития энергетики………………………………….…..…11
Глава 4. Перспективы развития мировой энергетики………………………..…..13
Список используемой литературы……………………………………………….. .17
Согласно современным представлениям энергия это общая количественная мера различных форм движения материи. Слово энергия в переводе с греческого означает действие, деятельность. Существуют качественно разные физические формы движения материи, способные взаимно превращаться. Энергия характеризует способность материальных объектов совершать работу, а работа производится при действии на объект физической силы. Значит, работа это энергия в действии.
Актуальность работы обусловлена тем, что энергоресурсы имеют важное значение для улучшения качества жизни и расширения возможностей, открывающихся перед гражданами стран мира - как развитых, так и развивающихся.
Цель работы – рассказать о развитии мировой энергетики и указать на основные проблемы, связанные с ее обеспечением.
Уровень развития современного общества во многом определяется производством и потреблением энергии. Энергия - источник благосостояния. Многие виды трудовой деятельности основаны на потреблении энергии. Потребности людей постоянно растут, потребителей энергии становится все больше, все это приводит к необходимости увеличения объемов производимой энергии. Структура мирового энергохозяйства к сегодняшнему дню сложилась таким образом, что четыре из каждых пяти произведенных киловатт электроэнергии получаются в принципе тем же способом, которым пользовался первобытный человек для согревания, т. е. при сжигании топлива или при использовании запасенной в нем химической энергии, преобразовании ее в электрическую на тепловых электростанциях.
Своими задачами я вижу охарактеризовать мировую энергетику,рассказать о мировом потреблении электороэнергии, описать перспективы развития мировой энергетики.
Глава 1. Характеристика мировой энергетики. Мировое производство и потребление электроэнергии
Электроэнергетика является одной из наиболее быстро развивающихся отраслей народного хозяйства. Связано это с тем, что уровень её развития является одним из решающих факторов успешного развития экономики в целом. Объясняется это тем, что на сегодняшний день электроэнергия – это наиболее универсальный вид энергии.
По сравнению с серединой прошлого столетия выработка электроэнергии увеличилась более чем в 15 раз и сейчас составляет приблизительно 14,5 млрд. кВ∙ч, причем это происходило вследствие роста потребления крупнейшими развивающимися странами, идущими по пути индустриализации. Так, за последние 5 лет энергопотребление в Китае выросло на 76%, Индии – на 31%, Бразилии – на 18%. В 2007 г. по сравнению с 2002 г. абсолютное энергопотребление снизилось в Германии – на 5,8%, в Великобритании – на 2,7%, Швейцарии – на 2,0,во Франции – на 0,6%. В то же время в США энергопотребление продолжало повышаться. В то же время в США энергопотребление продолжало повышаться. Сейчас они производят 4 млрд. кВ∙ч ежегодно. В Китае оно составляет 7,7% при ежегодной выработке 1,3 млрд. кВ∙ч, в Индии – 6,8%, в Бразилии – 6,1%.
По общей выработке электроэнергии регионы можно расположить таким образом: Северная Америка, Западная Европа, Азия, СНГ, где лидерство удерживает Россия с показателем 800 млн. кВ∙ч в год, Латинская Америка, Африка, Австралия.
В странах первой группы большая доля электроэнергии вырабатывается на ТЭС (работающих на угле, мазуте и природном газе). Сюда можно отнести США, большинство стран Западной Европы и Россию.
Во вторую группу входят страны, где почти вся электроэнергия вырабатывается на ТЭС. Это ЮАР, Китай, Польша, Австралия (использующая в основном уголь в качестве топлива) и Мексика, Нидерланды, Румыния (богатые нефтью и газом).
Третья группа образована странами, в которых велика или очень велика (до 99,5% — в Норвегии) доля ГЭС. Это Бразилия (около 80%) , Парагвай, Гондурас, Перу, Колумбия, Швеция, Албания, Австрия, Эфиопия, Кения, Габон, Мадагаскар, Новая Зеландия (около 90%). Но по абсолютным показателям производства энергии на ГЭС в мире лидируют Канада, США, Россия, Бразилия. Гидроэнергетика значительно расширяет свои мощности в развивающихся странах.
Четвертую группу составляют страны с высокой долей атомной энергии. Это Франция, Бельгия и Республика Корея. [4, с. 211]
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.
Читайте также: