Энергия: электрификация Земли

01 декабря 2011 года, 00:00

1. Первая в мире электрическая лампа накаливания с угольным стержнем, изобретение Александра Лодыгина
2. Лампочка британца Джозефа Свана, в которой была применена вольфрамовая нить

Майкл фарадей в 1831 году доказал, что магнит создает электрический ток в проводнике, вдоль которого движется. На основе этого открытия были созданы устройства, положившие начало эре электричества

Рождение динамо

В 1856 году прусский отставной офицер Вернер фон Сименс сконструировал двойной т-образный якорь, которому суждено было стать основной деталью будущего первого промышленного электрического генератора. Сименс применил его в магнитно-стрелочном телеграфе, который создал для Баварской государственной железной дороги. Чтобы привлечь телеграфиста на другом конце линии, достаточно было покрутить ручку магнето: вырабатываемый переменный ток приводил в действие звонок на аппарате-приемнике и давал знать, что сейчас начнется сеанс связи. В 1866 году Сименс описал принципы работы более мощного генератора. А в 1878-м недалеко от города Гослар он же произвел испытание первой в истории динамо-машины, вырабатывавшей ток силой 1000 А.

Рекламный плакат: «Его единственный соперник — лампочка Mazda General Electric»

Заменители Солнца

В 1872 году петербургский электротехник Александр Лодыгин запатентовал первую в мире электрическую лампочку накаливания. В ней использовался угольный стержень, помещенный в вакуумную колбу. Спустя год первые две лампочки засияли на Одесской улице Санкт-Петербурга, удивляя прохожих необычным светом. Лампа была не особенно яркой и довольно дорогой.

Всю прелесть электрического освещения человечество ощутило, лишь когда в 1877 году бульвары Парижа, а за ними набережную Темзы в Лондоне, Литейный мост в Санкт-Петербурге, центральные улицы Москвы, Вены и других европейских столиц осветили дуговые электрические свечи Павла Яблочкова. Были они одноразовыми, работали меньше двух часов, но светили так ярко, что в сравнении с ними традиционные керосиновые и газовые фонари выглядели тусклыми звездочками.

В 1879 году американский изобретатель Томас Эдисон сделал собственный вариант лампы накаливания. Он запатентовал лампочку с платиновой, а затем с угольной нитью. Лампа горела ярко и работала 40 часов! Чтобы сделать пользование лампочкой удобным, он одновременно с ней запатентовал выключатель и цокольный патрон. Для их массового внедрения как раз и понадобились промышленные электроисточники. Чтобы увеличить сбыт своих лампочек, в 1882 году Эдисон построил в Нью-Йорке первую электростанцию, которая обслуживала целый квартал.

От Сименса к ГОЭЛРО

В России первая передвижная электростанция из 18 паровых двигателей, вращавших 40 динамо-машин, была сооружена в 1883 году для освещения Московского Кремля при коронации Александра III. А первая стационарная запущена в декабре того же года в Питере, на барже на реке Мойке у Зеленого моста, который тогда назывался Полицейским. Энергии этой станции хватало для того, чтобы запитать 32 больших электрических фонаря и осветить Невский проспект на участке от Адмиралтейства до Аничкова моста.

Волховская ГЭС была одной из первых построенных в рамках проекта ГОЭЛРО, она действует и поныне

Официальной датой рождения российской энергосистемы принято считать 4 (16) июля 1886 года, когда Александр III подписал Устав Общества электрического освещения, созданного купцом первой гильдии Карлом фон Сименсом — младшим братом Вернера Сименса и его представителем в Российской империи. Новое общество принялось за электрификацию России и в 1897 году запустило в Москве первую крупную электростанцию на Раушской набережной, которая действует и сейчас.

В 1917 году общество было национализировано. Пришедший к власти Владимир Ленин заявил, что «коммунизм это есть Советская власть плюс электрификация всей страны». В соответствии с принятым 22 декабря 1920 года планом ГОЭЛРО («ГОсударственная комиссия по ЭЛектрификации РОссии») за десятилетие электрические мощности страны должны были вырасти почти в четыре раза. К 1931 году план этот был перевыполнен. В СССР было построено множество крупных и мелких электростанций, проложены десятки тысяч километров линий электропередачи. По выработке электроэнергии страна вышла на третье место в мире.

Третий источник

До середины прошлого века электроэнергия в промышленных масштабах вырабатывалась почти исключительно на тепловых или гидроэлектростанциях. Но в 1942 году в Чикаго вступил в действие первый ядерный реактор, построенный итальянским физиком Энрико Ферми. В СССР экспериментальный ядерный реактор Ф-1 бы запущен под руководством Игоря Курчатова 25 декабря 1946 года. Это был шар внешним диаметром 7,5 м с рабочей камерой диаметром 6 м, внутри которого происходила контролируемая реакция ядерного распада.

Оба этих реактора были экспериментальными установками, не имевшими практического применения. И у американского, и у советского аппарата отсутствовала одна из самых важных частей — система охлаждения. Поэтому и тот и другой работали, что называется, на малых оборотах. Во время важных экспериментов операторы выводили их мощность даже не на киловатты, а на считанные ватты, а в дежурном режиме установки не давали и одного ватта. Только в июне 1954 года заработала первая промышленная атомная энергоустановка мощностью 5 МВт.

Тут у нас есть повод для гордости, ибо произошло это событие в СССР, в Обнинске. Первая АЭС проработала без серьезных инцидентов почти полвека и была остановлена исключительно по причине моральной устарелости. Сейчас на территории Обнинской АЭС работает Музей атомной энергетики.

Ветроэнергетическая установка. Первые ветряные электростанции были построены в Дании еще в конце XIX века  

Электроменьшинства

На тепло-, гидро- и атомных электростанциях сейчас производится примерно 99,1% мировой электроэнергии. Но есть еще электростанции, в том числе достаточно крупные, которые преобразуют в электричество энергию солнца, ветра, приливов, земного тепла (геотермальные), биомассы.

На их долю приходится менее 1%. Но эта доля постоянно растет. Мировая мощность ветряных электростанций за последние 14 лет выросла более чем в 30 раз, с 6,4 до 194 ГВт. Эксперты Международного энергетического агентства предполагают, что к 2050 году она сможет покрывать до пятой части потребностей человечества. Энергетические аппетиты Филиппин и Исландии уже сейчас на 30% удовлетворяются за счет геотермальных электростанций. В Германии в удачные годы ветряки дают до 9% электричества, в Дании этот показатель доходит до 19%, а в Испании 22 марта 2008 года было так ветрено, что местные ветрогенераторы дали в государственную энергосистему более 40% всей электроэнергии.

В России сейчас действует одна приливная электростанция — в Кислой губе на побережье Баренцева моря — мощностью 1,7 МВт. Между тем еще во времена СССР у нас были проработаны проекты нескольких ПЭС, каждая из которых могла бы стать самой мощной в мире. Так, проектная мощность Пенжинской ПЭС (залив Шелихова в Охотском море) составляет 87 ГВт. Для сравнения: крупнейшая в Европе Запорожская АЭС выдает 6 ГВт, а крупнейшая в России тепловая Сургутская ГРЭС-2 — 5,6 ГВт. Вот только строить новые ПЭС в России никто пока не начинает.

Синтез вместо распада

Управляемый термоядерный синтез при его относительной безопасности и экологической чистоте мог бы решить энергетические проблемы человечества на несколько веков вперед. Пока ведутся подготовительные работы для строительства реактора ITER. Дата окончания строительства уже не раз переносилась и намечена теперь на 2019 год. Но даже если ITER будет запущен в эти сроки, следующие два десятилетия он будет работать в экспериментальном режиме, как и первые ядерные реакторы. И только в 2040 году, в случае успеха эксперимента, он даст промышленный ток. И тогда в истории энергетики откроется новая эпоха.

Фото: BRIDGEMAN/FOTOДОМ, ALLESMÜLLER (CC-BY-SA), ИЛЛЮСТРАЦИИ МАРИНЫ НОВИКОВОЙ, DIOMEDIA

Рубрика: Эволюция
Ключевые слова: электричество
Просмотров: 9754