Что такое электрификация: Электрификация – это… Что такое Электрификация?

ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ?

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО В НАШЕЙ ЖИЗНИ

Лектрификация нашей страны — это широкое вне­дрение электричества во все отрасли народного хозяйства для повышения производи­тельности труда, облегчения тяжёлого физического труда и улучшения бытовых условий трудящихся.

Электрификация—это электр оэнергетичес кое вооружение всего нашего народного хо­зяйства. Для этой цели у нас строят мощные фабрики электрической энергии — электрические станции. Наши мощные тепловые и гидроэлектростанции — результат успешного осуществления первого плана электрификации (плана ГОЭЛРО) и сталинских пятилеток. Десятки круп­ных электростанций строятся и сейчас в местах, обладаю­щих значительными запасами низкосортного топлива: бурого угля, торфа, сланцев, отходов перегонки нефти.

Сжигать в котлах центральных электростанций мест­ное низкосортное топливо и посылать всем потребителям по проводам «готовую» электрическую энергию очень выгодно. Ведь перевозка топлива по железным дорогам или водным путям для мелких электростанций обходится дорого.

Но дело здесь не только в расходах по перевозке топ­лива. Отпадает надобность иметь на каждой фабрике или на каждом заводе свою электростанцию, свои склады топ­лива, лишних рабочих и техников.

Мы строим также крупнейшие гидроэлектрические станции, использующие энергию наших многоводных рек, особенно в районах, не имеющих местного топлива. Вспомните о наших реках Волге, Днепре, Неве, Каме, Лене, Енисее, Оби, Ангаре, Куре, Тереке и многих других. Водной энергией каждой из этих рек можно вращать тур­бины мощных гидростанций. Превращение энергии этих рек в электрическую энергию создаёт основу для даль­нейшего развития промышленности советского севера, Урала, Сибири, Кавказа.

Гидростанции производят самую дешёвую электриче­скую энергию, они обслуживаются значительно меньшим количеством людей по сравнению с тепловыми станциями.

Осенью 1950 года по инициативе товарища Сталина Совет Министров СССР принял четыре постановления о сооружении на Волге крупнейших в мире гидроэлектро­станций — Куйбышевской и Сталинградской, на Днепре — Каховской электростанции и трёх электростанций на реке Аму-Дарье и Главном Туркменском канале.

Эти ГЭС бу­дут вырабатывать до 22 миллиардов киловаттчасов элект­рической энергии в год.

Огромная мощность новых гидростанций — свыше

4 миллионов киловатт — становится особенно понятной, если вспомнить, что по плану ГОЭЛРО, справедливо ка­завшемуся грандиозным для того времени, в нашей стране намечалось построить 30 электростанций общей мощ­ностью в полтора миллиона киловатт, в то время как теперь только одна Куйбышевская ГЭС превосходит весь план ГОЭЛРО! Новые гидроэлектростанции будут выра­батывать в 11 раз больше электрической энергии, чем все электростанции дореволюционной России.

В результате сооружения мощных гидроэлектростан­ций будет одновременно разрешено несколько народнохо­зяйственных задач. Москва, районы Куйбышева, Сара­това, Сталинграда, центрально-чернозёмных областей, Туркменистана и нижнего течения Днепра получат оби­лие дешёвой электроэнергии. Улучшатся Судоходные ус­ловия в нижнем течении Волги. От этого значительно воз­растёт грузопоток на этой реке. Возникнет новая водно­транспортная магистраль на Главном Туркменском ка­нале. 25 миллионов гектаров прежде засушливых земель Заволжья и обширных пустынных земель Прикаспийской низменности, Туркменистана и особенно пустыни Кара­кумы, южных районов Украины и северных районов Крыма получат необходимое орошение и обводнение. В стране будет создана новая гигантская житница, хлоп­ковая база, новые края выращивания технических куль­тур, риса, винограда, фруктов. Обилие воды и электро­энергии помогут преобразовать природу — климат и ра­стительный мир — на огромной территории и навсегда по­кончить с губительными суховеями.

Понятно, что только в плановом социалистическом го­сударстве благодаря великим преимуществам советского строя возможно сооружение в короткий срок таких ги­гантских сооружений.

Электрификация означает также строительство боль­шой сети линий передачи электрической энергии высокого напряжения на дальние расстояния. Самыми длинными в мире будут линии электропередачи Куйбышев — Москва и Сталинград — Москва — но 1000 километ­ров. Эти линии будут передавать электрическую энер­гию при напряжении в 400 тысяч вольт. Такого напря­жения на линиях электропередачи ещё не знает мировая техника.

Отдельные электростанции связываются высоковольт­ными линиями в энергетические системы. Линиями элек­тропередачи уже объединены десятки районных электро­станций Москвы и Московской области — система Мос­энерго. Электростанции Донбасса образуют систему Дон – бассэнерго. Имеются энергосистемы, объединяющие электростанции Ленинграда, Киева, городов Грузии, Ар­мении. Это очень выгодно и увеличивает надёжность по­дачи электроэнергии. Если случается какая-нибудь непо­ладка на одной из электростанций, то необходимую по­требителям электрическую энергию продолжают давать другие электростанции.

Электрификация нашей страны включает также со­здание широкой сети небольших колхоз­ных электростанций, перевооружающих наше сельское хозяйство, несущих новый быт в советскую де­ревню.

У нас существует много и таких тепловых электростан­ций, которые вырабатывают одновременно не только электрическую, но и тепловую энергию. Это теплоэлектро­централи — ТЭЦ.

Централизованное снабжение потребителей теплом, па­ром и горячей водой так же удобно и выгодно, как и снаб­жение их электроэнергией.

Поэтому наряду с электрификацией в нашей стране проводится огромная работа по теплофикации: строятся мощные теплоэлектроцентрали с теплофикацион­ными турбинами. Отработанный в турбинах пар, содержа­щий ещё значительное количество тепла, используется почти до предела. Отработанным паром нагревается вода, подаваемая в радиаторы отопления и горячие краны во­допровода потребителей. При этом пар, охлаждаясь, пре­вращается в воду, которая направляется обратно в котёл.

Этот «отборный» пар необходим и близрасположенным предприятиям. Заводам становятся ненужными их соб­ственные котельные. Отпадает необходимость возить для них топливо.

Благодаря теплофикации в одной только Москве за последние годы было ликвидировано несколько сот домо­вых и заводских котельных и столько же труб перестали загрязнять воздух столицы дымом.

Наша страна по развитию теплофикации уже давно опередила все другие государства. Протяжённость наших тепловых сетей исчисляется теперь многими сотнями ки­лометров. А ещё в 1924 году она не превышала двух ки­лометров.

В Москве более 100 фабрик и заводов и свыше 1500 общественных, служебных и жилых зданий полу­чают тепловую энергию для отопления и производствен­ных целей от городских ТЭЦ. Использование отбросного тепла турбин для теплофикации ежегодно экономит нашей стране несколько миллионов тонн угля!

Теплофикация — это составная часть энергетики, элек­трификации. Посмотрим, что представляет собой электри­фикация отдельных отраслей промышленности?

Если вы хотите приобрести магнитные пазлы, то вы можете сделать это на сайте “Vlady Toys”. Эти изделия используют по-разному: В качестве носителей рекламной информации. Как развивающие игры для детей. Для …

Широкий номенклатурный ряд светодиодных светильник, позволяющий использовать их для решения самых разных задач, позволил им завоевать популярность не только в архитектуре и интерьерном освещении, рекламе, автомобилестроении, но и в более …

Как вы можете уточнить степень качества электротехнической и смежной продукции Каталог поставляемой в данное время проводниковой продукции настолько объёмен, что полное сравнение брендов, параметров и возможностей применения товаров, заняло бы …

Что такое электрификация зданий?

Впервые здания были электрифицированы почти 150 лет назад. Но до сих пор термин «электрификация зданий» остается одним из самых популярных в энергетике.

В большинстве зданий используется несколько видов топлива: электричество для освещения и электронных устройств; ископаемое топливо для плит, котлов и водонагревателей.

Постоянная зависимость от ископаемого топлива привела к тому, что здания стали крупнейшим источником загрязнения планеты. Например, в  Соединенных Штатах на долю зданий приходится примерно 40 процентов энергопотребления и выбросов парниковых газов, и почти в половине всех домов  используется для отопления природный газ.

Термины «электрификация здания», «полезная электрификация» и «декарбонизация здания» описывают переход к использованию электричества вместо ископаемых видов топлива для отопления и приготовления еды. Цель такого перехода – здания, использующие электроэнергию с нулевым выбросом углерода.

 Какие технологии используются в электрификации зданий?

Тепловые насосы. Электрификация зданий является сегодня привлекательной альтернативой. Электроприборы уже могут работать, используя энергию, вырабатываемую возобновляемыми источниками энергии.

Тепловые насосы – это технология, позволяющая распространить электрификацию зданий. В отличие от обычных плит или котлов, которые сжигают топливо для производства тепла, тепловые насосы используют электричество для передачи энергии туда, где она необходима, или отводят его оттуда, где его нет, как холодильник. А поскольку тепловые насосы могут либо отводить тепло из помещения во время сезона охлаждения, либо улавливать тепло снаружи от земли или воздуха, а зимой извлекать его из помещения, то они предлагают отопление и кондиционирование с помощью одного и того же оборудования.

В полностью электрифицированном доме печи и котлы, которые сегодня работают на природном газе можно заменить наземными или воздушными тепловыми насосами. Газовые водонагреватели могут быть заменены на водонагреватели с тепловым насосом. А на кухне газовые печи и конфорки можно заменить электрическими плитами и индукционными варочными панелями.

Тепловые насосы намного эффективнее. Воздушные тепловые насосы или водонагреватели с тепловым насосом в три-пять раз эффективнее аналогов, работающих на природном газе.

Это имеет смысл для умеренного климата. Но работают ли тепловые насосы в холодное время года?

Существует заблуждение, что тепловые насосы не будут работать в условиях сильного холода. Это не так. Недавний отчет Института Роки Маунтин (RMI) показывает, что тепловые насосы в холодном климате могут нагревать дома при температуре на улице  -24,5 градуса по Цельсию.

«Это правда, что более старые модели, а также модели, рассчитанные на температуры Южной или Средней Атлантики, не справляются со сверхнизкими температурами. Но те, которые мы производим, отлично работают при любых температурах», – говорит GTM Майкл Стоддард из Efficiency Maine.

Существуют ли другие преимущества для электрификации зданий?

Да, это здоровье и безопасность. Растет число исследований, документирующих загрязнение воздуха в домах с газовыми плитами.

RMI и несколько групп по защите окружающей среды и общественных интересов опубликовали отчет, в котором рассматривается связь между сжиганием газа в помещении для приготовления пищи и негативными последствиями для здоровья. Исследователи обнаружили, что приготовление пищи на газу может привести к повышению уровня диоксида азота и угарного газа, что нарушает стандарты загрязнения окружающей среды, а у детей риск заражения астмой повышается на 42 процента.

Как только люди начинают готовить на электрических плитах или индукционных варочных панелях, они, как правило, отдают предпочтение безопасности электрических плит.

Дороже ли эксплуатировать здания на 100% электричестве?

Полная электрификация для новых зданий обойдется дешевле. Строители не устанавливают линии и счетчики для природного газа, а энергоэффективность может контролировать расходы на электроэнергию. В другом отчете RMI говорится, что новые дома, оснащенные электрическими тепловыми насосами, герметичной оболочкой здания и солнечными панелями на крыше, экономичны даже в регионах с холодным климатом.

Для существующих зданий это сложнее.
Но владельцы зданий всегда могут сократить общее потребление энергии, снизить счета за электроэнергию и сократить выбросы при замене газовых плит, котлов и водонагревателей на электрические тепловые насосы.

Владельцам старых зданий, возможно, придется заплатить за модернизацию электрических панелей и инвестировать в повышение энергоэффективности, чтобы обеспечить полную электрификацию.

Может ли энергосистема справиться с широко распространенным переходом на полностью электрические здания?

Скорее всего – да, но возникнут некоторые сложности; операторы сетей должны быть готовы к новому сезонному пику. Потребуются постоянные инвестиции в программы по утеплению домов, установку гибких, чувствительных к сетям водонагревателей на тепловых насосах, долгосрочные накопители энергии и другие меры для снижения пикового спроса на электроэнергию во время продолжительных холодов.

По данным Национальной лаборатории возобновляемой энергии, электрификация в целом по стране (включая транспорт) может увеличить потребление электроэнергии в США до 38 процентов к 2050 году. Однако общее использование энергии сократится на 21 процента, потому что электрические технологии «конечного использования» намного эффективнее, чем оборудование, работающее на ископаемом топливе.

Что нарушит статус-кво?

В конечном итоге все сводится к комбинации «решение политиков + желание потребителей».

Как и во многих аспектах энергетического перехода Америки, Калифорния играет ведущую роль в политической сфере. Уже около 30 американских городов и округов, в основном в Калифорнии, последовали примеру Беркли и приняли постановления, которые рекомендует строительство зданий по новым технологиям.

Комиссия по коммунальным предприятиям штата Калифорния разрабатывает правила для программы стоимостью 200 миллионов долларов, которая обеспечит стимулы для низкоуглеродных технологий водяного отопления для новых и уже введенных в эксплуатацию зданий. Недавно были пересмотрены устаревшие правила, в соответствии с которыми электрические помещения и водонагреватели лишились права на скидки в рамках калифорнийских программ энергоэффективности.
Калифорнийские регуляторы одобрили финансирование 45 миллионов долларов для установок нагревателей воды на тепловых насосах до 2025 года. Регуляторы штата Нью-Йорк выделили почти полмиллиарда долларов на финансирование тепловых насосов.

Проблемой остается отношение потребителей. Недавний опрос показал, что большинство жителей Калифорнии незнакомы с тепловыми насосами и индукционными варочными панелями, несмотря на то, что 70 % опрошенных предпочитают использовать энергию ветра и солнца для электроприборов.

Компания «Guidehouse Insights» (ранее «Navigant Research») считает, что к 2029 году глобальный доход на полностью электрические бытовые технологии вырастет в пять раз, достигнув 12,9 млрд. долларов США, несмотря на низкую осведомленность потребителей.

Кто-нибудь выступает против перехода на полностью электрические здания?

Компании природного газа, естественно.
Исследование, проведенное Американской газовой ассоциацией, пришло к выводу, что запрет на отопительное оборудование на ископаемом топливе, будет «обременителен для потребителей и для экономики» и приведет к резкому увеличению пикового спроса на электроэнергию.

Сторонники экологически чистой энергии ставят под сомнение предположения о затратах и выбросах.

Губернатор Аризоны Дуг Дучей подписал законопроект, запрещающий муниципалитетам принимать кодексы или постановления, запрещающие использование природного газа в зданиях.

Является ли «возобновляемый природный газ» альтернативой ископаемому газу?

Да, но возможности ограниченны.

Природные газовые компании говорят, что возобновляемый природный газ, улавливаемый на очистных сооружениях, молокозаводах и других источниках органических отходов, может вытеснить природный (ископаемый) газ и сократить выбросы парниковых газов. Но даже исследования, проводимые газовой промышленностью, показывают, что возобновляемый природный газ может заменить лишь небольшой процент текущего потребления газа. В Калифорнии это составит 9 %, а по всей стране 14 %.

В недавнем отчете, подготовленном для Калифорнийской энергетической комиссии, говорится, что «электрификация зданий, вероятно, будет более долгосрочной стратегией с меньшими затратами и меньшим риском по сравнению с возобновляемым природным газом».

Существуют ли другие проблемы с переходом на полностью электрические здания?

Конечно. На самом деле существует длинный список  проблем, хотя все они могут быть решены:
– Как профинансировать масштабную модернизацию электрификации существующих зданий?

– Каковы наилучшие способы развеять мифы об электрификации для подрядчиков («Тепловые насосы не работают на морозе!») и потребителей («Я не откажусь от своей газовой плиты!»)?
– И как избавиться от устаревших регуляторных барьеров?

Что такое электрификация частного дома?. Shop220

Сегодня купить автоматические выключатели ABB можно в специализированных магазинах. Бытует мнение, что прогресс человечества обусловлен его тягой к комфорту. Такая тяга прослеживается на протяжении всей истории жизнедеятельности человека, однако стандарты комфорта претерпевали определенную эволюцию. То, что считали комфортным наши предки, представляется нам условиями чуть ли не полевыми. Что же изменилось в быту людей за последние несколько сотен лет? Что представляет собой электричество в современном доме? Теоретически электричество может удовлетворить все нужны человека. Оно дает связь, свет и тепло, позволяет готовить пищу и стирать белье, слушать любимую музыку и узнавать последние новости. В мире ежегодно производятся тысячи бытовых устройств и приборов, которые способны выполнять все перечисленные выше функции. Наличие электричества – это незаменимый атрибут комфорта. Электричество – это источник для дополнительного отопления. Электричество – это наиболее удобный источник питания для освещения. Как организовать электроснабжение в частном доме? Несмотря на то что Вы изъявили желание организовать электросеть у себя дома, инспектирующие и разрешительные структуры могут не позволить Вам сделать это так, как Вы задумали. Точнее, они призваны обеспечить соответствие потребителя определенным требованиям. В настоящее время разработан ряд требований, не имеющих отношения к организации системы электроснабжения частного дома, но предоставляющих возможность грамотно подобрать составляющие системы и регламентирующих оформление проектных документов. В первую очередь, нужно получить специальное разрешение на электроснабжение. В настоящее время жилищное строительство ведется в рамках сообществ арендаторов или собственников земельных участков. Далее хозяин дома должен уяснить для себя, в каком именно объеме он собирается использовать электрическую энергию, то есть определить, какие нужды будут удовлетворять электроприборы.

Слово ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ – Что такое ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ?

Слово состоит из 14 букв: первая э, вторая л, третья е, четвёртая к, пятая т, шестая р, седьмая и, восьмая ф, девятая и, десятая к, одиннадцатая а, двенадцатая ц, тринадцатая и, последняя я,

Слово электрификация английскими буквами(транслитом) – elektrifikatsiya

Значения слова электрификация. Что такое электрификация?

Электрификация

Электрификация [от электричество и …фикация], широкое внедрение в народное хозяйство электрической энергии, вырабатываемой централизованно на электростанциях, объединённых линиями электропередачи в энергосистемы.

БСЭ. — 1969—1978

Электрифика́ция — широкое внедрение в различные отрасли хозяйства и в быт электрической энергии. В плановом хозяйстве Советского Союза электрификация являлась важнейшим условием строительства социалистического общества.

ru.wikipedia.org

ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ [от электричество) и лат. facio – делаю] – широкое внедрение в нар. хозяйство электрич. энергии, вырабатываемой централизованно на электростанциях, объединённых высоковольтными сетями в энергетич. системы.

Большой энциклопедический политехнический словарь

Электрификация Таганрога

Электрификация Таганрога — начало электрификации г. Таганрога было положено строительством в 1878 году на Таганьем мысу электрического маяка. 1807 г. — в Тагангроге при императоре Александре I было проведено масляное уличное освещение.

ru.wikipedia.org

Электрификация железных дорог

Электрифика́ция желе́зных доро́г — комплекс мероприятий, выполняемых на участке железной дороги для возможности использовать на нём электроподвижной состав: электровозы, электросекции или электропоезда.

ru.wikipedia.org

Электрификация железных дорог, перевод железных дорог на электрическую тягу и создание новых электрифицированных ж. д. На электрифицированных ж. д. тяговые электродвигатели электровозов получают энергию от контактной сети…

БСЭ. — 1969—1978

ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ замена на ж. д. паровой тяги на электр. Энергия, необходимая для питания электровозов, вырабатывается на электр. станциях и после необходимых преобразований ее на тяговых подстанциях передается посредством контактной…

Технический железнодорожный словарь. – 1941

ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА — применение электричества к тем или другим процессам с.-х. производства. Предпосылками для развития Э. с. х. СССР являются: рост индустриализации народного х-ва в целом, рост общей электрификации страны…

Сельскохозяйственный энциклопедический словарь. – 1989

Плюс электрификация

«Плюс электрификация» — мультипликационный фильм.

ru.wikipedia.org

Министерство энергетики и электрификации СССР

Министе́рство энергетики и электрификации СССР (сокр. Минэнерго) — орган государственного управления в СССР, согласно Конституции СССР, являвшийся общесоюзным министерством. Центральный аппарат ведомства располагался по адресу: Москва, 25 Октября…

ru.wikipedia.org

Русский язык

Электр/ифик/а́ци/я [й/а].

Морфемно-орфографический словарь. — 2002

---

1. электрик
2. электрино
3. электрификатор
4. электрификация
5. электрифицировавший
6. электрифицированный
7. электрифицироваться

Электрификация и электроснабжение – Белорусская железная дорога

Хозяйство электрификации и электроснабжения включает в себя 7 дистанций: Минскую, Барановичскую, Брестскую, Гомельскую, Могилевскую, Витебскую и Оршанскую. Одна из них — Витебская — обслуживает неэлектрифицированные участки железной дороги. В хозяйстве электрификации и электроснабжения имеется дорожная электротехническая лаборатория, 22 тяговые подстанции, контактную сеть обслуживают 29 районов контактной сети, энергетику — 18 районов электроснабжения.

Эксплуатационная длина электрифицированных участков дороги — 1264 км, что составляет 23% от общей протяженности дороги, в том числе на переменном токе — 1237,6 км, на постоянном — 26,4 км. Участки работают на переменном токе напряжением 27,5 кВ, 2×25 кВ и на постоянном токе напряжением 3,3 кВ. Длина воздушных линий 6-10 кВ составляет 6554 км, кабельных линий 6-10 кВ — 1371 км. Численность работников в хозяйстве составляет 1696 человек.

Основная задача хозяйства электрификации и электроснабжения — бесперебойное обеспечение электроэнергией объектов и устройств железной дороги, обеспечение надежной работы устройств контактной сети, линий электроснабжения, дальнейшее развитие хозяйства электрификации и электроснабжения на основе передовых достижений в области электроэнергетики и железнодорожного транспорта.

Основными направлениями в развитии хозяйства электрификации и электроснабжения являются освоение современного оборудования и технологий, организация выпуска импортируемой продукции на предприятиях дороги и республики, модернизация существующих линий, тяговых и трансформаторных подстанций, внедрение новейшей аппаратуры диагностики электротехнического оборудования, кабельных линий и контактной сети.

Дорожная электротехническая лаборатория проводит научно-исследовательские работы, диагностику оборудования, занимается внедрением новейших устройств микропроцессорных релейных защит и телемеханики, вопросами метрологического обеспечения, производит диагностику состояния контактной подвески вагоном-лабораторией электрифицированных участков Белорусской железной дороги, а также Латвийской, Литовской и Калининградской железных дорог.

Фотогалерея

Электрификация – Electrification – qaz.wiki

Процесс замены чего-либо для использования электроэнергии

Эта статья о системе для выработки, передачи, распределения и использования электроэнергии. Для использования в других целях, см Электрификация (значения) .

Электрификация – это процесс питания от электричества и, во многих контекстах, введение такой энергии путем перехода от более раннего источника питания. Широкое значение этого термина, например, в истории технологий , экономической истории и экономического развития , обычно применяется к региону или национальной экономике. Вообще говоря, электрификация была расширением систем производства и распределения электроэнергии, которые произошли в Великобритании, Соединенных Штатах и ​​других ныне развитых странах с середины 1880-х годов примерно до 1950 года и все еще продолжаются в сельских районах в некоторые развивающиеся страны . Это включало переход в производстве от линейного вала и ременной передачи с использованием паровых двигателей и гидроэнергии к электродвигателям .

Электрификацию отдельных отраслей экономики называют такие терминами, как фабричная электрификация , электрификация бытовой , электрификация сельской местности или электрификация железных дорог . Это также может применяться к изменению промышленных процессов, таких как плавка, плавление, отделение или рафинирование угля или кокса, или химических процессов к некоторым типам электрических процессов, таких как электродуговая печь , электрическая индукция или резистивный нагрев, или электролиз или электролитическое разделение.

Электрификация была названа Национальной инженерной академией «величайшим инженерным достижением 20 века» .

История электрификации

Самыми ранними коммерческими применениями электричества были гальваника и телеграф .

Разработка магнето, динамо-машин и генераторов

Диск Фарадея, первый электрогенератор. Магнит в форме подковы (A) создавал магнитное поле через диск (D) . Когда диск поворачивался, это индуцировало электрический ток радиально наружу от центра к ободу. Ток выходил через скользящий пружинный контакт m , через внешнюю цепь и обратно в центр диска через ось.

В 1831–1832 годах Майкл Фарадей открыл принцип действия электромагнитных генераторов. Принцип, позже названный законом Фарадея , заключается в том, что электродвижущая сила генерируется в электрическом проводнике, который подвергается воздействию переменного магнитного потока , как, например, провод, движущийся через магнитное поле. Он также построил первый электромагнитный генератор, названный диском Фарадея , тип униполярного генератора , использующий медный диск, вращающийся между полюсами подковообразного магнита . Он произвел небольшое напряжение постоянного тока.

Примерно в 1832 году Ипполит Пиксий усовершенствовал магнето, применив подкову с проволочной намоткой , с дополнительными катушками проводника, генерирующими больший ток, но это был переменный ток. Андре-Мари Ампер предложил способ преобразования тока из магнето Pixii в постоянный ток с помощью качающегося переключателя. Позже сегментированные коммутаторы использовались для производства постоянного тока.

Уильям Фотергилл Кук и Чарльз Уитстон разработали телеграф примерно в 1838-40 гг. В 1840 году Уитстон использовал разработанное им магнето для питания телеграфа. Уитстон и Кук добились важных улучшений в области производства электроэнергии, используя электромагнит с батарейным питанием вместо постоянного магнита, который они запатентовали в 1845 году. Динамо-машина с самовозбуждающимся магнитным полем отказалась от батареи для питания электромагнитов. Этот тип динамо-машины был изготовлен несколькими людьми в 1866 году.

Первый практический генератор, машина Gramme , был изготовлен ZT Gramme, который продал многие из этих машин в 1870-х годах. Британский инженер REB Crompton улучшил генератор, чтобы обеспечить лучшее охлаждение воздуха, и внес другие механические улучшения. Составная обмотка, дававшая более стабильное напряжение с нагрузкой, улучшала рабочие характеристики генераторов.

Улучшения в технологии производства электроэнергии в 19 веке значительно повысили ее эффективность и надежность. Первые магнето преобразовывали в электричество лишь несколько процентов механической энергии. К концу 19 века самый высокий КПД превышал 90%.

Электрическое освещение

Дуговое освещение

Демонстрация Яблочковым своих ярких дуговых ламп на Парижской выставке 1878 года вдоль авеню де л’Опера вызвала резкую распродажу акций газовых компаний.

Сэр Хамфри Дэви изобрел угольную дуговую лампу в 1802 году, когда обнаружил, что электричество может производить легкую дугу с угольными электродами. Однако он не использовался в значительной степени до тех пор, пока не были разработаны практические способы производства электроэнергии.

Угольные дуговые лампы запускались путем соприкосновения двух угольных электродов, которые затем разделялись в пределах узкого зазора. Поскольку уголь выгорел, зазор приходилось постоянно регулировать. Для регулирования дуги было разработано несколько механизмов. Обычный подход заключался в подаче угольного электрода под действием силы тяжести и поддержании зазора с помощью пары электромагнитов, один из которых втягивал верхний уголь после зажигания дуги, а второй управлял тормозом подачи под действием силы тяжести.

Дуговые лампы того времени имели очень интенсивный световой поток – в диапазоне 4000 свечей (кандел) – и выделяли много тепла, и они были опасными для возгорания, что делало их непригодными для освещения домов.

В 1850-х годах многие из этих проблем были решены с помощью дуговых ламп, изобретенных Уильямом Петри и Уильямом Стэйтом. В лампе использовался магнитоэлектрический генератор и саморегулирующийся механизм для регулирования зазора между двумя угольными стержнями. Их свет использовался для освещения Национальной галереи в Лондоне и был большой новинкой в ​​то время. Эти дуговые лампы и аналогичные им конструкции, работающие от больших магнето, были впервые установлены на английских маяках в середине 1850-х годов, но ограничения мощности помешали этим моделям добиться должного успеха.

Первая успешная дуговая лампа была разработана русским инженером Павлом Яблочковым и использовала генератор Грамма . Его преимущество заключалось в том, что он не требовал использования механического регулятора, как его предшественники. Впервые он был выставлен на Парижской выставке 1878 года и активно продвигался Граммом. В 1878 году дуговая лампа была установлена ​​вдоль авеню де л’Опера , площади Французского театра и вокруг площади Оперы на протяжении полумили .

Британский инженер РЭБ Кромптон разработал в 1878 году более сложную конструкцию, которая давала гораздо более яркий и устойчивый свет, чем свеча Яблочкова. В 1878 году он основал Crompton & Co. и начал производить, продавать и устанавливать лампы Crompton. Его концерн был одной из первых электротехнических фирм в мире.

Лампы накаливания

У различных форм ламп накаливания были многочисленные изобретатели; однако наиболее успешными из первых ламп были те, в которых использовалась углеродная нить, запаянная в высоком вакууме. Они были изобретены Джозефом Своном в 1878 году в Великобритании и Томасом Эдисоном в 1879 году в США. Лампа Эдисона была более успешной, чем лампа Свана, потому что Эдисон использовал более тонкую нить накала, что придало ей более высокое сопротивление и, следовательно, проводило гораздо меньше тока. Эдисон начал коммерческое производство ламп накаливания с углеродной нитью в 1880 году. Промышленное производство ламп Swan началось в 1881 году.

Дом Суона в Лоу-Фелле , Гейтсхед, был первым в мире, в котором были установлены работающие лампочки. Библиотека Lit & Phil в Ньюкасле была первым общественным залом, освещенным электрическим светом, а театр Савой – первым общественным зданием в мире, полностью освещенным электричеством.

Центральные электростанции и изолированные системы

Электросеть простая – Северная Америка

Первой центральной станцией, обеспечивающей общественное энергоснабжение, считается, что это будет станция в Годалминге , Суррей, Великобритания, осенью 1881 года. Система была предложена после того, как городские власти не смогли достичь соглашения о ставке, взимаемой газовой компанией, поэтому городской совет решил использовать электричество . Система зажигала дуговые лампы на главных улицах и лампы накаливания на нескольких переулках с гидроэлектростанциями. К 1882 году было подключено от 8 до 10 дворов, всего 57 фонарей. Система не имела коммерческого успеха, и город вернулся на газ.

Первый крупномасштабный центральный распределительный завод был открыт на Виадуке Холборн в Лондоне в 1882 году. Оснащенный 1000 лампами накаливания, которые заменили старое газовое освещение, станция освещала Холборн-Цирк, включая офисы Главпочтамта и знаменитую церковь Городского Храма. . Питание было постоянным током 110 В; из-за потерь мощности в медных проводах для заказчика это составило 100 В.

В течение нескольких недель парламентский комитет рекомендовал принять знаменательный Закон об электрическом освещении 1882 года, который разрешал лицам, компаниям или местным органам власти лицензировать поставки электроэнергии для любых общественных или частных целей.

Первой крупномасштабной центральной электростанцией в Америке была станция Эдисона на Перл-стрит в Нью-Йорке, которая начала работать в сентябре 1882 года. На станции было шесть динамо-машин Эдисона мощностью 200 лошадиных сил, каждая из которых приводилась в действие отдельным паровым двигателем. Он был расположен в деловом и коммерческом районе и поставлял 110 вольт постоянного тока 85 потребителям с 400 лампами. К 1884 году на Перл-стрит 508 покупателей было поставлено 10 164 лампы.

К середине 1880-х годов другие электрические компании создавали центральные электростанции и распределяли электроэнергию, в том числе Crompton & Co. и Swan Electric Light Company в Великобритании, Thomson-Houston Electric Company и Westinghouse в США и Siemens в Германии . К 1890 г. действовало 1000 центральных станций. В переписи 1902 года было зарегистрировано 3620 центральных станций. К 1925 году половину электроэнергии обеспечивали центральные станции.

Коэффициент нагрузки и изолированные системы

Схема электросети на английском языке

Одной из самых больших проблем, с которыми столкнулись первые электроэнергетические компании, была почасовая изменчивость спроса. Когда освещение было практически единственным видом использования электроэнергии, спрос был высоким в первые часы перед рабочим днем ​​и в вечерние часы, когда спрос достигал пика. Как следствие, большинство ранних электрических компаний не предоставляли услуги в дневное время, при этом две трети не обеспечивали дневное обслуживание в 1897 году.

Отношение средней нагрузки к пиковой нагрузке центральной станции называется коэффициентом загрузки. Чтобы электроэнергетические компании увеличили рентабельность и снизили тарифы, необходимо было увеличить коэффициент загрузки. В конечном итоге это было достигнуто за счет моторной нагрузки. Моторы используются больше в дневное время и многие работают непрерывно. (См .: Непрерывное производство .) Уличные электрические дороги идеально подходили для балансировки нагрузки. Многие электрические железные дороги вырабатывали собственную электроэнергию, а также продавали электроэнергию и управляли распределительными системами.

К началу ХХ века коэффициент загрузки увеличился – на Перл-стрит коэффициент загрузки увеличился с 19,3% в 1884 году до 29,4% в 1908 году. К 1929 году коэффициент загрузки во всем мире превышал 50%, в основном из-за двигателя. нагрузка.

До широкого распространения электроэнергии от центральных станций многие фабрики, крупные отели, многоквартирные и офисные здания имели собственное производство электроэнергии. Часто это было экономически привлекательно, потому что отработанный пар можно было использовать для отопления зданий и промышленных процессов, </ref> что сегодня известно как когенерация или комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ). Большая часть электроэнергии, генерируемой собственными силами, стала нерентабельной, поскольку цены на нее упали. Еще в начале 20 века количество изолированных энергосистем значительно превосходило число центральных станций. Когенерация по-прежнему широко применяется во многих отраслях промышленности, в которых используется большое количество пара и энергии, например, в целлюлозно-бумажной, химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Продолжение использования частных электрогенераторов называется микрогенерацией .

Электродвигатели постоянного тока

Первый коммутаторный электродвигатель постоянного тока, способный вращать механизмы, был изобретен британским ученым Уильямом Стердженом в 1832 году. Решающим достижением, которое он представлял по сравнению с двигателем, продемонстрированным Майклом Фарадеем, было включение коммутатора . Это позволило двигателю Sturgeon быть первым, способным обеспечивать непрерывное вращательное движение.

Фрэнк Дж. Спраг усовершенствовал двигатель постоянного тока в 1884 году, решив проблему поддержания постоянной скорости при переменной нагрузке и уменьшив искрение от щеток. Спраг продал свой двигатель через Edison Co.. С помощью двигателей постоянного тока легко изменять скорость, что сделало их пригодными для ряда применений, таких как электрические уличные железные дороги, станки и некоторые другие промышленные применения, где желательно регулирование скорости.

Переменный ток

Хотя первые электростанции поставляли постоянный ток , распространение переменного тока вскоре стало наиболее предпочтительным вариантом. Основные преимущества переменного тока заключались в том, что его можно было преобразовать в высокое напряжение для снижения потерь при передаче и что двигатели переменного тока могли легко работать с постоянной скоростью.

Технология переменного тока уходит корнями в открытие Майклом Фарадеем 1830–1831 годов, согласно которому изменяющееся магнитное поле может индуцировать электрический ток в цепи .

Трехфазное вращающееся магнитное поле двигателя переменного тока . Каждый из трех полюсов подключается к отдельному проводу. Каждый провод несет ток на 120 градусов по фазе. Стрелки показывают результирующие векторы магнитной силы. Трехфазный ток используется в торговле и промышленности.

Первым, кто придумал вращающееся магнитное поле, был Уолтер Бейли, который 28 июня 1879 года представил Физическому обществу Лондона работающую демонстрацию своего многофазного двигателя с батарейным питанием и коммутатора . Практически идентичный аппарату Бейли, французский инженер-электрик Марсель Депре в 1880 году опубликовал статью, в которой определил принцип вращающегося магнитного поля и двухфазную систему переменного тока для его создания. В 1886 году английский инженер Элиху Томсон построил двигатель переменного тока, расширив принцип индукции-отталкивания и свой ваттметр .

Это было в 1880-х годах, когда эта технология была коммерчески разработана для крупномасштабного производства и передачи электроэнергии. В 1882 году британский изобретатель и инженер-электрик Себастьян де Ферранти , работавший в компании Siemens, сотрудничал с выдающимся физиком лордом Кельвином, чтобы разработать технологию питания переменного тока, включая ранний трансформатор.

Силовой трансформатор , разработанный Люсьен Гаулард и Джона Диксона Гиббс был продемонстрирован в Лондоне в 1881 году и привлекла к себе интерес Westinghouse . Они также выставили изобретение в Турине в 1884 году, где оно было применено для системы электрического освещения. Многие из их проектов были адаптированы к конкретным законам, регулирующим распределение электроэнергии в Великобритании.

Себастьян Зиани де Ферранти занялся этим бизнесом в 1882 году, когда он открыл в Лондоне магазин по разработке различных электрических устройств. Ферранти рано поверил в успех системы распределения энергии переменного тока и был одним из немногих экспертов в этой системе в Великобритании. С помощью лорда Кельвина Ферранти первым изобрел первый генератор переменного тока и трансформатор в 1882 году. Джон Хопкинсон , британский физик , изобрел трехпроводную ( трехфазную ) систему распределения электроэнергии, за что ему была предоставлена патент 1882 г.

Итальянский изобретатель Галилео Феррарис изобрел многофазный асинхронный двигатель переменного тока в 1885 году. Идея заключалась в том, что два противофазных, но синхронизированных тока можно было использовать для создания двух магнитных полей, которые можно было бы объединить для создания вращающегося поля без какой-либо необходимости переключение или для движущихся частей. Другими изобретателями были американские инженеры Чарльз С. Брэдли и Никола Тесла , а также немецкий техник Фридрих Август Хазельвандер . Они смогли решить проблему запуска двигателя переменного тока с помощью вращающегося магнитного поля, создаваемого многофазным током. Михаил Доливо-Добровольский представил первый трехфазный асинхронный двигатель в 1890 году, гораздо более функциональная конструкция, которая стала прототипом, используемым в Европе и США. К 1895 году GE и Westinghouse выпустили на рынок электродвигатели переменного тока. При однофазном токе конденсатор или катушка (создающая индуктивность) могут использоваться в части цепи внутри двигателя для создания вращающегося магнитного поля. Многоскоростные двигатели переменного тока с раздельно подключенными полюсами существуют давно, наиболее распространенными из которых являются двухскоростные. Скорость этих двигателей изменяется путем включения или выключения набора полюсов, что делалось с помощью специального пускателя двигателя для более крупных двигателей или простого переключателя нескольких скоростей для двигателей с малой мощностью.

Электростанции переменного тока

Первую электростанцию ​​переменного тока построил английский инженер-электрик Себастьян де Ферранти . В 1887 году Лондонская корпорация электроснабжения наняла Ферранти для проектирования своей электростанции в Дептфорде . Он спроектировал здание, электростанцию ​​и систему распределения. Он был построен в Стоуэдж, участке к западу от устья Дептфорд-Крик, когда-то использовавшемся Ост-Индской компанией . Построенный в беспрецедентных масштабах и являющийся пионером в использовании переменного тока высокого напряжения (10 000 В), он генерировал 800 киловатт и снабжал энергией центр Лондона. После завершения строительства в 1891 году это была первая по-настоящему современная электростанция, обеспечивающая высоковольтным переменным током, который затем был «урезан» трансформаторами для использования потребителями на каждой улице. Эта базовая система по-прежнему используется во всем мире.

В Америке Джордж Вестингауз, который заинтересовался силовым трансформатором, разработанным Голардом и Гиббсом, начал разрабатывать свою систему освещения переменного тока, используя систему передачи с повышающим напряжением 20: 1 с понижением. В 1890 году Вестингауз и Стэнли построили систему для передачи энергии на несколько миль в шахту в Колорадо. Было принято решение использовать переменный ток для передачи электроэнергии от Ниагарского энергопроекта до Буффало, штат Нью-Йорк. Предложения, представленные продавцами в 1890 году, включали системы постоянного тока и сжатого воздуха. Комбинированная система постоянного тока и сжатого воздуха оставалась на рассмотрении до конца графика. Несмотря на протесты комиссара Ниагары Уильяма Томсона (лорда Кельвина), было принято решение построить систему переменного тока, которая была предложена как Westinghouse, так и General Electric. В октябре 1893 года Westinghouse получил контракт на поставку первых трех двухфазных генераторов мощностью 5000 л.с., 250 об / мин, 25 Гц. Гидроэлектростанция была введена в эксплуатацию в 1895 году и на тот момент была крупнейшей из них.

К 1890-м годам одно- и многофазный переменный ток быстро внедрялся. В США к 1902 году 61% генерирующих мощностей составлял переменный ток, а в 1917 году он увеличился до 95%. Несмотря на превосходство переменного тока для большинства приложений, несколько существующих систем постоянного тока продолжали работать в течение нескольких десятилетий после того, как переменный ток стал стандартом для новых систем. .

Паровые турбины

Эффективность паровых первичных двигателей по преобразованию тепловой энергии топлива в механическую работу была решающим фактором в экономической эксплуатации паровых центральных генерирующих станций. В ранних проектах использовались поршневые паровые двигатели , работающие на относительно низких скоростях. Внедрение паровой турбины коренным образом изменило экономику работы центральной станции. Паровые турбины могли быть изготовлены с большей мощностью, чем поршневые двигатели, и, как правило, имели более высокий КПД. Скорость паровых турбин не менялась циклически во время каждого оборота; делает возможной параллельную работу генераторов переменного тока и повышает стабильность вращающихся преобразователей для производства постоянного тока для тяги и промышленного использования. Паровые турбины работали с более высокой скоростью, чем поршневые двигатели, не ограничиваясь допустимой скоростью поршня в цилиндре. Это сделало их более совместимыми с генераторами переменного тока только с двумя или четырьмя полюсами; между двигателем и генератором не потребовалась коробка передач или ленточный редуктор. Было дорого и в конечном итоге невозможно было обеспечить ременную передачу между тихоходным двигателем и высокоскоростным генератором с очень большими номиналами, необходимыми для обслуживания центральной станции.

Современная паровая турбина была изобретена в 1884 году британцем сэром Чарльзом Парсонсом , первая модель которого была подключена к динамо-машине , вырабатывающей 7,5 кВт (10 л.с.) электроэнергии. Изобретение паровой турбины Парсона сделало возможным дешевое и обильное электричество. К 1894 году турбины Парсонса были широко представлены на английских центральных станциях; Первой электроснабжающей компанией в мире, которая вырабатывала электроэнергию с помощью турбогенераторов, была собственная электроснабжающая компания Парсонса Newcastle and District Electric Lighting Company , созданная в 1894 году. За время существования Парсона генерирующая мощность блока была увеличена примерно в 10 000 раз. .

Первыми американскими турбинами были две установки De Leval на Edison Co. в Нью-Йорке в 1895 году. Первая американская турбина Parsons была на Westinghouse Air Brake Co. недалеко от Питтсбурга .

Паровые турбины также имели капитальные затраты и эксплуатационные преимущества по сравнению с поршневыми двигателями. Конденсат от паровых двигателей был загрязнен маслом и не мог быть использован повторно, в то время как конденсат от турбины чистый и обычно используется повторно. Паровые турбины были меньше по размеру и весу, чем поршневой паровой двигатель сравнимой мощности. Паровые турбины могут работать годами практически без износа. Поршневые паровые машины требовали серьезного обслуживания. Паровые турбины могут изготавливаться с мощностью, намного превышающей мощность любых когда-либо созданных паровых двигателей, что дает значительную экономию на масштабе .

Паровые турбины могут быть построены для работы на паре с более высоким давлением и температурой. Фундаментальный принцип термодинамики состоит в том, что чем выше температура пара, входящего в двигатель, тем выше его КПД. Внедрение паровых турбин стимулировало ряд улучшений в температурах и давлениях. В результате повышенная эффективность преобразования снизила цены на электроэнергию.

Удельная мощность котлов была увеличена за счет использования принудительного воздуха для горения и использования сжатого воздуха для подачи угольной пыли. Также была механизирована и автоматизирована транспортировка угля.

Электрическая сеть

Строители поднимают ЛЭП, 1920 год.

С реализацией передачи электроэнергии на большие расстояния стало возможным соединить между собой различные центральные станции для балансировки нагрузок и улучшения коэффициентов нагрузки. Межсетевые соединения становились все более востребованными по мере быстрого роста электрификации в первые годы 20-го века.

Чарльз Мерц из консалтингового партнерства Merz & McLellan построил электростанцию ​​Neptune Bank возле Ньюкасл-апон-Тайн в 1901 году и к 1912 году превратился в крупнейшую интегрированную энергосистему в Европе. В 1905 году он попытался повлиять на парламент, чтобы унифицировать различные напряжения и частоты в электроэнергетической отрасли страны, но только после Первой мировой войны парламент начал серьезно относиться к этой идее, назначив его главой парламентского комитета для решения этой проблемы. . В 1916 году Мерц указал на то, что Великобритания могла бы использовать свои небольшие размеры в своих интересах, создав плотную распределительную сеть для эффективного снабжения своей промышленности. Его выводы привели к Отчету Уильямсона 1918 года, который, в свою очередь, создал законопроект о поставках электроэнергии 1919 года. Этот закон стал первым шагом на пути к интегрированной электроэнергетической системе в Великобритании.

Более важный Закон об электроэнергии (поставке) 1926 года привел к созданию Национальной сети. Электричество Совет Центрального стандартизированы нации электроснабжения и установил первый синхронизированные сети переменного тока, работающие на 132 киловольт и 50 Гц . Он начал работать как национальная система, National Grid , в 1938 году.

В Соединенных Штатах после энергетического кризиса летом 1918 года в разгар Первой мировой войны стало национальной задачей консолидация поставок. В 1934 году Закон о холдинговых компаниях коммунального обслуживания признал электроэнергетические компании важным общественным достоянием наряду с газовыми, водопроводными и телефонными компаниями и, таким образом, получил определенные ограничения и регулирующий надзор за их деятельностью.

Электрификация бытовой техники

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

Сначала в Европе были электрифицированы сельские районы, а в США Управление электроснабжения сельских районов , созданное в 1935 году, ввело электрификацию в сельские районы.

Историческая стоимость электроэнергии

Электроэнергетика на центральных станциях обеспечивала электроэнергию более эффективно и с меньшими затратами, чем небольшие генераторы. Капитальные и эксплуатационные расходы на единицу мощности также были дешевле с центральными станциями. Стоимость электроэнергии резко упала в первые десятилетия двадцатого века из-за внедрения паровых турбин и повышения коэффициента нагрузки после внедрения двигателей переменного тока. По мере падения цен на электроэнергию потребление резко возросло, и центральные станции были увеличены до огромных размеров, что привело к значительной экономии за счет масштаба. Историческую стоимость см. Ayres-Warr (2002), рис. 7.

Преимущества электрификации

Преимущества электрического освещения

Электрическое освещение было очень желательно. Свет был намного ярче, чем у масляных или газовых ламп, и сажи не было. Хотя раньше электричество было очень дорого по сравнению с сегодняшним днем, оно было намного дешевле и удобнее, чем газовое или нефтяное освещение. Электрическое освещение было настолько безопаснее, чем нефтяное или газовое, что некоторые компании смогли оплачивать электричество за счет страховых сбережений.

Предварительно электрическая мощность

“Одним из наиболее важных изобретений для класса высококвалифицированных рабочих (инженеров) была бы небольшая движущая сила – возможно, от силы полчеловека до силы двух лошадей, которая могла бы начаться, а также прекратить свое действие при моментальное уведомление, не требует затрат времени на управление и имеет умеренную стоимость как по первоначальной стоимости, так и по ежедневным расходам “. Чарльз Бэббидж, 1851 г.

Чтобы паровые двигатели были эффективными, они должны были иметь мощность в несколько сотен лошадиных сил. Паровые двигатели и котлы также требовали операторов и обслуживания. По этим причинам самые маленькие коммерческие паровые двигатели имели мощность около 2 лошадиных сил. Это было выше необходимости для многих небольших магазинов. Кроме того, небольшая паровая машина и котел стоили около 7000 долларов, в то время как старая слепая лошадь, которая могла развивать 1/2 лошадиных силы, стоила 20 долларов или меньше. Машины для использования лошадей для мощности стоили 300 долларов или меньше.

Многие требования к мощности были меньше, чем у лошади. Торговые станки, такие как токарные станки по дереву, часто приводились в действие ручкой для одного или двух человек. Бытовые швейные машины приводились в действие ножным педалью; однако фабричные швейные машины приводились в движение паром от линейного вала . Иногда собак использовали на таких машинах, как беговая дорожка, которую можно было приспособить для сбивания масла.

В конце 19 века специально спроектированные здания энергетики сдавали помещения в аренду небольшим магазинчикам. Это здание снабжало жильцов электроэнергией от паровой машины через линейные шахты .

Электродвигатели были в несколько раз эффективнее небольших паровых двигателей, потому что генерация на центральной станции была более эффективной, чем небольшие паровые двигатели, а также потому, что валы и ремни линий имели высокие потери на трение.

Электродвигатели были более эффективны, чем энергия человека или животных. Эффективность преобразования корма для животных в работу составляет от 4 до 5% по сравнению с более чем 30% для электроэнергии, вырабатываемой с использованием угля.

Экономические последствия электрификации

Электрификация и экономический рост сильно взаимосвязаны. В экономике было показано, что эффективность производства электроэнергии коррелирует с техническим прогрессом .

В США с 1870 по 1880 год на каждый человеко-час приходилось 0,55 л.с. В 1950 году на каждый человеко-час приходилось 5 л.с., или на 2,8% годового прироста, снизившись до 1,5% с 1930-1950 годов. Период электрификации фабрик и домашних хозяйств с 1900 по 1940 год был периодом высокой производительности и экономического роста.

Большинство исследований электрификации и электрических сетей было сосредоточено на основных промышленных странах Европы и США. В других местах проводное электричество часто передавалось через цепи колониального правления. Некоторые историки и социологи рассматривали взаимодействие колониальной политики и развития электрических сетей: в Индии Рао показал, что региональная политика, основанная на лингвистике, а не на техно-географических соображениях, привела к созданию двух отдельных сетей; в колониальном Зимбабве (Родезия) Чиковеро показал, что электрификация была основана на расовых принципах и служила сообществу белых поселенцев, исключая африканцев; а в «Подмандатной Палестине» Шамир утверждал, что уступки британцами электроэнергии сионистской компании усугубили экономическое неравенство между арабами и евреями.

Источники энергии для производства электроэнергии

Большая часть электроэнергии вырабатывается тепловыми электростанциями или паровыми станциями, большинство из которых представляют собой электростанции на ископаемом топливе, которые сжигают уголь, природный газ, мазут или биотопливо, такое как древесные отходы и черный щелок от химической варки целлюлозы.

Наиболее эффективной тепловой системой является комбинированный цикл, в котором турбина внутреннего сгорания приводит в действие генератор, используя высокотемпературные газы сгорания, а затем отводит более холодные газы сгорания для выработки пара низкого давления для генерации традиционного парового цикла.

Гидроэлектроэнергия

Гидроэнергетика использует водяную турбину для выработки электроэнергии. В 1878 году первый в мире гидроэлектростанции схема питания была разработана в Cragside в Нортумберленд , Англия на Уильяма Джорджа Армстронга . Он использовался для питания одной дуговой лампы в его художественной галерее. Старая Schoelkopf электростанция № 1 возле Ниагарского водопада в сторону США начали производить электричество в 1881. первый Edison гидроэлектростанция, то Vulcan – стрит завод , начал свою работу 30 сентября 1882 года , в Эпплтон, штат Висконсин , с выходом около 12,5 киловатт.

Ветряные турбины

Первой ветряной турбиной, вырабатывающей электричество, была машина для зарядки аккумуляторов, установленная в июле 1887 года шотландским академиком Джеймсом Блайтом для освещения своего загородного дома в Мэрикирке , Шотландия. Спустя несколько месяцев американский изобретатель Чарльз Ф. Браш построил первую ветряную турбину с автоматическим приводом для производства электроэнергии в Кливленде, штат Огайо .

Достижения последних десятилетий значительно снизили стоимость энергии ветра, сделав ее одной из наиболее конкурентоспособных альтернативных источников энергии и конкурентоспособной по сравнению с более дорогим природным газом (до сланцевого газа). Основная проблема ветровой энергии заключается в том, что она является непостоянной и поэтому требует расширения сети и накопления энергии, чтобы быть надежным основным источником энергии.

Геотермальная энергия

NesjavellirPowerPlant edit2

Принц Пьеро Джинори Конти испытал первый геотермальный электрогенератор 4 июля 1904 года в Лардерелло , Италия. Он удачно зажег четыре лампочки. Позже, в 1911 году, здесь была построена первая в мире коммерческая геотермальная электростанция. Италия была единственным в мире промышленным производителем геотермальной электроэнергии до 1958 года. Геотермальная энергия требует очень высоких подземных температур вблизи поверхности для выработки пара, который используется в паровых установках с низкой температурой. Геотермальная энергия используется только в нескольких областях. Италия снабжает всю электрифицированную железнодорожную сеть геотермальной энергией.

Солнечная энергия

Солнечная энергия Крыша Производство солнечной энергии 2666770 CC0

Производство электроэнергии из солнечной энергии либо напрямую через фотоэлектрические элементы, либо косвенно, например, путем производства пара для привода паротурбинного генератора.

Текущая степень электрификации

Карта мира, показывающая процент населения в каждой стране, имеющего доступ к электросети , по состоянию на 2017 год.

   80,1% –100%

   60,1% –80%

   40,1% –60%

   20,1% –40%

   0–20%

Хотя электрификация городов и домов существует с конца 19 века, около 840 миллионов человек (в основном в Африке) не имели доступа к электросети в 2017 году по сравнению с 1,2 миллиардами в 2010 году.

Самый последний прогресс в электрификации произошел между 1950-ми и 1980-ми годами. Огромный прирост был отмечен в 1970-е и 1980-е годы – с 49 процентов населения мира в 1970 году до 76 процентов в 1990 году. Недавние приросты были более скромными – к началу 2010-х годов от 81 до 83 процентов населения мира имели доступ к электричеству.

Энергетическая устойчивость

Гибридная система питания

Электричество – это «липкая» форма энергии, поскольку она имеет тенденцию оставаться на континенте или острове, где она производится. Он также имеет несколько источников; если один источник испытывает нехватку, электроэнергия может производиться из других источников, включая возобновляемые источники . В результате в долгосрочной перспективе это относительно устойчивое средство передачи энергии. В краткосрочной перспективе, поскольку электроэнергия должна подаваться в тот же момент, когда она потребляется, она несколько нестабильна по сравнению с топливом, которое можно доставлять и хранить на месте. Однако это можно смягчить за счет хранения энергии в сети и распределенной генерации .

Смотрите также

Рекомендации

Примечания

Библиография

• Хантер, Луи С .; Брайант, Линвуд (1991). История промышленной энергетики в Соединенных Штатах, 1730–1930, Vol. 3: Передача власти . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN   0-262-08198-9 .
• Холмы, Ричард Лесли (1993). Power from Steam: История стационарного парового двигателя (ред. В мягкой обложке). Издательство Кембриджского университета. п. 244. ISBN   0-521-45834-X .
• Макнил, Ян (1990). Энциклопедия истории техники . Лондон: Рутледж. ISBN   0-415-14792-1 .
• Най, Дэвид Э. (1990). Электрификация Америки: социальные значения новой технологии . Кембридж, Массачусетс, США и Лондон, Англия: MIT Press.

внешняя ссылка

Электрификации и автоматизации сельского хозяйства

Кафедра электрификации и автоматизации сельского хозяйства

БАГАЕВ

Андрей Алексеевич

---

Доктор технических наук,
заведующий кафедрой

---

Адрес: пр-т Красноармейский, 98, ауд. 144

тел. 203-316

Кафедра была основана в 2002 году. Основным направлением её деятельности является подготовка инженеров по специальности «электрификация и автоматизация сельского хозяйства», а также проведение научных исследований в области разработки электротехнологий и электрооборудования сельскохозяйственного назначения. С участием работников кафедры создано малое инновационное предприятие ООО «Агротехэнерго», основным направлением деятельности которого является разработка инновационных технологий, производство и внедрение оборудования по переработке сельскохозяйственной продукции с использованием вакуумных теплогенераторов-диспергаторов. В 2011 году в рамках направления «агроинженерия» был начат набор бакалавров по профилю «электрооборудование и электротехнологии».

Кафедра готовит выпускников для работы на энергонасыщенных производствах с высоким уровнем электрификации и автоматизации производственных процессов. Студенты изучают вопросы эксплуатации, модернизации и ремонта электротехнического, электронного и микропроцессорного оборудования АПК. Выпускники могут работать в сфере электрообеспечения сельскохозяйственного производства, а также на предприятиях энергетического комплекса.

Выпускники кафедры имеют возможность продолжить обучение в магистратуре по профилю «Электрооборудование и электротехнологии» направления «Агроинженерия».
На кафедре аккредитована в 2017 году и реализуется основная профессиональная программа высшего образования (ОПОП ВО) подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре по направлению подготовки 35.06.04-Технологии, средства механизации и энергетическое оборудование в сельском, лесном и рыбном хозяйстве направленности «Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве».
С 2013 года сотрудниками кафедры «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» защищено три диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.
Подготовка специалистов по программам магистратуры и аспирантуры осуществляется в очной и заочной форме.
Кафедра проводит научные исследования по следующим основным направлениям:
-разработка и совершенствование электротермических, ультразвуковых и электромеханических преобразователей для технологических процессов АПК и возобновляемых источников энергии;
-повышение электромагнитной совместимости и надежности элементов систем сельского электроснабжения;
– мониторинг показателей качества электрической энергии объектов АПК;
– повышение эффективности систем освещения и облучения растений на предприятиях защищенного грунта.

Кафедра оказывает консультационные услуги и практическую помощь работникам АПК по актуальным вопросам электрификации и автоматизации

Сотрудники кафедры и их ученики активно занимаются изобретательской деятельностьюнеоднократно занимая призовые места на всероссийских и международных конференциях и выставках.

Основными направлениями научной деятельности кафедры являются
1. Разработка и совершенствование электромеханических и электротермических преобразователей для технологических процессов АПК и возобновляемых источников энергии.
2. Энергосбережение и аудит показателей качества электрической энергии на объектах АПК.

 

Электрификация 101

Преимущества электрификации

Большинство легковых автомобилей (например, легковые автомобили, внедорожники и небольшие грузовики) работают на бензине, а тяжелые автомобили (например, автобусы или большие грузовики) обычно работают на дизельном топливе. Корпоративные стандарты средней экономии топлива (CAFE) требовали, чтобы эти автомобили со временем стали более экономичными, но существенное сокращение выбросов от транспортных средств в конечном итоге потребует перехода с бензина или дизельного топлива с выбросами углерода на более чистое топливо, такое как электричество.Помимо снижения выбросов парниковых газов, переход на электромобили может принести пользу электросетям и улучшить качество воздуха.

Как отмечалось выше, диапазон преимуществ электрификации транспортных средств сильно зависит от типов топлива, используемого для производства электроэнергии. Например, автомобиль, который заряжается в штате Вашингтон в основном гидроэлектростанциями, будет иметь меньший углеродный след, чем автомобиль, заряженный в штате Вайоминг, использующий энергию угольных электростанций. Однако, даже с учетом этих соображений, вождение электромобиля в настоящее время производит меньше выбросов углекислого газа, чем бензиновый автомобиль при зарядке в любой точке США.Причина в том, что электромобили не только не выделяют выхлопных газов, но и более экономичны по сравнению с бензиновыми и дизельными автомобилями.

Электрификация транспорта также может улучшить качество воздуха. Переход на электромобили и грузовики может снизить загрязнение воздуха в местах эксплуатации транспортных средств, поскольку они не производят выхлопных газов. Электрификация городских автобусов также может быть особенно полезной для улучшения качества местного воздуха. Хотя на муниципальные автобусы приходится небольшая часть общих выбросов CO₂ при транспортировке, они обычно работают на дизельном топливе или сжатом природном газе (СПГ) и производят выбросы из выхлопных труб, содержащие другие загрязнители воздуха (например, оксиды азота и диоксид серы), которые способствуют ухудшению качества воздуха , а электробусы – нет.Переход на электрические автобусы может улучшить качество воздуха, особенно в районах с низким доходом, которые в значительной степени зависят от автобусных линий, и, следовательно, принесет пользу для здоровья этих сообществ.

В дополнение к экологическим преимуществам, электромобили могут также принести пользу электрической сети, заряжая их, когда электричество в изобилии, а спрос низкий, и разряжая их в сеть, когда спрос на электроэнергию высок. Эта возможность может быть особенно полезной для учета изменений в производстве электроэнергии из переменных возобновляемых источников энергии.

Проблемы и препятствия

Повсеместная электрификация легковых и большегрузных автомобилей сталкивается с множеством экономических и технологических проблем. Многие производители автомобилей уже продают электромобили, но эти автомобили сталкиваются с препятствиями на пути их широкого распространения, в основном из-за ограниченной инфраструктуры зарядки и высокой цены (в основном из-за стоимости аккумуляторов). По мере роста количества электромобилей они также могут оказывать давление на местные линии электропередач, существенно увеличивая количество потребляемой электроэнергии.

Автомобили большой грузоподъемности сталкиваются с еще большим количеством препятствий для электрификации по сравнению с автомобилями малой грузоподъемности. Для большегрузных грузовиков требуются большие батареи, которые занимают много места, что ограничивает пространство, доступное для перевозки грузов. Кроме того, грузовики часто перемещаются на очень большие расстояния и могут требовать частой зарядки, что увеличивает время в пути и делает ограниченную инфраструктуру для зарядки значительным препятствием. Эти особенности могут ограничить способность электрических грузовиков заменять грузовики, работающие на ископаемом топливе, если не будут приняты другие меры для сокращения времени зарядки, такие как достижения в технологии быстрой зарядки или замены аккумуляторов (подробнее см. ICCT).

Как выглядит «электрификация всего» в Америке? NREL планирует выяснить

Повсеместная электрификация не только приближается, она, вероятно, необходима для декарбонизации мировой экономики.

«Все больше исследований показывают, что агрессивная электрификация конечных потребителей энергии, таких как отопление помещений, водонагревание и транспорт, – необходима, если Соединенные Штаты и мир хотят достичь амбициозных целей по сокращению выбросов углекислого газа», – заключили авторы книги. доклад 2016 года об экологически выгодной электрификации.”

Или, как резюмировал это Дэвид Робертс из Vox в недавнем исследовании на эту тему: «Нам нужно электрифицировать все».

На прошлой неделе Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии запустила общеэкономическую оценку воздействия электрификации на коммерческие и жилые здания, транспорт и промышленность. В течение следующих двух лет NREL и исследователи из Института исследований в области электроэнергетики, Evolved Energy Research, Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, Университета Северной Аризоны и Национальной лаборатории Ок-Ридж опубликуют серию отчетов в рамках исследования будущего электрификации.

Исследование направлено на ответ на пять вопросов:

• Какие электрические технологии конечного использования доступны сегодня для самых энергоемких услуг и как эти технологии могут развиваться с течением времени?
• Как повсеместная электрификация может повлиять на структуру спроса и потребления электроэнергии на национальном и региональном уровнях?
• Как должна быть преобразована электроэнергетическая система США, чтобы соответствовать изменениям спроса со стороны электрифицированной экономики?
• Какую роль может сыграть гибкость со стороны спроса для поддержки надежной работы чистой электросети?
• Каковы потенциальные затраты, выгоды и последствия массовой электрификации?

В то время как NREL провела обширное исследование последствий быстрого развертывания возобновляемых источников энергии в США для предложения.S. power system, он еще не изучил сторону спроса: обширная электрификация технологий конечного использования, таких как легкие, средние и тяжелые автомобили, а также тепловые насосы для жилых и коммерческих помещений, сказал Триу Май, старший научный сотрудник NREL и руководитель отдела изучение.

Переход к электрификации, особенно внедрение электромобилей, стал «дырой в исследованиях, которые мы признали», – сказал Май.

В первом отчете по проекту, выпущенном на прошлой неделе в связи с запуском «Исследования будущего электрификации», собраны прогнозы затрат и производительности для электрических технологий конечного потребления до 2050 года.По словам Май, этот отчет считается основополагающим, поскольку в нем представлены долгосрочные предположения о технологиях, которые следует более тщательно изучить на протяжении всей серии.

В будущих отчетах будут рассмотрены сценарии внедрения технологий конечного использования; модели потребления энергии и электроэнергии; и фьючерсы со стороны предложения при различных сценариях электрификации. Исследователи изучат технологии прямой электрификации, за исключением тех, которые напрямую не используют сетевое электричество. Таким образом, отчеты не будут включать, например, электролиз для производства водорода или электромобили на водородных топливных элементах.

Май сказал, что решение сосредоточиться на технологиях прямой электрификации было принято просто для того, чтобы ограничить объем исследования. Он отметил, что исследования в области водородных технологий и технологий топливных элементов продолжаются в других отделах Министерства энергетики.

В отчете подчеркивается, что решение не включать водород в более крупное исследование не следует воспринимать как прогноз. «Это , а не отражает оценку вероятности успеха технологий, использующих водород», – пишут авторы.

Исследователи сравнивают нормированную стоимость новых электрических технологий конечного использования с существующими традиционными технологиями, такими как аккумуляторные электромобили, заменяющие автомобили с двигателями внутреннего сгорания, работающие на бензине или дизельном топливе, или тепловые насосы, заменяющие печи, работающие на природном газе, для отопления жилых помещений.

«Это дает читателю представление о том, насколько электрические технологии далеки от рентабельности сегодня, и как далеко им, возможно, придется зайти, чтобы зайти – на основе чистого сравнения затрат [на основе] – чтобы достичь паритета с некоторыми этих существующих технологий », – сказал Май.

Общее потребление энергии в США примерно поровну распределяется между промышленностью, транспортом и зданиями; А вот потребление электроэнергии – другое дело. В 2015 году на электроэнергию приходилось почти 40 процентов (38 квадратов) от общего количества электроэнергии.S. потребление энергии (98 квадроциклов), но для конечных пользователей, таких как грузовики большой грузоподъемности, потребление электроэнергии сегодня незначительно.

«Большие энергетические следы в сочетании с небольшими следами электричества – это первый показатель потенциала электрификации», – заключают авторы. Другими словами, энергоресурсы, такие как грузовики и автобусы большой грузоподъемности, промышленные котлы и технологическое отопление, являются первоочередными целями для электрификации. Переход на низкоуглеродную электроэнергию открывает потенциал для сокращения использования ископаемого топлива и выбросов парниковых газов в этих труднодоступных секторах.

Май отметил, что данные о стоимости и производительности электрических технологий, собранные в первом отчете, общедоступны на веб-сайте Electrification Futures Study, чтобы другие исследователи могли использовать их в своих собственных исследованиях.

Что такое электрификация? – Энергетика

Что такое электрификация?

Боб Шивли, президент и ведущий координатор Enerdynamics

В последние годы компании, успех бизнеса которых зависит от потребления электроэнергии – например, электроэнергетические компании, независимые производители электроэнергии и розничные продавцы – имеют дело с постоянным или снижающимся потреблением электроэнергии в США.S. Если это станет долгосрочной тенденцией, бизнес-модели этих компаний будут поставлены под сомнение. Возможным противодействием сокращению потребления электроэнергии является электрификация, которая представляет собой действие потребителей, внедряющих новые технологии конечного использования электроэнергии. В развитой экономике, такой как США, это обычно означает, что потребители заменяют технологии использования ископаемого топлива электрическими технологиями.

Согласно недавней оценке Исследовательского института электроэнергетики (EPRI), электрификация может принести выгоды, включая снижение затрат и энергопотребления для потребителей, сокращение выбросов в атмосферу и использование воды, а также повышение гибкости и эффективности электросетей.В более позднем сообщении в блоге мы рассмотрим текущее состояние электрификации, продемонстрированное на недавней конференции EPRI Electrification 2018.

Во-первых, давайте исследуем технологии, которые могут оказаться ключевыми для первых результатов электрификации.

Основные возможности электрификации

На следующем рисунке из отчета EPRI показаны основные конечные области использования, которые являются кандидатами на электрификацию:

Источник: Научно-исследовательский институт электроэнергетики (EPRI) U.S. Национальная оценка электрификации

Три ключевых возможности конечного использования для начального роста электрификации возникают в потребительском транспорте, зданиях и промышленном тепле:

Каковы будут последствия электрификации?

Так будет ли электрификация ключом к открытию роста будущей электроэнергетической компании? Джим Эйвери, бывший сотрудник компании San Diego Gas and Electric Company, как известно, ответил на вопрос о плоских нагрузках, сказав: «Думаете, меня беспокоит рост? Я беспокоюсь о том, как, черт возьми, я служу всему этому.”

Другие представители отрасли могут быть менее оптимистичны, и вопрос о том, как быстро электрификация может начаться или вообще произойдет, остается открытым. В конце концов, когда и стоит ли вкладывать средства в новые технологии, будут решать потребители.

Вернуться на главную страницу блога

Если вы хотите узнать больше об этой концепции электрификации или о любых других темах коммунальной или энергетической отрасли, Enerdynamics станет вашим источником № 1 для онлайн-курсов по энергетике. Просмотрите наш каталог как онлайн-курсов, так и семинаров по энергетической отрасли сегодня, чтобы записать свою компанию на курсы повышения квалификации. Начните работу с профессиональными тренерами в Enerdynamics сегодня!

Определение

в кембриджском словаре английского языка

Это всего лишь часть более крупного плана компании – инвестировать 4,5 миллиарда долларов в электрификацию к 2020 году.Последняя технология, принятая в мире суперкаров, – это электрификация .

Эти примеры взяты из корпусов и из источников в Интернете.Любые мнения в примерах не отражают мнение редакторов Cambridge Dictionary, Cambridge University Press или его лицензиаров.

Еще примеры Меньше примеров

Он говорит, что проект по электрификации начался задолго до разговоров о высокоскоростной железной дороге.Электрификация важна для проекта высокоскоростной железной дороги, потому что в его поездах в конечном итоге будут использоваться те же пути и электрическая система. Каждый часовой эпизод затрагивает разные темы, включая запись вокала, электрификацию инструментов , артистичность сэмплирования и рост музыкального видео. Например, когда дело доходит до электрификации , у нас есть представление о том, какие блоки нам нужно преодолеть. Конечным результатом является поезд, который в меньшей степени использует ископаемое топливо и требует меньших затрат в эксплуатации, поскольку требует меньше электрификации инфраструктуры .По его мнению, решения основаны на четырех основных принципах: совместное использование автомобилей, автономное вождение, электрификация , и возможность подключения в автомобиле.

Электрификация и эффективность: установление прочных отношений

По мере того, как все больше штатов и городов проводят агрессивную политику, направленную на безуглеродное будущее, энергетическая промышленность гудит от концепции электрификации.При чем здесь энергоэффективность? Много! Хотя некоторые люди могут предположить, что снижение эффективности использования электроэнергии конфликтует с увеличением нагрузки электрификации, на самом деле энергоэффективность является центральным элементом многих стратегий электрификации. Как и во многих отношениях, это сложно. Если все сделано правильно, электрификация открывает возможности для повышения энергоэффективности и многих ее преимуществ. Но если не делать это осторожно, это также создает проблемы. Здесь мы кратко исследуем взаимосвязь между электрификацией и эффективностью и выделяем некоторые предстоящие исследования ACEEE, которые позволят дополнительно изучить эту тему.

Что такое электрификация? Как это связано с энергоэффективностью?

Электрификация означает полный или частичный переход от технологий, которые напрямую используют ископаемое топливо, к технологиям, использующим электричество. Поскольку электричество все чаще производится из низкоуглеродных источников, таких как ветер и солнце, переход от технологий, использующих ископаемое топливо, к технологиям, использующим электричество, часто сокращает выбросы. Электрификация также увеличивает нагрузку на электроэнергетические компании, что делает ее потенциально беспроигрышной для окружающей среды и чистой прибыли электроэнергетических компаний.

Растущий набор возможностей повышения энергоэффективности в наших зданиях, на транспорте и в промышленности позволяет экономить энергию за счет перехода от неэффективных технологий использования ископаемого топлива к более эффективным электрическим технологиям, а также часто обеспечивает выгоды для экономики, окружающей среды, здоровья и справедливости. ACEEE рассматривает электрификацию как форму энергоэффективности, когда она позволяет экономить энергию (в общей сумме британских тепловых единиц), экономить деньги и сокращать выбросы.

Проект нормативной помощи (RAP) утверждает, что электрификация выгодна или отвечает интересам общества, когда она отвечает одному или нескольким из следующих условий, не оказывая отрицательного воздействия на два других: экономия денег потребителей в долгосрочной перспективе; обеспечение лучшего управления сетью; и снижение негативного воздействия на окружающую среду.

Но не всякая электрификация выгодна или энергоэффективна. Например, нагрев электрическим сопротивлением обычно не является ни тем, ни другим, потому что он часто неэффективен и может быть дорогостоящим в эксплуатации. Имеют значение местные условия, включая политику, экономику вариантов топлива, погоду, региональную структуру сети или профили нагрузки. В значительной степени каждому штату потребуется разработать свою собственную политику электрификации и ее взаимосвязь с энергоэффективностью на основе анализа условий местного рынка, планирования ресурсов и взаимодействия с заинтересованными сторонами.

Итак, электрификация иногда выгодна, а иногда также является формой повышения энергоэффективности:

Какие технологии объединяют эффективность и электрификацию?

Растущий набор энергоэффективных технологий – это типы электрификации, включая электромобили (EV) и высокоэффективные тепловые насосы для обогрева помещений и нагрева воды. Четвертый год подряд электромобили доминируют в «зеленом списке» ACEEE Greenercars.org 2019, который полностью состоит из автомобилей с той или иной формой электрической трансмиссии.В прошлом году мы также изучили стратегии интеграции электромобилей в сеть и провели собрание по этой теме. В этом году мы продолжим изучать возможности повышения эффективности электромобилей посредством исследований, разъяснительной работы и встреч, включая рабочую группу коммунальных предприятий, которая будет изучать вопросы справедливости при развертывании и интеграции электромобилей.

В секторе жилых зданий в прошлом году мы опубликовали исследование, которое показало, что переход с пропанового или масляного отопления на высокоэффективные тепловые насосы часто может снизить затраты домовладельцев, сэкономить энергию и сократить выбросы в большинстве регионов страны.Но, как показало наше предыдущее исследование, переход с природного газа на электрические системы в настоящее время рентабелен с точки зрения потребителя только в определенных частях страны. А экономика электрификации жилых домов, как правило, будет более благоприятной при новом строительстве, чем при модернизации (см. Здесь), исходя из текущих экономических показателей.

Коммерческие здания и промышленный сектор – это области для дальнейшего изучения. Национальная лаборатория Лоуренса Беркли (LBNL) провела исследование в прошлом году, что промышленные приложения намного сложнее из-за разнообразия процессов и более высокого уровня интеграции процессов.В 2019 году ACEEE проведет исследование возможностей электрификации и декарбонизации в промышленном секторе. Мы также заинтересованы в оценке сегментов рынка коммерческого строительства, которые представляют наиболее многообещающие краткосрочные возможности с точки зрения рентабельности.

Политика эффективности обеспечивает прочную основу для электрификации

Некоторые наблюдатели ошибочно рассматривают электрификацию как противоречащую эффективности, спрашивая, почему мы должны проводить политику повышения эффективности для сокращения киловатт-часов, если мы также проводим электрификацию для увеличения киловатт-часов.Но при этом упускается из виду общая картина того, что и эффективность, и электрификация могут сократить использование ископаемого топлива, затраты и выбросы. Фактически, политика повышения эффективности становится еще более важной, помогая гарантировать, что увеличение электрической нагрузки в результате полезной электрификации не приведет к излишнему увеличению затрат на электроэнергию или выбросов из электрической системы. А с социальной точки зрения нам нужны большие объемы энергоэффективности в зданиях, промышленности и транспортном секторе для достижения климатических целей.

В качестве одного из примеров политики возьмем стандарты энергоэффективности ресурсов (EERS). Они устанавливают долгосрочные цели энергосбережения для коммунальных предприятий, чтобы удовлетворить часть своих потребностей в энергоресурсах с помощью недорогих инвестиций в программы повышения эффективности для потребителей, а не для снабжения. Эти программы также могут поддержать электрификацию зданий, когда это в интересах общества, например, путем установки тепловых насосов для замены тепла на мазуте или пропане. Примером могут служить новые трехлетние цели Массачусетса в области энергоэффективности.Новые цели используют несколько показателей для достижения нескольких целей, включая экономию электроэнергии, более агрессивную экономию природного газа и многотопливную цель, установленную в Btus. Политика повышения эффективности, подобная той, что существует в Массачусетсе, может стать основой для получения выгодной электрификации. Но необходим хороший анализ, чтобы определить баланс затрат и выгод для различных приложений и убедиться, что цели согласованы с потенциальной экономией.

В этом году в рамках нашего исследования будет изучено, как стандарты энергоэффективности следующего поколения развиваются в ответ на интерес к выгодной электрификации, более агрессивную политику в отношении климата и декарбонизации, призывы к увеличению выгод для недостаточно обслуживаемых сообществ и другие тенденции.Во всех таких случаях энергоэффективность может быть основополагающей политикой.

Еще предстоит проделать большую работу по модернизации традиционных бизнес-моделей коммунальных предприятий для поощрения энергоэффективности, включая разделение доходов и механизмы стимулирования производительности. Интерес к выгодной электрификации не должен вводить заинтересованных лиц в заблуждение, полагая, что нам необходимо «компенсировать» доходы коммунальных предприятий с ростом нагрузки, как отмечают аналитики Национального совета по защите ресурсов (NRDC).

Проблемы впереди

Перед электрификацией стоит много проблем, в том числе ее влияние на энергосистему и то, как они будут варьироваться в зависимости от региона, времени суток и сезона, будет ли экономика благоприятной для потребителей и ее влияние на капитал.Например, электромобили будут создавать большую нагрузку на сеть, в том числе в периоды пиковой нагрузки, что может привести к увеличению затрат. Планы использования ресурсов коммунального предприятия должны будут понимать, когда и где эта нагрузка проявляется в системе распределения, и корректировать потребности в ресурсах в ответ. Такие стратегии, как оплата в непиковый период и управляемая зарядка, могут направлять новую нагрузку таким образом, чтобы снизить риски и затраты для коммунальных предприятий и их плательщиков. То же самое касается использования тепловых насосов, которые могут увеличить ранние утренние зимние пики.

Еще одна важная проблема заключается в том, что электроэнергетические компании изначально заинтересованы в электрификации, поскольку она увеличивает нагрузку, но они традиционно не заинтересованы в эффективности бизнеса (за исключением тех случаев, когда такие меры, как EERS и стимулы для повышения энергоэффективности коммунальных предприятий, достигли прогресса в этом направлении). Это означает, что нам потребуются новые политики, такие как отдельные программы электрификации транспорта и множественные цели в политике энергоэффективности, чтобы должным образом согласовать интересы коммунального бизнеса с государственной политикой и выгодами для потребителей.

И, конечно же, есть серьезные проблемы со стороны нефтяной промышленности, которая часто выступает против более энергоэффективных или электрифицированных транспортных систем. Мы видели его попытки подорвать национальные стандарты экономии топлива и можем ожидать того же от политики электрификации.

Создание прочной взаимосвязи между электрификацией и эффективностью

При такой сложной и разносторонней теме простых решений не бывает. Каждому штату и городу потребуется собственная оценка возможностей выгодной электрификации и ее связи с политикой энергоэффективности.Всесторонний анализ и взаимодействие с заинтересованными сторонами послужат столпами для обеспечения сильной политики. Это может помочь взаимосвязи между электрификацией и эффективностью перейти от «сложной» к устойчивой и согласованной с общими целями по обеспечению чистой и доступной энергии в будущем.

У вас есть вопросы по электрификации и энергоэффективности, которые вы бы хотели узнать в ACEEE? Напишите мне!

Эта статья была о

Коммунальные бизнес-модели

Экономика электрификации зданий

Семьдесят миллионов американских домов и предприятий сжигают природный газ, нефть или пропан на месте для обогрева своего помещения и воды, производя 560 миллионов тонн углекислого газа ежегодно, что составляет одну десятую общих выбросов в США.Но теперь у нас есть возможность удовлетворить почти все потребности наших зданий в энергии за счет электроэнергии из энергосистемы с все более низким содержанием углерода, исключив прямое использование ископаемого топлива в зданиях и сделав устаревшую большую часть системы газораспределения – наряду с ее затратами и безопасностью. проблемы.

Выбросы углерода в результате конечного использования ископаемого топлива в зданиях США, 2015, MT CO2E

В новом отчете Института Скалистых гор, Экономика электрификации зданий , мы анализируем экономику и углеродное воздействие электрификации жилых помещений и нагрева воды как со спросом, так и без него. гибкость – способность своевременно изменять энергопотребление для поддержки потребностей сети.Мы сравниваем электрическое отопление помещений и воды с отоплением помещений на ископаемом топливе и подогрев воды как для нового строительства, так и для модернизации домов при различных структурах тарифов на электроэнергию в четырех городах: Окленд, Калифорния; Хьюстон; Провиденс, Род-Айленд; и Чикаго.

Гибкость спроса может сместить нагрузку на периоды высокой производительности возобновляемых источников энергии или низкой стоимости

Во многих сценариях, особенно для большинства новых домов, мы обнаруживаем, что электрификация помещений и водяное отопление и кондиционирование воздуха сокращают расходы домовладельца на протяжении всего срока службы бытовой техники по сравнению с выполняющие те же функции с ископаемым топливом.Затраты также снижаются для клиентов в нескольких сценариях модернизации: для клиентов, переходящих с пропана или топочного мазута, для потребителей газа, которым в противном случае пришлось бы заменять и печь, и кондиционер одновременно, и для клиентов, которые связывают солнечную батарею на крыше с электрификацией. Новые дома и дома, в которых в настоящее время отсутствует подача природного газа, также позволяют избежать затрат на газопровод, услуги и счетчики, которые не нужны в полностью электрических кварталах.

Сравнение чистых текущих затрат на отопление воды и кондиционирование помещений за 15 лет (в тысячах долларов)

Достижение целей «глубокой декарбонизации» сокращения выбросов парниковых газов на 75 процентов или более потребует устранения большей части CO ₂ , производимого печами и водой обогреватели по всей стране, наряду с другими мерами по всей экономике.Кроме того, можно разумно управлять электрическим пространством и подогревом воды, чтобы смещать потребление энергии во времени, помогая рентабельной интеграции больших объемов возобновляемой энергии в сеть.

Характеристики сценария Исследование будущего электрификации

: техническая оценка воздействия электрифицированной энергосистемы США | Энергетический анализ

В рамках исследования будущего электрификации (EFS) NREL изучает влияние повсеместная электрификация во всем У.S. секторов экономики.

В этом многолетнем исследовании NREL и его партнеры по исследованиям – Исследовательский институт электроэнергетики, Evolved Energy Research, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли, Университет Северной Аризоны, и Национальная лаборатория Ок-Ридж – используют несколько аналитических инструментов и моделей для разработки и оценки сценариев электрификации, предназначенных для количественной оценки потенциальной энергии, экономические и экологические последствия для США.С. Энергетическая система и экономика в целом.

Публикации

Сценарии на стороне предложения

Пятый отчет из серии EFS, выпущенный в январе 2021 г., содержит анализ потенциальные последствия повсеместной электрификации для электроэнергетической системы США, в частности инвестиции в инфраструктуру генерации и передачи, использование топлива, системные затраты и выбросы.В докладе основное внимание уделяется сценариям со стороны предложения, охватывающим широкий спектр будущие условия при уровнях электрификации описаны во втором отчете. Средство просмотра данных сценария доступно для тех, кто хочет погрузиться глубже.

Технический отчет: Исследование будущего электрификации: сценарии развития энергосистемы и инфраструктуры Разработка для США

Информационный веб-семинар: Запись и презентация слайдов

Данные: Данные отчета о цифрах

Журнал Статья: Фьючерсы на высокую электрификацию: влияние на США.S. Bulk Power System

Методы для сценариев со стороны предложения

Четвертый отчет из серии EFS, выпущенный в июле 2020 года, содержит подробные описания. методологий, используемых для представления взаимодействия между электроснабжением и спрос в условиях повсеместной электрификации в моделях планирования энергосистем. Отчет фокусируется на основных улучшениях модели региональной системы развертывания энергии (ReEDS) NREL, общедоступной модели расширения мощностей, которая имитирует эволюцию U.С. Электроэнергетическая система до 2050 года.

Технический отчет: Исследование будущего электрификации: методологические подходы к оценке долгосрочной энергетики Воздействие на систему электрификации конечных потребителей

Данные: Почасовые профили нагрузки и почасовые гибкие профили нагрузки

Модель энергосистемы со стороны спроса

, выпущенный в августе 2018 года, третий отчет в серии EFS подробно описывает dsgrid, новую модель, разработанную для EFS, и в знак признания общей потребности в большем количестве детальное понимание электрической нагрузки.dsgrid использует набор восходящей инженерии модели для всех основных секторов для разработки профилей почасового потребления электроэнергии для каждого графства в смежных Соединенных Штатах.

Веб-страница: dsgrid: Модель энергосистемы спроса

Технический отчет: Документация модели энергосистемы спроса (dsgrid)

Презентация: Сетка спроса (dsgrid) модель

Сценарии спроса

Выпущенный в июне 2018 г., второй отчет в серии EFS направлен на поддержку интегрированного понимание того, как потенциал электрификации может повлиять на спрос U.С. Энергетическая система. В отчете представлены сценарии с разной степенью будущего. электрификации во всех основных секторах конечного использования энергосистемы США и количественно влияет на объем и форму спроса на электроэнергию.

Технический отчет: Исследование будущего электрификации: сценарии внедрения электрических технологий и энергетики Расход для США

Информационный веб-семинар: Запись и презентация слайдов

Презентация промышленного сектора: Электрификация промышленности: сводка анализа промышленного сектора EFS

Данные: Данные отчета о цифрах и данные годового сценария

Данные о стоимости и производительности базовой технологии

В первом отчете серии EFS, выпущенном в декабре 2017 г., указана ориентировочная стоимость. и данные о производительности для электрических технологий, рассмотренных в исследовании.Изучение применяет подход, основанный на литературных источниках и мнениях экспертов при разработке будущих прогнозов развития технологий, которые будут использоваться при анализе сценария EFS. Данные также могут проинформируйте других исследователей и аналитиков, изучающих электрификацию.

Технический отчет: Исследование перспектив электрификации: прогнозы затрат и производительности на электрические технологии конечного использования до 2050 г.

Данные: Данные отчета о цифрах и данные о стоимости и производительности

Далее: подробное моделирование сетки

Сетевые операции и роль гибкости со стороны спроса в условиях высокой степени электрификации сценарии будут дополнительно оцениваться с использованием почасовой оплаты труда и экономической диспетчеризации. моделирование.

NREL будет использовать вашу информацию для отправки своевременных новостей или информации о событиях на ваш почтовый ящик. до тех пор, пока вы подписаны. В любой момент передумаете, нажав на кнопку «Отписаться» в нижнем колонтитуле любого электронного письма, которое вы получаете от нас. Мы обработаем вашу информацию с уважением. Узнайте больше о политике безопасности и конфиденциальности NREL.

Исследование фьючерсов на электрификацию

в новостях

Пять выводов из нового отчета NREL о будущем электрификации, PV Magazine (январь 2021 г.)

Электрификация систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в регионе набирает обороты, Новости кондиционирования, охлаждения, обогрева и охлаждения (ACHR) (апрель 2020 г.)

Как электрификация может повлиять на электрические и газовые системы? Недавние исследования показали и то, и другое Свет и тепло, Блог Американского совета по энергоэффективной экономике (ACEEE) (сентябрь 2018 г.)

электромобилей могут вызвать рост на 38% в США.S. Спрос на электроэнергию, DOE Lab Finds, Utility Dive (июль 2018 г.)

«Электрификация всего» увеличит потребление электроэнергии в США, но снизит конечную энергию Потребление, Greentech Media (июль 2018 г.)

Как выглядит «электрификация всего» в Америке? NREL планирует Узнай, Greentech Media (январь 2018 г.)

Другие отчеты NREL по электрификации

Возможности электрификации в транспортном секторе и влияние жилого сектора Зарядка

Электрифицированное будущее: начальные сценарии и дальнейшие исследования для U.S. Энергия и электричество Системы

Электрификация и декарбонизация: изучение использования энергии в США и парниковых газов Выбросы в сценариях повсеместной электрификации и декарбонизации электроэнергетики

Оценка национальной экономической ценности электромобилей

Выбросы, связанные с зарядкой электромобилей: влияние производства электроэнергии Mix, наличие зарядной инфраструктуры и тип транспортного средства

Производство и использование тепловой энергии в США.