Эволюция электроэнергетки

В последние годы произошел значительный прогресс в сфере альтернативной энергетики, и многие страны начали активно инвестировать в эту область. Сегодня альтернативная энергетика активно развивается во всем мире, и все больше стран переходят на использование возобновляемых источников энергии, хотя доля последних в общем объеме энергопотребления все еще невелика. Прогнозируется, что в ближайшие годы развитие альтернативной энергетики будет только ускоряться благодаря повышению эффективности технологий, снижению стоимости производства и увеличению интереса общественности к экологически чистым источникам энергии.Технологии альтернативной энергетики развиваются быстрыми темпами по всему миру. Они основаны на использовании возобновляемых источников энергии, таких как ветер, солнце, вода, геотермальные и биомасса. Одно из главных технологических достижений в области альтернативной энергетики - это рост эффективности и понижение стоимости возобновляемых источников энергии. Например, в области солнечной энергии, установки фотовольтаических панелей стали гораздо более эффективными, и способны производить в 10 раз больше электричества, чем в 1990 году, при этом снижая затраты на производство и установку. Также значительно увеличилась эффективность турбин ветроэлектростанций, что привело к рекордным показателям производства электричества через ветряные электростанции. В 2019 году доля ветровой энергии в мировом энергобалансе составляла 6,5%, что на 0,5% больше, чем годом ранее. Технологии гидроэнергетики также продолжают развиваться, увеличивая производительность гидротурбин, таких как поршневые и Каплан, а также увеличивая резервуары водохранилищ и оптимизируя систему использования энергии потоков. В области геотермальной энергетики технологии также развиваются. Большинство геотермальных электростанций в настоящее время используют сухой тип технологий охлаждения, заменяя методы охлаждения водой, что приводило к снижению забора воды на этапе производства электроэнергии. По статистике, рыночный потенциал возобновляемой энергии продолжает расти, и ожидается, что его объем вырастет до $ 2,1 трлн за период с 2018 по 2025 годы. Перспективным направлением в процессе развития альтернативных источников энергии является использование водорода, как средства хранения и переноса энергии, в производстве электроэнергии.Мировой опыт использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) растет с каждым годом, потому что все больше стран понимают важность уменьшения зависимости от ископаемых топлив и сокращения выбросов парниковых газов. Растущее внимание к ВИЭ также связано с падением стоимости и растущей эффективностью этих технологий. Согласно данным Международной Энергетической Агентства (МЭА), доля ВИЭ в производстве электричества в мире составила 26% в 2018 году. В некоторых странах этот показатель еще выше, например, в Дании более 50% электроэнергии получается из ВИЭ, а в Германии - около 46%. Солнечная энергия является одним из наиболее быстрорастущих технологических секторов мира. По данным МЭА, в 2019 году мощность установленных солнечных фотоэлектрических панелей составила около 600 ГВт, что в 10 раз больше, чем 10 лет назад. В 2019 году крупнейшими производителями электроэнергии из солнечной энергии были Китай, США и Индия. Также имеет большой потенциал ветроэнергия, которая уже используется в некоторых странах более 20 лет. В 2018 году ветроэлектростанции обеспечивали более 5% электроэнергии на планете. Крупнейшими производителями ветроэлектроэнергии являются Китай, США, Германия, Индия и Испания. В 2019 году инсталлированная мощность ветроэнергии составила около 637 ГВт. Гидроэнергетика также играет важную роль в производстве электроэнергии и составляет около 16% всей мировой энергетической системы. Крупнейшими производителями гидроэлектроэнергии являются Китай, Бразилия, Канада, США и Россия. Таким образом, можно сделать вывод, что мировой опыт использования ВИЭ показывает, что они могут полностью покрыть потребности в энергии в будущем и сделать нашу энергетическую систему более экологичной и устойчивой.В России существует ряд программ и инвестиционных проектов на развитие альтернативной энергетики. Одной из ключевых программ является программа «Возобновляемая энергетика России на 2019-2035 годы», которая была утверждена Правительством РФ в 2019 году. Ее цель - увеличить долю возобновляемых источников энергии до 4,5-5% до 2024 года и до 11% до 2035 года в общем объеме производства электроэнергии в России. Другой программой является федеральный проект «Развитие энергетики», в рамках которого в период с 2019 по 2024 годы планируется инвестировать около 3,3 трлн рублей в мощности до 50 ГВт возобновляемой энергетики. Также на сегодняшний день существует ряд инвестиционных проектов по строительству ветро- и солнечных электростанций. Например, компания «РуВЭД», являющаяся совместным предприятием «Русской вентиляторной компании» и датской компании Vestas, строит ветропарк возле поселка Петровское в Ставропольском крае. Еще один проект - строительство солнечной электростанции «Ленобласть-1» в Ленинградской области, в которую планируют вложить около 400 миллионов долларов. По данным Минэнерго России, в 2020 году доля российской генерируемой энергии от возобновляемых источников составила около 0,9% от общего объема производства электроэнергии. С приближением к 2035 году, когда планируется достичь доли возобновляемых источников в 11%, необходимо будет вкладывать значительные инвестиции в развитие альтернативной энергетики.3.5.Солнечная энергетикаСолнечная энергия - это энергия, получаемая от Солнца. Является бесплатным и экологически чистым источником энергии, что делает ее одним из наиболее привлекательных вариантов для производства электроэнергии. Рассмотрим подробнее принцип работы солнечных батарей, различные типы солнечных электростанций и их плюсы и минусы. Принцип работы солнечных батарей: Солнечные батареи - это средство преобразования энергии Солнца в электричество. Солнечные батареи состоят из полупроводниковых кристаллов, таких как кремний. Когда фотоны света попадают на поверхность батареи, они удаляют из электронов атомов, создавая пары зарядов. Внутри полупроводника эти заряды движутся к контактам батареи, где они могут использоваться для питания электронных устройств. Различные типы солнечных электростанций: Солнечные электростанции делятся на два основных типа: фотовольтаические и термальные. 1. Фотовольтаические (или PV-системы) преобразуют энергию света в электрическую энергию. Они состоят из солнечных батарей, соединенных вместе, чтобы создать модуль. Большое количество модулей может быть соединено, чтобы создать солнечный массив. 2. Термальные (или термосолнечные) электростанции используют энергию Солнца для нагрева воды и создания пара, который затем приводит в движение турбину для создания электричества. Достоинства и недостаткииспользования солнечной энергииДостоинства:1. Солнечная энергия - это экологически чистый источник энергии, он не производит отходы или загрязнения. 2. Она является бесконечным источником энергии, потому что Солнце будет светить вечно.3. Она особенно полезна в местах, где нет доступа к другим источникам энергии.Планирование и строительство ветропарков включает в себя несколько этапов: 1. Определение местоположения: на этом этапе определяется место, где будет располагаться ветропарк. Для этого проводятся исследования ветровых условий в районе будущего ветропарка, определяются особенности местности, изучается геологическая ситуация, оцениваются социальные и экологические аспекты. 2. Проектирование: на основе результатов исследований разрабатывается проект будущего ветропарка. В проекте определяется количество ветрогенераторов, их тип, размеры и другие технические параметры. 3. Строительство: после утверждения проекта начинается строительство ветропарка. Это включает в себя возведение фундаментов для ветрогенераторов, монтаж ветрогенераторов на них, проводку электрических линий и подстанции. Принцип работы ветропарка заключается в использовании ветра для производства электроэнергии. Ветрогенераторы, установленные на высоких башнях, превращают кинетическую энергию ветра в электрическую энергию с помощью специальных генераторов. Электричество, производимое ветрогенераторами, передается через электрические линии в подстанцию, где оно преобразуется в более высокое напряжение и отправляется в электросеть для дальнейшего распределения. Ветропарки работают без выбросов вредных газов и не используют ископаемые источники энергии, что делает их экологически чистыми.Окончательная оценка значимости альтернативной энергетики для экономики и экологии показывает, что это сектор имеет огромный потенциал для снижения загрязнения окружающей среды и для создания новых рабочих мест в экономике. Общество становится все более осведомленным о важности перехода от нефти, газа и угля к возобновляемым источникам энергии, и государства отвечают на этот вызов, устанавливая более строгие стандарты для загрязнения окружающей среды и инвестируя в площадки по производству альтернативной энергии. Для того, чтобы стимулировать дальнейшее развитие сектора, необходимо продолжать инвестировать в научные исследования и технологические инновации, а также создавать политическую поддержку и регулятивные меры, чтобы усилить и поддержать рост альтернативной энергетики во всем мире.ЗАКЛЮЧЕНИЕТаким образом, энергетика – это совокупность различных сфер деятельности, которые связаны с производством, передачей и потреблением энергии. Главными компонентами энергетики являются энергоносители, источники энергии, энергоэффективность и экономика. Развитие энергетики напрямую связано с прогрессом науки и техники, прежде всего физики и химии. Достижения ученых в энергетической сфере позволяют не только сокращать затраты энергии, но и развивать экологически чистые виды производства и передачи энергии, что несомненно способствует сохранению природных ресурсов и улучшению качества жизни нашей планеты. В целом, энергетика играет ключевую роль в развитии человечества и её дальнейшее развитие будет направлено на создание более эффективных, безопасных и экологически чистых технологий в области энергетики.Таким образом, в работе рассмотрена эволюция электроэнергетики. В частности, приведено определение электроэнергетики, определена ее история развития, рассмотрены аспекты эволюции электроэнергетики с точки зрения открытий разных ученых.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВСергеев О.Г.Электроэнергетика: Учебник для ВУЗов / Сергеев О.Г., Жуковская Е.А., Лихарева Е.А. - Москва: Издательский дом "Академия", 2018. - 400 с.Гершман Д.М. Электроэнергетические системы и сети. / Гершман Д.М. - Москва: Издательство "Энергоатомиздат", 2016. - 360 с.Никонов Н.Н. Электрические сети и системы. / Никонов Н.Н. Москва: Издательство "Энергия", 2019.- 527 с.Попов И.В. Электрические машины и аппараты. / Попов И.В., Попов В.И. Москва: Издательство "Ленанд", 2016. - 426 с.Беленький А.А. Электротехника и электроника. / Беленький А.А., Колесников С.В. - Москва: Издательство "Физматлит", 2017. - 360 с.Шведов В.И.Электрооборудование автомобилей / Шведов В.И - Издательство «АСТ», 2015. - 256 с.Голиков А.Д.Электротехника и электроника транспортных средств/ Голиков А.Д. - Москва: Издательство «Машиностроение», 2014. - 288 с.Гинзбург Г.М. Техническая электродинамика/ Гинзбург Г.М., Летягин В.Л. - Москва: Издательство «СИНТЕГ», 2019. - 480 с