Виды преобразования электрической энергии

Реальные проекты в наши дни

За все последние годы, согласно вышеприведенным технологиям, ученые пытались и пытаются реализовать всего два проекта.

Первый из них начинался очень обнадеживающе. В 2000-х годах на о.Реюньон, возникла потребность в постоянной передаче 10кВт мощности на расстояние в 1 км.

Горный рельеф и местная растительность, не позволяли проложить там ни воздушные линии электропередач, ни кабельные.

Все перемещения на острове в эту точку осуществлялось исключительно на вертолетах.

Для решения проблемы в одну команду были собраны лучшие умы из разных стран. В том числе и ранее упоминавшиеся в статье, наши ученые из МГУ В.Ванке и В.Савин.

Однако в момент, когда должны были приступать к практической реализации и строительству передатчиков и приемников энергии, проект заморозили и остановили. А с началом кризиса в 2008 году и вовсе забросили.

На самом деле это очень обидно, так как теоретическая работа там была проделана колоссальная и достойная реализации.

Второй проект, выглядит более безумным чем первый. Однако на него выделяются реальные средства. Сама идея была высказана еще в 1968г физиком из США П.Глэйзером.

Он предложил на тот момент не совсем нормальную идею – вывести на геостационарную орбиту в 36000 км над землей огромный спутник. На нем расположить солнечные панели, которые будут собирать бесплатную энергию солнца.

Затем все это должно преобразовываться в пучок СВЧ волн и передаваться на землю.

Этакая “звезда смерти” в наших земных реалиях.

На земле пучок нужно поймать гигантскими антеннами и преобразовать в электричество.

Насколько огромны должны быть эти антенны? Представьте, что если спутник будет в диаметре 1км, то на земле приемник должен быть в 5 раз больше – 5км (размер Садового кольца).

Но размеры это всего лишь малая часть проблем. После всех расчетов оказалось, что такой спутник вырабатывал бы электричество мощностью в 5ГВт. При достижении земли оставалось бы всего 2ГВт. К примеру Красноярская ГЭС дает 6ГВт.

Поэтому его идею рассмотрели, посчитали и отложили в сторонку, так как все изначально упиралось в цену. Стоимость космического проекта в те времена вылезла за 1трлн.$.

Но наука к счастью не стоит на месте. Технологии совершенствуются и дешевеют. Сейчас разработку такой солнечной космической станции уже ведут несколько стран. Хотя в начале двадцатого века для беспроводной передачи электроэнергии хватало всего одного гениального человека.

Общая цена проекта упала от изначальной до 25млрд.$. Остается вопрос – увидим ли мы в ближайшее время его реализацию?

К сожалению никто вам четкого ответа не даст. Ставки делают только на вторую половину нынешнего столетия. Поэтому пока давайте довольствоваться беспроводными зарядками для смартфонов и надеяться что ученым удастся повысить их КПД. Ну или в конце концов на Земле родится второй Никола Тесла.

• https://ectrl.ru/osveshchenie/peredacha-elektroenergii.html
• https://amperof.ru/teoriya/besprovodnaya-peredacha-elektroenergii.html
• https://samelectrik.ru/kak-proisxodit-peredacha-i-raspredelenie-elektroenergii.html
• https://amperof.ru/elektroenergia/peredacha-elektroenergii-na-rasstoyanie.html
• https://oxotnadzor.ru/kak-osushchestvlyayetsya-peredacha-elektroenergii-postoyannym-tokom/
• https://domikelectrica.ru/3-sposoba-peredachi-energii-bez-provodov/

«Бесконечная» энергия из воздуха

В 2020 году ученые из Массачусетского университета создали Air-gen — генератор, который создает электричество с помощью натурального белка и влаги из воздуха.

Графическое изображение пленки из белковых нанопроводов, вырабатывающих электричество с помощью влаги из атмосферы

(Фото: UMass Amherst / Yao and Lovley labs)

С помощью протеобактерий Geobacter ученые выращивают белок, который может проводить ток. Из него делают пленку толщиной менее 10 микрон — в несколько раз тоньше, чем человеческий волос — и помещают между двумя электродами. Белок забирает влагу из воздуха и за счет тонких пор создает ток между электродами.

Лучшие результаты Air-gen показывает при влажности в 45%, но справляется и в засушливых регионах вроде Сахары. Генератор не зависит от погодных условий и работает даже в помещении.

Как это применять: пока мощности Air-gen хватает только для питания мелкой электроники. В скором времени ученые разработают версию для мобильных телефонов и смарт-часов, чтобы те никогда не разряжались. А если у исследователей получится совместить Air-gen с краской для стен, в домах появится бесконечный источник электроэнергии.

История

Стоимость. В связи со все более широким распространением возобновляемых источников энергии затраты на возобновляемые источники энергии снизились, в первую очередь на энергию, вырабатываемую солнечными панелями. Нормированная стоимость энергии (LCOE) — это мера средней чистой текущей стоимости производства электроэнергии для электростанции в течение ее срока службы.

Динамо-машины и двигатель установлены в компании Edison General Electric, Нью-Йорк, 1895 г.

Фундаментальные принципы производства электроэнергии были открыты в 1820-х — начале 1830-х годов британским ученым Майклом Фарадеем . Его метод, который используется до сих пор, заключается в том, что электричество генерируется движением проволочной петли или диска Фарадея между полюсами магнита . Центральные электростанции стали экономически практичными с развитием передачи энергии переменного тока (AC) с использованием силовых трансформаторов для передачи энергии высокого напряжения с низкими потерями.

Коммерческое производство электроэнергии началось в 1873 году, когда динамо-машина была соединена с гидравлической турбиной. Механическое производство электроэнергии положило начало Второй промышленной революции и сделало возможным несколько изобретений с использованием электричества, при этом основными участниками стали Томас Альва Эдисон и Никола Тесла . Раньше единственным способом производства электричества были химические реакции или использование аккумуляторных элементов, а единственным практическим применением электричества был телеграф .

Производство электроэнергии на центральных электростанциях началось в 1882 году, когда паровой двигатель, приводящий в движение динамо-машину на станции Перл-Стрит, произвел постоянный ток , питавший общественное освещение на Перл-Стрит , Нью-Йорк . Новая технология была быстро принята во многих городах по всему миру, которые приспособили свои газовые уличные фонари к использованию электроэнергии. Вскоре электрическое освещение будет использоваться в общественных зданиях, на предприятиях и для питания общественного транспорта, такого как трамваи и поезда.

Первые электростанции использовали гидроэнергию или уголь. Сегодня используются различные источники энергии, такие как уголь , атомная энергия , природный газ , гидроэлектроэнергия , ветер и нефть , а также солнечная энергия , приливная энергия и геотермальные источники.

Микросеть

Microgrid является локализован группировкой выработки электроэнергии, хранения энергии и нагрузок , которые обычно работает , подключенную к традиционной централизованной сети ( macrogrid ). Эта единая точка общей связи с макросетью может быть отключена. Тогда микросеть может работать автономно. Генерация и нагрузки в микросети обычно связаны между собой при низком напряжении, и она может работать от постоянного, переменного тока или их комбинации. С точки зрения оператора сети, подключенной микросетью можно управлять, как если бы она была одним объектом.

Ресурсы генерации микросетей могут включать стационарные батареи, топливные элементы, солнечную, ветровую или другие источники энергии. Множественные рассредоточенные источники генерации и возможность изолировать микросеть от более крупной сети обеспечат высоконадежную электроэнергию. Вырабатываемое тепло от генерирующих источников, таких как микротурбины, можно использовать для местного технологического обогрева или обогрева помещений, что позволяет гибко выбирать между потребностями в тепле и электроэнергии.

Микросети были предложены после отключения электроэнергии в Индии в июле 2012 года

• Малые микросети в радиусе 30–50 км.
• Малые электростанции 5–10 МВт для обслуживания микросетей.
• Вырабатывайте электроэнергию на месте, чтобы снизить зависимость от линий передачи на большие расстояния и сократить потери при передаче.

По прогнозам GTM Research, к 2018 году мощность микросетей в США превысит 1,8 гигаватт.

Микросети были внедрены в ряде сообществ по всему миру. Например, Tesla внедрила солнечную микросеть на острове Тау в Самоа, снабжая весь остров солнечной энергией. Эта локализованная производственная система помогла сэкономить более 380 кубометров (100 000 галлонов США) дизельного топлива. Он также может поддерживать остров в течение трех дней, если солнце вообще не светит в течение этого периода. Это отличный пример того, как микросети могут быть реализованы в сообществах, чтобы стимулировать использование возобновляемых ресурсов и локализованное производство.

Плюсы автономного электроснабжения

Казалось бы, смысл в автономной системе электроснабжения только один – это когда рядом с домом нет ЛЭП, а тянуть собственную линию слишком дорого. Однако многие домовладельцы создают собственную систему электроснабжения даже в том случае, если уже подключены к общей системе.

Так в чем же выгода автономного электроснабжения?

• В независимости. Своя система защитит от отключений электроэнергии по различным поводам. Автономная система тоже не застрахована от аварий и других неприятностей, но если создать дублирующие устройства, то защищённость от случайностей достигнет максимума.
• В экономичности. Электроэнергия, подаваемая по единой системе, дорогая. Создание автономной системы тоже дело не дешёвое, но многие домовладельцы считают, что окупается она очень быстро, и столь же быстро становится делом не просто дешёвым, но и выгодным.
• В мобильности. Автономная система, построенная на нескольких источниках электроэнергии, позволяет быстро реагировать на ситуацию, оставаясь при свете в любых ситуациях.

Виды добычи

Альтернативное электричество может добываться из воздуха двумя способами:

1. Ветрогенераторами;
2. За счет полей, пронизывающих атмосферу.

Как известно, электрический потенциал имеет свойство накапливаться в течение определенного времени. Сейчас атмосфера изнизана различными волнами, производящимися электрическими установками, приборами, естественным полем Земли. Это позволяет говорить о том, что электричество из атмосферного воздуха можно добыть своими руками, даже не имея никаких специальных приспособлений и схем, но про особенности токопроизводства по этому варианты мы расскажем ниже.

Ветрогенераторы – это давно известные источники альтернативной энергии. Они работаю за счет преобразования силы ветра в ток. Ветряной генератор – это устройство, способное работать продолжительное время и накапливать энергию ветра. Данный вариант широко используется в различных странах: Нидерландах, России, США. Но, одной ветряной установкой можно обеспечить ограниченное количество электрических приборов, поэтому для питания городов или заводов устанавливаются целые поля ветроустановок. В использовании этого способа есть как достоинства, так и недостатки. В частности, ветер – это непостоянная величина, поэтому нельзя предугадать уровень напряжения и накопления электричества. При этом, это возобновляемый источник, работа которого совершенно не вредит окружающей среде.

Создаем трекер энергии

Лучше и эффективней всего составлять такой трекер хотя бы на неделю на одном развороте ежедневника, чтобы клеточка-ячейка для каждого конкретного дня была достаточно большой и могла вместить в себя несколько точек на разных уровнях – от энергетического спада до энергетического подъема, ведь эти перепады могут случаться несколько раз в течение суток. Если сильных перепадов нет, то можно отмечаться в трекере только раз в сутки.

Уровни энергии можно оформить по-разному. Удобнее всего сделать три пункта на разных уровнях: энергетический подъем, равновесие (отсутствие перепадов), энергетический спад. В течение дня необходимо отмечаться, если случаются подъемы и спады и если четко определили причину записывать ее возле точки.

Уровень энергии может меняться очень быстро: встреча с приятным или неприятным человеком, может встреча с манипулятором (а вы и не подозревали, что он манипулятор, пока не завели трекер), вкусный завтрак или утомительная автомобильная пробка, любимая песня по радио или годовой отчет на работе, и так далее, и так далее…

Чаще всего мы даже не осознаем, что именно послужило причиной энергетического спада или подъема. Именно поэтому резкие перепады нужно отмечать, чтобы потом анализировать их и стремиться исключительно к тому, что дарит энергию, а того, что ее отнимает, избегать. Разумеется, вы не всегда сможете уйти от семейных или рабочих дел, но всегда можно придумать способ облегчить процесс, сделать его интересней и проще, делегировать часть обязанностей, и так далее.

Кроме того, очень важно вести трекер энергии совместно с трекерами сна, питания, мыслей, настроения, финансов, физической активности и общим трекером привычек. Тогда вам будет проще найти зависимость энергетических перепадов от событий вашей жизни

Системы передачи

Мощность от генераторных установок переносится сначала через системы передачи, которые состоят из линий электропередачи, которые несут электроэнергию при различных уровнях напряжения . Система передачи соответствует сетевой сетчатой ​​топологической инфраструктуре, соединяющей генерацию и подстанции вместе в сетку, которая обычно определяется при 100 кВ и более.

Рисунок 3 — Электрическая система

Электричество перетекает по высоковольтным (высоковольтным) линиям передачи на ряд подстанций, где напряжение уходит на трансформаторы до уровней, соответствующих системам распределения.

Уровни напряжения в сети переменного тока

Предпочтительные среднеквадратичные уровни напряжения в стандарте IEC 60038: 2009 соответствуют международным стандартам:

• 362 кВ или 420 кВ; 420 кВ или 550 кВ; 800 кВ; 1, 100 кВ или 1200 кВ для трехфазных систем с самым высоким напряжением для оборудования, превышающего 245 кВ.
• 66 (альтернативно, 69) кВ; 110 (альтернативно, 115) кВ или 132 (альтернативно, 138) кВ; 220 (альтернативно, 230) кВ для трехфазных систем с номинальным напряжением свыше 35 кВ и не более 230 кВ.
• 11 (альтернативно, 10) кВ; 22 (альтернативно, 20) кВ; 33 (альтернативно, 30) кВ или 35 кВ для трехфазных систем с номинальным напряжением свыше 1 кВ и не более 35 кВ. Существует отдельный набор ценностей, характерный для североамериканской практики.

В случае систем с номинальным напряжением от 100 до 1000 В включительно, 230/400 В является стандартным для трехфазных четырехпроводных систем (50 Гц или 60 Гц), а также 120/208 В для 60 Гц . Для трехпроводных систем напряжение 230 В между фазами является стандартным для 50 Гц и 240 В для 60 Гц. Для однофазных трехпроводных систем с частотой 60 Гц стандарт 120/240 В является стандартным.

Среднее напряжение (MV) в качестве концепции не используется в некоторых странах (например, в Соединенном Королевстве и Австралии), это «любой набор уровней напряжения, лежащих между низким и высоким напряжением», и проблема заключается в том, что фактическая граница между Уровни MV и HV зависят от местных практик.

Линии электропередачи развертываются с тремя проводами вместе с заземляющим проводом. Практически все системы передачи переменного тока являются трехфазными системами передачи.

Интеграция с сеткой

По соображениям надежности ресурсы распределенной генерации будут подключены к той же сети передачи, что и центральные станции. При интеграции этих ресурсов в сеть возникают различные технические и экономические проблемы. Технические проблемы возникают в областях качества электроэнергии , стабильности напряжения, гармоник, надежности, защиты и управления. Поведение защитных устройств в сети должно быть проверено для всех комбинаций генерации распределенной и центральной станции. Крупномасштабное развертывание распределенной генерации может повлиять на функции всей сети, такие как контроль частоты и распределение резервов. В результате в сеть добавляются функции интеллектуальной сети , виртуальные электростанции и энергосистемы хранения энергии, такие как подача электроэнергии на заправочные станции. Конфликты возникают между коммунальными предприятиями и организациями, управляющими ресурсами.

У каждого ресурса распределенной генерации есть свои проблемы интеграции. Как солнечная энергия, так и энергия ветра имеют прерывистую и непредсказуемую генерацию, поэтому они создают множество проблем со стабильностью напряжения и частоты. Эти проблемы с напряжением влияют на механическое сетевое оборудование, такое как переключатели ответвлений, которые реагируют слишком часто и изнашиваются гораздо быстрее, чем предполагали коммунальные предприятия. Кроме того, без какой-либо формы хранения энергии в периоды высокой солнечной генерации компании должны быстро увеличивать выработку во время заката, чтобы компенсировать потерю солнечной генерации. Такая высокая скорость нарастания приводит к тому, что в отрасли называют « утиной кривой», что является серьезной проблемой для сетевых операторов в будущем. Хранилище может решить эти проблемы, если оно будет реализовано. Маховики показали отличную возможность регулирования частоты. Кроме того, маховики обладают высокой цикличностью по сравнению с батареями, что означает, что они сохраняют ту же энергию и мощность после значительного количества циклов (порядка 10 000 циклов). Батареи краткосрочного использования при достаточно большом масштабе использования могут помочь сгладить кривую кривой и предотвратить колебания использования генератора, а также могут помочь сохранить профиль напряжения. Однако стоимость является основным ограничивающим фактором для хранения энергии, поскольку каждый метод чрезмерно дорог для производства в масштабе и сравнительно не энергоемок по сравнению с жидким ископаемым топливом. Наконец, еще один необходимый метод интеграции фотоэлектрических элементов для правильной распределенной генерации — использование интеллектуальных гибридных инверторов . Интеллектуальные гибридные инверторы накапливают энергию, когда ее производство превышает потребление. При высоком потреблении эти инверторы обеспечивают разгрузку системы распределения электроэнергии.

Другой подход не требует интеграции сети: автономные гибридные системы.

Отопление для частного дома: альтернативные источники энергии

Среди наиболее распространенных способов получения электроэнергии является движущая сила ветра. Достаточно поставить около загородного дома высокую мачту с движущимися лопастями, соединенными с генератором, чтобы получать электрический ток и заряжать аккумуляторы.

Для получения тепла, можно использовать тепловые насосы, при их использовании, можно брать тепло практически из любого места:

• Воздуха;
• Воды;
• Земли.

Принцип их работы, как в холодильнике, только при прокачивании через насос воздуха или воды, получается тепло. Самодельные конструкции, ничуть не уступают промышленным. В домашних условиях можно самостоятельно изготовить подобные конструкции достаточно найти чертежи и изготовить ветряк, чтобы получить дешевое электричество буквально из воздуха. Есть и другие виды и возможности получить электроэнергию и отопление для частного дома.

То же самое касается и тепловых конвекторов, которые предназначены для нагрева воды. Несколько проще для получения тепла использование котла на биотопливе, в качестве материала для топки используются прессованные опилки, гранулы, в том числе и из соломы и торфа. Но такие котлы на биотопливе стоят несколько дороже, чем работающие на газе.

Когда может возникнуть необходимость в альтернативном отоплении

• Участок, на котором расположен дом, не подключен к газовой магистрали.
• Газ поставляется с перебоями.
• Владелец дома хочет сэкономить на отоплении.
• Подключение к газовой магистрали невозможно ввиду высокой стоимости.

Отопление дома альтернативными источниками условно можно разделить на два вида:

• Оборудование, которое работает в дополнение к газовому котлу. Оно не способно полноценно обеспечить жилище теплом, поэтому используется для поддержки работы котла в пиковые нагрузки.
• Оборудование, которое заменяет газовый котел. Вырабатывает достаточную отопительную мощность для обогрева здания.

Электрический потенциал атмосферы

Разность потенциалов между поверхностью земли и ионосферой составляет около 300 000 Вольт. Напряженность электрического поля вблизи поверхности достигает 150 Вольт на метр (В/м) и снижается по экспоненте с увеличением высоты. На высоте 30 км величина напряженности составляет около 1 В/м. На уровне ионосферы напряженность поля стремится к нулю, из-за увеличения проводимости среды в результате ионизации под воздействием солнечного излучения.

Многие из нас ощущали на себе эффект накопления атмосферного заряда. Например, в сухую ветреную погоду, выходя из автомобиля, можно почувствовать разряд статического напряжения. Дело в том, что электрический заряд накапливается на автомобиле благодаря шинам. Резиновые шины являются хорошим изолятором, который предотвращает стекание заряда на землю. При выходе из автомобиля накопленный заряд с кузова уходит в землю через наше тело в виде искры и лёгкого, но неприятного удара током.

Заманчиво выглядит идея обуздания энергии молнии, но на этом пути масса технических сложностей. Огромная энергия, заключенная в молнии очень кратковременна и непостоянна. Нужно поймать разряд и направить энергию в какой-то накопитель. Поскольку место попадания молнии непредсказуемо а пиковая мощность очень велика, современная техника не обладает достаточными возможностями, чтобы справиться с этой задачей.

Теоретически, если взять два листа металла площадью 1 м2 и разнести их на расстояние 500 м по вертикали относительно поверхности земли, то напряжение между ними составит около 80 В. Очевидно, что целесообразность и эффективность такой «электростанции» весьма сомнительна, учитывая масштаб необходимого сооружения для разнесения листов.

Несмотря на то, что атмосфера Земли буквально пропитана электричеством, какого либо действенного способа извлечения и использования этой энергии на сегодняшний день не существует.

Термоэлектрогенераторы

Электростанции с генераторами, построенными по принципу Пельтье – достаточно интересный вариант.

Физик Пельтье обнаружил эффект, который сводится к тому, что при пропускании электроэнергии через проводники, состоящие из двух разнородных материалов, на одном из контактов происходит поглощение тепла, а на втором – выделение.

Ветряные электростанции – бесплатное электричество у вас дома

Причем эффект этот обратный – если с одной стороны проводник разогревать, а со второй – охлаждать, то в нем будет образовываться электроэнергия.

Именно обратный эффект используется в электростанциях на дровах. При сгорании они разогревают одну половину пластины (она и является термоэлектрогенератором), состоящую их кубиков, сделанных из разных металлов, а вторая же ее часть – охлаждается (для чего используются теплообменники), в результате чего на выводах пластины появляется электроэнергия.

Но есть у такого генератора несколько нюансов. Один из них – параметры выделяемой энергии напрямую зависят от разницы температуры на концах пластины, поэтому для их выравнивания и стабилизации необходимо использование регулятора напряжения.

Второй нюанс заключается в том, что выделяемая энергия – лишь побочный эффект, большая часть энергии при сгорании дров просто преобразуется в тепло. Из-за этого КПД такого типа станции не очень высокая.

К достоинствам электростанций с термоэлектрогенераторами относятся:

• Длительный срок службы (нет подвижных частей);
• Одновременно вырабатывается не только энергия, но и тепло, которое можно использоваться для обогрева или приготовления пищи;
• Бесшумность работы.

Электростанции на дровах, использующие принцип Пельтье, — достаточно распространенный вариант, и выпускаются как портативные устройства, которые способны лишь выделить электроэнергии для зарядки маломощных потребителей (телефона, фонаря), так и промышленные, способные запитать мощные агрегаты.

Передача на большие расстояния

Актуальность передачи электроэнергии на расстояние обуславливается тем, что электростанции снабжены мощным оборудованием, дающим на выходе большие показатели. Потребители же ее маломощные и разбросаны на большой территории. Строительство крупнейшего терминала обходится дорого, поэтому наблюдается тенденция к концентрации мощностей. Это существенно снижает затраты. Кроме того, значение имеет место размещения. Включается ряд факторов: близость к ресурсам, стоимость транспортировки и возможность работы в единой энергетической системе.

Чтобы понять, как осуществляется передача электроэнергии на большие расстояния, следует знать, что линии электропередач бывают постоянного и переменного тока. Главная характеристика — это их пропускная способность. Потери наблюдаются в процессе нагрева проводов или дальности расстояния. Передача осуществляется по следующей схеме:

1. Электростанция. Она является источником образования электроэнергии.
2. Повышающий трансформатор, который обеспечивает увеличение показателей до необходимых величин.
3. Понижающий трансформатор. Он устанавливается на распределительных станциях и понижает параметры для подачи в частный сектор.
4. Подача энергии в жилые дома.

Линии постоянного тока

В настоящее время больше отдается предпочтение передаче электроэнергии постоянным током. Это связано с тем, что все происходящие внутри процессы не носят волновой характер. Это значительно облегчает транспортировку энергии.

К преимуществам передачи постоянного тока относится:

• небольшая себестоимость;
• малая величина потерь;

Состав невидимого потока

С точки зрения физики, сама возможность возникновения электричества исходит из способностей физической материи накапливать и сохранять электрический заряд. Вокруг этих накопителей образуется энергетическое поле.

В основе действия тока лежит сила невидимого потока заряженных частиц, движущихся в едином направлении, что образует магнитное поле, родственное по принципу действия с электрическим. Они могут влиять на другие тела, обладающие зарядом того или иного вида:

• отрицательным;
• положительным.

Согласно научным исследованиям, электроны вращаются вокруг центрального ядра любого атома, входящего в состав молекул, образующих все физические тела. Под воздействием магнитных полей они могут отрываться от родного ядра и присоединяться к другому, вследствие чего у одной молекулы получается недостаток электронов, а у другой возникает их переизбыток.

Но сама суть этих элементов состоит в стремлении восполнить нехватку в матрице — они всегда стремятся туда, где их наименьшее количество. Такая постоянная миграция наглядно показывает, как получается электричество, ведь на близком расстоянии электроны стремительно переходят от одного центра атома к другому. Это приводит к образованию тока, о нюансах действия которого интересно знать следующие факты:

• вектор — его направление всегда исходит из отрицательного заряженного полюса и стремится к положительному;
• атомы с избытком электронов имеют заряд «минус» и именуются «ионами», недостаток же этих элементов создает «плюс»;
• в контактах проводов «минусовой» заряд называют «фаза», а «плюс» обозначается нулем;
• наименьшее расстояние между атомами — в составе металлов, поэтому они являются наилучшими проводниками тока;
• наибольшая межатомная дистанция зафиксирована в резине и твердых телах — мрамор, янтарь, фарфор, — которые являются диэлектриками, неспособными проводить ток, поэтому их еще называют «изоляторами»;
• энергия, образующаяся при движении электронов и разогревающая проводники, именуется «мощностью», которую принято измерять в ваттах.

1 Энергия и её виды

Энергия
(от греч. energeie
— действие, деятельность) представляет
собой общую количественную меру движения
и взаимодействия всех видов материи.
Это способность к совершению работы, а
работа совершается тогда, когда на
объект действует физическая сила
(давление или гравитация). Работа—
это энергия в действии.

Во всех
механизмах при совершении работы энергия
переходит из одного вида в другой. Но
при этом нельзя получить энергии одного
вида больше, чем другого, при любых ее
превращениях, т. к. это противоречит
закону сохранения энергии.

Различают следующие
виды энергии: механическая; электрическая;
тепловая; магнитная; атомная.

Электрическая
энергия является одним из совершенных
видов энергии. Её широкое использование
обусловлено следующими факторами:

— получением в
больших количествах вблизи месторождения
ресурсов и водных источников;

— возможностью
транспортировки на дальние расстояния
с относительно небольшими потерями;

— способностью
трансформации в другие виды энергии:
механическую, химическую, тепловую,
световую;

— отсутствием
загрязнения окружающей среды;

— внедрением на
основе электроэнергии принципиально
новых прогрессивных технологических
процессов с высокой степенью автоматизации.

Тепловая
энергия широко используется на современных
производствах и в быту в виде энергии
пара, горячей воды, продуктов сгорания
топлива.

Преобразование
первичной энергии во вторичную, в
частности, в электрическую, осуществляется
на станциях, которые в своем названии
содержат указания на то, какой вид
первичной энергии преобразуется на них
в электрическую:

— на тепловой электрической
станции (ТЭС) — тепловая;

— гидроэлектростанции
(ГЭС) — механическая (энергия движения
воды);

— гидроаккумулирующей
станции (ГАЭС) — механическая (энергия
движения предварительно наполненной
в искусственном водоеме воды);

— атомной
электростанции (АЭС) — атомная (энергия
ядерного топлива);

— приливной
электростанции (ПЭС) — приливов.

В Республике
Беларусь более 95 % энергии вырабатывается
на ТЭС, которые по назначению делятся
на два типа:

— конденсационные
тепловые электростанции (КЭС),
предназначенные для выработки только
электрической энергии;

— теплоэлектроцентрали
(ТЭЦ), на которых осуществляется
комбинированное производство электрической
и тепловой энергии.

Постоянный ток

Вторым способом передачи электрического тока потребителю, является постоянный ток. Подобный ток является выпрямленным. Он встречается в аккумуляторах, батарейках, зарядных устройствах. Такой ток и сейчас подается потребителям некоторых стран, но в очень малых количествах. Его вырабатывают солнечные батареи. Постоянный ток можно подавать по действующим ЛЭП и подземным кабелям. Плюсы такой передачи, следующие:

1. С расстоянием нет потери мощности. Не придется завышать напряжение на электростанции.
2. Статическая устойчивость не оказывает влияния на передачу и распределение.
3. Не требуется настраивать частотную синхронизацию.
4. Напряжение можно передать всего по одной линии с одним контактным проводом.
5. Нет влияния электромагнитного излучения.
6. Минимальная реактивная мощность.

Постоянный ток для потребителя не подается только по причине огромной себестоимости оборудования для электростанций.

Проводимость электрического тока и процент завышения в начале передачи, во многом зависят от сопротивления самой ЛЭП. Снизить сопротивление, — а тем самым нагрузку — можно при помощи охлаждения до сверхнизкой температуры. Это помогло бы увеличить расстояние для передачи энергии и существенно снизить потери. Сегодня нет технологии занижения температуры линии электропередачи. Такая технология является крайне дорогой и требует больших изменений в конструкции. Но в регионах крайнего севера этот способ вполне работает и намного занижает процент передачи мощностей и потери от расстояния.