Сферы применения и основные свойства электроэнергии. Этапы электрификации России

Электроэнергетика как составная часть топливно-энергетического комплекса объединяет все процессы генерирования, преобразования, передачи и потребления электроэнергии.

Электроэнергетика – важнейшая часть жизнедеятельности человека. Прогресс техники и тот уровень, которого она сейчас достигла, был бы невозможен без использования электроэнергии.

Электроэнергия прочно вошла во все сферы человеческой деятельности.

В промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте электрическая энергия используется для приведения в действие различных механизмов и является основой огромного большинства технологических процессов.

Сегодня около половины человечества живёт в городах. В развитых странах доля городского населения приближается к 80 %. Формирование городских агломераций было бы невозможно без электрифицированного транспорта – метрополитена, трамвая, троллейбуса, пригородных поездов и, конечно же, без «вертикального транспорта» – лифтов. Искусственное освещение раздвинуло границы световых суток и дало возможность не только повысить производительность общественного труда, но и раздвинуть рамки частного досуга, использования людьми результатов своего труда. Электрическое кондиционирование воздуха сделало возможным комфортабельное освоение жарких регионов земного шара. Без электричества были бы невозможны связь, массовые коммуникации и даже развитие демократии в мире, основанное на всеобщем образовании и открытом доступе к общественным коммуникациям.

Потребности человечества в электроэнергии будут расти по мере повышения уровня и качества жизни, распространения благосостояния на все новые страны и социальные группы, появления новых видов технологии производства, транспорта, жизнеобеспечения, связи и обработки информации.

Столь широкое распространение электрической энергии стало возможным благодаря ее ценным потребительским свойствам как энергоносителя. К ним следует в первую очередь отнести:

1) универсальность электроэнергии, то есть способность к преобразованию в другие виды энергии и способность быть полученной из других самых разнообразных энергоресурсов. По этому признаку электрическая энергия в настоящее время превосходит любые другие энергоносители. Благодаря этому свойству электроэнергия является самым распространённым энергоносителем, позволяющим вовлечь в энергобаланс страны энергию большинства нетрадиционных (возобновляемых) источников (солнце, ветер, геотермальные источники, космические, морские и т.д.). Очевидно, что электроэнергия единственный энергоноситель, возможности получения которого практически безграничны в самый длительной перспективе;

2) способность к безграничному делению, легкость в управлении. По совокупности этих качеств электроэнергия также выгодно отличается от других энергоносителей. Легкость в управлении, т.е. безинерционность, а также способность к изменению энергетического потока, т.е. возможность тонкого регулирования, вместе с делимостью стали причиной того, что именно на базе электрических методов управления стала возможной массовая автоматизация производства. С другой стороны, указанные свойства электроэнергии обеспечили широкое внедрение разнообразной бытовой техники, отличающейся малыми единичными мощностями приборов и массовым характером использования;

3) транспортабельность, т.е. способность к передаче на большие расстояния. Это качество способствует снятию ограничений на размещение потребителей и организации их централизованного энергоснабжения;

4) способность к концентрации. Другими словами электроэнергию можно получать в больших количествах вблизи месторождений ресурсов и водных источников;

5) возможность создания и внедрения на основе электроэнергии принципиально новых прогрессивных технологических процессов с высокой степенью автоматизации, то есть возможность освоения электротехнологий;

6) гигиеничность и экологическая чистота, что имеет особое значение в свете решения социальных и экологических задач, но при рассмотрении этого качества не следует забывать о том, что производство электроэнергии, то есть работа электростанций, связана с преодолением серьёзных отрицательных последствий с точки зрения экологии, о чём будет сказано ниже. Тем не менее, электроэнергия вместе с горячей водой принадлежит к одному из наиболее чистых в гигиеническом и экологическом отношении энергоносителей.

Анализ процесса внедрения электроэнергии показывает, что в основном в нашей стране завершился I этап электрификации, на котором использовались физические свойства электричества превращаться в механический и световой виды энергии. Это позволило электрифицировать главным образом силовые процессы, использующие энергию как двигательную силу.

Однако на I этапе электрификация не затронула другие элементы производственного процесса и прежде всего технологические принципы обработки предметов труда. Электрическая энергия участвует в этих процессах косвенно, преобразуясь в механическую энергию.

Но многие отрасли уже вступили или вступают в фазу исчерпания возможностей повышения эффективности производства на базе традиционных устоявшихся технических решений. Появилась необходимость перехода к новым технологическим решениям, которые могут быть реализованы лишь на путях использования электрической энергии, то есть использование электроэнергии является главнейшей особенностью большинства новых технологий.

Таким образом, начавшийся II этап электрификации характерен тем, что электрификация становится одним из главных направлений коренных преобразований технологии ввиду её очевидных преимуществ.

Электротехнология открывает новые возможности для перехода к качественно новым приёмам производства с использованием всего спектра электромагнитных излучений (постоянный ток, ток промышленной и повышенной частоты, оптические и рентгеновские излучения и др.).

При этом под электротехнологией понимается непосредственное использование электроэнергии в технологических процессах без преобразования её в другие виды энергии (например, металлорежущие станки заменяются квантовыми генераторами, плазмотронами, а индукционные печи вытесняют печи на мазуте и газе и т.д.).

Значение электроэнергии как наиболее прогрессивного энергоносителя будет в перспективе возрастать во всех отраслях народного хозяйства. При ограниченных масштабах производства электроэнергии возникает проблема определения наиболее рациональных областей её применения, тех областей, в которых особенно эффективна электрификация технологических и производственных процессов.

Специфической особенностью электроэнергетики является то, что ее продукция (т.е. электроэнергия) не может накапливаться для последующего использования, поэтому потребление электроэнергии соответствует ее производству и по количеству и во времени.

Размещение объектов электроэнергетики в целом зависит от двух основных факторов: топливно-энергетических ресурсов и потребителей электроэнергии.