Розвиток енергетики як галузі в світі

 

Вступ

Без енергетики сьогодні практично не може розвиватися  жодне виробництво. Тому енергетика як галузь займає одне з провідних  місць щодо руху прогресу та соціально-економічного розвитку сучасного суспільства. Вкрай  цікавим є вивчення історичного  розвитку енергетики як галузі як у  світі, так і в Україні зокрема. В даній роботі спробую це зробити.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розвиток енергетики як галузі в світі

 

Перші ТЕС  з'явилися наприкінці XIX століття (у 1882 — у Нью-Йорку, 1883 — у Петербурзі, 1884 — у Берліні) і одержали переважне  поширення. У середині 70-х років  ХХ століття ТЕС — основний вид  електричних станцій. Частка вироблюваної ними електроенергії складала: у Росії  і США 80% (1975), у світі близько 76% (1973). Зараз близько 50% всієї електроенергії світу виробляється на теплових електростанціях.

По кількості  вироблюваної енергії на другому  місці знаходяться гідравлічні  електростанції (ГЕС). Вони роблять  найбільш дешеву електроенергію, але  мають досить велику собівартість будівлі. Саме ГЕС дозволили радянському  уряду в перші десятиліття  радянської влади зробити великий  прорив у промисловості.

Сучасні ГЕС дозволяють робити до 7 млн. квт  енергії, що вдвічі перевищує показники  діючих у даний час ТЕС і, поки, АЕС, однак розміщення ГЕС у Європі утруднено через дорожнечу землі  і неможливості затоплення великих  територій у даних регіонах. Важливим недоліком ГЕС є сезонність їхньої роботи, настільки незручна для промисловості.

Перша у  світі АЕС - Обнінська була пущена в 1954 році в Росії. Персонал 9 російських АЕС складає 40,6 тис. чоловік чи 4% від загального числа населення зайнятого в енергетиці. 11,8% чи 119,6 млрд. квт всієї електроенергії, виробленої в Росії і Україні вироблене на АЕС. Тільки на АЕС зростання виробництва електроенергії зберігається високим.

Планувалося, що питома вага АЕС у виробництві  електроенергії досягне в СРСР у 1990 р. 20%, фактично було досягнуто тільки 12,3%. Чорнобильська катастрофа викликала  скорочення програми атомного будівництва, з 1986 р. в експлуатацію були введені  тільки 4 енергоблоки. АЕС, що є найбільш сучасним видом електростанцій, мають  ряд істотних переваг перед іншими видами електростанцій: при нормальних умовах функціонування вони абсолютно  не забруднюють навколишнє середовище, не вимагають прив'язки до джерела  сировини і відповідно можуть бути розміщені практично скрізь, нові енергоблоки мають потужність практично  рівну потужності середньої ГЕС, однак коефіцієнт використання встановленої потужності на АЕС (80%) значно перевищує  цей показник у ГЕС чи ТЕС.

 

 

Історія розвитку енергетики в Україні

 

1872 рік.  Поки що Київ та інші населені  пункти України користуються  гасовими ліхтарями. Київська  міська управа 5 липня призначила  торги на освітлення м. Києва  (480 ліхтарів). Вартість однієї години  горіння становила 1.75 коп. для  приватних споживачів і 1.5 коп.  для казенних і міських будівель. 

У 1878 році відомий російський інженер  О.П. Бородін обладнав токарний цех  Київських залізничних майстерень Київ-Брестської залізниці, що знаходилась  поблизу Залізничного вокзалу, на території  теперішнього Київського вагоноремонтного заводу, чотирма електричними дуговими ліхтарями, основними компонентами кожного з яких були два вугільних  стержня (електроди, свічка Яблочкова) і прошарок ізоляційного матеріалу (пластинка каоліна), розміщеного  поміж стержнями. Кожний ліхтар живився  від окремої динамомашини Грамма. Ліхтарі були розташовані двома  рядами в шаховому порядку і розраховані  на 3 години роботи. Це освітлення, як показав  досвід, надавало не лише задовільні результати, але і було значно дешевшим, ніж  газове чи масляне. А вдосконаленням способу виробництва світла ми зобов'язані  Яблочкову. Саме його вдосконалені лампи  були використані для освітлення майстерень Дніпровського пароплавства в 1880 р.

Вже у 80 рр. XIX століття заможні кияни  почали освітлювати свої особняки за допомогою окремих «домових»  установок. В 1886 р. електричне освітлення було установлено в саду Шато-де-Флер (нині стадіон «Динамо»). Досвід використання електричного освітлення за цей період був дуже малий, але встиг визначити  великі переваги перед іншими видами освітлення. Таким чином, електрична енергія почала входити в життя  та побут киян, а пізніше і в  побут населення інших міст України. Перша Центральна електростанція постійного струму загального користування у Києві  почала діяти у грудні місяці 1890 року. Проект та будівництво її консультували: начальник Київського залізничного училища І. Мацон та відомий учений професор фізики Київського університету Н. Шиллер, який мав учений ступінь  з електротехніки. Електрична станція  давала струм для освітлення міського театру. Хрещатика і будинків приватних  абонентів. Вона була розміщена в  кам'яному приміщенні на Театральній  площі, де нині знаходиться Національна  опера України ім. Тараса Шевченка (там був розташований театр, який згорів в 1895 р.). Електростанція мала ізольовану котельню, машинне відділення та розподільчий пристрій. В котельні були змонтовані три парові котли, які опалювалися  дровами. Вода поступала із міського водопроводу. Котли виробляли пару для трьох горизонтальних двоциліндрових парових машин по 60 к.с. (44.1 кВт) кожна. Ці машини приводили в рух динамомашини Сименса. Крім того, для живлення 14 дугових ліхтарів, установлених на Хрещатику, були виділені дві динамомашини із приводом від парових машин, потужністю по 20 к.с. (14.7 кВт). Потужність електростанції становила біля 150 к.с. (110.3 кВт).

Товариство  «Савицький і Страус» у 1891 році побудувало нову електричну станцію постійного струму на Хрещатику (в районі Думської площі). її потужність становила близько 150 кінських сил, або 110.З кВт. Проте  проблема електричного освітлення міста  на початку 1890-х років залишалась не вирішеною. Наприкінці 1892 року була розширена електрична станція на Театральній площі, де додатково  було встановлено два парових  котла системи «Нейера», дві динамомашини, потужністю 80 кінських сил (58.8 кВт кожна) і дві по 25 кінських сил (18.38 кВт  кожна). У 1893 р. потужність Центральної  електричної станції загального користування зросла до 300 кінських сих, або до 220.6 кВт. Товариство «Савицький і Страус» не мало конкурентів, тому ціни на освітлення було установлено  більші, ніж в Санк-Петербурзі та Москві. Тарифи на електроенергію були встановлені високі і брались  за 1 годину горіння ламп чи ліхтаря. Варто відзначити, що уже у 1891 році використовувались електролічильники, які коштували 125 крб. Київ у 1892 р. став батьківщиною першого електричного трамваю в Росії, яка стала 15-ю  країною в світі, де використовувався електричний трамвай. У 1889 р. (ще до появи  першої електричної станції постійного струму у м. Києві у 1890 р.) Струве Аманд  Єгорович (1835 - 1898) запропонував збудувати  трамвай з електричним двигуном, який би найкраще був пристосований  для крутих київських узвозів. Свою ідею 2-го травня 1892 р. він втілив у  життя — вперше на теренах колишньої  Росії. По маршруту Поділ - Олександрівський майдан - Хрещатик з червня 1892 р. їздило по одноколійному шляху 2 вагони трамваю, які живилися від тимчасової електростанції постійного струму. В її машинальному відділенні були встановлені два  газових двигуни потужністю по 60 к.с. (44.1 кВт) і дві динамомашини (60А, 500В, 900 обер./хв.). Досвід експлуатації першого  в-Росії електричного трамвая показав  великі переваги електричної тяги в  технічному та економічному відношенні перед іншими її видами. Це зумовило застосування в Києві електричного струму для освітлення і для приведення в рух невеликих двигунів. Таким  чином, споживання струму в Києві  у 1895 році у порівнянні з 1894 роком  зросло на 25%, а в порівнянні з 1892 роком збільшилось майже утричі.

До 1895 року електроенергія в Києві використовувалась  для руху вагонів міського електротранспорту, для освітлення, для приведення в  рух невеликих механічних верстатів. Пожежна безпека та зручність  дозволяли використовувати електричний  струм також і в побуті. Звичайно, перші побутові прилади у Києві  були дуже дорогими і доступними лише небагатьом. Варто зазначити, що із 1895 року починається освітлення деяких пам'ятників. Одним з перших було освітлено хрест пам'ятника Святого  Володимира. Будівництво електричних  станцій постійного струму не вирішило проблему освітлення міста через  обмеженість дії постійного струму низької напруги. Бажаючи закріпити  свої позиції в місті, товариство «Савицький і Страус» у 1893 році підготувало  проект будівництва електричної  станції трифазного змінного струму високої напруги. Проблему передавання  електричної енергії на значні відстані на той час розв'язала техніка  трифазного змінного струму, розроблена в основних деталях М.О. Доліво-Добровольським (1891 р.) у Німеччині. Сприйняття цієї геніальної технічної ідеї було дуже обмеженим. На шляху практичного  використання трифазного змінного струму було багато перешкод як в країнах  Європи, так і в царської Росії, про які варто згадати, щоб  зрозуміти ту історичну ситуацію. 1891 рік був роком повної перемоги трифазного змінного струму. На Франкфурській  електротехнічній виставці була демонстрація передавання електроенергії трифазного змінного струму із Лауфена до Франкфурта-на-Майні. Протягом 4-х місяців були збудовані  унікальні машини, трансформатори і 175-кілометрова електромережа. На скільки  це був великий ризик, можна судити по тому, що генератор, трансформатори, електродвигун виготовлялися одночасно  і попередньо не могли бути випробувані. Приводимо слова самого Доліво-Добровольського  про ці події: «Якщо я не хотів  накликати на мій трифазний струм  незмивної ганьби і піддати його недовірі, яку навряд чи швидко було б спростовано, я зобов'язаний був  взяти на себе це завдання і вирішити його. В противному разі досліди  Лауфен-Франкфурта і багато з того, що повинно було потім розвиватися  на їх основі, пішли б по шляху  використання однофазного струму».

Коли  всі елементи електропередавання були підготовлені, на шляху його ентузіастів  виникла несподівана перешкода: людський страх перед високою  напругою, перед закріпленими на дерев'яних опорах лінії табличками із зображенням  відомого символу смертельної небезпеки. До цього висока напруга використовувалась 6 кВ. Доліво-Добровольському дозволили  використати напругу 15 кВ. Ця напруга  здавалася дуже високою, і влада  Гессена і Бадена, по території  яких проходила лінія, заборонила її вмикання. Тоді Доліво-Добровольський пішов на великий ризик. Коли була подана напруга, один із провідників ЛЕП, що перетинав у цьому місці залізну дорогу, був штучно обірваний. Тільки-но провідник, що впав, торкнувся рейки, винахідник на очах багатьох офіційних представників підійшов до провідника і підняв його голими руками. Він був абсолютно впевнений, що засоби релейного захисту повітряної лінії її вимкнуть. 25 серпня на виставці у Франкфурті загорілись 1000 ламп, живлених по 175-кілометровій лінії, а 12 вересня електродвигун привів у дію 10-метровий декоративний водоспад. Необізнані глядачі були здивовані, дехто з них думали, що в цьому водоспаді журчить, пробігаючи по провідникам, «справжня вода із Неккара» - річки, що обертала турбіну лауфенської електростанції... А людський розум отримав ще одну перемогу над природою - перемогу над відстанню. Доліво-Добровольський весь час думав і хотів повернутись на Батьківщину. На запрошення він негайно відповів згодою. Однак цим мріям нашого співвітчизника про повернення на Батьківщину не судилося збутися: важка сердечна хвороба прикувала його до ліжка. Шість років М.О. Доліво-Добровольський боровся з хворобою, знаходячись у Швейцарії. У 1918 р. у Берліні він виступив із знаменитою доповіддю про межі використання змінного струму для електропередавання на великі відстані і про перспективи використання в цій галузі постійного струму високої напруги. Ці нові ідеї потрясли технічний світ, і настільки оволоділи Доліво-Добровольським, що він вирішив присвятити себе науковій і викладацькій роботі. І од його мрія не збулася: 15 листопада 1918 р. він помер. Трифазний змінний струм приніс йому світове визнання. Застосування трифазного змінного струму у Києві затримувалось внаслідок монополії іноземних компаній, які експлуатували електричні станції постійного струму. Електростанцій трифазного змінного струму в містах Росії тоді ще не було, і місцева київська влада не наважувалась дати згоду на будівництво такої електростанції.

Проте обіцянки товариства «Савицький і Страус»  знизити тарифи і підвищити дальність  дії електростанції зробили свою справу. У грудні 1898 р. нова Центральна електрична станція трифазного змінного струму була введена в експлуатацію. Вона була розміщена на Андріївській вулиці, № 19 в кам'яному будинку, який зберігся до нашого часу. У приміщенні машинного залу (колишньої ДЕС-1) на вул. Андріївський, 19 і тепер знаходиться  в хорошому стані парова турбіна BROWN BOVERI з генератором потужністю 4500 кВт, 1910 року виробництва (Швейцарія), мостовий кран вантажопідйомністю 20 тонн, виробництва 1890 р. під номером 1, обладнання контрольно-вимірювальних приладів (КВП) 1930-х років виробництва та інше. Таким чином, волею випадку, Україна перша скористалась винаходом вченого у практичних цілях на теренах колишньої Росії - і як би компенсувала М.О. Доліво-Добровольському ту велику тугу за Батьківщиною, яку він проніс через все своє життя. На цій електростанції були встановлені генератори трифазного змінного струму напругою 2.2 кВ.

Електричним кабелем напругою 2.2 кВ електроенергія передавалась до трансформаторів, які  були вмонтовані у так звані трансформаторні  кіоски, де за допомогою трансформаторів  знижувалась напруга до 190/110 В. Спочатку електростанція була обладнана двома  водотрубними паровими котлами системи "Бабкок і Вількокс", двома вертикальними  паровими машинами заводу Шихау потужністю по 600 к.с.(461.5 кВт) кожна та двома генераторами трифазного змінного струму потужністю по 400 кВт кожний. Одна із парових  машин крім генератора трифазного змінного струму обслуговувала динамомашину постійного струму потужністю 40 кВт  і напругою 550 В (для живлення трамвая). За проектом і під наглядом цивільного інженера шляхів сполучення, члена  Правління Акціонерного товариства "Київська міська залізниця" (таку назву мало при його заснуванні трамвайне  господарство, що знаходилось поруч  із Поштовою площею за нинішньою адресою  Набережне шосе, 2) Артура Адольфовича  Абрагамсона і відомого київського зодчого, цивільного інженера Володимира Андріановича Безсмертного, упродовж 1902—03 рр. було зведено будинок електростанції для трамваю за кошти А. Е. Струве. Будинок цієї електростанції зводився на місці тимчасових вагонного сараю  та електростанції, які на початковому  етапі забезпечували експлуатацію першого у Східній Європі електричного трамваю по Олександрівському (нині - Володимирському) узвозу. Електростанції України взагалі були обладнані  паровими машинами і тільки невелика частина — паровими турбінами  малої потужності та паровими котлами  низької паропродуктивності та параметрів пара 1.0-1.2 МПа. Питома витрата умовного палива сягала 1000-1200 г/(кВт*г). Високовольтних ліній електропередачі майже не було. Рівень електрифікації був низьким навіть в основних галузях промисловості. Електроенергія використовувалась в основному для освітлення цехів та територій промислових підприємств. Більшість трудомістких процесів виконувались вручну.

Тільки  незначна кількість електроенергії використовувалась на освітлення міст. Київське електричне товариство почало свою діяльність у вересні 1902 року. Воно закупило у товариства "Савицкий и Страус" 3 електростанції. До нього  перейшли на обслуговування 800 абонентів  із загальним навантаженням 2286 кВт. З 3-х київських електричних станцій  дві (на Театральному і Думському  майдані) були ліквідовані, а центральна електростанція на вул. Андріївській, 19 була реконструйована і значно розширена. Київське електричне товариство забезпечило собі збут електричної енергії для промислових цілей, уклавши угоду на продаж електричної енергії товариству Київського трамвая. Наприкінці 90-х років були збудовані всі трамвайні лінії Києва за контрактом 1889 р. У 1905 році був збудований електричний підйомник на Михайлівську гору (нині фунікулер), відкрито рух електричного трамвая у дачне поселення Пуща-Водиця та інше. У 1904 р. власники Київського трамвая продали свої акції групі бельгійських банків і приватних осіб, які в січні 1905 р. в Брюсселі створили "Анонимное бельгийское общество трамвая в Києве". З 1902 р. всі Київські електричні підприємства, а із 1905 р. Київський електричний трамвай перейшли у власність іноземних акціонерних компаній.