История развития источников электроэнергии

Первые электростатические явления были зафиксированы людьми еще до н.э. Проявление электрических свойств окружающей среды, выражающееся в явлении статического электричества, скапливаемого на кусках янтаря при натирании их мехом, привело впоследствии к выбору названия элементарной заряженной частицы электрон (по-гречески янтарь). Магнитные свойства ориентироваться вдоль линий магнитного поля земли были обнаружены в руде, залегавшей в окрестностях города Магнезия. В III веке до н. э. для металлизации сосудов, предметов утвари и оружия использовался химический источник электричества с ЭДС.
В XVII веке электростатика получила новое развитие в виде трибоэлектрического генератора мощностью 1 кВт. Он представлял собой серный, вращающийся шар на поверхности которого накапливалось статическое электричество (1663 г.). Благодаря этому изобретению стали возможны первые опыты по электризации тел, проводимые И. Ньютоном (1675г.).
XVIII век состоял из большого количества открытий и разработок как основных физических закономерностей электричества, так и их практических применений. Проведенная модернизация трибоэлектрического генератора, заменившая серный шар стеклянным и включившая скользящий оловянный контакт, позволила получать непрерывный постоянный ток и проводить экспериментально-практические исследования (1743). Выявление токопроводящих и диэлектрических веществ (1729) позволило создать прототип конденсатора «Лейденскую банку»(1750), взаимодействие разноименно заряженных тел, привело к исследованиям молний (небесного электричества) и воздействию электрических токов на организм человека. Некоторые эксперименты оканчивались смертельным исходом, но исследования продолжались.
Стихийное «небесное электричество» рассматривалось не как источник энергии, но и как способ передачи энергии на значительное расстояние. Но воздушная среда оказалась слишком неуправляемой, что привело к созданию токопроводящих систем, состоящих из изолированных металлических проводов.
Хоть использование электрической энергии молний не принесло ожидаемых результатов, были разработаны и другие источники энергии для проведения разномасштабных опытов.
В XIX веке были разработаны и доведены до практической эксплуатации несколько электрических источников.
Первым стал электрохимический элемент Алессандро Вольта мощностью до 2 КВ, основанный на образовании разности потенциалов между разными металлами (1800 г.). Вольтов столб, получивший название гальванического элемента, представлял собой последовательно соединенные пары разновалентных металлов, а впоследствии развился в современный портативные батарейки. Мощности, вольтового столба хватало для проведения электрических исследований, генерации электродуговой свечи, и т.д.
При исследовании использования электродуги в металлургии была открыта реакция окисления и восстановления металлов и принцип аккумулирования электричества (1803 г. В.В. Петров).
Другим электрическим источником явился термоэлемент, создающий электродвижущую силу между спаями двух разнородных металлов (медь-константан) при организации разницы температуры этих спаев (1821 г. ).
Параллельно разработке источников постоянного тока проводились и исследования электромагнитных и электродинамических явлений. Электромагнитная индукция продемонстрировала возможности взаимпреобразования энергий электромагнитного поля и механического движения (М. Фарадей 1821 г.).
Кроме элементов запасающих и сохраняющих электрическую энергию развивались электрогенераторы. Эти технические конструкции, преобразующие неэлектрические виды в электрические предназначались для генерации электрической энергии для нужд совокупности потребителей. Различными техническими решениями в электрическую энергию преобразовывалась механическая энергия вращения турбин, тепловая энергия, квантованная энергия солнечного излучения, энергия потоков рек и ветров. Особенности рельефов местности обеспечивали возможности построения электростанций, основанных на разных физических взаимодействиях.
Разработанные источники тока способны вырабатывать электрическую энергию с различным набором параметров. Массовое производство электрических элементов (например лампочек) предполагает одинаковость параметров потребляемой ими энергии, но разные классы энергопотребляющих элементов сконструированы для различных номинальных напряжений. В связи с этим существует необходимость в выработке электрического напряжения различных фиксированных значений. Вместо изменения параметров электрообразования гораздо рациональнее осуществлять подстройку значений уже выработанной электрической энергии.
Выработанная и сохраненная электрическая энергия нашла свое применение и конструкциях, преобразующих электрическую энергию в механическую, называемых электродвигателями. Так же потребителями электроэнергии становились жилищные службы городов, обеспечивающие населенные поселки искусственным светом. Развитие мануфактурного производства и новые изобретения практического характера предъявили к энергетикам новые требования по количеству вырабатываемой электрической энергии и масштабности территориального охвата обеспеченностью этим благом цивилизации. В связи с этим актуальным оказался вопрос о передаче электроэнергии на значительные расстояния, удаленные от систем выработки при сохранении достаточной мощности для обеспечения всех потребителей. Наиболее эффективной оказалась передача переменного электрического тока по трехфазным сетям.