Исторические условия возникновения и развития энергетической техники

Так как под энергией понимают способность тел совершать работу, то физической основой энергетической техники является движение, переходящее из одной формы в другую.

Под энергетической техникой понимают совокупность средств производства, преобразования, передачи и распределения между потребителями различных форм энергии.

Фундаментальной теоретической основой энергетической техники является закон сохранения и превращения энергии.

В период первобытно-общинного строя единственным источником энергии являлись мускульные усилия человека. Освоение огня затем дало человеку источник тепловой энергии. Это было величайшим завоеванием человечества.

Лишь на поздних стадиях, уже на подступах к веку металла, начинается использование прирученных и одомашненных животных: слонов, лошадей, верблюдов, волов.

Биоэнергетика ― энергетика мускульных усилий господствовала многие тысячелетия. Она сохраняла свои позиции и в эпоху рабовладельческого общества, в котором труд раба ценился не выше, чем работа животных. Лишь когда концентрация мускульных усилий не в состоянии была решить техническую задачу (подъём больших тяжестей на высоту), стали применять изобретения древних механиков: блок, рычаг, наклонную плоскость и т.д.

Применение в рабовладельческий период (например, в I веке до нашей эры в Александрии) водяных колёс для орошения земель, а затем применение ветродвигателей (ветровые мельницы), не вызвало ещё сколько-нибудь серьёзных изменений в общем уровне энергетической техники.

Только в ХI веке, в эпоху феодального средневековья, в Европе начинают распространяться водяные и ветряные мельницы. Водяное колесо дало мощный толчок развитию металлургии, так как, во-первых, удалось повысить температуру в доменных печах, мехи которых приводились в движение от водяного колеса; во-вторых, расширились возможности откачки воды из шахт с помощью насосов, которые также приводились в движение от водяных колёс. Начиная с ХIII века, водяное колесо становится устройством, характеризующим технический уровень энергетической техники вплоть до промышленного переворота в конце ХVIII столетия.

Капиталистический способ производства вызвал к жизни новую энергетическую технику, основой которой стала паровая машина. Изобретение универсального парового двигателя явилось вторым этапом промышленного переворота ХVIII века. На смену ранней гидроэнергетике пришла теплоэнергетика.

Развитие энергетической техники протекало во взаимосвязи с развитием машин и характеризовалось непрерывным нарастанием единичных мощностей энергетических установок. В ХVIII веке в Англии была введена Уаттом единица измерения мощности «лошадиная сила», которая отражала реальные возможности одного из самых распространённых биологических «двигателей» прошлого ― конного привода. Единица мощности была определена исходя из работы, совершённой насосом, приводившимся в действие конной тягой, который откачивал воду из шахты в течение рабочего дня. Лучшие водяные и ветряные колёса средневековья достигали мощности 40÷60 лошадиных сил (1 л.с. = 0,736 кВт).

Электрификация ― это стержень современной энергетической техники. Тепловая энергия играет огромную роль в развитии энергетической техники. В энергетическом балансе тепловая энергия составляет огромную долю (97,6%) всей энергии, получаемой человеком от природы при сжигании различных видов топлива. Сюда же можно отнести часть тепловой энергии, которая получается в атомных реакторах.

Итак, качественные ступени развития энергетики можно представить в следующем виде:

1. Биоэнергетика ― использование в качестве источника механической работы биологической энергии человека и животных.

2. Механическая энергетика ― использование механической энергии потоков воды и воздуха.

3. Теплоэнергетика ― использование в качестве источника механической работы теплоты, выделяющейся при сжигании топлива.

4. Современная комплексная энергетика ― преимущественное использование в качестве первичной энергии тепловой и гидравлической, а в качестве вторичной ― электрической энергии.

5. Атомная энергетика ― использование энергии ядерных реакций.

6. Термоядерная энергетика ― использование реакции синтеза лёгких ядер с образованием более тяжёлых.

7. Использование нетрадиционных видов энергии: солнечной, приливов и отливов, МГД-генераторов и т.д.