В корзине: 0 шт.
Сумма: 0 руб.

Первые электростанции. Эра постоянного тока.

Электростанция в Нью-Йорке, 1882 г.

Потребность в производстве электрической энергии появилась в 70-80-х годах XIX столетия. Только-только появившиеся лампочки, приходящие на замену традиционным газовым лампам, требовали подпитки постоянным током.

Энергию для этих прапредков современных осветительных приборов вырабатывали на первых на планете электрических станциях – блок-станциях. Их строили, как правило, рядом с городскими кварталами, крупными фабриками и мануфактурами или даже просто крупными домами. Электроэнергия от этих станций обеспечивала работу ламп накаливания и дуговых ламп, используемых поблизости. О передаче электроэнергии на дальние расстояния тогда и не помышляли.

Электростанция в Нью-Йорке, 1882 г.

В качестве двигателей, приводящих в действие электрические генераторы, на первых блок-станциях использовались в основном поршневые паровые машины. Редко для этой цели применялись двигатели внутреннего сгорания – новейший технический «наворот» того времени. Локомобили на основе поршневых паровых двигателей находили на блок-станциях широкое применение.

Внешне первые «домовые» блок станции выглядели достаточно скромно – комната, у одной стены которой на манер печки-буржуйки размещался двигатель (небольшая металлическая выхлопная труба вмурована в стену), а у другой – генераторы в ряд. Между двигателем и генераторами – ремни передачи.

 
Томас Эдисон

Промышленный бум конца XIX столетия очень быстро свел целесообразность применения таких маломощных электростанций к минимуму. Стремление к централизации производства заставило инженеров постепенно наращивать мощность электростанций, переходя от индивидуального их использования (например, в доме по соседству) к общему (когда электроэнергия используется в целом районе крупного города). Так появились первые центральные электростанции.

Т. ЭдисонСамая первая электростанция нового типа была сдана в эксплуатацию в 1882 г. в Нью-Йорке. На ней были установлены несколько генераторов Эдисона общей мощностью свыше 500 кВт. Паровые двигатели приводились в движение паром из паровых котлов, сжигающих уголь. Напряжение регулировалось автоматически, ременная передача отсутствовала (роторы двигателя и генератора были соединены напрямую). Уголь в котел подавался механически, зола и шлак также автоматически удалялись. Станция снабжала электроэнергией целый район Нью-Йорка площадью около 2,5 квадратных километров.

Первые центральные электростанции вырабатывали ток крайне низкого по сегодняшним меркам напряжения – около 110 В. Как мы знаем из школьных уроков физики, чем ниже напряжение, тем (при прочих равных) выше сила тока, и тем больше потери энергии в электрических проводах, по которым этот ток протекает. Поэтому передача электроэнергии на дальние расстояния при низком напряжении часто не только неэффективна, но и просто бессмысленна – вся энергия тратится на нагрев проводов.

Это обстоятельство заставляло строить первые электростанции в центре городов – то есть в месте, наименее приспособленном для нового строительства. Дорогая земля, проблемы с подвозом топлива и отвозом отходов, проблемы с водоснабжением, недостаток места… Потому эти электростанции иногда были многоэтажными (как в США) или даже располагались на баржах (как в Петербурге).

Первые электростанции в Петербурге действительно располагались на баржах, прикрепленных к набережным Мойки и Фонтанки. Такое оригинальное решение объяснялось просто: не нужно было покупать дорогую столичную землю и не было проблем с водой, - вон она, за станционной кормой плещется.

 
Электростанция (на барже) в Санкт-Петербурге.
 

В 1886 г. в Петербурге при участии фирмы «Сименс и Гальске» было учреждено акционерное «Общество электрического освещения 1886 г.», которому позже отошли две упомянутые «баржевые» электростанции. Вскоре были построены еще две – у Казанского собора и на Инженерной площади. Мощность каждой из этих станций не превышала 200 кВт.Река Фонтанка. Первая электростанция (на барже) для освещения города.

Первая центральная электростанция в Москве была построена при участии столичной фирмы в 1888 г. на углу Большой Дмитровки и Георгиевского переулка. Она также предназначалась для освещения, мощность ее составляла 400 кВт.

Как уже говорилось, на этом этапе развития электрических станций самой острой проблемой были значительные потери электроэнергии в сетях (линиях электропередач и др.). Уже к середине 90-х годов XIX столетия новые потребители Петербурга и Москвы не могли подключиться к электросетям: либо была мала мощность электростанций, либо велико расстояние от них. По этой же причине гидроэлектростанции на реках не получили широкого развития – передать их энергию потребителям было невозможно.

Прибегали ко всяческим ухищрениям. Например, на большом удалении от электростанции использовали лампочки пониженного напряжения – около 65 В против обычных 110 В. Такое решение позволяло обеспечить приемлемый накал и яркость света. Однако чаще всего и это не помогало – проще было построить еще одну электростанцию поблизости.

Другим решением стал переход от двухпроводной системы электроснабжения к многопроводной. Ток при этом оставался постоянным. Количество проводов стало максимальным в системе Сименса – 5! Сименс полагал, что его решение сможет конкурировать с сетями переменного тока, однако сложность и громоздкость пятипроводной системы заставляли задумываться, стоит ли игра свеч.

Третье решение – использование аккумуляторных подстанций. Группы аккумуляторов, расположенные от электростанций на расстоянии до 1,5 км, обеспечивали электроэнергией удаленных потребителей, питая иногда несколько тысяч лампочек. В Москве такая подстанция располагалась в Верхних торговых рядах, в пятнадцати минутах ходьбы от Георгиевской центральной станции. Аккумуляторная подстанция была построена в 1892 г.

Эра постоянного тока подходила к концу. Десятилетие развития электростанций на постоянном токе довели их мощность до 500 кВт, а единичную мощность генераторов до 100 кВт, но трудности с передачей их энергии на значительное расстояние предопределило их судьбу.