Все, что вам нужно знать о том, как работает электросеть США

Oct 14, 2023

Редакторы, одержимые механизмами, выбирают каждый продукт, который мы рассматриваем. Мы можем получать комиссию, если вы покупаете по ссылке. Почему нам доверяют?

Энергосистема США полностью произвела революцию в жизни, но она требует постоянной заботы, бдительности и инноваций.

Какая машина самая большая в мире? Liebherr R9800, самый большой в мире экскаватор, является хорошей догадкой. Гусеничный транспортер НАСА, механический монстр, похожий на танк, который возит ракеты на мысе Канаверал, является еще одним серьезным претендентом. Оказывается, самая большая машина в мире находится прямо у вашей входной двери. Вероятно, вы видите это, когда идете в продуктовый магазин. На самом деле, вы, вероятно, используете его прямо сейчас.

Североамериканская энергосистема, которая на самом деле представляет собой лоскутное одеяло из пяти более мелких межсоединений, рассматривается некоторыми как самая большая машина, когда-либо созданная человечеством. Только в США имеется 600 000 миль линий электропередачи и 5,5 миллионов миль распределительных линий (тех черных проводов, которые подают электроэнергию в ваш дом). По общему мнению, это потрясающее инженерное достижение, но оно так и не было по-настоящему завершено.

Чтобы США могли удовлетворить растущие потребности в электроэнергии, поскольку автомобили, дома и предприятия отказываются от ископаемого топлива в пользу зеленой энергии, энергосистема должна идти в ногу со спросом. Это означает не только обновление существующей инфраструктуры и инвестирование в увеличение пропускной способности, но и защиту этой обширной, уязвимой сети от всего – от торнадо до террористов.

Электрическая сеть США — это не памятник былой изобретательности, а вызов нашей собственной. Вот как эта машина превратилась из небольшой электростанции в Нью-Йорке в мегапроект, охватывающий весь континент; как работает электросеть и доставляет электричество в ваш дом; и как ему отчаянно необходимо подготовиться к предстоящей энергетической битве.

В 15:00 4 сентября 1882 года инженер, работавший на электростанции в центре Манхэттена, отключил автоматический выключатель, и через несколько секунд шесть работающих на угле 27-тонных 100-киловаттных динамо-машин с ревом ожили. Обеспечивая электроэнергией постоянного тока жителей в радиусе примерно четверти мили, станция Перл-стрит Томаса Эдисона — первая электростанция в мире — снабжала светом 400 ламп, принадлежавших примерно 85 первоначальным потребителям.

Сегодня 400 ламп кажутся неудачным дебютом, но этот простой щелчок выключателя навсегда изменил жизнь на Земле. Этот момент стал кульминацией многовековых прорывов в области электротехники: ученые начали понимать электростатический заряд и электромагнетизм, а инженеры создавали конденсаторы, батареи и, в конечном итоге, целые электростанции. Этот летний полдень в Нью-Йорке представляет собой начало энергосистемы США.

Всего за 140 лет эти 400 ламп превратились в 4,24 триллиона кВтч электроэнергии в год. Как эта нью-йоркская электростанция превратилась в чудо инженерной мысли, делающее возможной нашу современную жизнь?

Хотя станция Перл-Стрит начала новую эру, блестящее будущее искусственного освещения должно было сначала пережить «Войну течений». В одном углу технология постоянного тока Эдисона уже доказала свою ценность, но ее нельзя было передавать на большие расстояния, поскольку в то время инженеры не могли повысить ее напряжение после генерации. Из-за этого технологического ограничения электростанции должны будут появляться так же часто, как почтовые ящики, в городах и поселках. Центр Нью-Йорка, например, превратился в джунгли поперечных балок и электрических проводов, и один очевидец сказал тогда: «В центре города были леса из столбов… и пожарным было очень трудно поднять свои лестницы».

Но другой изобретатель и бывший сотрудник Эдисона по имени Никола Тесла, при поддержке изобретателя и предпринимателя Джорджа Вестингауза, разработал асинхронный двигатель, использующий «переменный ток», или переменный ток, который легче генерировать и который вызывает меньшие потери энергии, поскольку его напряжение можно увеличивать и уменьшать. спасибо трансформерам. Война бушевала до конца 1880-х годов — с несколькими неприятными эпизодами, связанными с казнями на электрическом стуле, — но AC медленно продвигалась вперед.