§ 61. Способы получения электрической энергии

Электрическую энергию получают преобразованием других видов энергии. На многих электростанциях используется генератор, в котором механическое вращение вызывает изменение магнитного потока через обмотки. В результате электромагнитной индукции возникает напряжение, а при подключении нагрузки — ток. Генератор не создаёт энергию из ничего: для его вращения нужен привод, совершающий работу. Поэтому при объяснении устройства электростанции необходимо назвать не только генератор, но и первоначальный источник используемой энергии.

Переменным называют ток, величина и направление которого периодически изменяются. Его можно получить при вращении магнита относительно катушки или рамки в магнитном поле. В рассматриваемом промышленном генераторе вращающаяся часть называется ротором, неподвижная — статором. Вращение магнитного поля меняет поток через обмотки статора, создавая переменное напряжение. Частота 50 Гц означает пятьдесят полных периодов в секунду; для синусоидального тока направление меняется дважды за период, то есть сто раз в секунду.

На гидроэлектростанции турбину вращает вода, и энергия её движения превращается в механическую энергию вала, затем в электрическую. На тепловой станции сжигаемое топливо нагревает рабочее вещество, например воду для получения пара, который приводит турбину. На атомной станции теплота выделяется при ядерных процессах, а дальнейшая цепочка с паром, турбиной и генератором может быть похожей. Различие этих станций связано прежде всего с источником первичной энергии, а не с отдельным «видом электричества» на выходе.

Используют также энергию ветра, солнечного излучения и приливов. Не все способы требуют вращающейся турбины: солнечные фотоэлектрические элементы непосредственно преобразуют энергию света в электрическую. При сравнении источников учитывают возобновляемость, доступность, устойчивость выработки и экологические последствия. Сжигание топлива сопровождается выбросами, плотины меняют речные экосистемы, атомная энергетика требует обращения с радиоактивными материалами. Возобновляемые источники тоже имеют ограничения и влияние на среду. Поэтому выбор энергосистемы связан с сочетанием технологий, а не с представлением о совершенно бесплатной и безусловно безвредной энергии.