Электроэнергетика – отрасль энергетики, включающая в себя производство, передачу и сбыт электроэнергии. Электроэнергетика является наиболее важной отраслью энергетики, что объясняется такими преимуществами электроэнергии перед энергией других видов, как относительная лёгкость передачи на большие расстояния, распределения между потребителями, а также преобразования в другие виды энергии(механическую, тепловую, химическую, световую и др.). Отличительной чертой электрической энергии является практическая одновременность её генерирования и потребления, так как электрический ток распространяется по сетям со скоростью, близкой к скорости света.
Определение электроэнергетики содержится также в ГОСТ 19431-84:
Электроэнергетика – раздел энергетики, обеспечивающий электрификацию страны на основе рационального расширения производства и использования электрической энергии.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Список_стран_по_произво..
Лично я считаю, что будущее за: ядерной энергией, гидроэнергией, энергией ветра и Солнца.
Именно они займут вскоре наибольший сегмент в энергобалансе. По крайней мере, в ближайшие лет 30.
Вы правы в том, что чем дальше, тем больше человечество нуждается именно в электрической энергии. Проблема однако в том, что этот вид энергии достаточно сложно сохранять и транспортировать без потерь. Отсюда вытекают задачи:
1) Улучшение способов аккумулирования электрической энергии. На данный момент самые эффективные способы запасать электрическую энергию связаны, как ни странно, с гидротехникой или механикой: либо поднять жидкость на высоту, а потом при необходимости ее спускать с выработкой электричества, либо раскрутить массивный маховик при малом трении (например, левитирующие подшипники) и снимать энергию его торможением. Обычные электроаккумуляторы очень капризны, недолговечны и относительно быстро теряют накопленную энергию. Их улучшение - одна из ключевых задач электроэнергетики.
2) Улучшение способов транспортировки электроэнергии. В настоящий момент электроэнергия транспортируется либо по проводам, либо перевозкой элетробатарей и заряженных аккумуляторов. И тот, и другой способы приводят к значительным потерям.
Эти две проблемы намного существеннее методов получения электроэнергии. Однако давайте рассмотрим и источники электроэнергии.
1) На данный момент самый главный источник электроэнергии - это сжигание углеводородов. Причем что-то около 40% занимает сжигание угля, еще порядка 20% - сжигание природного газа, еще что-то около 3% - сжигание нефти. Т.е. почти 2/3 электроэнергии производится путем сжигания углеводородов! И этот способ будет, к сожалению, оставаться самым существенным в ближайшем будущем. Да, неэкологично, да много других недостатков, но остальные источники пока что не дают необходимого количества элетроэнергии. Понятно, что от этого способа стараются отказаться и как можно быстрее, но, к сожалению, быстро найти ему замену, скорее всего, не получится.
2) ГЭС - это второй по популярности на настоящий момент источник электроэнергии (около 16%). Преимущества - менее грязный способ, чем первый, недостатки - затопление значительных территорий и масштабное изменение экологической обстановки в районе строительства ГЭС. Проблема также и в том, что ГЭС не построишь где угодно: нужны мощные водные потоки, которых не так уж и много и почти все они уже используются.
3) АЭС - дают около 10% электроэнергии на данный момент. В настоящее время ряд стран полностью отказался от этого вида энергии (например, Германия), в то время как другие его развивают. Плюсы в том, что АЭС можно построить почти где угодно (за исключением геологически неустойчивых регионов), АЭС при правильной эксплуатации практически не вносят загрязнений в окружающую среду и мощность АЭС хорошо регулируется. Недостатки сводятся к использованию радиоактивных материалов. Во-первых, их ограниченное количество. Во-вторых, из-за этого возникает риск аварий с последующим радиоактивным заражением значительных территорий. В третьих, есть необходимость длительного хранения отработанного ядерного топлива, которое также имеет остаточную радиоактивность, что влечет за собой также риск радиоактивного заражения, а также риск того, что эти вещества будут похищены злоумышленниками и использованы в грязной ядерной бомбе. Это означает, что весь цикл от производства ядерного топлива до хранения ядерных отходов должен находиться под жестким контролем и охраной постоянно на протяжении многих лет.
На остальные источники энергии (альтернативные) приходится в общей сложности около 10% производства электроэнергии.
4) Ветрогенераторы. Плюсы - не производят загрязнений. Минусы - относительно слабые, вырабатываемая мощность зависит от погоды, наносят вред животным (гибнут птицы и инфразвук, возникающий при работе таких генераторов, неблагоприятно влияет на животных и человека), требуют больших территорий для создания полей ветрогенераторов (поскольку один генератор производит относительно мало энергии).
5) Солнечные батареи. Плюсы - почти безвредны, минусы - мощность зависит от погоды, работают только в дневное время, эффективность зависит от ухода (например, пылевой слой ее снижает), эффективность преобразования энергии относительно невелика => требуют больших площадей для производства значительных объемов электроэнергии. Для солнечных стран - очень неплохая альтернатива, для северных стран, особенно в полярных областях - практически бесполезны, т.к. полгода их просто невозможно использовать.
6) Приливные электростанции - этносительно чистый источник с хорошо прогнозируемой выработкой электроэнергии. Минусы - относительно слабы, требуются места с большими перепадами уровня воды при приливах и отливах, т.е. сильное ограничение по месту строительства.
7) Химические источники - стабильны и могут применяться где угодно, но, как правило маломощны и неэкологичны - требуют переработки отработанного топлива.
8) Водородные ячейки - сжигание водорода с выработкой электроэнергии. С точки зрения экологии все прекрасно - в результате получается просто вода, хорошо транспортируются и хранятся, применять можно где угодно. Проблема в том, что получить водород не так просто и процесс его получения, как правило, либо неэффективен, либо неэкологичен. Кроме того, есть риск возгорания, но это уже мелочи - с этим можно справиться.
9) Биотехнологии (например, получение метана с применением бактерий с последующим сжиганием и получением электроэнергии или выращивание растений с последующим производством биотоплива). В перспективе, может, и неплохо, но пока что мало развиты.
Остался по большому счету один источник, который, на самом деле, еще не существует, но на него возлагают большие надежды - это термоядерная энергетическая установка. В отличие от ядерных установок она по идее должна производить значительно больше энергии при меньшем количестве радиоактивных отходов и значительно меньшей опасности радиоактивного заражения. Также в плюс идет огромное количество потенциального топлива, которое может получаться просто из воды, а ее у нас довольно много. Недостатки, конечно, тоже есть. Такие энергетические установки будут занимать большие территории и получение электроэнергии таким способом требует очень большой наукоемкости. Также есть опасность в том, что при производстве таких объемов энергии локально будет выделяться огромное количество тепла, которое изменит климат региона. Постройка таких установок будет очень дорогой и они должны будут быть принципиально очень большими, поэтому много их построить навряд ли удастся, а значит энергию надо будет транспортировать на далекие расстояния до потребителей, что приведет к дополнительным потерям. Тем не менее, в настоящий момент считается, что именно за такой энергетикой будущее.