Istorija elektroenergetike

Elektricitet je postao predmet interesovanja naučnika krajem 17. veka uz radove Vilema Džilberta. Tokom naredna dva veka načinjena su važna otkrića, poput sijalice sa užarenim vlaknom i Voltinog stuba. Najveće otkriće u elektroenergetici bilo je otkriće Majkla Faradeja iz 1831. koji je dokazao da promena magnetnog fluksa indukuje elektromotornu silu u namotaju žice, princip poznat po imenu elektromagnetna indukcija koji objašnjava rad generatora/elektromotora i transformatora.

Godine 1882. Tomas Edison i njegova kompanija su izgradili prvu elektranu na svetu u ulici Perl u Njujorku. U toj elektrani je ranilo nekoliko generatora koje su pokretale parne turbine i koji su u početku opsluživali oko 3.000 sijalica za 59 potrošača. Elektrana je proizvodila jednosmernu struju, a kako u to vreme jednosmerna struja nije mogla biti transformisana na viši naponski nivo kako bi se smanjili gubici tokom prenosa, najveća udaljenost od generatora do prijemnika je bila oko 800 metara.

U Londonu su iste godine Lusijen Golar i Džon Dikson Gibs predstavili prvi transformator koji se mogao koristiti u mreži. Praktična vrednost Golarovog i Gibsovog transformatora je bila prikazana 1884. u Torinu, gde je taj transformator korišćen da osvetli oko 40 kilometara pruge energijom iz jednog generatora naizmenične struje.Uprkos uspehu ovakvog sistema, njih dvojica su napravili nekoliko grešaka, od kojih je najveća to što je primare transformatora vezao na red, tako da je uključenje ili isključenje jedne lampe uticalo na ostale lampe u liniji, jer transformatori nisu bili jednako opterećeni. Nakon demonstracije, američki preduzetnik Džordž Vestinghaus je kupio nekoliko transformatora i Simensov generator i naložio je svojim inženjerima da eksperimentišu u nadi da će ih poboljšati za upotrebu u komercijalnim energetskim sistemima.

Vilem Stenli, jedan od Vestinghausovih inženjera, je uočio da je problem u vezivanju na red i takođe je došao do zaključka da će gvozdeno jezgro oko koga bi se namotali primarni i sekundarni namotaji smanjiti gubitke usled rasipanja fluksa. Sa ovim idejama, Stenli je konstruisao mnogo napredniji transformator za naizmenične mreže u Grejt Baringtonu 1886. Nikola Tesla je tokom 1887. i 1888. patentirao niz pronalazaka, uključujući i patent za dvofazni asinhroni motor. Iako se Tesli ne mogu pripisati zasluge za izgradnju prvog asinhronog motora, njegov dizajn motora je, za razliku od drugih, bio praktičan za industrijsku upotrebu.

Do 1890ih proizvodnja električne energije je uzela maha, a kompanije su izgradile na hiljade električnih mreža (i za jednosmernu i z a naizmeničnu struju) u Sjedinjenim Državama i Evropi, koji su uglavnom bile posvećene obezbeđivanju električne energije za osvetljenje. Tokom ovog vremena je izbio oštar sukob između Edisona sa jedne strane i Vestinghausa i Tesle sa druge, poznat kao Rat struja, oko toga koji je način prenosa (jednosmernom ili naizmeničnom strujom) bolji. Godine 1891. Vestinghauz je izgradio prvu mrežu koja je bila projektovana i da pogoni i elektromotore, a ne da samo obezbeđuje električno osvetljenje. Ta mreža je napajala sinhroni motor u Teluridu, dok je motor startovao Teslin asinhroni motor. Sa druge strane Atlantskog okeana, Oskar fon Miler je sagradio trofaznu električnu mrežu naponskog nivoa 20 kV dugu 176 km od Laufen am Nekara do Frankfurta na Majni. Godine 1895. nakon dugotrajnog procesa donošenja odluke, odlučeno je da se od hidroelektrane na Nijagarinim vodopadima prenosi električna energija do preko trofazne mreže naizmenične struje naponskog nivoa do 11 kV do grada Bafala. Nakon završetka ove hidroelektrane, za nove električne mreže su se sve češće uzimala naizmenična struja.

Iako su zadnje dve decenije 19. veka bile ključne decenije u razvoju elektroenergetike, njen razvoj se nastavio i u 20. i 21. veku. Godine 1936. puštena je prva HVDC linija koja je koristila diode na bazi živinog luka, a povezivala je Šenektejdi i Mekanikvil. HVDC je prethodno bio postizan vezivanjem generatora jednosmerne struje na red, mada je ovaj sistem trpeo zbog male pouzdanosti. Godine 1957. Simens je predstavio prvi ispravljač na bazi poluprovodnika (koji su danas standard u HVDC sistemima), međutim, sve do početka 1970ih ta tehnologija nije bila korišćena u komercijalnim električnim mrežama. Godine 1959. kompanija Vestinghauz je predstavila prvi prekidač koji je koristio gas SF 6 kao medijum u kome se odvija prekidanje i gašenje električnog luka.SF 6 je daleko bolji dielektrik od vazduha, a njegova upotreba je znatno smanjila dimenzije prekidača i transformatora. Mnoga važna unapređenja su došla iz polja informacionih tehnologija i telekomunikacija. Na primer, razvoj računara je omogućio da se proračun tokova snaga vrši brže što je omogućilo mnogo bolje planiranje električnih mreža. Napredak u informacionim tehnologijama i telekomunikacijama je takođe omogućio daljinsku kontrolu nad generatorima i prekidačima u mreži.