Гидроэнергетика и теплоэнергетика

Водяное колесо являлось основной энергетической базой промышленного производства примерно в течение с IV по XVIII века. Во второй половине XVIII века гидроэнергетика утратила свое ведущее значение, уступив его теплоэнергетике. Новый подъем гидроэнергетики и переход ее на качественно новую ступень был сделан в самом конце XIX века в связи с решением проблемы передачи энергии на большие расстояния.

Ограниченность потенциала водяного колеса прежде всего сказалась в металлургии и рудном деле.

Для получения железа люди добывали руду, дробили ее в ступах, плавили в домнах, нагнетая в нее воздух, а полученное железо проковывали под молотами. Первоначально все это делалось за счет мускульной силы человека. Но так как для привода не требовалось специальных знаний, человек мог заменить себя более мощным двигателем — водяным колесом. Это позволило увеличить размеры агрегатов.

Теперь мощность молота определялась только мощностью водяного потока. Но в горно-рудном деле кроме энергии необходимыми элементами производства являлись руда и горючее (дрова). Природа редко сосредотачивала все это в одном месте. Поскольку водная энергия не транспортировалась, то доставка руды и топлива к месту источника водяной энергии становится элементом производства, в значительной степени определяющим себестоимость продукции. Так энергетика водяного колеса начинала приходить в конфликт с вызванными ею же новыми производственными возможностями.

Наиболее остро кризис водяного колеса сказался в горно-рудном производстве. Действительно, если отсутствие в одном пункте руды и леса означало лишь удорожание продукции или экономическую нецелесообразность производства металла, то отсутствие энергии делало невозможным его производство. Истощив запасы поверхностных руд, человек вынужден был все глубже проникать в недра земли. Вместе с этим росло потребление энергии на откачивания воды из шахт. Все труднее становилось найти счастливое совпадение в одном месте рудного месторождения и достаточно мощного водяного потока.

Главная ограниченность энергетики водяного колеса заключалась в том, что для его работы необходимы водные ресурсы с определенными параметрами (скорость потока воды, возможность ее подъема при использовании плотин и т. п). Поэтому применение водяного колеса имело чисто локальный характер. Так возникла потребность в новой энергетике. Но водяное колесо, потеряв в XVTII веке свое значение как основы энергетики, сравнительно медленно уступало свои позиции. Так, например, в России к 1917 году было установлено 46 000 водяных колес. Их суммарная мощность достигала 40% всей установленной в стране мощности [1].