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🌬️起源与演变

可再生能源工程师 · 设计、建造和改进风能、太阳能、存储和电网系统,将可再生资源转化为可靠的电力。

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可再生能源工程比它的现代标签更古老。几个世纪以来,水车和风车一直提供机械动力,但工业电力使它们的可变性成为设计问题,而不是为当地带来便利。

它最近的历史是一系列实验室发现成为基础设施:硅电池、丹麦涡轮机、中国制造规模、围绕分布式发电重新设计的电力电子和电网。

起源之地

1882阿普尔顿, 威斯康星州, 美国

瓦肯街发电厂于 1882 年开始运营,利用福克斯河上的水轮机提供电灯。水力发电并没有发明可再生能源,但它建立了后来的技术所遵循的工程模式:测量资源,围绕其建造土木工程和机械,并将可靠的输出连接到用户网络。

时间线

1882水力发电灯阿普尔顿

瓦肯街发电厂展示了威斯康星州当地的水力发电。

1954贝尔实验室展示硅太阳能

Daryl Chapin、Calvin Fuller 和 Gerald Pearson 展示了一种实用的硅光伏电池。

1973石油危机改变能源政策

禁运使国内替代品成为许多进口国的战略优先事项。

1978PURPA 打开美国市场

美国法律要求公用事业公司购买合格的独立电力,从而为早期可再生能源开发商提供支持。

1980丹麦风电产业规模

丹麦制造商精制可靠的三叶片涡轮机用于出口。

1991温德比海上风电场开业

丹麦启用第一个海上风电场,证明了一个新的海洋工程市场。

2000德国EEG加速部署

上网电价补贴为太阳能和风能投资创造了稳定的市场。

2010公用事业太阳能成本大幅下降

制造规模和竞争性采购使太阳能成为主流发电。

2017Hornsea 开始海上扩建

北海项目表明千兆瓦级海上风电是可行的。

2023可再生能源主导新增产能

全球新增项目日益集中在太阳能、风能及其电网连接领域。

时代脉络

1880–1953

水、水坝和孤立的电网

早在太阳能和现代风能商业化之前,水电工程师就掌握了涡轮机、水坝和输电技术。他们的工作建立了集中发电和监管网络的实用模型。

1954年–1972年

光伏走出实验室

硅电池首先在可靠性超过成本的地方有价值,尤其是卫星。研究人员改进了材料和封装,而公用事业仍然以煤炭、天然气和核电站为主。

1973–1999

政策创造市场

石油危机和环境问题为示范项目提供了资金,而丹麦开发了可靠的风力机,加利福尼亚州安装了早期的风力发电厂。成本和可靠性仍然限制部署。

2000年–2014年

制造和上网电价

德国、西班牙、中国和其他国家利用政策创造可预测的需求。模块工厂和更大的涡轮机降低了成本,使该领域从利基实验转向工业部署。

2015年至今

整合成为核心

风能和太阳能是大规模建设的,因此现在的瓶颈包括传输、存储、允许和使用基于逆变器的资源维持电网稳定性。工程师的重点已从证明设备正常工作转向使整个系统可靠。

被它取代的行当

已不存在的邻近职业——被吸收、自动化或法规抹去。

风车帆匠

1700年代–1900年代

工匠们为机械风车切割和修理帆布帆。封闭式空气动力叶片和工业涡轮机制造取代了当地的季节性贸易。

灯打火机

1700年代–1900年代

市政工作人员用手点亮和熄灭煤气路灯。配电网络消除了日常路线并增加了电力维护工作。

加煤机

1800 年代–1900 年代末

工人们用手给锅炉喂煤并控制燃烧。自动化燃料处理和从煤炭发电的转变消除了大部分职业。

消失的行当 →

该领域的历史并不是一种燃料被另一种燃料干净地替代。只有当工程师解决其与周围网络、机构和环境的接口问题时,每种技术才能生存。

因此,下一章是传输、存储和控制:决定可再生能源发电是否能够成为可靠能源的不太明显的系统。

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