În perioada inițială și foarte lungă a dezvoltării societății, omul însuși a îndeplinit funcții energetice în procesul de producție, fiind singurul motor al uneltelor, uneltelor și mașinilor tehnologice și de transport cele mai simple. Mai târziu, când a fost fezabilă de natura procesului de producție și era fezabilă din punct de vedere economic, funcțiile motorului erau atribuite animalelor. Astfel, perioada inițială de dezvoltare a energiei se caracterizează prin utilizarea exclusivă a așa-numitei forțe musculare sau, mai precis, a energiei biologice a omului și a animalelor. Aceasta este prima etapă a dezvoltării energiei - perioada de energie biologică sau bioenergia.
Următorul, al doilea pas în dezvoltarea energiei a fost aplicarea energiei de natură neînsuflețită. Primele surse ale acestei energii, atrase de aprovizionarea cu energie a proceselor de producție, au fost apă, și puțin mai târziu - fluxurile de aer, care au dus la acțiunea roților de apă și vânt. Aceste două tipuri de aprovizionare cu energie - atât vânt cât și hidroenergie - caracterizează aceeași perioadă istorică de dezvoltare a modului de producție. Acestea nu numai coincid în timp, ci și omogene în esența lor fizică, reprezentând o utilizare directă a surselor de energie mecanică disponibile în natură pentru a conduce mașinile executive. În acest fel, atunci când distingem o etapă calitativ diferită de energie dezvoltată, se recomandă combinarea energiei hidrologice și eoliene legate de timp, natură și conținutul fizic, desemnând-le prin termenul de energie mecanică.
Următoarea, a treia etapă de dezvoltare a energiei a început cu utilizarea căldurii ca sursă de muncă mecanică. Ingineria termică a apărut la începutul secolului al XVIII-lea. în forma privată a motoarelor de ridicare a apei și a început să se dezvolte rapid de la sfârșitul secolului al XVIII-lea. în legătură cu introducerea în industrie și transport a unui motor cu abur universal.
La sfârșitul secolului al XIX-lea, industria energiei termice, care este încă cantitativ dominantă, a primit, ca și energia hidroelectrică, un stimulent semnificativ pentru dezvoltarea accelerată prin producerea de energie electrică. Energia electrică nu este luată direct din natură, ci este produsă de centrale termice, hidraulice și alte centrale electrice. Prin urmare, energia electrică ca energie secundară, atrasă de transportabilitatea și transformabilitatea acesteia la alte tipuri de energie, nu era o formă independentă de energie. Nu a înlocuit energia termică primară și energia hidroelectrică, ci, dimpotrivă, a stimulat dezvoltarea lor ulterioară, foarte accelerată, marcând următoarea, a patra perioadă de dezvoltare a energiei complexe.
O nouă etapă în dezvoltarea energiei a fost apariția puterii nucleare la mijlocul secolului al XX-lea, sursa căreia ar putea fi decăderea artificială a nucleelor nucleare grele sau ușoare.
Etapele calitative succesive ale dezvoltării energiei pot fi reprezentate prin următoarea transecție:
1. Bioenergetica este utilizarea energiei biologice umane și animale ca sursă de muncă mecanică.
2. Energia mecanică - utilizarea fluxurilor de energie mecanică de apă și aer.
3. Energia termică - utilizarea ca sursă de muncă mecanică a căldurii eliberată în timpul arderii combustibilului.
4. Energie integrată - utilizarea primară a energiei primare ca termică și hidraulică și ca energie secundară - electrică.
5. Energia atomică este utilizarea energiei reacțiilor nucleare.
Pentru aceste etape de dezvoltare a energiei, este caracteristic un anumit indice cantitativ caracteristic fiecărei forme individuale de energie. Un astfel de factor este capacitatea energetică specifică a purtătorului de energie, exprimată ca raport al cantității de lucrări mecanice la greutatea unității suportului energetic, adică în J / kg.
Pentru motoarele vii, acest indicator nu este aplicabil datorită unor forme speciale de alimentare a unui transportator de energie viu din cauza energiei biologice. Cu toate acestea, în unele cazuri, într-o formă indirectă, intensitatea energetică a motoarelor vii poate fi atrasă cu succes pentru a evalua etapele istorice ale dezvoltării energetice. Deci, de exemplu, dacă pentru o navă modernă de ocean cu o deplasare de 80.000 de tone pentru a atrage oamenii ca motor, așa cum sa întâmplat în lumea antică, atunci pentru capacitatea necesară de 70.000 de litri. a. va necesita mai mult de 2 milioane de barbati. Greutatea acestor barbati fara bagaje si provizii alimentare va depasi de cateva ori greutatea vasului in sine.
În ceea ce privește purtătorii de energie de natură neînsuflețită, aici indicatorul intensității energetice specifice este exprimat cu cifre exacte și permite nu numai să explice faptele istorice, ci și să facă previziuni pentru viitor.
Transportorul hidraulic de alimentare - apă - are o rezervă de energie, în funcție de înălțimea posibilă a căderii. Astfel, 1 kg de apă, atunci când se încadrează, de exemplu, de la o înălțime de 100 m poate avea de lucru în 981Dzh / kg (F = m # 8729; g = 1 # 8729; 9,81 = 9,81H; A = F # 8729; l = = 9,81 # 8729; 100 = 981 J). Chiar mai puțin intensivă este purtătoarea energiei eoliene - aerul, intensitatea energetică a cărei variație constantă și sistemică variază în funcție de viteza vântului.
Transportatorul de energie termică - combustibil - are o intensitate energetică foarte mare. Astfel, căldura de combustie a combustibilului de hidrocarburi este în medie de 30 MJ / kg (30.000.000 J / kg). Chiar dacă luăm în considerare că eficiența centralelor termice cu o medie de aproximativ 3 ori mai mic decât hidraulic, combustibil de mare energie vă oferă tur de forță aproape vândut de energie în zeci de mii de ori mai mare decât consumul de energie de apă.
Intensitatea energetică a energiei electrice este oarecum arbitrară, deoarece această energie este secundară, convertită din alte tipuri de energie. În toate cazurile de generare a energiei electrice, cantitatea sa datorată greutății dispozitivului de generare (generator de turbină cu abur, generator diesel, hidrogenator, baterie galvanică sau acumulator) este nesemnificativă. Prin urmare, din pozițiile de intensitate energetică specifică, energia electrică nu joacă un rol atât de important ca energia termică. Energia termică, datorită intensității energetice ridicate a combustibilului, este monopolistă pentru transportul apei și aerului și predomină terenului.
Utilizarea energiei nucleare din punctul de vedere al intensității specifice a energiei reprezintă, fără îndoială, un salt imens către o nouă etapă calitativă de dezvoltare a energiei. Intensitatea energetică specifică a combustibilului nuclear este exprimată în medie la 10 13 J / kg, care este de milioane de ori mai mare decât media intensității energetice a combustibilului convențional.
Prin urmare, o serie de calități noi de o importanță excepțională. Mii de mașini de cărbune, energie termică consumată pe an poate fi înlocuit zeci MULTI-kilogramelor de Kimi combustibil nuclear, și astfel mari consumatoare de energie și de transport costisitoare de cantități mari de combustibil pot fi eliminate în mod substanțial.