Celda De Combustible Casera: Pequeño generador para energía y agua caliente

Por Fouad Sabry

¿Qué es una celda de combustible doméstica?

Una celda electroquímica se puede usar para la producción de energía principal o de respaldo, y una celda de combustible doméstica o una celda de combustible residencial es una de esas celdas. Son comparables a las celdas de combustible estacionarias industriales más grandes, sin embargo, están construidas en un tamaño más modesto para su uso en entornos domésticos. En la mayoría de los casos, la tecnología detrás de estas celdas de combustible se conoce como calor y energía combinados (CHP) o calor y energía microcombinados (Micro-CHP), y les permite producir no solo electricidad, sino también agua caliente o aire.

Cómo se beneficiará

(I) Información y validaciones sobre los siguientes temas:

Capítulo 1: Celda de combustible doméstica

Capítulo 2: Generación eléctrica

Capítulo 3: Generación distribuida

Capítulo 4: Fotovoltaica

Capítulo 5: Cogeneración

Capítulo 6: Micro calor y electricidad combinados

Capítulo 7: Termofotovoltaica

Capítulo 8: Microgeneración

Capítulo 9: Calor renovable

Capítulo 10: Bomba de calor geotérmica

Capítulo 11: Incentivos financieros para la energía fotovoltaica

Capítulo 12: Tarifa de alimentación

Capítulo 13: Energía solar

Capítulo 14: Energía solar en Estados Unidos

Capítulo 15: Reciclado de energía

Capítulo 16: Sistema fotovoltaico

Capítulo 17: Eficiencia energética eléctrica en Estados Unidos agrícolas

Capítulo 18: Energía en Malta

Capítulo 19: Crédito fiscal a la inversión en energía empresarial

Capítulo 20: Energía renovable en Dinamarca

Capítulo 21: Medición neta en Nuevo México

(II) Respondiendo a las principales preguntas del público sobre celdas de combustible domésticas.

(III) Ejemplos del mundo real para el uso de celdas de combustible domésticas en muchos campos.

(IV) 17 apéndices para explicar, brevemente, 266 tecnologías emergentes en cada industria para tener una comprensión completa de 360 ​​grados de las tecnologías de celdas de combustible domésticas.

Quién Este libro es para

Profesionales, estudiantes de pregrado y posgrado, entusiastas, aficionados y aquellos que desean ir más allá del conocimiento o la información básicos para cualquier tipo de celda de combustible doméstica.

• Idioma: Español
• Editorial: Mil Millones De Conocimientos [Spanish]
• Fecha de lanzamiento: 16 oct 2022

Vista previa del libro

Derechos de autor

Inicio Pila de combustible Copyright © 2022 por Fouad Sabry. Todos los derechos reservados.

Todos los derechos reservados. Ninguna parte de este libro puede ser reproducida en cualquier forma o por cualquier medio electrónico o mecánico, incluyendo sistemas de almacenamiento y recuperación de información, sin permiso por escrito del autor. La única excepción es por un revisor, que puede citar extractos cortos en una revisión.

Portada diseñada por Fouad Sabry.

Este libro es una obra de ficción. Los nombres, personajes, lugares e incidentes son productos de la imaginación del autor o se usan ficticiamente. Cualquier parecido con personas reales, vivas o muertas, eventos o lugares es completamente coincidencia.

Sobresueldo

Puede enviar un correo electrónico a [e-mail] con el asunto Home Fuel Cell: Small generator for power and heated water, y recibirá un correo electrónico que contiene los primeros capítulos de este libro.

Fouad Sabry

Visite el sitio web de 1BK en

www.1BKOfficial.org

Prefacio

¿Por qué escribí este libro?

La historia de escribir este libro comenzó en 1989, cuando era estudiante en la Escuela Secundaria de Estudiantes Avanzados.

Es notablemente como las escuelas STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas), que ahora están disponibles en muchos países avanzados.

STEM es un plan de estudios basado en la idea de educar a los estudiantes en cuatro disciplinas específicas: ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas, en un enfoque interdisciplinario y aplicado. Este término se usa típicamente para abordar una política educativa o una elección de currículo en las escuelas. Tiene implicaciones para el desarrollo de la fuerza laboral, las preocupaciones de seguridad nacional y la política de inmigración.

Había una clase semanal en la biblioteca, donde cada estudiante es libre de elegir cualquier libro y leer durante 1 hora. El objetivo de la clase es animar a los estudiantes a leer materias distintas al currículo educativo.

En la biblioteca, mientras miraba los libros en los estantes, noté libros enormes, un total de 5,000 páginas en 5 partes. El nombre del libro es La Enciclopedia de la Tecnología, que describe todo lo que nos rodea,desde el cero absoluto hasta los semiconductores, casi todas las tecnologías, en ese momento, se explicaban con ilustraciones coloridas y palabras simples. Comencé a leer la enciclopedia y, por supuesto, no pude terminarla en la clase semanal de 1 hora.

Así que convencí a mi padre para que comprara la enciclopedia. Mi padre compró todas las herramientas tecnológicas para mí al comienzo de mi vida, la primera computadora y la primera enciclopedia tecnológica, y ambas tienen un gran impacto en mí y en mi carrera.

He terminado toda la enciclopedia en las mismas vacaciones de verano de este año, y luego comencé a ver cómo funciona el universo y cómo aplicar ese conocimiento a los problemas cotidianos.

Mi pasión por la tecnología comenzó hace más de 30 años y aún así el viaje continúa.

Este libro es parte de La Enciclopedia de Tecnologías Emergentes, que es mi intento de dar a los lectores la misma experiencia increíble que tuve cuando estaba en la escuela secundaria, pero en lugar de las tecnologías del siglo 20, estoy más interesado en las tecnologías emergentes del siglo 21, las aplicaciones y las soluciones de la industria.

La Enciclopedia de Tecnologías Emergentes constará de 365 libros, cada libro se centrará en una sola tecnología emergente. Puede leer la lista de tecnologías emergentes y su categorización por industria en la parte de Próximamente, al final del libro.

365 libros para dar a los lectores la oportunidad de aumentar su conocimiento sobre una sola tecnología emergente todos los días en el transcurso de un período de un año.

Introducción

¿Cómo escribí este libro?

En cada libro de La Enciclopedia de las Tecnologías Emergentes, estoy tratando de obtener información de búsqueda instantánea y cruda, directamente de las mentes de las personas, tratando de responder a sus preguntas sobre la tecnología emergente.

Hay 3 mil millones de búsquedas en Google todos los días, y el 20% de ellas nunca se han visto antes. Son como una línea directa a los pensamientos de la gente.

A veces eso es '¿Cómo elimino el atasco de papel?'. Otras veces, son los miedos desgarradores y los anhelos secretos que solo se atreverían a compartir con Google.

En mi búsqueda por descubrir una mina de oro sin explotar de ideas de contenido sobre Home Fuel Cell, utilizo muchas herramientas para escuchar los datos de autocompletar de motores de búsqueda como Google, luego rápidamente saco cada frase y pregunta útil, la gente pregunta sobre la palabra clave Home Fuel Cell.

Es una mina de oro de conocimiento de las personas, que puedo usar para crear contenido, productos y servicios frescos y ultra útiles. La gente amable, como tú, realmente quiere.

Las búsquedas de personas son el conjunto de datos más importante jamás recopilado sobre la psique humana. Por lo tanto, este libro es un producto en vivo, y constantemente actualizado por más y más respuestas para nuevas preguntas sobre Home Fuel Cell, formuladas por personas, como usted y yo, que se preguntan sobre esta nueva tecnología emergente y les gustaría saber más sobre ella.

El enfoque para escribir este libro es obtener un nivel más profundo de comprensión de cómo las personas buscan en torno a Home Fuel Cell, revelando preguntas y consultas que no necesariamente pensaría en la parte superior de mi cabeza, y respondiendo estas preguntas con palabras súper fáciles y digeribles, y navegar por el libro de una manera directa.

Entonces, cuando se trata de escribir este libro, me he asegurado de que sea lo más optimizado y específico posible. El propósito de este libro es ayudar a las personas a comprender mejor y aumentar su conocimiento sobre Home Fuel Cell. Estoy tratando de responder a las preguntas de la gente lo más cerca posible y mostrando mucho más.

Es una manera fantástica y hermosa de explorar preguntas y problemas que tienen las personas y responderlos directamente, y agregar perspicacia, validación y creatividad al contenido del libro, incluso lanzamientos y propuestas. El libro descubre áreas ricas, menos concurridas y, a veces, sorprendentes de demanda de investigación que de otro modo no alcanzaría. No hay duda de que, se espera que aumente el conocimiento de las mentes de los lectores potenciales, después de leer el libro utilizando este enfoque.

He aplicado un enfoque único para hacer que el contenido de este libro sea siempre fresco. Este enfoque depende de escuchar las mentes de las personas, mediante el uso de las herramientas de escucha de búsqueda. Este enfoque me ayudó a:

Conozca a los lectores exactamente donde están, para que pueda crear contenido relevante que toque la fibra sensible y genere una mayor comprensión del tema.

Mantén mi dedo firmemente en el pulso, para que pueda obtener actualizaciones cuando la gente hable sobre esta tecnología emergente de nuevas maneras y monitorear las tendencias a lo largo del tiempo.

Descubra tesoros ocultos de preguntas que necesitan respuestas sobre la tecnología emergente para descubrir ideas inesperadas y nichos ocultos que aumentan la relevancia del contenido y le dan una ventaja ganadora.

El bloque de construcción para escribir este libro incluye lo siguiente:

(1) He dejado de perder el tiempo en ideas viscerales y conjeturas sobre el contenido deseado por los lectores, llené el contenido del libro con lo que la gente necesita y dije adiós a las infinitas ideas de contenido basadas en especulaciones.

(2) He tomado decisiones sólidas, y he tomado menos riesgos, para obtener asientos de primera fila para lo que la gente quiere leer y quiere saber, en tiempo real, y usar los datos de búsqueda para tomar decisiones audaces, sobre qué temas incluir y qué temas excluir.

(3) He simplificado mi producción de contenido para identificar ideas de contenido sin tener que examinar manualmente las opiniones individuales para ahorrar días e incluso semanas de tiempo.

Es maravilloso ayudar a las personas a aumentar su conocimiento de una manera directa simplemente respondiendo a sus preguntas.

Creo que el enfoque de escribir este libro es único, ya que recopila y rastrea las preguntas importantes que hacen los lectores en los motores de búsqueda.

Reconocimientos

Escribir un libro es más difícil de lo que pensaba y más gratificante de lo que podría haber imaginado. Nada de esto hubiera sido posible sin el trabajo realizado por prestigiosos investigadores, y me gustaría reconocer sus esfuerzos para aumentar el conocimiento del público sobre esta tecnología emergente.

Dedicación

Para los iluminados, los que ven las cosas de manera diferente y quieren que el mundo sea mejor, no les gusta el status quo o el estado existente. Puedes estar demasiado en desacuerdo con ellos, y puedes discutir con ellos aún más, pero no puedes ignorarlos, y no puedes subestimarlos, porque siempre cambian las cosas ... Empujan a la raza humana hacia adelante, y mientras algunos pueden verlos como locos o aficionados, otros ven genios e innovadores, porque los que están lo suficientemente iluminados como para pensar que pueden cambiar el mundo, son los que lo hacen, y llevan a la gente a la iluminación.

Epígrafe

Una celda electroquímica se puede usar para la producción de energía principal o de respaldo, y una celda de combustible doméstica o una celda de combustible residencial es una de esas celdas. Son comparables a las celdas de combustible estacionarias industriales más grandes,  sin embargo, están construidas en un tamaño más modesto para su uso en entornos domésticos. En la mayoría de los casos, la tecnología detrás de estas celdas de combustible se conoce como calor y energía combinados (CHP) o micro calor y energía combinados (Micro-CHP), y les permite producir no solo electricidad sino también agua caliente o aire.

Tabla de contenidos

Derechos de autor

Sobresueldo

Prefacio

Introducción

Reconocimientos

Dedicación

Epígrafe

Tabla de contenidos

Capítulo 1: Pila de combustible doméstica

Capítulo 2: Generación de electricidad

Capítulo 6: Hidroelectricidad por bombeo

Capítulo 4: Generación distribuida

Capítulo 5: Cogeneración

Capítulo 6: Almacenamiento de energía de la red

Capítulo 7: Calefacción urbana

Capítulo 11: Energía híbrida

Capítulo 9: Micro producción combinada de calor y electricidad

Capítulo 10: Microgeneración

Capítulo 11: Calor renovable

Capítulo 12: Tarifa regulada

Capítulo 15: Energía solar

Capítulo 14: Reciclaje de energía

Capítulo 15: Sistema fotovoltaico

Capítulo 16: Bloom Energy Server

Capítulo 17: Eficiencia energética eléctrica en granjas de Estados Unidos

Capítulo 18: Energía en Malta

Capítulo 19: Crédito fiscal a la inversión en energía empresarial

Capítulo 20: Energía renovable en Dinamarca

Capítulo 21: Medición neta en Nuevo México

Epílogo

Sobre el autor

Próximamente

Apéndices: Tecnologías emergentes en cada industria

Capítulo 1: Pila de combustible doméstica

Una celda electroquímica se puede usar para la producción de energía principal o de respaldo, y una celda de combustible doméstica o una celda de combustible residencial es una de esas celdas. Son comparables a las celdas de combustible estacionarias industriales más grandes, sin embargo, están construidas en un tamaño más modesto para su uso en entornos domésticos. En la mayoría de los casos, la tecnología detrás de estas celdas de combustible se conoce como calor y energía combinados (CHP) o micro calor y energía combinados (Micro-CHP), y les permite producir no solo electricidad sino también agua caliente o aire.

Eni-Farm es el nombre de una pila de combustible que ahora está operativa a escala comercial en Japón. Esta celda funciona con gas natural y genera electricidad y agua caliente con la asistencia del gobierno local.

Debido a que no es factible que una pila de combustible proporcione con precisión la cantidad requerida de energía y calor en todo momento, las pilas de combustible normalmente no se instalan como sistemas independientes en hogares residenciales. En cambio, pueden depender de la red en situaciones en las que la cantidad de energía producida es suficiente o insuficiente para satisfacer la demanda. Además, un horno típico que solo genera calor puede combinarse con una celda de combustible doméstica para crear un sistema de calefacción híbrido. Por ejemplo, la empresa alemana Viessmann fabrica una pila de combustible residencial que tiene una potencia eléctrica de 0,75 kW y una potencia térmica de 1 kW. Esta pila de combustible está integrada con un horno de producción de calor convencional que tiene una capacidad de 19 kW, y aprovecha la red para cualquier requisito de electricidad adicional o suplementario.

La pila de combustible PEMFC m-CHP funciona a baja temperatura (50 a 100 ° C) y requiere hidrógeno de alta pureza.

Es susceptible a la contaminación, y se pueden hacer ajustes para permitir que funcione a temperaturas más altas y para mejorar el reformador de combustible.

La pila de combustible SOFC m-CHP funciona a alta temperatura (500 a 1.000 ° CP) y puede manejar diferentes fuentes de energía, pero la alta temperatura requiere materiales costosos para manejar la temperatura.

Las alteraciones se pueden hacer para funcionar a una temperatura más baja.

Como resultado directo del aumento de la temperatura, el tiempo de arranque de los sistemas SOFC suele ser más largo.

La eficiencia potencial se acerca a alcanzar el cien por ciento debido al hecho de que la pila de combustible de la casa produce energía y calor que se consumen en el sitio. Esto contrasta con el método convencional de producir energía no doméstica utilizando celdas de combustible, lo que resulta en una pérdida de transmisión y calor residual, lo que requiere un aumento en la cantidad de energía utilizada para la calefacción del hogar. A la luz del hecho de que una pila de combustible doméstica en la mayoría de los casos no puede producir la cantidad precisa de calor y electricidad que se requiere en un momento dado, dicha instalación no suele ser una instalación independiente, sino más bien una que se combina con un horno convencional y está conectada a la red para necesidades de electricidad que son superiores o deficitarias a las producidas por la pila de combustible. Como consecuencia de esto, la eficiencia total es inferior al cien por cien. Debido al alto nivel de eficiencia que se puede lograr con las celdas de combustible en la casa, varias naciones, como Alemania, han comenzado a proporcionar asistencia financiera para la instalación de celdas de combustible como parte de un programa de cambio climático.

Las celdas de combustible para el hogar están diseñadas y construidas para que puedan instalarse en una sala mecánica interior o al aire libre, donde permanecerán silenciosamente operativas durante todo el día. Las celdas de combustible domésticas son fáciles de integrar con sistemas eléctricos e hidrónicos preexistentes, y son consistentes con las regulaciones que las empresas de servicios públicos tienen para la interconexión. Las pilas de combustible domésticas están conectadas a la red eléctrica a través del panel de servicio principal de la casa y utilizan la medición neta. En el caso de que haya una interrupción en la red eléctrica, el sistema pasará a funcionar automáticamente en un modo que sea independiente de la red. Esto le permitirá ofrecer energía de respaldo ininterrumpida para circuitos específicos en la casa mientras la red está caída. Si lo desea, también puede adaptarse para funcionar independientemente de la red eléctrica.

Ya son veinte los negocios que tienen pilas de combustible Bloom Energy instaladas en sus instalaciones. Estas organizaciones incluyen Google, eBay y FedEx.

La vida útil típica de una pila de combustible es algo en la región de 60.000 horas. Esto equivale a una vida útil proyectada de entre diez y quince años para los dispositivos de pila de combustible PEM, que están diseñados para apagarse durante la noche.

Sobre una base de dólar por vatio instalado, la mayoría de las celdas de combustible residenciales son competitivas con los sistemas fotovoltaicos de energía solar doméstica. Incluso en los mejores sitios solares posibles, algunas celdas de combustible domésticas que funcionan con gas natural pueden crear hasta ocho veces la cantidad de energía en un año que un sistema solar del mismo tamaño. Por ejemplo, un sistema de pila de combustible doméstico con una capacidad de 5 kW puede crear alrededor de 80 MWh de energía y calor combinados anuales, que es mucho más que los 10 MWh estimados que puede producir un sistema solar de 5 kW. La energía solar, por otro lado, es un recurso renovable que casi no tiene costos operativos, mientras que el gas natural no lo tiene ni lo tiene. Esto hace que sea imposible comparar los dos sistemas directamente.

Los costos operativos de las celdas de combustible domésticas pueden ser tan bajos como 6.0 ¢ por kWh basado en $ 1.20 por termia para el gas natural, suponiendo que se esté utilizando toda la carga eléctrica y térmica.

Los gastos de capital iniciales para celdas de combustible residenciales pueden ser bastante sustanciales. A partir de diciembre de 2012, Panasonic y Tokyo Gas Co., Ltd. habían comercializado alrededor de 21,000 unidades PEM Eni-Farm en Japón a un precio de $ 22,600 cada una antes de que se instalaran las unidades.

Como componente de la política general de los Estados Unidos sobre fuentes de energía renovables, los sistemas residenciales de pilas de combustible están calificados para importantes reembolsos e incentivos financieros tanto a nivel estatal como federal. Como ejemplo, el reembolso del Programa de Incentivos de Autogeneración de California (SGIP) (que es de $ 2,500 por kW) y los Créditos Fiscales Federales (que son de $ 1,000 por kW residencial y $ 3,000 por kW comercial) reducirían en gran medida el costo neto de capital para el cliente. Las empresas pueden obtener beneficios monetarios adicionales mediante el uso de pilas de combustible, gracias a las bonificaciones y las oportunidades de depreciación acelerada.

En el estado de California, en particular, las empresas de servicios públicos cobran tarifas más altas por kilovatio-hora cuando el uso de energía sube más allá de las líneas de base definidas; El nivel superior se establece en las tasas más altas para desalentar el uso en dichos niveles. En otras palabras, las tarifas más altas equivalen a mayores costos. Los clientes que usan celdas de combustible domésticas tienen menos posibilidades de que se les cobren las tarifas más altas posibles, lo que puede resultar en ahorros anuales de hasta el 45 por ciento para los propietarios de viviendas.

El mercado de pilas de combustible residenciales es relativamente joven y señala un cambio significativo en la forma en que se genera la energía. La instalación de un solo sistema de pila de combustible en una residencia en los Estados Unidos contribuye al objetivo más amplio de lograr la independencia energética en el país. Uno de los beneficios a largo plazo de la tecnología de celdas de combustible residenciales será la eventual creación de redes de sistemas microcombinados de calor y energía (CHP) que se dispersarán en comunidades y parques empresariales. Esta autogeneración de energía en un enfoque de generación distribuida asegurará y aumentará la capacidad de generación de energía de los Estados Unidos. También hará posible que la electricidad no utilizada se envíe de vuelta a las redes, lo que eliminará la necesidad de construir nuevas centrales eléctricas y líneas de transmisión. La instalación de un sistema de celdas de combustible en una casa tiene el potencial de permitir a los residentes vivir independientemente de la red eléctrica, contribuir significativamente a mejorar la eficiencia energética y disminuir la dependencia de los Estados Unidos de las importaciones de energía de otros países.

{Fin del capítulo 1}

Capítulo 2: Generación de electricidad

La generación de electricidad se refiere al proceso de creación de energía eléctrica a partir de las principales fuentes de energía, como los combustibles fósiles. Es la etapa en el negocio de la energía eléctrica previa a su entrega (transmisión, distribución, etc.) a los usuarios finales o su almacenamiento para las empresas de servicios públicos que están involucradas en la industria (utilizando, por ejemplo, el método de almacenamiento por bombeo).

Debido a que la electricidad no se puede obtener directamente del medio ambiente, debe ser hecha (es decir, transformar otras formas de energía en electricidad). El proceso de fabricación tiene lugar en centrales eléctricas (también llamadas centrales eléctricas). Los generadores electromecánicos son el tipo más común de generadores utilizados en las centrales eléctricas. Estos generadores son impulsados principalmente por motores térmicos que funcionan con combustión o fisión nuclear. Sin embargo, la electricidad también se puede generar utilizando otros métodos, como la energía cinética del agua que fluye y el viento. La energía solar fotovoltaica y la energía geotérmica son dos tipos más de fuentes de energía renovables.

La eliminación de las centrales eléctricas que queman carbón, y en última instancia gas, ayudará a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

Michael Faraday, un científico británico, hizo el descubrimiento de los principios básicos que subyacen a la producción de electricidad en la década de 1820 y principios de 1830. Su técnica, que todavía está en uso hoy en día, implica el movimiento de un bucle de alambre, a veces conocido como disco de Faraday, entre los polos de un imán para crear electricidad. La invención de la transmisión de energía de corriente alterna (CA), que hace uso de transformadores de potencia para transportar electricidad a alto voltaje y con poca pérdida, hizo posible que las centrales eléctricas fueran financieramente viables.

Después de conectar la dinamo a la turbina hidráulica, la producción de energía para uso comercial finalmente pudo ponerse en marcha. La creación mecánica de la energía eléctrica marcó el comienzo de la Segunda Revolución Industrial y allanó el camino para una serie de innovaciones que hicieron uso de la electricidad. Las contribuciones más significativas a esta revolución fueron Nikola Tesla y Thomas Alva Edison. En el pasado, el único medio para generar electricidad era mediante el uso de procesos químicos o celdas de batería, y el único uso de electricidad que tenía algún significado en el mundo real era el telégrafo.

En 1882, una máquina de vapor en la estación de Pearl Street en la ciudad de Nueva York generó una corriente continua (CC) al operar una dinamo. Esta corriente continua se utilizó para alimentar las luces públicas en Pearl Street. Esto marcó el comienzo de la producción de electricidad en las centrales eléctricas. La nueva tecnología fue adoptada inmediatamente por numerosas ciudades de todo el mundo, y al hacerlo, convirtieron sus farolas alimentadas con gas en otras que funcionan con electricidad. Poco después, las luces eléctricas se emplearían en edificios públicos, en empresas y para alimentar el transporte público como tranvías y trenes. Esto ocurrió poco después.

Las centrales eléctricas originales utilizaban hidroelectricidad o carbón para generar electricidad. La sociedad moderna hace uso de muchos tipos diferentes de energía, incluyendo carbón, energía nuclear, gas natural, hidroelectricidad, energía eólica, petróleo y otras fuentes, incluyendo energía solar, energía mareomotriz y energía geotérmica.

Después de su debut en la década de 1880, la bombilla incandescente fue acreditada en gran medida por catalizar el crecimiento explosivo de la industria eléctrica. A pesar de que hay otros 22 a los que se les atribuye la invención de la bombilla antes de Thomas Edison y Joseph Swan, la innovación que se les ocurrió a Edison y Swan se convirtió en la más viable comercialmente y ampliamente utilizada de todas ellas. Se lograron avances significativos en los campos de la ciencia eléctrica y la tecnología en los primeros años del siglo 19. Además, el desarrollo de la tecnología eléctrica y la ingeniería a lo largo de la segunda mitad del siglo 19 llevó al uso generalizado de la electricidad en la vida diaria. La necesidad de electricidad en las residencias privadas se disparó en respuesta a la difusión generalizada de varias innovaciones eléctricas y la incorporación de estas innovaciones en las actividades rutinarias de la vida diaria. Como resultado de este aumento en la demanda, muchos propietarios de negocios vieron la oportunidad de obtener ganancias y comenzaron a realizar inversiones en infraestructura eléctrica, lo que finalmente llevó al establecimiento de los primeros servicios públicos de electricidad. El término electrificación se utiliza a menudo para referirse a este proceso histórico.

Al principio, la distribución del poder era manejada por corporaciones individuales que estaban completamente separadas entre sí. Un cliente compraría energía a un productor, que luego la distribuiría a través de su propia infraestructura de energía después de haber recibido el pago del consumidor. La productividad y eficiencia general de la generación aumentaron junto con el desarrollo de nuevas tecnologías. Invenciones como la turbina de vapor tuvieron una influencia significativa no solo en la efectividad de los medios por los cuales se genera la electricidad, sino también en el costo de hacerlo. Esta conversión de energía térmica en trabajo mecánico fue bastante similar a la de las máquinas de vapor, pero a una escala mucho mayor y con una producción sustancialmente mayor. Las mejoras realizadas a estas centrales eléctricas a gran escala fueron esenciales para el proceso de centralización de la producción de electricidad, ya que se anticipó que estas plantas se convertirían en indispensables para todo el sistema de energía que se usa hoy en día.

A mediados del siglo 20, varias empresas de servicios públicos comenzaron a consolidar sus redes de distribución con el fin de cosechar las ventajas financieras y operativas de hacerlo. Los inicios de la coordinación de la planta se remontan al desarrollo de la transmisión de energía a larga distancia, que ocurrió casi al mismo tiempo. A continuación, se encomendó a los operadores del sistema regional la tarea de asegurar este sistema para garantizar su fiabilidad y estabilidad. Las grandes ciudades y regiones metropolitanas del norte de Europa y América del Norte en la década de 1920 fueron las primeras en electrificar sus barrios residenciales y viviendas. No fue sino hasta la década de 1930 que las regiones rurales comenzaron a ver la implementación generalizada de la generación y distribución de energía eléctrica.

Hay algunos procesos de conversión clave que se pueden utilizar para convertir la energía no eléctrica en energía eléctrica. Los generadores eléctricos rotativos y los sistemas fotovoltaicos se utilizan a menudo en la producción de electricidad a escala de servicios públicos. Las baterías proporcionan una cantidad insignificante a la cantidad total de energía eléctrica que es entregada por las empresas de servicios públicos. Otros métodos de generación de electricidad, como el efecto triboeléctrico, el efecto piezoeléctrico, el efecto termoeléctrico y la betavoltaica, se pueden encontrar en aplicaciones más especializadas.

La energía cinética puede convertirse en energía eléctrica a través de generadores eléctricos. El principio detrás de este método, que es el más común para producir electricidad, es la ley de Faraday. Los experimentos que implican hacer girar un imán dentro de bucles cerrados de material conductor proporcionan evidencia de este fenómeno (por ejemplo, alambre de cobre). La producción de casi toda la electricidad producida comercialmente se logra mediante el proceso de inducción electromagnética. En este método, la energía mecánica hace que un generador gire.

La electroquímica se refiere al proceso de convertir la energía química en energía eléctrica de manera directa, como en una batería. La producción de energía utilizando la electroquímica es una consideración esencial para aplicaciones portátiles y móviles. Las baterías son la fuente de la mayor parte de la energía electroquímica que se produce hoy en día. Las celdas primarias, como las baterías de zinc-carbono que se emplean a menudo, pueden considerarse fuentes de energía directas. Por otro lado, las celdas secundarias, como las