Electrification

La iluminación eléctrica es muy deseable. La luz es mucho más brillante que la de las lámparas de aceite o gas, y no produce hollín. Si bien la electricidad en sus inicios era muy cara en comparación con el siglo XXI, era mucho más barata y práctica que la iluminación con aceite o gas. La iluminación eléctrica era tan segura que algunas empresas podían pagar la electricidad con el ahorro en los seguros. ^{[ 8 ]}

En 1851, Charles Babbage afirmó:

Uno de los inventos más importantes para una clase de trabajadores altamente cualificados (ingenieros) sería una pequeña fuerza motriz —que oscilaría quizás entre la fuerza de medio hombre y la de dos caballos— que pudiera comenzar y detener su acción en un instante, no requeriría tiempo para su gestión y tendría un coste modesto tanto en el precio de compra como en el gasto diario. ^{[ 9 ]}

Para ser eficientes, las máquinas de vapor debían tener varios cientos de caballos de fuerza. Además, requerían operadores y mantenimiento. Por estas razones, las máquinas de vapor comerciales más pequeñas tenían aproximadamente 2 caballos de fuerza. Esto superaba las necesidades de muchos talleres pequeños. Asimismo, una pequeña máquina de vapor y una caldera podían costar hasta 7000 dólares, mientras que generar energía utilizando un caballo vivo podía obtenerse por menos de una décima parte de ese precio. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

Un caballo de fuerza solía ser más que suficiente para muchos propósitos. Las herramientas accionadas por fuerza humana, como los tornos, eran comunes en muchos talleres. Las máquinas de coser domésticas se accionaban con un pedal, a diferencia de sus contrapartes industriales que funcionaban con un eje de transmisión. Incluso se podían usar perros para generar energía, utilizando una cinta de correr para tareas como batir mantequilla. ^{[ 12 ]}

A finales del siglo XIX, edificios especialmente diseñados para la generación de energía alquilaban espacio a pequeños comercios. Estos edificios suministraban energía a los inquilinos mediante una máquina de vapor a través de ejes de transmisión. ^{[ 12 ]} Los motores eléctricos eran varias veces más eficientes que las pequeñas máquinas de vapor, debido a la eficiencia de la generación central y a las menores pérdidas por fricción. ^{[ 13 ] [ 12 ]} Los motores eléctricos eran más eficientes que la energía humana o animal, con una eficiencia de conversión del 4-5% en comparación con el 30% de la energía del carbón. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

La electrificación y el crecimiento económico están altamente correlacionados. ^{[ 16 ]} En economía, se ha demostrado que la eficiencia de la generación eléctrica se correlaciona con el progreso tecnológico . ^{[ 14 ] [ 16 ]} En los EE. UU. de 1870 a 1880, cada hora-hombre se proporcionaba con 0,55  hp. En 1950, cada hora-hombre se proporcionaba con 5  hp, o un aumento anual del 2,8 %, que disminuyó al 1,5 % de 1930 a 1950. ^{[ 17 ]} El período de electrificación de fábricas y hogares de 1900 a 1940 fue uno de alta productividad y crecimiento económico. La mayoría de los estudios sobre electrificación y redes eléctricas se centraron en los países industriales centrales de Europa y los Estados Unidos. En otros lugares, la electricidad cableada a menudo se transportaba a través de los circuitos del dominio colonial. Algunos historiadores y sociólogos consideraron la interacción entre la política colonial y el desarrollo de las redes eléctricas: en la India, Yenda Srinivasa Rao demostró que la política regional basada en criterios lingüísticos —y no consideraciones tecnogeográficas— condujo a la creación de dos redes separadas; ^{[ 18 ]} en el Zimbabue colonial (Rodesia), Moses Chikowero demostró que la electrificación se basó en criterios raciales y sirvió a la comunidad de colonos blancos, excluyendo a los africanos; ^{[ 19 ]} y en el Mandato Británico de Palestina, Ronen Shamir argumentó que las concesiones eléctricas británicas a una empresa de propiedad sionista profundizaron las disparidades económicas entre árabes y judíos. ^{[ 20 ]}

Es más fácil producir electricidad de forma sostenible que producir combustibles líquidos de forma sostenible. Por lo tanto, la adopción de vehículos eléctricos es una forma de hacer que el transporte sea más sostenible. ^{[ 35 ]} Los vehículos de hidrógeno pueden ser una opción para vehículos más grandes que aún no se han electrificado ampliamente, como los camiones de larga distancia. ^{[ 36 ]} Si bien la tecnología de vehículos eléctricos está relativamente madura en el transporte por carretera, el transporte marítimo y aéreo eléctrico aún se encuentran en una etapa temprana de su desarrollo, por lo que los combustibles líquidos sostenibles pueden tener un papel más importante que desempeñar en estos sectores. ^{[ 37 ]}

Una gran fracción de la población mundial no puede costear una refrigeración suficiente para sus hogares. Además del aire acondicionado , que requiere electrificación y una demanda de energía adicional, se necesitarán diseños de edificios pasivos y planificación urbana para garantizar que las necesidades de refrigeración se satisfagan de manera sostenible. ^{[ 38 ]} De manera similar, muchos hogares en el mundo en desarrollo y desarrollado sufren pobreza energética y no pueden calentar sus casas lo suficiente. ^{[ 39 ]} Las prácticas de calefacción existentes a menudo son contaminantes. Una solución sostenible clave para la calefacción es la electrificación ( bombas de calor o el calentador eléctrico menos eficiente ). La IEA estima que las bombas de calor actualmente solo proporcionan el 5% de las necesidades de calefacción de espacios y agua a nivel mundial, pero podrían proporcionar más del 90%. ^{[ 40 ]} El uso de bombas de calor geotérmicas no solo reduce las cargas energéticas anuales totales asociadas con la calefacción y la refrigeración, sino que también aplana la curva de demanda eléctrica al eliminar los requisitos extremos de suministro eléctrico pico del verano. ^{[ 41 ]} Sin embargo, las bombas de calor y la calefacción resistiva por sí solas no serán suficientes para la electrificación del calor industrial. Esto se debe a que en varios procesos se requieren temperaturas más altas que no se pueden alcanzar con este tipo de equipos. Por ejemplo, para la producción de etileno mediante craqueo con vapor  , se requieren temperaturas de hasta 900 °C. Por lo tanto, se necesitan procesos radicalmente nuevos. No obstante, se prevé que la conversión de energía eléctrica en calor sea el primer paso en la electrificación de la industria química, con una implementación a gran escala prevista para 2025. ^{[ 42 ]}

Algunas ciudades de Estados Unidos han comenzado a prohibir las conexiones de gas para viviendas nuevas, y se han aprobado y se están considerando leyes estatales que exigen la electrificación o prohíben los requisitos locales. ^{[ 43 ]} El gobierno del Reino Unido está experimentando con la electrificación para la calefacción doméstica con el fin de cumplir sus objetivos climáticos. ^{[ 44 ]} La calefacción por cerámica e inducción para placas de cocina, así como para aplicaciones industriales (por ejemplo, craqueadores de vapor), son ejemplos de tecnologías que pueden utilizarse para la transición desde el gas natural. ^{[ 45 ]}

La energía solar y eólica son fuentes de energía renovables variables que suministran electricidad de forma intermitente dependiendo del clima y la hora del día. ^{[ 47 ] [ 48 ]} La mayoría de las redes eléctricas se construyeron para fuentes de energía no intermitentes, como las centrales eléctricas de carbón. ^{[ 49 ]} A medida que se integran mayores cantidades de energía solar y eólica en la red, es necesario realizar cambios en el sistema energético para garantizar que el suministro de electricidad se ajuste a la demanda. ^{[ 50 ]} En 2019, estas fuentes generaron el 8,5 % de la electricidad mundial, una proporción que ha crecido rápidamente. ^{[ 51 ]}

Hay varias maneras de hacer que el sistema eléctrico sea más flexible. En muchos lugares, la producción eólica y solar se complementan a escala diaria y estacional: hay más viento durante la noche y en invierno, cuando la producción de energía solar es baja. ^{[ 50 ]} Conectar regiones geográficas distantes a través de líneas de transmisión de larga distancia permite compensar aún más la variabilidad. ^{[ 52 ]} La demanda de energía se puede desplazar en el tiempo mediante la gestión de la demanda energética y el uso de redes inteligentes , ajustándola a los momentos en que la producción de energía variable es mayor. Con el almacenamiento, la energía producida en exceso se puede liberar cuando sea necesario. ^{[ 50 ]} Construir capacidad adicional para la generación eólica y solar puede ayudar a garantizar que se produzca suficiente electricidad incluso durante condiciones climáticas adversas; durante condiciones climáticas óptimas, la generación de energía puede tener que reducirse . El desajuste final se puede cubrir utilizando fuentes de energía gestionables como la energía hidroeléctrica, la bioenergía o el gas natural. ^{[ 53 ]}

El almacenamiento de energía ayuda a superar las barreras para la energía renovable intermitente y, por lo tanto, es un aspecto importante de un sistema energético sostenible. ^{[ 54 ]} El método de almacenamiento más utilizado es la hidroelectricidad de bombeo , que requiere ubicaciones con grandes diferencias de altura y acceso al agua. ^{[ 54 ]} Las baterías , y específicamente las baterías de iones de litio , también se utilizan ampliamente. ^{[ 55 ]} Contienen cobalto , que se extrae principalmente en el Congo , una región políticamente inestable. Una mayor diversidad geográfica de fuentes de suministro puede garantizar la estabilidad de la cadena de suministro y sus impactos ambientales pueden reducirse mediante el reciclaje y la reutilización. ^{[ 56 ] [ 57 ]}

Las baterías suelen almacenar electricidad durante períodos cortos; se está investigando tecnología con capacidad suficiente para durar varias temporadas. ^{[ 50 ]} En algunos lugares se ha implementado el almacenamiento hidroeléctrico por bombeo y la conversión de energía eléctrica en gas con capacidad para uso durante varios meses. ^{[ 58 ] [ 59 ]} A partir de 2018, el almacenamiento de energía térmica no suele ser tan conveniente como la quema de combustibles fósiles . Los altos costos iniciales constituyen una barrera para su implementación. El almacenamiento estacional de energía térmica requiere una gran capacidad; se ha implementado en algunas regiones de latitudes altas para la calefacción doméstica. ^{[ 60 ]}

Entre 1831 y 1832, Michael Faraday descubrió el principio de funcionamiento de los generadores electromagnéticos. Este principio, posteriormente conocido como la ley de Faraday , se basa en la fuerza electromotriz generada en un conductor eléctrico sometido a un flujo magnético variable , como por ejemplo, un cable que se mueve a través de un campo magnético. Faraday construyó el primer generador electromagnético, denominado disco de Faraday , un tipo de generador homopolar , utilizando un disco de cobre que giraba entre los polos de un imán de herradura . El primer generador electromagnético de Faraday producía una pequeña tensión continua (CC). Alrededor de 1832, Hippolyte Pixii mejoró el magneto utilizando un imán de herradura bobinado, cuyas bobinas adicionales generaban mayor corriente, aunque esta era alterna (CA). André-Marie Ampère sugirió un método para convertir la corriente del magneto de Pixii a CC mediante un interruptor basculante. Posteriormente, se utilizaron conmutadores segmentados para producir corriente continua. ^{[ 62 ]}

Entre 1838 y 1840, William Fothergill Cooke y Charles Wheatstone desarrollaron un telégrafo. En 1840, Wheatstone utilizaba un magneto que él mismo había desarrollado para alimentar el telégrafo. Wheatstone y Cooke introdujeron una importante mejora en la generación de electricidad al emplear un electroimán alimentado por batería en lugar de un imán permanente, lo cual patentaron en 1845. ^{[ 63 ]} La dinamo de campo magnético autoexcitada eliminó la necesidad de baterías para alimentar los electroimanes. Este tipo de dinamo fue fabricada por varias personas en 1866.

El primer generador práctico, la máquina Gramme , fue fabricado por ZT Gramme, quien vendió muchas de estas máquinas en la década de 1870. El ingeniero británico REB Crompton mejoró el generador para permitir una mejor refrigeración por aire e introdujo otras mejoras mecánicas. El bobinado compuesto, que proporcionaba un voltaje más estable con la carga, mejoró las características de funcionamiento de los generadores. ^{[ 64 ]} Las mejoras en la tecnología de generación eléctrica en el siglo XIX aumentaron enormemente su eficiencia y fiabilidad. Los primeros magnetos solo convertían un pequeño porcentaje de energía mecánica en electricidad. A finales del siglo XIX, las eficiencias más altas superaban el 90%.

Se cree que la primera central eléctrica pública se instaló en Godalming , Surrey, Reino Unido, en otoño de 1881. El sistema se propuso después de que la ciudad no lograra llegar a un acuerdo sobre la tarifa cobrada por la compañía de gas, por lo que el ayuntamiento decidió utilizar electricidad. El sistema iluminaba las calles principales con farolas de arco y algunas calles secundarias con lámparas incandescentes, utilizando energía hidroeléctrica. Para 1882, entre 8 y 10 hogares estaban conectados, con un total de 57 luces. El sistema no tuvo éxito comercial y la ciudad volvió al gas. ^{[ 73 ]}

La primera planta de distribución central a gran escala se inauguró en Holborn Viaduct en Londres en 1882. ^{[ 74 ]} Equipada con 1000 bombillas incandescentes que reemplazaron la antigua iluminación de gas, la estación iluminó Holborn Circus, incluyendo las oficinas de la Oficina General de Correos y la famosa iglesia City Temple . El suministro era de corriente continua a 110 V; debido a la pérdida de potencia en los cables de cobre, esto equivalía a 100 V para el cliente. En pocas semanas, un comité parlamentario recomendó la aprobación de la histórica Ley de Iluminación Eléctrica de 1882, que permitía otorgar licencias a personas, empresas o autoridades locales para suministrar electricidad para cualquier propósito público o privado. La primera central eléctrica a gran escala en Estados Unidos fue la Estación Pearl Street de Edison en Nueva York, que comenzó a operar en septiembre de 1882. La estación tenía seis dinamos Edison de 200 caballos de fuerza, cada una impulsada por una máquina de vapor independiente. Estaba ubicada en un distrito comercial y suministraba corriente continua de 110 voltios a 85 clientes con 400 lámparas. En 1884, Pearl Street suministraba 10.164 lámparas a 508 clientes. ^{[ 75 ]}

A mediados de la década de 1880, otras compañías eléctricas estaban estableciendo centrales eléctricas y distribuyendo electricidad, entre ellas Crompton & Co. y Swan Electric Light Company en el Reino Unido, Thomson-Houston Electric Company y Westinghouse en los EE. UU. y Siemens en Alemania . En 1890 había 1000 centrales eléctricas en funcionamiento. ^{[ 12 ]} El censo de 1902 registró 3620 centrales eléctricas. En 1925, la mitad de la energía era suministrada por centrales eléctricas. ^{[ 76 ]}

El primer motor eléctrico de CC con conmutador capaz de hacer girar maquinaria fue inventado por el científico británico William Sturgeon en 1832. ^{[ 80 ]} El avance crucial que representó con respecto al motor demostrado por Michael Faraday fue la incorporación de un conmutador . Esto permitió que el motor de Sturgeon fuera el primero capaz de proporcionar movimiento rotatorio continuo. ^{[ 81 ]} Frank J. Sprague mejoró el motor de CC en 1884 al resolver el problema de mantener una velocidad constante con carga variable y reducir las chispas de las escobillas. Sprague vendió su motor a través de Edison Co. ^{[ 82 ]} Es fácil variar la velocidad con los motores de CC, lo que los hizo adecuados para una serie de aplicaciones como tranvías eléctricos, máquinas herramienta y ciertas otras aplicaciones industriales donde el control de velocidad era deseable. ^{[ 12 ]} La fabricación pasó de la transmisión por eje y correa utilizando máquinas de vapor y energía hidráulica a los motores eléctricos . ^{[ 8 ] [ 13 ]}

Aunque las primeras centrales eléctricas suministraban corriente continua , la distribución de corriente alterna pronto se convirtió en la opción preferida. Las principales ventajas de la CA eran que podía transformarse a alto voltaje para reducir las pérdidas de transmisión y que los motores de CA podían funcionar fácilmente a velocidad constante. La tecnología de corriente alterna se originó en el descubrimiento de Faraday entre 1830 y 1831 de que un campo magnético variable puede inducir una corriente eléctrica en un circuito . ^{[ 83 ]}

La primera persona en concebir un campo magnético giratorio fue Walter Baily, quien realizó una demostración práctica de su motor polifásico alimentado por batería y con la ayuda de un conmutador el 28 de junio de 1879 ante la Sociedad Física de Londres. ^{[ 84 ]} Casi idéntico al aparato de Baily, el ingeniero eléctrico francés Marcel Deprez publicó en 1880 un artículo que identificaba el principio del campo magnético giratorio y el de un sistema de corriente alterna bifásico para producirlo. ^{[ 85 ]} En 1886, el ingeniero inglés Elihu Thomson construyó un motor de corriente alterna ampliando el principio de inducción-repulsión y su vatímetro . ^{[ 86 ]}

Fue en la década de 1880 cuando se desarrolló comercialmente la tecnología para la generación y transmisión de electricidad a gran escala. En 1882, el inventor e ingeniero eléctrico británico Sebastian de Ferranti , que trabajaba para la empresa Siemens, colaboró ​​con el distinguido físico Lord Kelvin para ser pionero en la tecnología de corriente alterna, incluyendo un transformador primitivo. ^{[ 87 ]} Un transformador de potencia desarrollado por Lucien Gaulard y John Dixon Gibbs se presentó en Londres en 1881 y atrajo el interés de Westinghouse . También exhibieron el invento en Turín en 1884, donde se adoptó para un sistema de iluminación eléctrica. Muchos de sus diseños se adaptaron a las leyes particulares que regían la distribución eléctrica en el Reino Unido.

Sebastian Ziani de Ferranti se inició en este negocio en 1882, cuando abrió un taller en Londres donde diseñaba diversos dispositivos eléctricos. Ferranti creyó desde el principio en el éxito de la distribución de energía de corriente alterna y fue uno de los pocos expertos en este sistema en el Reino Unido. Con la ayuda de Lord Kelvin , Ferranti fue pionero en el primer generador y transformador de corriente alterna en 1882. ^{[ 88 ]} John Hopkinson , físico británico , inventó el sistema trifásico ( de tres hilos ) para la distribución de energía eléctrica, por el cual obtuvo una patente en 1882. ^{[ 89 ]}

El inventor italiano Galileo Ferraris inventó un motor de inducción de CA polifásico en 1885. La idea era que dos corrientes desfasadas, pero sincronizadas, podrían usarse para producir dos campos magnéticos que podrían combinarse para producir un campo giratorio sin necesidad de conmutación ni piezas móviles. Otros inventores fueron los ingenieros estadounidenses Charles S. Bradley y Nikola Tesla , y el técnico alemán Friedrich August Haselwander . ^{[ 90 ]} Lograron superar el problema del arranque del motor de CA usando un campo magnético giratorio producido por una corriente polifásica. ^{[ 91 ]} Mikhail Dolivo-Dobrovolsky introdujo el primer motor de inducción trifásico en 1890, un diseño mucho más capaz que se convirtió en el prototipo utilizado en Europa y EE. UU. ^{[ 92 ]} Para 1895, GE y Westinghouse tenían motores de CA en el mercado. ^{[ 93 ]} Con corriente monofásica, se puede usar un condensador o una bobina (creando inductancia) en parte del circuito dentro del motor para crear un campo magnético giratorio. ^{[ 94 ]} Los motores de CA de velocidad variable con polos cableados por separado han estado disponibles desde hace mucho tiempo, siendo los de dos velocidades los más comunes. La velocidad de estos motores se cambia activando o desactivando conjuntos de polos, lo que se hacía con un arrancador especial para motores más grandes o con un simple interruptor de velocidad variable para motores de baja potencia.

La eficiencia de los motores de vapor para convertir la energía térmica del combustible en trabajo mecánico fue un factor crítico en la operación económica de las centrales generadoras de vapor. Los primeros proyectos utilizaban máquinas de vapor alternativas , que operaban a velocidades relativamente bajas. La introducción de la turbina de vapor cambió radicalmente la economía de las operaciones de las centrales. Las turbinas de vapor podían fabricarse con mayor potencia que los motores alternativos y, por lo general, tenían mayor eficiencia. La velocidad de las turbinas de vapor no fluctuaba cíclicamente durante cada revolución. Esto hizo posible la operación en paralelo de generadores de corriente alterna y mejoró la estabilidad de los convertidores rotativos para la producción de corriente continua para tracción y usos industriales. Las turbinas de vapor funcionaban a mayor velocidad que los motores alternativos, al no estar limitadas por la velocidad máxima permitida de un pistón en un cilindro. Esto las hizo más compatibles con generadores de corriente alterna de solo dos o cuatro polos; no se necesitaba una caja de engranajes ni un multiplicador de velocidad por correa entre el motor y el generador. Era costoso y, en última instancia, imposible proporcionar una transmisión por correa entre un motor de baja velocidad y un generador de alta velocidad con las potencias muy elevadas requeridas para el servicio de las centrales.

La turbina de vapor moderna fue inventada en 1884 por el ingeniero británico Sir Charles Parsons , cuyo primer modelo estaba conectado a una dinamo que generaba 7,5  kW (10  hp) de electricidad. ^{[ 100 ]} La invención de la turbina de vapor de Parsons hizo posible la electricidad barata y abundante. Las turbinas de Parsons se introdujeron ampliamente en las centrales eléctricas inglesas en 1894; la primera compañía de suministro eléctrico del mundo en generar electricidad utilizando turbogeneradores fue la propia compañía de suministro eléctrico de Parsons, Newcastle and District Electric Lighting Company , establecida en 1894. ^{[ 101 ]} Durante la vida de Parsons, la capacidad de generación de una unidad se incrementó aproximadamente 10 000 veces. ^{[ 102 ]}

Las primeras turbinas estadounidenses fueron dos unidades De Leval en Edison Co. en Nueva York en 1895. La primera turbina Parsons estadounidense estaba en Westinghouse Air Brake Co. cerca de Pittsburgh . ^{[ 103 ]} Las turbinas de vapor también tenían ventajas en cuanto a costos de capital y operación sobre los motores alternativos. El condensado de los motores de vapor estaba contaminado con aceite y no podía reutilizarse, mientras que el condensado de una turbina es limpio y generalmente se reutiliza. Las turbinas de vapor eran una fracción del tamaño y peso de un motor de vapor alternativo de potencia comparable. Las turbinas de vapor pueden operar durante años con casi ningún desgaste. Los motores de vapor alternativos requerían un alto mantenimiento. Las turbinas de vapor se pueden fabricar con capacidades mucho mayores que cualquier motor de vapor jamás fabricado, lo que proporciona importantes economías de escala .

Las turbinas de vapor podían construirse para funcionar con vapor a mayor presión y temperatura. Un principio fundamental de la termodinámica es que cuanto mayor sea la temperatura del vapor que entra en un motor, mayor será su eficiencia. La introducción de las turbinas de vapor impulsó una serie de mejoras en las temperaturas y presiones. El consiguiente aumento de la eficiencia de conversión redujo los precios de la electricidad. ^{[ 104 ]} La densidad de potencia de las calderas se incrementó mediante el uso de aire de combustión forzada y de aire comprimido para alimentar carbón pulverizado. Además, la manipulación del carbón se mecanizó y automatizó. ^{[ 105 ]}

Con la realización de la transmisión de energía a larga distancia, fue posible interconectar diferentes centrales para equilibrar las cargas y mejorar los factores de carga. La interconexión se volvió cada vez más deseable a medida que la electrificación creció rápidamente en los primeros años del siglo XX. Charles Merz , de la consultora Merz & McLellan , construyó la central eléctrica de Neptune Bank cerca de Newcastle upon Tyne en 1901, ^{[ 106 ]} y para 1912 se había convertido en el sistema eléctrico integrado más grande de Europa. ^{[ 107 ]} En 1905 intentó influir en el Parlamento para unificar la variedad de voltajes y frecuencias en la industria de suministro eléctrico del país, pero no fue hasta la Primera Guerra Mundial que el Parlamento comenzó a tomar en serio esta idea, nombrándolo jefe de un Comité Parlamentario para abordar el problema. En 1916, Merz señaló que el Reino Unido podía aprovechar su pequeño tamaño creando una densa red de distribución para alimentar eficientemente a sus industrias. Sus hallazgos dieron lugar al Informe Williamson de 1918, que a su vez creó la Ley de Suministro Eléctrico de 1919. Esta ley fue el primer paso hacia un sistema eléctrico integrado en el Reino Unido.

La Ley de Suministro de Electricidad de 1926, de mayor importancia, condujo al establecimiento de la Red Nacional. ^{[ 108 ]} La Junta Central de Electricidad estandarizó el suministro eléctrico del país y estableció la primera red de corriente alterna sincronizada, que funcionaba a 132 kilovoltios y 50 hercios . Esta comenzó a operar como un sistema nacional, la Red Nacional  , en 1938. En Estados Unidos , consolidar el suministro se convirtió en un objetivo nacional tras la crisis energética del verano de 1918, en plena Primera Guerra Mundial . En 1934, la Ley de Sociedades de Cartera de Servicios Públicos reconoció a las empresas eléctricas como bienes públicos importantes, junto con las compañías de gas, agua y telefonía, y, por lo tanto, se les impusieron restricciones y supervisión regulatoria sobre sus operaciones. ^{[ 109 ]}

La electrificación de los hogares en Europa y América del Norte comenzó a principios del siglo XX en las principales ciudades y en las zonas atendidas por ferrocarriles eléctricos, y aumentó rápidamente hasta alrededor de 1930, cuando el 70% de los hogares estaban electrificados en los EE. UU. Las zonas rurales se electrificaron primero en Europa, y en los EE. UU. la Administración de Electricidad Rural , establecida en 1935, llevó la electrificación a las zonas rurales con servicios insuficientes. ^{[ 110 ]} En la Unión Soviética, al igual que en los Estados Unidos, la electrificación rural progresó más lentamente que en las zonas urbanas. No fue hasta la era de Brezhnev que la electrificación se generalizó en las regiones rurales, y la campaña soviética de electrificación rural se completó en gran medida a principios de la década de 1970. ^{[ 111 ]}

En China, la agitación de la Era de los Señores de la Guerra , la Guerra Civil y la invasión japonesa a principios del siglo XX retrasaron la electrificación a gran escala durante décadas. Solo después del establecimiento de la República Popular China en 1949 el país estuvo en condiciones de impulsar la electrificación generalizada. Durante los años de Mao, mientras que la electricidad se generalizó en las ciudades, las zonas rurales fueron en gran medida desatendidas. ^{[ 112 ]} En el momento de la muerte de Mao en 1976, el 25% de los hogares chinos aún carecían de acceso a la electricidad. ^{[ 111 ]} Deng Xiaoping , quien se convirtió en el líder supremo de China en 1978, inició una campaña de electrificación rural como parte de un esfuerzo de modernización más amplio. A finales de la década de 1990, la electricidad se había generalizado en las zonas regionales. ^{[ 111 ]} Las últimas aldeas remotas de China se conectaron a la red en 2015. ^{[ 113 ]}

El espectacular desarrollo económico de China, imposible de ignorar a principios de siglo, sirvió de modelo para otras economías emergentes, sobre todo para la India. ^{[ 114 ]} La Ley de Electricidad de 2003, por primera vez, dispuso que el gobierno de la India debía procurar suministrar electricidad a todas las zonas, incluyendo pueblos y aldeas. En 2005, con el fin de acelerar el crecimiento en las comunidades menos desarrolladas de la India, el gobierno electo de Singh lanzó su propio programa de electrificación rural, el Rajiv Gandhi Grameen Vidyutikaran Yojana o Programa de Infraestructura Eléctrica Rural y Electrificación de Hogares. ^{[ 115 ]}

La generación de energía eléctrica en centrales eléctricas proporcionó energía de manera más eficiente y a menor costo que los pequeños generadores. El costo de capital y operativo por unidad de energía también fue más barato con las centrales eléctricas. ^{[ 13 ]} El costo de la electricidad cayó drásticamente en las primeras décadas del siglo XX debido a la introducción de turbinas de vapor y al factor de carga mejorado después de la introducción de motores de CA. A medida que los precios de la electricidad bajaron, el uso aumentó drásticamente y las centrales eléctricas se ampliaron a tamaños enormes, creando importantes economías de escala. ^{[ 116 ]} Para el costo histórico, véase Ayres-Warr (2002) Fig. 7. ^{[ 15 ]}

• Hunter, Louis C.; Bryant, Lynwood (1991). Historia de la energía industrial en los Estados Unidos, 1730-1930, vol. 3: La transmisión de la energía . Cambridge, Massachusetts: MIT Press. ISBN 0-262-08198-9.
• Hills, Richard Leslie (1993). Power from Steam: A History of the Stationary Steam Engine (  edición de bolsillo). Cambridge University Press. pág.  244. ISBN 0-521-45834-X.
• Agencia Internacional de Energía (2020). Perspectivas Energéticas Mundiales 2020. Agencia Internacional de Energía. ISBN 978-92-64-44923-7Archivado del original el 22 de agosto de 2021 .
• McNeil, Ian (1990). Enciclopedia de la historia de la tecnología . Londres: Routledge. ISBN 0-415-14792-1.
• Nye, David E. (1990). Electrifying America: Social Meanings of a New Technology . Cambridge, MA, EE. UU. y Londres, Inglaterra: The MIT Press.
• REN21 (2020). Energías renovables 2020: Informe sobre la situación mundial (PDF) . Secretaría de REN21. ISBN 978-3-948393-00-7Archivado (PDF) del original el 23 de septiembre de 2020 .{{cite book}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
• Aalto, Pami; Haukkala, Teresa; Kilpeläinen, Sarah; Kojo, Matti (2021). "Introducción". Electrificación . págs. 3 a 24. doi : 10.1016/B978-0-12-822143-3.00006-8 . ISBN  978-0-12-822143-3.