Політична та економічна незалежність і безпека держави багато в чому визначаються виробництвом енергетичних ресурсів у достатній кількості.
Різноманіття форм існування енергії, властивість їх взаємоперетворення дозволяє використовувати для виробництва і споживання енергії різні енергоресурси та енергоносії, визначає їх взаємозамінність. Енергетична цінність ресурсів, ефективність способів їх перетворення, ступінь досконалості процесів і установок, технологічних стадій енергетичного виробництва визначається, в остаточному підсумку, коефіцієнтом використання енергоресурсу (коефіцієнтом корисної дії енергоустановки).
Енергетика - галузь народного господарства, що охоплює виробництво, перетворення і використання різних форм енергії. В енергетиці використовують такі основні п'ять видів установок або систем:
- генерувальні - перетворюють потенційну або хімічну енергію природних енергетичних ресурсів на електричну, теплову, механічну або інший вид енергетичного ресурсу (наприклад, турбоустановки, газогенерувальні установки, котли, компресори);
- перетворювальні- змінюють параметри та інші особливості певного виду енергії (трансформаторні підстанції, інвенторні електроустановки, трансформатори теплоти й ін.);
- мережі- призначені для передачі і розподілу енергії (електричні, теплові, газові, нафтопроводи, мережі стиснутого повітря та ін.);
- акумулювальні- призначені для часткового регулювання режиму виробництва енергії (електричні і теплові акумулятори, насосно-акумулювальні гідростанції тощо);
- споживаючі - призначені для перетворення енергії до вигляду, у якому її безпосередньо використовують (електричний привід машин, опалювальні установки, промислові печі, світильники та ін.).
Основними формами застосування енергії є теплота й електроенергія. Галузь енергетики, у якій одержання, перетворення, транспортування і використання цих форм енергії відбуваються за рахунок спалювання органічного палива, називають теплоенергетикою.
Галузь енергетики, яка займається перетворенням гідроенергії на електричну, називають гідроенергетикою.
Відкриття способів використання енергії атомного ядра створило нову галузь енергетики - атомнуабоядерну енергетику.
Питаннями використання енергії вітру займається вітроенергетика.
Енергетичні технології, що базуються на використанні енергії Сонця, належать до геліоенергетики.
Кожна з галузей енергетики як наука має свою теоретичну основу, яка грунтується на законах фізичних явищ у цій сфері.
Перетворення енергії пов'язане з потребою використання різних її форм для сучасних технологічних процесів. Перетворення енергії не вичерпується тільки перетворенням одних її форм на інші. Так, теплову енергію застосовують за різних рівнів температури і тиску теплоносія (пара, газ, вода), електричну - у вигляді змінного або постійного струму і за різних рівнів напруги. Способи створення і експлуатацій різних установок, машин, апаратів і пристроїв, призначених для одержання, перетворення, транспортування і застосування різних форм енергії, базуються на використанні відповідних розділів теоретичних основ енергетики: теплотехніки, електротехніки, гідротехніки, вітротехніки та ін.
У цій складній структурі енергетичних галузей на сьогодні склалися ключові поняття:
- Енергетичний ланцюжок (energy chain) характеризує потік енергії від видобутку (виробництва) первинного енергоресурсу до одержання і використання підведеної кінцевої енергії.
- Первинний енергоресурс [primary energy resource) - енергоресурс(сира нафта, природний газ, вугілля, горючі сланці, ядерна енергія,гідроенергія, геотермальна, сонячна, вітрова енергія тощо), якийне переробляли і не перетворювали.
- Енергоносій (energy carrier) - ресурс, що безпосередньо використовують на стадії кінцевого споживання, попередньо перероблений, перетворений, а також природний енергетичний ресурс, що споживається на цій стадії.
- Підведений енергетичний ресурс (energy resource supplied) - енергоресурс, підведений до енергетичної установки для переробки,перетворення, транспортування або використання.
- Кінцева підведена енергія (find energy або energy supplied) - енергія, підведена до споживача перед її кінцевим перетворенням на корисну роботу (кінцевим використанням) або кількість енергії в підведеному енергетичному ресурсі або енергоносії.
- Енергопостачання - сукупність послідовних процесів виробництва, передачі і використання енергії.
- Система енергопостачання - сукупність установок і пристроїв, призначених для цілей енергопостачання.
- Ланцюг перетворення енергії - сукупність процесів і відповідних елементів для їх реалізації, що характеризують перехід від одного виду енергії до іншого.
Енергію у вільній формі неможливо накопичувати на будь-який тривалий час. Тому процеси виробництва і споживання енергії мають збігатися в часі або відбуватися безпосередньо один за одним і бути пов'язаними між собою відповідною ланкою передачі. Це суттєво впливає на характер виробничих, технічних і економічних зв'язків енергетики з іншими галузями матеріального виробництва і стосується структури та форм розвитку власне енергетики і систем енергопостачання.
У ряді випадків уживають поняття види енергії, під яким розуміють різні джерела енергії. Зокрема, розглядають невідновлювані ПЕР: викопне органічне паливо (вугілля, нафту, природний газ, торф, горючі сланці), ядерну енергію. Існують й інші ПЕР або джерела енергії, наприклад біомаса, енергія сонця, вітру, хвиль, гідроенергія, геотермальна енергія.
Усі названі вище види енергії - це первинні енергетичні ресурси, вони утворюють першу ланку ланцюга перетворення енергії (рис. 1.1).
Отже, виходячи із завдань енергопостачання і ланцюга перетворення енергії будь-яка система енергопостачання базується на визначених енергетичних ресурсах і містить три головні елементи: джерело енергії (енер-гогенератор), мережі (розподільні і транспортні) і енергоспоживач (абонент). Структура передавальних ланок у системі визначається рівнем концентрації і централізації енергопостачання.
Концентрація — процес зосередження виробництва енергії на великих енергетичних об'єктах, тобто збільшення одиничної потужності і продуктивності енергетичних установок і устаткування. Концентрація - один з найважливіших чинників удосконалювання технічної бази і підвищення ефективності енергетичного виробництва.
Централізація - об'єднання споживачів енергії єдиними для них енергетичними мережами і джерелами енергії, зумовлене передусім нерозривністю в часі процесів виробництва і споживання енергії. Централізація в енергетиці - форма раціональної організації енергопостачання.
Основною формою енергопостачання в багатьох країнах були і залишаються на тривалу перспективу централізовані системи. Об'єднуючи енергогенерувальні установки, трансформувальні і розподільні пристрої та енергоспоживачі, вони характеризуються спільністю принципів формування і режиму роботи всіх ланок, взаємозалежністю процесів виробництва, розподілу і використання енергії. Концентрація і централізація - неодмінна умова створення ефективних форм енергопостачання, розширення сфер і подальшого впровадження найраціона-льніших видів енергії в різні технологічні процеси. З цим пов'язане об'єднання власне енергетики, паливодобувних галузей і переробної промисловості в єдиний ПЕК.