Jakie były początki wojny między prądem stałym, a zmiennym i jakie jej konsekwencje obserwujemy w dzisiejszych czasach?

Ponad 130 lat temu, przez około dekadę toczyła się wojna, o której wielu z nas nie słyszało. Wojna technologii. „The War of Currents” czyli wojna między prądem stałym (DC), a prądem zmiennym (AC): dwiema koncepcjami dwóch geniuszy Thomasa Alva Edisona i Nikola Tesli.

Ówczesną wojnę prądów na wiele lat wygrał prąd zmienny, ale czy na zawsze? O co chodziło? Jaka była przeszłość, a jaka może być przyszłość? .

Początki elektryczności to prąd stały

Cofnijmy się do 1880 roku. Wtedy Thomas Edison znany większości z nas, genialny amerykański wynalazca rozpoczął erę przesyłu/dystrybucji energii elektrycznej powołując do życia Edison Illuminating Company i patentując system dystrybucyjny oparty o prąd stały. Pearl Street na Dolnym Manhattanie w Nowym Jorku, a na niej 59-u odbiorców, którzy jako pierwsi zostali klientami „energetyki”. Ta pierwsza sieć dystrybucyjna Edisona pracowała na prądzie stałym o napięciu 110 Volt.

Podczas gdy sieć Edisona rosła w USA w siłę, w 1882 roku w Budapeszcie Nicola Tesla wymyślił alternatywne rozwiązanie – generator prądu zmiennego. Niestety, jak wiele innych równie genialnych pomysłów, długo nie znajdował on zrozumienia i zainteresowania. Europa zignorowała Teslę i jego wynalazek, skutkiem czego Tesla zdecydował się na emigrację do USA i kontakt z Edisonem. Któż bowiem inny, niż genialny Edison mógłby go lepiej zrozumieć?

W 1884 roku po wysłuchaniu Tesli, Edison nie zdecydował się jednak na wykorzystanie konkurencyjnej technologii co nie jest specjalnie zaskakujące, gdyż jego technologia zarabiała dla niego krocie. Edison dał jednak Tesli zatrudnienie w jego firmie.

Współpraca geniuszy nie trwała długo – zrażony niesłownością Edisona, oszukany finansowo, Tesla porzucił i pracę i zawód i jakiś czas utrzymywał się z ciężkiej fizycznej pracy. Nie został jednak zapomniany przez Nowy Jork i ewentualnie uzyskał finansowanie i dostęp do laboratorium i komponentów, które pozwoliły mu w 1887 roku złożyć siedem wniosków patentowych w tym na generator, transformator, linie transmisyjne, silniki, oświetlenie – wszystko w technologii prądu zmiennego.

Technologia Tesli wzbudziła zainteresowanie George Westinghouse. Ten złożył Tesli ofertę, która miała szansę uczynić Teslę najbogatszym człowiekiem świata – Nicola miał od Westinghouse otrzymywać tantiemy w wysokości 2,50 USD za każdy KM mocy sprzedanego silnika prądu zmiennego. Ponieważ 1 KM to 0,746 kW, to łatwo policzyć, że za ekwiwalent 1000 MW bloku energetycznego (np. najnowszy blok w Elektrowni Kozienice), wynalazca miałby prawo do tantiem w wysokości ponad trzech milionów trzystu tysięcy USD!

Tymczasem T. Edison finansowo wspierany przez swojego partnera J. P. Morgana szybko rozpoznał przewagę i potencjał prądu zmiennego nad stałym i rozpętał dosłownie brutalną, propagandową kampanię przeciwko nowej technologii jako śmiertelnie niebezpiecznej. Wojna prądów rozpętała się na dobre i miała nawet swoje śmiertelne ofiary, gdyż dla udowodnienia generowanych przez prąd zmienny niebezpieczeństw Edison posunął się do zbudowania zasilanego prądem zmiennym krzesła elektrycznego i wykorzystania go w egzekucji skazańca.

Sytuacja powoli zmienia się i prąd zmienny zaczyna rosnąć w siłę.

Przełomowym w starciu tytanów był rok 1893. W przetargu na oświetlenie “The Chicago World’s Fair” Westinghouse Corporation pokonał General Electric (nowa firma Edisona i Morgana) składając znacznie tańszą ofertę: Edison z wykorzystaniem sieci i technologii prądu stałego zaoferował cenę 554,000 USD, natomiast George Westinghouse jedynie 399,000 USD dzięki technologii Tesli.

Przegrawszy przetarg, Edison zakazał użycia jego technologii dla oświetlenia targów, a Tesla zaproponował wykorzystanie kolejnego ze swoich wynalazków i na targach zaprezentował pierwszy neon świetlny. Nigdy wcześniej, świat czegoś takiego nie widział – na otwarciu targów 100 tys. lamp podłączonych do 12 nowych generatorów prądu zmiennego o mocy 1000 KM (tylko!) każdy, zamieniło noc w dzień. Dotychczasowe wątpliwości co do wyższości nowej technologii nad starą zniknęły.

W tym samym 1893 roku Niagara Falls Power Company przyznała Westinghouse kontrakt na budowę elektrowni wykorzystującej energię Wodospadu Niagara. Celem, przez wielu uznawanym za niemożliwy do realizacji, było zasilenie w elektryczność miasta Buffalo. Inaczej niż sceptycy, Tesla był przekonany, że jego elektrownia może zasilić nie tylko pobliskie Buffalo, ale również dosyć odległy (344 mile) Nowy Jork i całe wschodnie wybrzeże Stanów Zjednoczonych.

Zrealizował swoje założenia i 16-go listopada 1896 roku, Buffalo zostało rozświetlone energią z Wodospadów Niagara.

Wojna prądów – co dalej? Czy elektrownie słoneczne mogą coś zmienić?

Można by było powiedzieć, że w tym momencie technologia Tesli raz na zawsze wygrała. Stworzona przez Morgana i Edisona General Electric, zdecydowała o jej wykorzystaniu i zaprzestaniu używania swojej technologii. Sama wojna wynalazców nie skończyła się jednak w tym momencie, ale Świat i nasza cywilizacja oparła swój rozwój o AC. W konsekwencji przez lata powstawały systemy energetyczne oparte o duże generatory, transformację energii, jej przesył na duże odległości, ponowną transformację do niskiego napięcia i odbiorniki wszystko w AC.

Dzisiaj jesteśmy praktycznie uzależnieni od energii elektrycznej. Nie ma sensu wyliczać co jest nią napędzane, gdyż praktycznie wszystko co nas otacza a co jest wytworem cywilizacji powstało bądź funkcjonuje korzystając z energii elektrycznej. Jak mogłyby wyglądać konsekwencje jej braku dla współczesnej cywilizacji przedstawił Marc Elsberg w zapierającym dech w piersi dreszczowcu Blackout z 2012 roku. Dołączamy do 91% jej czytelników polecając lekturę (pozycja dostępna np. www.taniaksiazka.pl).

Ta książka to nie kryminał, w którym wymyślony przestępca popełnia wymyślone przestępstwo, a wymyślony detektyw rozwiązuje skomplikowaną zagadkę. Przeczytawszy nie odłożycie jej z typową dla dobrego dreszczowca ulgą na zasadzie: trzymała w napięciu, wszystko się dobrze skończyło, lektura skończona, można o niej lekko porozmawiać ze znajomymi. Po tej lekturze, czytelnik znający historię Wojny prądów może zastanawiać się, czy jej wynik jest przesądzony? Dzięki geniuszowi Tesli cywilizacja osiągnęła swój dzisiejszy kształt. Ale czy to jest kształt ostateczny? Czy dobry? Czy zintegrowane wielkie i „ciężkie” systemy energetyczne nadążają za naszym rozwojem? Być może nie, ale czy jest alternatywa?

Po latach napędzanego prądem zmiennym rozwoju, alternatywa jest! Dostępna choć jeszcze nie przystępna. Jej podstawą może być fotowoltaika. Własna elektrownia słoneczna. Ta technologia jest dowolnie skalowalna. Od maleńkiego ogniwa słonecznego pozwalającego na biwaku naładować baterię telefonu komórkowego, przez panele słoneczne pokrywające indywidualne potrzeby gospodarstwa domowego do kilkuset megawatowych „pól fotowoltaicznych” eksportujących energię do tradycyjnej sieci energetycznej. W każdej skali, po konkurencyjnej wobec tradycyjnych generatorów cenie.

Nasze uzależnienie od dostępu do energii jest jednak tak głębokie, że nie wyobrażamy sobie sytuacji w której dostępna jest tylko czasami – np. kiedy świeci słońce. Zatem sama fotowoltaika, Twoja własna elektrownia słoneczna nie rozwiązuje problemu. Takie źródło obniży Twoje koszty, ale nie zabezpieczy niezależności. Elektrownie słoneczne są i dostępne i przystępne w sensie ekonomicznym, ale niezależność wymaga magazynu energii, a te technologie nadal są w fazie rozwoju. Już napędzają samochody, już wchodzą w skład systemów energetycznych ale nadal nie osiągnęły punktu w którym podobnie jak elektrownię słoneczną można je nabyć wiedząc, że inwestujesz aby oszczędzać. Póki co rachunek jest nieco bardziej skomplikowany. Ale to tylko póki co – już niebawem technologia Edisona ma szansę szerokiego powrotu pod nasze dachy. Wojna prądów skończyła się jakieś 130 lat temu. Po raz pierwszy. DC na jakiś czas przegrało,ale jak Terminator, dzisiaj może powiedzieć „I’ll be back”. To tylko kwestia czasu.

Więcej w kolejnym wpisie, a do czasu kiedy się pojawi wszystkim polecamy lekturę „Blackout” a tych zainteresowanych początkiem całej cywilizacyjnej przygody z AC zapraszamy do eksploracji zasobów sieciowych – szukajcie w sieci

War of the Currents

Nikola Tesla: Imagination and the Man That Invented the 20th Century

Edison vs Tesla lub pod innymi podobnymi kluczami wyszukiwania. Kinomanom natomiast polecamy wchodzący na nasze ekrany 11 października 2019 film z 2017 roku pod tytułem „Wojna o prąd” (oryg. The Current War).

Miłej lektury!