W poprzednim odcinku tego cyklu opisałem, jak wynaleziono żarówkę. Przypomniałem, że chociaż wynalazek ten przypisuje się Edisonowi, to jednak mogą być co do tego pewne wątpliwości. Żadnych wątpliwości natomiast nie ma, gdy mówimy o upowszechnieniu elektrycznego oświetlenia. Tutaj zasługi Edisona są absolutnie bezsporne.
Edison uważał, że wynalazek sam w sobie nie jest ostatecznym celem. Sukces polega na tym, żeby ludzie z tego wynalazku korzystali. No i za niego płacili!
Po wynalezieniu żarówki i po uzyskaniu na nią patentu (co budziło i budzi pewne wątpliwości) Edison zadbał o upowszechnienie tego wynalazku. Pierwsza rzecz, z którą się musiał zmierzyć, wiązała się z faktem, że żarówka była źródłem światła o ograniczonej żywotności. Dlatego wynalazł gwintowany trzonek, dzięki któremu żarówkę łatwo było wkręcić do dowolnej lampy i łatwo było ją także wymienić, gdy się przepaliła. Trzonek ten był dobrze przemyślany i jest do dzisiaj stosowany, chociaż same żarówki są obecnie zastępowane przez LED.
Drugim pomysłem Edisona było powiązanie oświetlenia elektrycznego z produkcją (i sprzedażą!) prądu do zasilania tych żarówek. Odkrycie, że prąd może być towarem, było odkryciem epokowym. Edison w 1882 roku uruchomił w Nowym Jorku pierwszą elektrownię, która zasilała docelowo 7 200 żarówek w: sklepach, hotelach, biurach, a potem w domach prywatnych. Elektrownia mieściła się przy ulicy Pearl Street i była wyposażona w sześć dużych prądnic o mocy 100 kW każda. Dzisiaj to śmiesznie mało, ale gdy Edison uruchomił swoją „fabrykę prądu” dziennikarze nazwali te prądnice jumbo-dynamo i nie kryli podziwu dla ich potęgi. Pisano nawet o elektrycznym oświetleniu całego Manhattanu, co jednak było przesadą, bo maksymalna odległość, na jaką Edison był w stanie przesyłać prąd, wynosiła 30 km.
Na swoje badania zmierzające do wynalezienie i udoskonalenia żarówki a także do zbudowania elektrowni i do połączenia jej z mnóstwem odbiorców energii elektrycznej Edison wydał pół miliona USD (w XIX wieku, co według dzisiejszej wartości odpowiada kilkudziesięciu milionom USD). Zbudował w sumie 121 elektrowni. Wymyślił liczniki energii elektrycznej, które umożliwiały dokładne rozliczenia z klientami, a także bezpieczniki, zapobiegające skutkom przypadkowych zwarć. Ogólnie – jak się to dzisiaj mówi – podszedł do sprawy systemowo i biznesowo.
Sprzedaż prądu okazała się jednak trudniejsza, niż pierwotnie przypuszczano. I tu geniusz Edisona niestety zawiódł.
W związku z rozbudową elektrowni Edisona pojawił się problem: przesyłanie prądu stałego na większe odległości wiązało się z dużymi stratami energii. Żarówki w domach położonych dalej od elektrowni świeciły słabiej. Edison próbował ulepszyć system przesyłania prądu przez zwiększenia napięcia w elektrowni (do 110 V) i przez układanie (głównie pod ziemią) grubszych przewodów, ale gdy doszedł do konieczności korzystania z przewodów o grubości szyny kolejowej – załamał się, i ogłosił, że da 50 tysięcy USD temu, kto pomoże rozwiązać ten problem.
Wynalazcą, który rozwiązał problem, był przybysz z Europy, Nikola Tesla. Przybył on do USA w 1884 r., a w 1886 r.zatrudnił się u Edisona, którego bardzo podziwiał i któremu chciał koniecznie dorównać. Gdy usłyszał o wyzwaniu, jakie rzucił Edison w kontekście taniej dystrybucji energii elektrycznej – pracował zaciekle przez cały rok i w 1887 r. przedstawił Edisonowi gotowy projekt. Istota pomysłu Tesli polegała na zastąpieniu używanego do tej pory prądu stałego – prądem zmiennym. Żarówce jest oczywiście obojętne, w jaką stronę płynie prąd. Natomiast zaletą prądu zmiennego jest to, że podczas przesyłania na odległość można zwiększyć jego napięcie za pomocą transformatora. Przesyłając prąd przy pomocy sieci wysokiego napięcia zmniejsza się straty energii. Na przykład w Polsce używając sieci o napięciu 110 kV, zmniejszamy straty energii 250 000 razy w stosunku do przesyłania prądu przy napięciu 230 V (taki mamy w gniazdkach). Potem napięcie się obniża kolejnym transformatorem, bo prąd o wysokim napięciu byłby niebezpieczny dla nas i dla wszystkich naszych urządzeń elektrycznych. Tak to działa i jest stosowane we wszystkich krajach na świecie, chociaż bywają lokalne różnice dotyczące szczegółów. Na przykład napięcie użytkowe, które u nas wynosi obecnie 230 V często bywa ograniczone do 220 lub nawet 110 V. Natomiast linie przesyłające prąd na bardzo duże odległości pracują czasem pod napięciem nawet 1 150 000 V (w dawnym ZSRR).
Zalety energetyki opartej na prądzie zmiennym (zwłaszcza trójfazowym) są bezdyskusyjne. Nie dość na tym, że prąd zmienny można taniej przesyłać, dodatkowo także prądnice prądu zmiennego są wydajniejsze a silniki elektryczne napędzane prądem zmiennym są prostsze w konstrukcji i tańsze.
Edison jednak nie chciał słyszeć o prądzie zmiennym. Nie wiadomo dlaczego. Uparł się przy tym maniacko i dużo wysiłku wkładał potem, żeby prąd zmienny ludziom obrzydzić. Przypłaciła to życiem pewna słonica – ale o tym opowiem następnym razem.
Opierając się na tych uprzedzeniach Edison nie wypłacił Tesli obiecanej nagrody z dość dziwnym uzasadnieniem: Powiedział mianowicie, że te obietnica 50 tysięcy dolarów to był żart, a Tesla jako imigrant nie zna się na amerykańskich żartach.
Oczywiście Tesla odszedł z pracy u Edisona chciał swoje idee wcielać w życie samodzielnie. Nie było to jednak łatwe. Edison miał całe przedsiębiorstwo, które wdrażało do praktyki jego liczne wynalazki. Tesla ze swoją genialną ideą był całkiem sam. Dlatego musiał się utrzymywać z różnych zajęć – na przykład pracował jako kopacz rowów. Rowów dla układania coraz grubszych kabli, którymi Edison przesyłał do klientów swój prąd stały! Ale się nie poddał i dzisiaj cały świat używa prądu zmiennego.
Jednak o tym, jak do tego doszło i o dalszych dokonaniach Tesli napiszę w następnym felietonie.
Ryszard Tadeusiewicz, prof. AGH
