Ο πόλεμος των Ρευμάτων, ή DC vs AC

 

Ο τίτλος θα μπορούσε να ήταν «Edison vs Westinghouse», όμως πίσω από τον Westinghouse βρίσκονταν ο Tesla, οπότε η αντιπαράθεση ήταν στην ουσία μεταξύ των συστημάτων που υποστήριζαν αυτοί οι δύο πολύ σημαντικοί εφευρέτες στον τομέα της ηλεκτρολογίας.

Η ζωή ξεκίνησε δύσκολα για τον αυτοδίδακτο Έντισον αλλά τελικά κατέληξε εύκολη, ενώ περίπου το αντίθετο ίσχυε για τον πανεπιστημιακής μόρφωσης Τέσλα.

Ο Έντισον είναι γνωστός για το πλήθος των πρακτικών εφευρέσεών του, οι διασημότερες από τις οποίες είναι η ηλεκτρική λάμπα και ο φωνόγραφος, ενώ παράλληλα με την εφευρετικότητα συνδύαζε με επιτυχία και την επιχειρηματικότητα.

Ο Θωμάς Έντισον

Αντίθετα ο Τέσλα, ο οποίος γεννήθηκε στη Σερβία αλλά εργάστηκε κυρίως στις ΗΠΑ και μάλιστα για ένα διάστημα στο εργαστήριο του Έντισον, ήταν περισσότερο ιδεολόγος εφευρέτης που δεν τον απασχολούσε καθόλου το οικονομικό όφελος (μάλιστα αρνήθηκε να είναι υποψήφιος για το βραβείο Νόμπελ).

Δεν χρειάζεται λοιπόν πολύ φαντασία, για να καταλάβει κανείς γιατί το τέλος της ζωής τους ήταν τόσο διαφορετικό.

Ο Νίκολας Τέσλα

Οι δύο πιο σημαντικές συνεισφορές του Τέσλα στην ηλεκτρολογία είναι η εφεύρεση του τριφασικού ηλεκτρικού κινητήρα που απλοποίησε κατά πολύ την κατασκευή των ηλεκτρικών κινητήρων, και το πηνίο που φέρει το όνομά του για τη δημιουργία πολύ υψηλών τάσεων.

Το όνομα του Τέσλα δόθηκε τη δεκαετία του 1960 και σε μια μονάδα του ηλεκτρομαγνητισμού (μαγνητική επαγωγή), ενώ πιο πρόσφατα το όνομά του χρησιμοποιούν τα πρωτοποριακά ηλεκτρικά αυτοκίνητα του επιχειρηματία Ίλον Μάσκ.

Η αντιπαράθεση των συστημάτων που υποστήριζαν οι δύο εφευρέτες, στην  ουσία ήταν ο ανταγωνισμός των δύο τρόπων μεταφοράς της ηλεκτρικής ενέργειας, του Συνεχούς Ρεύματος - ΣΡ (αγγλικά DC) και του Εναλλασσόμενου Ρεύματος - ΕΡ (αγγλικά AC).

Ο αντιπαράθεση αυτή συνέβη στο τέλος του 19^ου αιώνα, και ονομάστηκε από τον αμερικάνικο τύπο «ο πόλεμος των ρευμάτων».

Ο πρώτος βιομηχανικός μετασχηματιστής

Εργοστάσια παραγωγής ΣΡ υπήρχαν ήδη στη Ν. Υόρκη, αλλά η δυνατότητα διανομής του περιορίζονταν σημαντικά εξαιτίας των ηλεκτρικών απωλειών, που για τη μείωσή τους απαιτούνταν είτε πολύ χοντρά χάλκινα καλώδια, είτε ουσιαστικά ένα εργοστάσιο ανά περιοχή (πρακτική απόσταση διανομής μέχρι 2 χιλιόμετρα).

Το πρόβλημα αυτό το έλυνε το ΕΡ και ακόμα καλύτερα το τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα, του οποίου ο Τέσλα αν και δεν ήταν ο εφευρέτης του, ήταν ένθερμος υποστηρικτής.

Όπως κάθε μαθητής Λυκείου γνωρίζει, το ΕΡ έχει τη δυνατότητα με την παρεμβολή ενός μετασχηματιστή να αυξηθεί η τάση του, μειώνοντας αυτόματα και με τον ίδιο λόγο, την έντασή του.

Καθώς λοιπόν οι απώλειες του ρεύματος είναι ανάλογες με το τετράγωνο της έντασης, εφόσον πχ αυξήσουμε την τάση 100 φορές, θα μειώσουμε την ένταση επίσης κατά 100 φορές, πράγμα που θα οδηγούσε σε μείωση των απωλειών (για τον ίδιο αγωγό) κατά 100 Χ 100 = 10.000 φορές!

Επιπλέον, το τριφασικό εναλλασσόμενο σύστημα αξιοποιεί ακόμα καλύτερα τους αγωγούς του ηλεκτρικού ρεύματος, και επιτρέπει τη λειτουργία των πολύ απλών ηλεκτρικών κινητήρων του Τέσλα, που πρακτικά δεν έχουν ανάγκη συντήρησης σε αντίθεση με τους κινητήρες ΣΡ. 
Βέβαια, εκείνη την εποχή και ουσιαστικά μέχρι τη δεκαετία του 1980, οι κινητήρες  ΕΡ δεν ήταν εύκολο να έχουν ρυθμιζόμενη ταχύτητα χωρίς σημαντική δαπάνη ενέργειας, κάτι που λύθηκε στη συνέχεια με την ανάπτυξη των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων ισχύος (θυρίστορς και τρανζίστορς ισχύος).

Η αρχή λειτουργίας του τριφασικού κινητήρα.

 ... και πώς πραγματικά γίνεται η εναλλαγή των φάσεων, που παρασέρνει τον ρότορα σε περιστροφή.

Αυτά ήταν πολύ σημαντικά πλεονεκτήματα για το ΕΡ, που ο Έντισον προφανώς τα γνώριζε, αλλά τα οικονομικά του συμφέρονται ήταν με το ΣΡ.

Ένα άλλο πλεονέντημα του ΕΡ είναι η ευκολία που διακόπεται το ηλεκτρικό τόξο στους διακόπτες, κάτι που είναι πολύ πιο δύσκολο στο ΣΡ, όπου δημιουργούνται έντονοι και μεγάλης διάρκειας σπινθήρες.

Ο Έντισον λοιπόν αποδύθηκε σε εκστρατεία συκοφάντησης του ΕΡ, βάζοντας τους βοηθούς του να σκοτώνουν με ηλεκτροπληξία (με τη χρήση ΕΡ φυσικά) διάφορα ζώα, για να τονίσει την επικινδυνότητά του.

Έφτασε μάλιστα στο σημείο να συμμετάσχει στο σχεδιασμό της πρώτης ηλεκτρικής καρέκλας, για να αποδείξει με την εκτέλεση ενός κατάδικου ότι το ΕΡ ήταν θανατηφόρο.

Το σχέδιο αυτό όμως κατέληξε σε βάρος του, γιατί ο κατάδικος ταλαιπωρήθηκε πολύ μέχρι να πεθάνει και ο ρόλος του Έντισον έγινε γνωστός και κατακρίθηκε.

Πάντως ο Έντισον θεωρητικά είχε κάποιο δίκιο, καθώς για το επίπεδο τάσης του οικιακού ρεύματος, το ΕΡ είναι σαφώς πιο επικίνδυνο για τον άνθρωπο απ’ ότι το ΣΡ.

Τελικά, όπως όλοι γνωρίζουμε σήμερα, το ΕΡ επικράτησε θριαμβευτικά καθώς τα οικονομικά πλεονεκτήματά του ήταν συντριπτικά έναντι του ΣΡ.

Η παγκόσμια έκθεση στο Σικάγο το 1893, που έγινε με την ευκαιρία των 400 ετών από την ανακάλυψη της Αμερικής από τον Κολόμβο, υπήρξε το αποκορύφωμα της διαμάχης Edison - Westinghouse καθώς και οι δύο διεκδικούσαν το δικαίωμα της ηλεκτροδότησής της. Κέρδισε ο δεύτερος, στην εταιρεία του οποίου για ένα διάστημα είχε δικαιώματα ο Tesla, και εμπρός δεξιά στην εικόνα φαίνεται το περίπτερο των δύο συνεταίρων που διαφήμιζε το εναλλασσόμενο ρεύμα.

Ο Τέσλα αργότερα ανέπτυξε το ομώνυμο πηνίο (στην ουσία έναν ειδικό μετασχηματιστή) για τη δημιουργία πολύ υψηλών τάσεων, και επίσης πέτυχε και ασύρματες μεταδόσεις ηλεκτρικών παλμών σε απόσταση αρκετών δεκάδων χιλιομέτρων.

Ηλεκτρικές εκκενώσεις από μεγάλο πηνίο Τέσλα. Ο άνθρωπος προστατεύεται από μεταλλικό κλωβό (κλωβός Φαραντέι).

Το μεγάλο του όνειρο όμως ήταν να εκπέμψει ασύρματα σημαντική ισχύ, ώστε να μπορέσουν να επωφεληθούν όλοι οι άνθρωποι.

Για το σκοπό αυτό έχτισε ένα μεγάλο μεταλλικό πύργο στο Λογκ Άιλάντ, αλλά όταν ο τότε χρηματοδότης του επιχειρηματίας Morgan κατάλαβε ότι ο Τέσλα ήθελε να προσφέρει την ηλεκτρική ενέργεια δωρεάν, διάκοψε τη συνεργασία μαζί του!

Διακοσμητική συσκευή εκκένωσης με πηνίο Τέσλα

H ασύρματη μετάδοση σημαντικής ισχύος που ονειρεύτηκε ο Τέσλα δεν έχει επιτευχθεί ακόμα ικανοποιητικά σε πρακτικό επίπεδο, παρά μόνο σε μικρές αποστάσεις, σε μικρή ισχύ και με σημαντικές απώλειες, όπως στην παραπάνω εικόνα. Η ασύρματη φόρτιση πάντως μικρών συσκευών σε μικρή απόσταση (πχ κινητά τηλέφωνα στο σπίτι) έχει ήδη εφαρμογή, ενώ λίγο περισσότερο θα καθυστερήσει η ασύρματη φόρτιση των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, εφόσον σταθμεύουν επάνω από συγκεκριμένα σημεία που θα έχουν τον πομπό της φόρτισης ενσωματωμένο στο έδαφος.

Στη συνέχεια ο Τέσλα ασχολήθηκε με πιο ευφάνταστα σχέδια, που τα περισσότερα αποτελούν και αγαπημένο θέμα των θεωριών συνωμοσίας.

Η πραγματικότητα είναι μάλλον πολύ πιο πεζή, ο Τέσλα πράγματι σκέφτηκε σε θεωρητικό επίπεδο διάφορες χρήσεις του ηλεκτρομαγνητισμού, χωρίς όμως να υπάρχουν ενδείξεις ότι είχε προτείνει αντίστοιχα και πρακτικές λύσεις.

Πέθανε σε μεγάλη ηλικία, μόνος και ξεχασμένος (για εκείνη την εποχή) σε δωμάτιο ξενοδοχείου της Ν. Υόρκης.

Γ. Μεταξάς