Gebäude auf der 1893-Weltausstellung in Chicago, beleuchtet von George Westinghouses Wechselstrom. Feldmuseum Bibliothek / Wikipedia, CC BY
Viele Experten sehen das Stromnetz als das größte Ingenieurleistung des 20. Jahrhunderts. Doch wenn Thomas Edison gearbeitet hat, Erfinder der erstes kommerzielles KraftwerkHätte er seinen Weg gehabt, wäre das moderne Stromnetz nicht gebaut worden. Stattdessen wären die USA von zahlreichen Kohlekraftwerken angetrieben worden, die ungefähr eine Meile voneinander entfernt waren und in ländlichen Gebieten überhaupt keinen Strom hatten.
Ein weiterer Strompionier, Ingenieur und Erfinder George Westinghouse, war überzeugt, dass Edisons System nicht skalierbar wäre, um einen modernen Begriff zu verwenden. Als Westinghouse von einer Technologie erfuhr, mit der Strom mit nur geringen Verlusten über weite Strecken geschickt werden konnte, stieg er in das Stromgeschäft ein.
"Der aktuelle Krieg: Director's Cut”Erzählt die Geschichte ihres Wettbewerbs. Der Film ist zwar nicht ganz der Geschichte treu, zeigt jedoch, wie dramatisch technologische Durchbrüche, die zu dieser Zeit als esoterisch erscheinen, den Alltag beeinflussen können.
Das US-amerikanische Stromnetz verfügt über mehr als 160,000 Meilen an Übertragungsleitungen, die Strom von Kraftwerken in Städte und Gemeinden transportieren. Wechselstrom machte es möglich.
Eine wichtige Wahl
"The Current War" macht die Wahl zwischen Wechsel- oder Gleichstrom Strom von Kraftwerken zu Kunden zu verlagern.
Gleichstrom fließt gleichmäßig wie Wasser, das aus einem Krug in ein Glas fließt. Moderne Taschenlampen werden mit Gleichstrombatterien betrieben, die eine konstante Leistung liefern - zumindest so lange, bis sie leer sind. Wechselstrom oder AC kehrt periodisch die Richtung um und verebbt und fließt, ähnlich wie der Wasserschwall einer alten Handpumpe, wenn der Griff nach oben und unten gedrückt wird.
Sowohl Gleichstrom als auch Wechselstrom können zum Betreiben von Glühbirnen und Geräten verwendet werden. Wenn jedoch eine der beiden Arten von Strom über elektrische Kabel fließt, verliert der Widerstand der Drähte an Leistung. Durch Erhöhen der Spannung oder des Drucks, der den elektrischen Strom zum Fließen bringt, werden die Verluste erheblich verringert. Wenn beispielsweise die Spannung verdoppelt wird, verringert sich die Verlustleistung um den Faktor vier.
Bild von Harpers Weekly von Arbeitern, die Gleichstromleitungen von Edisons Pearl Street-Kraftwerk in New York City, 1882, begraben. Wikimedia
Als das DC-System von Edison in 1882 auf den Markt kam, lag die Erhöhung der Spannung zur Reduzierung der Übertragungsverluste weit über der heutigen Technologie. Andererseits erforderte das Erhöhen oder Verringern der Wechselspannung - die von Westinghouse entwickelte Version - nur ein kostengünstiges Stück Eisen, das mit ein paar Drahtspulen umwickelt war.
Westinghouse erkannte das revolutionäre Potenzial dieses Apparats, der bald als ein bekannt werden würde Spannungswandler, als er ein technisches Konto eines Systems las, das am angezeigt wurde 1885 London Inventions Ausstellung. Viel besserer Geschäftsmann als Edison, Erkannte Westinghouse, dass Strom mit Hochspannung über viele Kilometer effizient übertragen werden kann, was den Bedarf an Stromerzeugungsanlagen erheblich verringert.
Er erhielt die amerikanischen Patentrechte für den Transformator und gründete sofort Westinghouse Electric. Es dauerte weitere sieben Jahre, und das Genie der serbischen Einwanderer Nikola Tesla- Wer erfand eine Reihe von langlebige, anpassungsfähige Motoren, die mit Wechselstrom betrieben werdenund verkaufte dann die Patente an Westinghouse - bevor die Leute erkannten, dass Wechselstrom Energie viel billiger als Gleichstrom lieferte.
Geschichten erfinden
Der erste kommerzielle Transformator, der von William Stanley für Westinghouse in 1886 entworfen wurde, machte es einfach, die Spannung eines Wechselstromflusses zu erhöhen und zu verringern. Nationales Labor für hohe Magnetfelder, CC BY-ND
Like Steve Jobs bei Apple, Edison schuf Mythen als er die Zukunft schuf. In „The Current War“ wird ein Rausch wiederholt, mit dem Edison Unmengen von Mitarbeitern auf die Suche nach dem richtigen Filament geschickt hat, damit seine Glühbirnen länger als 10 Minuten brennen.
In den späten 1870s stellten Edison und der englische Chemiker Joseph Swan Glühbirnen her, die mit Kohlenstoff beschichtete Baumwollfilamente als Licht emittierende Elemente verwendeten. Edisons entscheidender Fortschritt bestand darin, die Ausrüstung zu perfektionieren saugen sie luft aus der lampe und verschließen sie dieseDies verhinderte das Abbrennen des Filaments, indem Sauerstoff aus dem Inneren der Lampe entfernt wurde. Das Filament in der evakuierten Glühbirne hielt über 13 Stunden, aber Edisons übertriebene Geschichte von Forschern mit Tropenhelm, die nach Materialien suchten, hielt über ein Jahrhundert an.
"The Current War" begeht zwei weitere schwerwiegende Fehler. Erstens zeigt es Franklin PopeWestinghouses Chefingenieur, der sich bei der Arbeit an einem Wechselstromgenerator in Pittsburgh einen Stromschlag zugefügt hat. Tatsächlich arbeitete Papst für Edison in den späten 1860s an Projekten, die beinhalteten den Börsenticker erfindenund wurde dann Patentanwalt bei Westinghouse als Mandant. Er starb bei der Fehlersuche an Hochspannungsgeräten in seinem Keller in Massachusetts in 1895, Jahre nach den Ereignissen, die im Mittelpunkt des Films stehen.
Zweitens wird der Abschluss des Films bei der Eröffnung des 1893 Chicago Weltausstellung, die von beleuchtet wurde Wechselstrom von Westinghouse. Die Szene zeigt die Hinrichtung eines verurteilten Mörders in New York in einem mit Wechselstrom betriebenen elektrischen Stuhl. Edison hatte den elektrischen Stuhl an Beamte des Staates New York geworben, in der Hoffnung, die Wechselstromversorgung zu diskreditieren, indem er sie in der Öffentlichkeit zum Synonym für den Tod durch Stromschlag machte. Aber trotzdem Die Hinrichtung wurde verpfuscht und es dauerte vier Minuten, bis der Verurteilte starb. Edisons Schachzug schlug fehl. Und es fand drei Jahre vor der Messe auf der 1890 statt.
Moderner Gleichstrom gegen Wechselstrom
Dank der Fortschritte in der Leistungselektronik ist es heutzutage praktisch und wirtschaftlich, die Gleichspannung mit Geräten umzuwandeln, die viel kleiner sind als die für Wechselstrom verwendeten, wodurch eine breitere Nutzung des Gleichstroms ermöglicht wird. DC bietet einige wichtige Vorteile: Es ist das, was unsere digitalen Geräte und neuen LED-Lampen verwenden, um Umwandlungsverluste von AC zu DC zu vermeiden.
Elektrofahrzeugbatterien werden mit Gleichstrom betrieben.
Hochspannungs-DC-Übertragungsleitungen Bringen Sie jetzt Strom von Kanadas Wasserkraftdämmen nach Boston. Sonnenkollektoren erzeugen Gleichstrom und Visionäre stellen sich Gebäude vor komplett für DC verdrahtet, LED-Beleuchtung speisen und Gleichstrombatterien in Elektrofahrzeugen laden. Gleichstrom-Mikronetze Die Erzeugung und Speicherung von Strom vor Ort kann die Widerstandsfähigkeit gegen Naturkatastrophen oder vorsätzliche Angriffe erhöhen.
Das US-amerikanische Energiesystem könnte letztendlich die Visionen von Edison und Westinghouse heiraten. Da jedoch die Wechselstromtechnologie allgegenwärtig ist, könnte dieser Übergang Jahrzehnte dauern.
Für eine genauere Darstellung des gegenwärtigen Krieges empfehle ich das wunderbare Buch der Historikerin Jill Jonnes, Imperien des Lichts: Edison, Tesla, Westinghouse und ihr Wettlauf um die Elektrifizierung der Welt. Aber „The Current War: Director's Cut“ bringt zwei wichtige Punkte auf den Punkt. Erstens war die Schaffung von Technologie für einen Großteil der amerikanischen Geschichte ein Motor nationaler Größe. Zweitens können Erfindungen, die es auf den Markt schaffen, die Welt wirklich verändern.
Über den Autor
Jay Apt, Professor, Tepper School of Business, Technik und Public Policy und Co-Direktor, Carnegie Mellon Electricity Industry Center, Carnegie Mellon University
Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.
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