Η Ιστορία του Ηλεκτρισμού.

Η Ιστορία του ηλεκτρισμού ξεκινάει τον 18ο αιώνα όταν μετά από μια περίοδο έρευνας ο ηλεκτρισμός ήταν έτοιμος να βγει από τα εργαστήρια, να κατακτήσει και να αλλάξει τον κόσμο. Ήταν η εποχή όπου έγιναν τα πρώτα βήματα στην διάθεση και μεταφορά του ηλεκτρισμού σε μεγάλη κλίμακα.

Οι πρώτες προσπάθειες παραγωγής και διανομής ηλεκτρισμού βασίστηκαν σε συνεχές ρεύμα.

Ο Thomas Edison εφευρέτης της ηλεκτρικής λάμπας πυρακτώσεως, ίδρυσε το πρώτο εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρισμού στην Νέα Υόρκη.

Mε υπόγειους αγωγούς παρείχε συνεχές ρεύμα σε πελάτες του οι οποίοι είχαν ίσως τη μόνη δημοφιλή συσκευή για την εποχή που χρησιμοποιούσε ηλεκτρισμό:Την ηλεκτρική λάμπα του Edison.

Το συνεχές ρεύμα όμως είχε ένα μεγάλο μειονέκτημα. Μεγάλη απώλεια ισχύος κατά την μεταφορά. Αυτό έκανε την διανομή του σε μεγάλη κλίμακα προβληματική και ακριβή.

Το πρόβλημα αυτό έλυσε ένας Σέρβο-Αμερικανός εφευρέτης με το όνομα Nicola Tesla. Ο Tesla εφηύρε το εναλλασσόμενο ρεύμα και το τριφασικό σύστημα, κάνοντας την πραγματική επανάσταση. Δεν σταμάτησε όμως εκεί. Εφεύρε τον τριφασικό κινητήρα, το πηνίο και πολλά άλλα. Η έρευνα του στον ηλεκτρομαγνητισμό δημιούργησε τον τηλέγραφο, την ραδιοεπικοινωνία, το ραντάρ, την ασύρματη μεταφορά ενέργειας και σύμφωνα με την ταινία "The prestige" και την κβαντική τηλεμεταφορά, ή ποιο σωστά την κβαντική κλωνοποίησης εξ αποστάσεως.

Ο Edison προκειμένου να υποδαυλίσει την επιτυχία του Tesla στράφηκε εναντίον του νομικά. Σε πλαίσια προπαγάνδας σκότωνε με ηλεκτροπληξία διάφορα ζώα προκειμένου να δείξει πόσο επικίνδυνο ήταν το εναλλασσόμενο ρεύμα του tesla.

O Edison εκμεταλλευόμενος τις ιδέες του Tesla έγινε πλούσιος, ενώ ο Tesla πέθανε μόνος και αβοήθητος σε ένα ξενοδοχείο.

Thunder photo by O12 από το Pixabay
Nicola Tesla and Thomas Edison by Wikipedia
Created by George Chalkiadis.

Και αυτή είναι πολύ συνοπτικά η ιστορία της αντιπαράθεσης του Edison και του Tesla. Αρκετά διαδεδομένη και αρκετά ανακριβής τόσο ιστορικά όσο και τεχνικά.

Και είναι διαδομένη διότι έχει αρκετά στοιχεία κινηματογραφικής πλοκής. Θα μπορούσε να γίνει μια εμπορική κινηματογραφική ταινία.

• Αναπτύσσει και παρουσιάζει τον Tesla ως έναν φτωχό ιδιοφυή και ανιδιοτελή επιστήμονα ο οποίος θυσιάζει την ζωή του για το καλό της ανθρωπότητας. Αντίθετα ο Edison παρουσιάζεται ως ένας κλασικός κεφαλαιοκράτης ο οποίος δεν διστάζει να εφαρμόσει πλάγιες και ανήθικες τακτικές προκειμένου να πλουτίσει.
• Διηγείται την μάχη μεταξύ αυτών των δύο υπερεκθιάζοντας τον Tesla ως τον ήρωα της ανθρωπότητας και τον Edison ως έναν καιροσκόπο εκμεταλλευτή.
• Έχει δραματικό φινάλε με τον Tesla να πεθαίνει φτωχός και μόνος με διαταραγμένη την νοητική του ικανότητα.
• Επεκτέινει σε θεωρίες συνομωσίας υποστηρίζοντας ότι Tesla ανέπτυξε τεχνικές για την ασύρματη μεταφορά ενέργειας και την παραγωγή της ελεύθερης δωρεάν ενέργειας η οποία Θα μπορούσε να λύσει όλα τα ενεργειακά προβλήματα.

Η αλήθεια είναι ότι τίποτα δεν ανακαλύπτεται και υλοποιείται βασιζόμενο μόνο στην έρευνα ενός η δύο ανθρώπων. Πολλοί επιστήμονες βάζουν το «λιθαράκι» τους για την πρόοδο της επιστήμης και της τεχνολογίας. Kάποιοι γίνονται ποιο διάσημοι από άλλους.

Έτσι και ο ηλεκτρισμός δεν βγήκε από την μια στιγμή στην άλλη από το εργαστήριο στην αγορά. Kαι σίγουρα δύο όνο άνθρωποι δεν καθόρισαν το μέλλον του κόσμου.
Η πορεία του, όπως και κάθε επιστημονική πρόοδος μέχρι να κατασταλάξει σε αυτό που έχουμε σήμερα ακολούθησε ένα μακρύ και δύσκολο δρόμο. Είχε πολλές αποτυχίες, καινοτομίες, ίντριγκές, ευκαιρίες, κέρδη και χρεοκοπίες με πρωταγωνιστές έναν μεγάλο αριθμό επιστημόνων και χρηματοδοτών.

Ο Edison και ο Τesla όπως και ο Guillaume Duchenne, ο Mikhail Dolivo-Dobrovolsky, ο George Westinghouse, ο Ottó Titusz Bláthy, ο Philip Lange και ο Oliver B. Shallenberger ήταν μόνο μερικοί από αυτούς.

Όσο αφορά τις τεχνικές ανακρίβειες... δεν θα μπω καν στον κόπο να σχολιάσω τις θεωρίες περί ελεύθερης ενέργειας. Υπάρχει όμως μια ποιο αμφιλεγόμενη και διαδεδομένη ανακρίβεια η οποία έχει να κάνει με την υπεροχή του Εναλλασσόμενου ρεύματος σε σχέση με το συνεχές. Πολλοί πιστεύουν ότι το εναλλασσόμενο ρεύμα είναι ποιο κατάλληλο και ποιο οικονομικό για μεταφορά σε μεγάλες αποστάσεις.

By Nanny321 - Own work, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=8290584

Ας δούμε όμως τις πραγματικά ισχύει:

Στο συνεχές ρεύμα η κύρια αιτία απωλειών είναι η θέρμανση των αγωγών λόγω της Ωμικής αντίστασης.

Στο εναλλασσόμενο ρεύμα υπάρχουν οι εξής απώλειες:

• Η ωμική αντίσταση
• Απώλειες λόγω αντιδραστικών στοιχείων (πηνία, πυκνωτές) τα οποία δημιουργούν την άεργο ισχύ. Αυτό ελαττώνει την δυνατότητα μεταφοράς πραγματικής ισχύος από το δίκτυο.
• Οι ίδιοι οι αγωγοί έχουν χωρητικότητα πράγμα που δημιουργεί επιπλέον απώλειες σε μεγάλες αποστάσεις.
• Το επιδερμικό φαινόμενο.
  Το φαινόμενο αυτό παρατηρείται στο εναλλασσόμενο ρεύμα. Είναι η τάση του φορτίου που μεταφέρεται από τον αγωγό να συγκεντρώνεται κοντά στην επιφάνεια του αφήνοντας στο εσωτερικό του λιγότερο φορτίο. Το φαινόμενο αυτό αυξάνει την αντίσταση του αγωγού καθώς μειώνει την ενεργή διατομή του. Οφείλετε στο μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο του αγωγού.

Θα έλεγε λοιπόν κανείς ότι το συνεχές ρεύμα έχει τις λιγότερες απώλειες κατά την μεταφορά του.

Ποιος λοιπόν είναι ο λόγος που χρησιμοποιούμε εναλλασσόμενο?

Για την μεταφορά μεγάλης ισχύος σε μεγάλη απόσταση πρέπει να αυξήσουμε την τάση κατά πολύ. Έτσι μειώνουμε την ένταση του ρεύματος η οποία αποτελεί σημαντικό παράγοντα αύξησης των απωλειών (θέρμανση του αγωγού) ενώ κρατάμε σταθερή την ισχύ. (P=V*I)

Η κατασκευή μετασχηματιστών υψηλής τάσης σε συνεχές ρεύμα ήταν και είναι δαπανηρή διαδικασία με αρκετές απώλειες στον ίδιο τον μετασχηματιστή. (Ουσιαστικά απαιτείται η μετατροπή του συνεχούς σε εναλλασσόμενο και στη συνέχεια πάλι σε συνεχές.) Αντίθετα ένας μετασχηματιστής υψηλής τάσης εναλλασσόμενου ρεύματος είναι πολύ ποιο οικονομικός και απλός στην κατασκευή του. Αυτός είναι και ο κύριος λόγος το εναλλασσόμενο ρεύμα κυριάρχησε και ακόμα και σήμερα χρησιμοποιείται σχεδόν σε όλα τα ηλεκτρικά δίκτυα παγκοσμίως.

Καθώς βεβαία η τεχνολογία εξελίσσεται, το μέλλον δεν αποκλείεται να μετατραπεί σε συνεχές. Η μέθοδος αυτή που ακούει στο όνομα HVDC (High Voltage Direct Current) χρησιμοποιείται ήδη για την μεταφορά ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις. Πολλοί μεγάλοι κατασκευαστές έχουν στρέψει το ενδιαφέρον τους στην κατασκευή υπέρ-υψηλής τάσεως μετασχηματιστών συνεχούς ρεύματος.

Διαβάστε στο σχετικό άρθρο για την κατασκευή το 2018 από την Siemens του πρώτου μετασχηματιστή DC στα 1100KV!!