Idei geniale care au schimbat omenirea – Reţelele de electricitate

0
40

Apăsaţi pe butonul întrerupătorului şi totul se luminează imediat. Aprindeţi ceainicul electric şi, deodată, o undă de electricitate traversează bobinele de încălzire ale acestuia.

Deschideţi frigiderul şi din el va ieşi un aer răcit de fluxul continuu de curent care trece prin schimbătoarele sale de căldură.

Toată această electricitate, disponibilă la cerere pentru a alimenta gama variată de dispozitive electrice de acasă şi de la birou, provine de la o staţie de alimentare amplasată, poate, în partea cealaltă a ţării, virtual instantaneu atunci când apăsaţi pe buton.

Alimentarea cu energie electrică este acum o rutină, de aceea este foarte simplu să uităm ce idee extraordinară este. Într-adevăr, cei mai mulţi dintre noi ne supărăm dacă nu avem curent câteva ore, să nu mai zicem o zi sau mai mult.

Aceasta este o invenţie extraordinară. Cu puţin mai mult de o sută de ani în urmă, energia trebuia adusă fizic în casă. Cărbunele pentru foc, uleiul pentru lămpi şi lemnele de foc erau transportate, adesea cu un efort considerabil, şi depozitate apoi acolo unde erau necesare.

Multe case de la începutul perioadei victoriene au depozite de cărbune de dimensiunea unei camere mici în care se păstra combustibilul necesar pentru cele câteva luni de iarnă. Umplerea acestora era o activitate fizică murdară, efectuată de negustorul de cărbuni, iar transportarea din depozit a cărbunilor pentru energia zilnică constituia un efort neplăcut pentru proprietarul casei sau pentru servitoarea care spăla vasele și rufele.

Reţelele de electricitate furnizează o energie care nu necesită efort, invizibilă şi care nu trebuie depozitată nicăieri. Deşi companiile de electricitate oferă acum energie pentru o gamă uriaşă de dispozitive, cererea de lumină electrică a fost aceea care a determinat crearea rețelei.

Sir Humphry Davy a creat prima lumină electrică în 1802, conectând capetele unui fir de platină la terminalele unei baterii inventate, bateria voltaică. Curentul a făcut ca firul să devină alb sclipitor înainte să se ardă. În următorii 70 de ani, diverşi inventatori au încercat să creeze lumină folosind filamente de platină sau de carbon, dar, în pofida punctelor înalte de topire ale acestor materiale, ele ardeau de fiecare dată.

Momentul revoluţionar a fost invenţia din 1875 a lui William Crookes, crearea unui vid în interiorul unui tub de sticlă. Pentru că tot oxigenul era scos din tub, filamentul strălucea fără a se ardă. Fizicianul britanic Joseph Wilson Swan a fost primul care a beneficiat de noul vid, făcând o demonstraţie cu un bec cu filament de carbon la o întâlnire din Newcastle, în 1879. După încă un an, Swan a instalat 45 de lămpi în reşedinţa de la ţară a lui Sir William Armstrong, Cragside, în Rothbury.

În anul următor, o staţie de alimentare cu electricitate a fost amplasată în Godalming, Surrey, pentru a asigura electricitate noilor lămpi din casele din apropiere, însă costurile erau prea mari pentru ca aceasta să devină o afacere profitabilă, aşa că a dat repede faliment.

În 1882, o staţie mai de succes a fost amplasată la Brighton, de aceea poate pretinde că este cel mai vechi furnizor public de electricitate din lume. Între timp, în SUA, Thomas Alva Edison crea propriul său bec electric.

În 1882, Edison a înfiinţat compania Edison Electric Light la Londra şi a început imediat procesul legal împotriva lui Swan, ce viza încălcarea brevetului său. Bătălia înelungată la tribunal s-a încheiat atunci când Swan şi Edison au convenit să îşi unească forţele în 1883.

Staţiile de alimentare au fost stabilite în câteva oraşe, pentru a oferi energie caselor din apropiere, însă legislaţia restrictivă şi furnizarea inconstantă presupuneau ca majoritatea oamenilor care îşi doreau lumină electrică să şi-o genereze singuri. Una dintre problemele cu staţiile de alimentare locale mai mici a fost că cererea suplimentară apărută peste noapte era de multe ori suprasolicitantă.

O perioadă de timp, la sfârşitul anilor 1880, inginerii electricieni au avut polemici aprinse în legătură cu modalitatea de furnizare a electricităţii, într-o dispută care a ajuns să fie cunoscută sub numele de Bătălia Curenţilor. Pe de-o parte se aflau Edison, lordul Kelvin şi alţii care erau în favoarea furnizării de curent continuu (CC), pentru că era sigur la un voltaj redus, adecvat pentru utilizarea casnică şi putea fi folosit în baterii. Pentru aceştia, întreruperea curentului care avea loc la distanţă de staţia de alimentare era o problemă minoră.

De cealaltă parte se aflau persoane precum George Westinghouse, Charles Parsons şi Charles Metz, care credeau în utilizarea curentului alternativ (CA), care, cu ajutorul transformatoarelor, putea fi trimis la un voltaj înalt pe distanţe lungi fără a pierde din energie.

În centrul acestei dispute se afla rivalitatea personală între Edison şi un fost angajat al lui, genialul inventator de origine sârbă Nikola Tesla. Foarte practic şi lipsit de pregătirea matematică necesară pentru a aprecia munca sofisticată a lui Tesla în domeniul curentului alternativ, Edison l-a concediat pe Tesla fără a-i oferi vreo compensație, spunând: „Ideile (lui Tesla) sunt splendide, însă complet nepractice“.

Edison a lansat o campanie de publicitate intensă împotriva curentului alternativ, şi a răspândit informaţii eronate privind presupusele pericole. În 1902, echipa sa de filmare a făcut un film în care se arăta electrocutarea, cu ajutorul curentului alternativ, a lui Topsy, un elefant de la circ, care ucisese trei bărbaţi.

Şi mai revoltător, Edison a finanţat în secret inventarea primului scaun elecric, folosit la 6 august 1890 la executarea ucigaşului condamnat la moarte William Kemmler. Execuţia a fost atât de slab realizată, încât Westinghouse a comentat ironic: „S-ar fi descurcat mai bine cu toporul“.

Până la urmă, în pofida eforturilor lui Edison, Westinghouse şi Tesla, care a fost poreclit „Vrăjitorul Vestului“, au fost cei care au râs la urmă. La 16 noiembrie 1896, energia electrică generată de hidroenergie la cascada Niagara a fost trimisă la o distanţă de 50 de kilometri, în oraşul Buffalo, fără nici o pierdere detectabilă de energie, utilizând sistemul de curent alternativ polifazat al lui Tesla.

Deodată a fost disponibilă şi mai multă energie pentru industrie. În plus, a devenit posibilă dezvoltarea economică la scară largă, prin generarea de energie de la o singură staţie de alimentare mare, energie transmisă pe distanţe uriaşe fără pierderi semnificative, schimbând voltajul cu transformatoare – ceva ce nu se poate face în cazul curentului continuu.

Câteva staţii de alimentare mai mici au continuat să întrebuinţeze curentul continuu pentru a furniza energie pentru uzul casnic. Însă, pe măsură ce tot mai multe gospodării au trecut la lumina electrică şi industria a început să exploateze această sursă minunat de nouă de energie foarte accesibilă, modelul de alimentare cu electricitate a devenit dominat de marile staţii de alimentare şi de livrarea de curent alternativ.

Până în anii 1920, o bună alimentare cu electricitate a întregii naţiuni, pentru utilizare casnică şi industrială, a fost considerată o necesitate de bază. Reţelele fragmentate şi necoordonate însă nu au fost echipate suficient încât să o furnizeze.

Aşadar, la sfârşitul anilor 1920, Marea Britanie, de exemplu, a elaborat un plan ambiţios pentru crearea unei reţele de electricitate la scara întregii țări, care a rămas cunoscută sub numele de Reţea Naţională. Înainte ca Reţeaua să fie înfiinţată, în 1931, doar 30% dintre casele din Marea Britanie aveau energie electrică.

După numai 17 ani, procentul a crescut la 85%. Majoritatea naţiunilor industrializate au instalat reţele asemănătoare. Însă coordonarea reţelelor de electricitate nu s-a oprit aici. Acum au fost instalate reţele sincronizate care să lege reţelele de alimentare aflate dincolo de graniţele naţionale. Cea mai mare din lume este Rețeaua sincronă a Europei Continentale, cunoscută anterior sub numele de UCTE, care acoperă cea mai mare parte din Uniunea Europeană şi alimentează cu energie peste 400 de milioane de case.

A existat chiar şi o propunere de a instala o Reţea SuperSmart care să acopere întreaga Europă, Africa de Nord, Turcia şi Orientul Mijlociu. Aceasta se numeşte reţea „inteligentă“ deoarece ar utiliza o tehnologie digitală bidirecţională atât pentru a controla aparatele din casele oamenilor, cât şi pentru a ajusta fluxul de electricitate din sistemul de alimentare, pentru a ne asigura că eficienţa sa este maximă.

Avantajul legării reţelelor europene şi africane este acela că cea mai mare parte a cererii imense de energie a Europei ar fi satisfăcută nu doar de la centralele poluante, care produc dioxid de carbon şi sunt alimentate cu petrol și cărbune din Europa, ci la costuri mult mai mici, din resursele hidroelectrice extinse, curate şi simplu de reînnoit ale Africii.

Într-o zi, aprinderea unei lumini la Glasgow se va poate face instantaneu cu ajutorul energiei generate de la un baraj de pe Nil. Aceasta este marea frumuseţe a reţelelor de electricitate. Ele nu doar că asigură faptul că fiecare colţ al ţării are o bună rezervă de energie electrică, ci sunt şi atât de interconectate, încât pot răspândi şi echilibra instantaneu rezerva şi cererea în întreaga reţea.

De exemplu, dacă există o cerere suplimentară de energie în Marea Britanie, energia este preluată de la o staţie hidroelectrică uriaşă de la poalele munţilor North Wales, sau este adusă de-a lungul canalului de la Reţeaua Continentală. În plus, atunci când producţia dintr-o staţie de alimentare scade, alte staţii mult mai îndepărtate din ţară pot prelua instantaneu cererea, pentru a asigura că întreaga cantitate de energie rămâne constantă în întreaga reţea.

Rezerva de electricitate este atât de tăcută, atât de invizibilă şi atât de imediat disponibilă, încât este simplu să uităm cât este de uimitor că este atât de fiabilă. Totul, de la gadgeturi de înaltă tehnologie până la iluminarea de bază, depinde de rezerva constantă de electricitate livrată în fiecare casă noapte şi zi de către reţea.

Ideea că fiecare casă din lumea dezvoltată este alimentată simultan şi instantaneu este destul de uimitoare dacă staţi să vă gândiţi puţin. Miracolul zilnic din spatele acestor lucruri devine evident dacă ajungeţi să vedeţi una dintre hărţile computerizate de reţele la un centru al Reţelei Naţionale, afişând starea rezervei.

Reţeaua leagă în mod vizibil fiecare colţ al ţării şi îl alimentează cu energie vitală, la fel cum circulaţia sangvină asigură corpului oxigenul necesar vieţii.

50 de idei geniale care au schimbat omenirea – John Farndon. Traducere Grall Soft. Editura Litera, 2012