POČÁTKY ELEKTRIFIKACE

Elektrárna v Pearl Street.

Elektrizační soustavu tvoří zařízení pro výrobu, rozvod a spotřebu elektrické energie. Elektrickým vedením rozumíme vodivé spojení pro přenos elektrické energie. Elektrická síť je souhrn všech vodivě spojených částí vedení a stanic téhož napětí určený k přenosu, přeměně a rozvodu elektrické energie. První vedení bylo se stejnosměrným proudem. Snadná možnost transformovat střídavý proud pomocí levného zařízení vedla k zavedení tohoto proudu do elektrizačních soustav celého světa. Budoucnost může ale zase patřit stejnosměrnému proudu.

Dnes už si život bez elektrické energie nedokážeme vůbec představit. Abychom ji mohli všeobecně využívat v domácnostech, továrnách, školách, ústavech nebo v nemocnicích, potřebujeme ji nejen vyrobit, ale k odběratelům i dopravit. K tomu slouží celá řada rozvodných a přenosových zařízení.

První, kdo se rozhodl vyrábět elektrickou energii ve velkém a pomocí kabelů ji rozvádět a prodávat továrnám, úřadům i domácnostem, byl americký vynálezce a podnikatel Tomáš Alva Edison. Edison, přestože patří mezi nejvýznamnější světové vynálezce, byl vlastně technický samouk. Narodil se 11. února 1847 v městě Milan v americkém Ohiu. Už v devíti letech občas po škole pracoval u telegrafní společnosti. V jedenadvaceti letech přihlásil svůj první patent na zlepšení telegrafu, který mu vynesl částku 40 000 dolarů. Ta mu stačila na zřízení továrny v Newarku. Psal se rok 1870... Později zkonstruoval ve svých výzkumných laboratořích uhlíkový mikrofon pro telefon, první fonograf a roku 1879 vyvinul první žárovku s uhlíkovým vláknem, paticí se závitem a dlouhou životností.

Edisonovo dynamo.

K tomu, aby ji bylo možno provozovat ve velkém, zkonstruoval parou poháněné generátory, elektrické měřiče výkonu a jištěné rozvodné sítě.
Prosadit elektrifikaci v takovém rozsahu nebylo snadné. Proti Edisonovi stáli majitelé plynárenských společností, kteří se právem cítili Edisonovými plány ohroženi. Edison navrhl rozvod elektrické energie kabely, které se ukládaly do země. Za rozkopané chodníky musel zaplatit vysoké pokuty, ale nevzdal se. Dne 4. září 1882, po krátké zkoušce a opravě chybného zapojení, které způsobilo roztržení jednoho ze čtyř dynam, nechal rozzářit pětadvacetikilometrovou síť pěti tisíci žárovkami. Okna napojených domů se rozsvítila a šťastný Edison sklízel velké ovace.

Z bezpečnostních důvodů rozváděl Edison napětí do 200 voltů a k elektroměrům montoval tavné pojistky. Přes velký úspěch se nepodařilo rozšířit elektrickou energii po celém městě tak rychle, jak by si přál. Obyvatelé v okolí Edisonovy elektrárny si totiž neustále stěžovali na kouř a saze, které chrlily komíny první veřejné elektrárny na světě. Nakonec prosadili její zrušení. První elektrárna byla tedy zbořena, ale na její místo během příštího století nastoupilo na pět tisíc nových, velkých uhelných elektráren.

První elektroměr zavedený Edisonem.

Stejnosměrný nebo střídavý proud?

Edison vyráběl svými dynamy stejnosměrný proud, jehož zastáncem byl, jak se později ukázalo, ke své škodě, až do své smrti 18. října 1931. Stejnosměrný elektrický proud sice postačoval pro obloukovky i žárovky, motory prvních lokomotiv a výtahů, ale jeho přenos na dálku provázely obrovské ztráty. Na ty právě doplatil francouzský vědec Marcel Depréz, když se pokoušel stejnosměrným proudem zásobovat výstavní pavilony v Mnichově elektřinou vyráběnou v malé elektrárně postavené u uhelného dolu, vzdáleného 37 kilometrů. Cestou po telegrafních drátech se odporem "ztratilo" téměř 89 % elektrické energie! Výhodou střídavého proudu oproti stejnosměrnému je možnost transformací zvýšit jeho napětí. Když totiž při přenášení stejného výkonu zvýšíme transformátorem napětí jen desetkrát, klesne proud v ampérech na desetinu a ztráty způsobené odporem (protože jsou úměrné druhé mocnině proudu) poklesnou na setinu! Ve prospěch střídavého proudu rozhodl jednoznačně roku 1891 Michail O. Dolivo Dobrovolskij.

Elektroměr z roku 1930.

Ruský inženýr, který roku 1880 sestrojil první třífázový motor, byl pověřen ředitelem Jubilejní výstavy ve Frankfurtu nad Mohanem, aby výstavu zásoboval elektrickým proudem. Alternátor vodní turbíny v Lauffenu na Neckaru byl vzdálen od Frankfurtu téměř 200 kilometrů a kromě toho dával napětí jen 50 voltů. Transformací bylo toto napětí zvýšeno na 16 000 voltů. Po třech měděných vodičích na stožárech s dvojitými a olejem plněnými izolátory se dostal elektrický proud na výstaviště jen s nepatrnými ztrátami. Vysoké napětí bylo opět transformováno na bezpečnou hodnotu, a protože se jednalo už o třífázový přenos podle Teslova objevu, poháněl proud na výstavišti obráběcí stroje, mlátičky a hlavně čerpadlo, které vytlačovalo vodu na umělou skálu. Dobrovolskij ale využil vedení především k experimentálním účelům, které vedly ke zdokonalení třífázových motorů. Střídavý proud nastoupil vítěznou cestu nad proudem stejnosměrným. Roku 1892 vynalezl německý fyzik Pollak mechanický usměrňovač, kterým bylo možno přeměňovat střídavý proud na pulzující stejnosměrný, potřebný pro dobíjení akumulátorů. Stejnosměrné rozvody tím ztratily poslední opodstatnění. Generátory střídavého napětí byly menší a navíc pracovaly spolehlivěji než stejnosměrná dynama. Vinutí cívek střídavých generátorů se dala izolovat, a generátory tak mohly pracovat s vyšším napětím.

Salon v New Yorku osvětlený Edisonovými žárovkami.

Podobně jako Edison byl zastáncem stejnosměrného proudu i náš inženýr František Křižík. V roce 1898 se rozhodovalo v Praze o výstavbě velké elektrárny a Křižík, který slavil skvělé úspěchy konstrukcemi stejnosměrných tramvají a lokomotiv, prosazoval stejnosměrný proud. Proti němu ostře vystoupil dr. Emil Kolben. Na přelomu století se pak skutečně roztočilo v holešovické elektrárně pět alternátorů po 800 kW. Pro potřeby Křižíkových tramvají se malá část vyrobeného proudu dodatečně usměrňovala.