Terug in de tijd: The War on Currents

Niemand kijkt er meer op als je een knopje indrukt en het licht aangaat. Dat was 150 jaar geleden wel anders! Elektro365 gaat terug in de tijd en duikt in de geschiedenis van de elektrotechniek. Deze week: de oorlog van de stromen, oftewel the war of the currents.

Edison
Thomas Edison vond in 1878 zijn verbeterde versie uit van de gloeilamp. Om zijn gloeilampen van stroom te voorzien was een elektrisch distributiesysteem nodig. Na enkele jaren hieraan gewerkt te hebben schakelde Edison op 4 september 1882 's werelds eerste elektriciteitsvoorziening van 100 kW in. Hiermee voorzag hij 59 klanten rond zijn Pearl Street. 

Westinghouse
George Westinghouse was niet zozeer geinteresseerd in verlichting als meer in gasdistributie- en telefoonsystemen. Dit wekte ook zijn interesse in de elektrische energiedistributie. Na Edisons ontwerp onderzocht te hebben, kwam hij tot de conclusie dat deze te inefficiënt was om op grote schaal toegepast te kunnen worden.

DC of AC?
Edisons elektriciteitsnetwerk was gebaseerd op lage gelijkspanning, wat leidt tot hoge stromen en dus veel energieverlies in de leidingen. Ondertussen waren technici in Europa al bezig met de ontwikkeling van wisselstroomnetwerken. Met deze netwerken was het mogelijk om spanningen omhoog te transformeren voor transport en waar nodig weer omlaag te transformeren voor gebruik. Westinghouse besloot het wisselstroomsysteem verder te ontwikkelen. 

Het eerste Amerikaanse wisselstroom-energienetwerk werd door Westinghouse en Stanley in 1886 geinstalleerd in Great Barrington. De energievoorziening voor dit netwerk was afkomstig van een door waterkracht aangedreven generator, die 500 volt wisselspanning produceerde. In dit netwerk werd de spanning omhoog gebracht naar 3000 volt voor transport en lokaal weer omlaag gebracht naar 100 volt voor de voeding van elektrische verlichting. 

Wereldtentoonstelling
De wereldtentoonstelling van 1893 in Chicago was een spannend evenement voor de twee ondernemers. 27 miljoen bezoekers bezochten uiteindelijk deze tentoonstelling. Tijdens de opening werd een gigantische gloeilamp van 2,5 meter hoog onthuld, die boven in het paviljoen van Edison hing en zijn eigen gelijkstroomgenerator had. Helaas voor Edison was dit ook de enige lamp van Edison op de hele tentoonstelling. De andere 180.000 lampen, die de tentoonstelling verlichtten, waren ontwikkeld en geleverd door grootindustrieel Westinghouse en waren aangesloten op wisselstroomgeneratoren van uitvinder Nikola Tesla. 

Binnen een jaar werden er meer dan 30 wisselstroom-verlichtingssystemen door Westinghouse' bedrijf geïnstalleerd, maar een grootschalige uitbreiding werd tegengehouden door het ontbreken van effectieve meetsystemen en een wisselstroommotor. 

Oplossingen
Met behulp van zijn technicus Oliver Shallenberger ontwikkelde Westinghouse in 1888 een betrouwbare kWh-meter. Nikola Tesla, ooit in dienst van Edison, maar daar vertrokken omdat ze niet met elkaar overweg konden loste het probleem van de wisselstroommotor op. Tesla ontwikkelde, nu in dienst van Westinghouse een elektromotor die niet alleen efficiënt, simpel en goedkoop te bouwen was, maar die ook nauwelijks kapot kon.

Westinghouse en zijn energiesystemen met wisselstroom stonden lijnrecht tegenover Edison en zijn gelijkstroomsystemen, een verbitterde concurrentiestrijd tot gevolg. Edison beweerde dat hoge wisselspanning te gevaarlijk was.  Hij probeerde in verschillende staten de spanning te limiteren tot 800V, maar faalde hierin. Westinghouse was van mening dat de risico’s beheersbaar waren en dat ze niet opwogen tegen de voordelen.

Dodelijk hoogetepunt
Het meest absurde hoogtepunt van deze strijd kwam in 1887 toen een groep afgevaardigden van de staat New York aan Edison vroeg of elektriciteit gebruikt kon worden als executiemethode. Edison wilde hier eerst niets van weten, maar gaf uiteindelijk toch toe om dat hij dacht een negatieve connotatie aan de stroom van zijn concurrent te kunnen geven. “Dan moet je wel de stroom van mijn concurrent gebruiken, want die is veel dodelijker,” zei Edison, in de hoop dat de associatie met de dood zou beklijven.

Harold P. Brown, een door Edison inhuurde ingenieur voerde vervolgens publieke demonstraties uit op dieren. Zwerfhonden, katten, paarden en zelfs een circusolifant moest eraan geloven om aan te tonen hoe dodelijk wisselstroom was. Dit overtuigde de staat New York raakte overtuigd, die besloten om de executiemethode te gebruiken. 

Westinghouse had geweigerd om hieraan mee te werken, maar via een list had Brown toch via een wisselstroomdynamo bij Westinghouse te bestellen. De eerste persoon die ter dood veroordeeld werd op de elektrische stoel was William Kemmler op 6 augustus 1890. 

De winnaar
Edison bleef zijn best doen om wisselstroom in diskrediet, maar uiteindelijk wogen de voordelen op tegen de gevaren. Wisselstroom bewees zich door een elektriciteitstransport over de toen opzienbarende afstand van 40 kilometer af te leggen. In 1896 werd de eerste effectieve elektrische centrale op wisselspanning zoals de wereld ze nu kent, in gebruik genomen en was op de Niagarawatervallen in de Verenigde Staten. Deze energie met de bijnaam ‘witte steenkool’ bevoorraadde Buffalo met deze wisselspanning van 25 Hz.  Later schakelde men over op 60 Hz als standaard voor de VS. 

Na dit succes besloot zelfs General Electric, een bedrijf dat ontstaan was uit het bedrijf van Edison, om wisselstroommachines te gaan bouwen.