Kriget om elnäten

2016-01-16 06:00 Niklas Dahlin  

TEKNIKHISTORIA. Under några år kring 1890 kämpade Thomas Edison och George Westinghouse om vilken teknik som skulle användas i elnäten. Likström stod mot växelström. Det här är den rafflande historien om en smutsig strid där rivalerna inte skydde några medel.

Efter att ha skapat den första praktiskt användbara glödlampan behövde Thomas Edison ett sätt att få el till sina kunder. 1880 grundade han Edison Illuminating Company för att bygga upp kommersiella elnät. 1882 togs en ångdriven kraftstation i drift på Pearl Street i New York, som levererade el till 59 kunder på Manhattan med 110 volt likström. Ledningarna var nedgrävda i gatorna.

Thomas Edison var redan en amerikansk legend med hundratals patent och uppfinningar bakom sig. Fonografen, mikrofoner och telegrafiutrustning utvecklades vid hans industriforskningsanläggning i Menlo Park. När han byggde sitt likströmssystem trodde de flesta att tekniken skulle bli standard.

Men det fanns industrialister med andra idéer.

George Westinghouse hade uppfunnit en tryckluftsbroms för tåg 1869 och sedan intresserat sig för att kommersialisera olika tekniska landvinningar, och då fått upp ögonen för elnätens möjligheter. Elektricitet var uppenbarligen framtiden. Edison satt på patenten för sitt system, men kanske fanns det bättre teknik att tillgå?

Det var bäddat för konflikt mellan de två männen.

Striden mellan Edison och Westinghouse gällde vilken slags nät som skulle byggas för att man skulle kunna tjäna pengar på eldistribution. Edisons förbättrade glödlampor skulle göra det billigt och praktiskt att ha elbelysning i varje hem, om det bara gick att få fram ström på ett ekonomiskt sätt. Hans likströmssystem fungerade visserligen bra, men det var svårt att bygga ut. Förlusterna i nätet blev mycket stora när avstånden ökade.

Det gick att arbeta runt problemet genom att använda hög spänning i tunna ledningar. Men då gick det inte att ta ner spänningen till det arbetsområde som krävs för att driva glödlamporna. Använde man låg spänning krävdes hopplöst tjocka ledningar som blev mycket dyra på grund av kostnaden för koppar. Därför lämpade sig Edisons nät bara för tätbebyggda områden, främst de största städerna. Hans teknik förutsatte också att man byggde upp ett system av små kraftverk som inte låg så långt ifrån varandra. Det hade Edison inget emot, för det skulle bli en lönsam affär att leverera utrustning till dessa kraftstationer.

Efter att Edison Illuminating Company hade introducerat sitt första elnät 1882 såldes nät till flera andra amerikanska städer. Edison hade ett monopol som gjorde att han kontrollerade patenten och utvecklingen.

1884 kom konkurrensen från George Westinghouse som för tänkte utveckla ett konkurrerande likströmssystem, men han bytte fot när han läste om den senaste europeiska utvecklingen kring växelström.

Westinghouse såg en möjlighet att ta en stor del av denna helt nya marknad. Med växelström kunde man bygga ut nät utanför städerna, ut på landsbygden. Den gjorde det möjligt att använda högspänning med låga förluster över kraftledningar och sedan transformera ner spänningen framme vid kunderna. Då blev det också möjligt att centralisera kraftverken. Stora vattenkraftverk långt från städerna kunde bli mer lönsamt än att ha många små generatorer nära kunderna.

Liksom det mesta av elektricitetens landvinningar hade växelströmstekniken sitt upphov i Europa. Redan 1832 hade den franske instrumentmakaren Hippolyte Pixii byggt en enkel generator efter principer som ställts upp av Joseph Henry och Michael Faraday.

En lång rad uppfinnare och forskare utvecklade tekniken vidare. Under 1870 och 1880-talen rådde en elströmsboom i Europa, och transformatorn var i centrum vid försöken att bygga mer effektiva belysningssystem.

1881 demonstrerade Lucien Gaulard och John Dixon Gibbs en förbättrad transformator för kraftöverföring. Tre år senare användes den i en uppvisning i Italien. En fyra mil lång kraftledning försörjde bågljuslampor, glödlampor och en järnväg. Sådan prestanda kunde Edisons nät inte leva upp till.

1885 beställde Westinghouse en växelströmsgenerator av Siemens, samt en av Gaulard och Gibbs transformatorer. Senare köpte han själva patenten. Westinghouse egen personal skulle vidareutveckla den europeiska prototypen till en robust produkt. Ingenjören William Stanley patenterade en förbättrad, justerbar design.

William Stanleys transformator var mycket enklare att tillverka än de europeiska, eftersom spolarna inte behövde lindas för hand. Den kunde också användas för att transformera spänning både upp och ned.

"Jag har en mycket personlig kärlek till transformatorer. Det är en sådan komplett och enkel lösning på ett svårt problem... de är så tillförlitliga, så starka och så säkra", skrev William Stanley.

1886 använde William Stanley sin utrustning i ett nät i Great Barrington i Massachusetts. Det var den första demonstrationen av ett komplett system för eldistribution med växelström. Nu fanns alla förutsättningar för dra el långa sträckor.

1888 föll den sista komponenten på plats. Uppfinnaren Nikola Tesla patenterade den första borstlösa asynkronmotorn för växelspänning. George Westinghouse köpte licens på några av Teslas patent för förbättrade transformatorer och på rätten att tillverka motorn.

Tesla hade varit anställd hos Thomas Edison under 1885 för att förbättra Edisons ineffektiva likströmsgenerator. Samarbetet skar sig dock när Tesla fick mindre ersättning än han väntat sig. Men Nikola Tesla var inte direkt inblandad i det stora spänningskriget, mer än att hans teknik användes av George Westinghouse.

1886 bildades Westinghouse Electric Company. Företagets första demonstrationsnät i Great Barrington lyste upp 23 butiker på huvudgatan Förlusterna var minimala över 1,2 kilometer. Några månader senare byggde William Stanley det första kommersiella växelströmsnätet i Buffalo. Året efter hade Westinghouse 68 växelströmsstationer mot Edisons 121, och ännu en växelströmskonkurrent, Thomson-Houston Electric Company hade 22.

Edison såg Westinghouse nya växelströmsnät som en kupp, nästan som en förolämpning. Dessutom gjorde stigande kopparpriser att de tjocka likströmsledningarna i Edisons nät blev allt dyrare. Hans egna ingenjörer ville gå över till växelström, men Edison vägrade. Ett argument var säkerheten. Han var övertygad om att växelströmsnäten var livsfarliga. "Det är säkert som döden att Westinghouse kommer att ha ihjäl en kund inom sex månader", skrev han i ett brev. Edison betvivlade lönsamheten, och ansåg att konkurrenterna valt växelström för att kringgå hans egna värdefulla patent.

1888 slog Edison tillbaka. Företagets vd publicerade en pamflett med titeln "En varning från Edison Electric Light Company" som skickades till journalister och potentiella Westinghouse-kunder. Den innehöll varningar om att de andra elnäten inkräktade på Edisons patent. Den innehöll varningar om riskerna med växelström, och tog upp incidenter där reparatörer dödats av elchocker.

Den innehöll varningar om säkerhetsriskerna och hävdade att de andra elnäten inkräktade på Edisons patent och kunde leda till stämningar. Den tog också upp incidenter där reparatörer dödats av elchocker.

En tidig olycka hade inspirerat tandläkaren Alfred P. Southwick till att redan 1881 börja experimentera med elektricitet som avrättningsmetod, som ett alternativ till hängning. Efter försök på hundratals hundar hade han en prototyp till "elektriska stolen". 1889 blev den godkänd som avrättningsmetod i New York. Edison blev tillfrågad som expert, men var emot dödsstraffet och vägrade först. Men för att den egna likströmstekniken inte skulle förknippas med avrättningar sedan kunde han inte låta bli att rekommendera att stolen skulle använda växelströmsgeneratorer "i detta land främst tillverkad av George Westinghouse".

Smutskastningen av växelströmmen red på en våg av skräckhistorier som spridits i tidningarna om olyckor med växelströmsledningar, främst i New York. De senaste årens utbyggnad av nät för flera företag hade gjort att stolparna över gatorna var hoptrasslade i ett virrvarr av ledningar för upp till 6 000 volt växelström, men också för telefon, telegraf och larm. De var ofta dåligt isolerade, vilket resulterade i att till exempel telegraftrådar kunde bli strömförande. Allt fler röster höjdes om att växelströmsföretagen skulle tvingas gräva ner ledningarna i gatan.

För att inte exponera sitt eget företag för kritik under smutskastningskampanjen mot Westinghouse valde Edison att använda en bulvan, elingenjören Harold Brown.

I sin lobbykampanj hävdade Harold Brown att växelströmsföretagen utsatte allmänheten för dödlig fara. Det började med ett brev till New York post där han påstod att företagen cyniskt använde billigare växelströmsteknik på allmänhetens bekostnad. Brown angrep Westinghouse med påståendet att företagets nät hade orsakat 30 dödsfall, trots att det verkliga antalet var två.

Målet var att få till lagar om begränsningar på växelströmsnäten som i praktiken skulle göra dem olönsamma, bland annat ett tak på 300 volt. Edisons företag bistod Harold Brown i en rad bisarra och grymma experiment där Harold Brown avlivade djur med växelström inför inbjudna journalister för att bevisa riskerna. Edison lånade ut utrustning till demonstrationerna.

Harold Brown lyckades också bli konsult i utredningen om vilken teknik som skulle användas för den nya elektriska stolen. För honom och Edison var växelström det enda alternativet. Det skulle få växelström att förknippas med döden en gång för alla. Utredarna övertygades i en demonstration där kalvar och en häst avlivades med 750 volt växelström.

George Westinghouse försökte dämpa tonläget genom att bjuda in Edison till samtal, men Edison avböjde. Westinghouse protesterade i ett brev till New York Times där han kritiserade testmetoderna och återigen hävdade att Harold Brown utförde kampanjen på uppdrag av Edisons företag.

Harold Browns svar var bisarrt. Han utmanade Westinghouse på en "elduell" där båda skulle få gradvis starkare elstötar av lik- respektive växelström tills någon gav sig. George Westinghouse nappade inte.

Harold Brown skickade då ut ännu en pamflett om farorna med växelström till tjänstemän, tidningar och affärsmän runt hela landet.

Oron över riskerna med växelströmsnäten som använde luftledningar i städerna var inte obefogad. Den drevs på av en rad dramatiska olyckor. 1889 dog reparatören John Feeks högt ovanför en trafiktät gata på Manhattan när han jobbade med telegraftrådar som blivit strömförande genom en kortslutning någonstans i virvarret av ledningar. Hans kropp satt fast vid stolpen i timmar medan tusentals åskådare samlades på gatan nedanför.

I tidningarna krävde man att Westinghouse och andra chefer för växelströmsföretag skulle åtalas för dråp. George Westinghouse påpekade att bilar och gasläckor dödade många fler människor utan att det ställdes krav på förbud och begränsningar, och att inga allvarliga olyckor med växelström hade inträffat hemma hos folk. Den nedtransformerade spänningen från Westinghouse nät var faktiskt lägre än i Edisons likströmsnät.

När Thomas Edison uttalade sig offentligt i frågan för första gången krävde han volttalsbegränsningar för växelströmsnät och svor att Edison Electric aldrig skulle gå över till växelström så länge han fick bestämma.

1889 blev en brottsling för första gången dömd till avrättning i elektriska stolen. Mannen, William Kemmler, hade dömts för att ha dödat sin fru. Generatorerna kom från Westinghouse. Företaget hade vägrat leverera, men de hade köpts in i smyg med hjälp av Edison. En av hans jurister föreslog på fullt allvar att den nya avrättningsmetoden skulle kallas "Westinghousing". Men namnet slog inte igenom.

Fallet fick enorm uppmärksamhet och debatterades i pressen. Domen överklagades av en toppadvokat som anlitats av Westinghouse-företaget. I rättegången angrep han både Brown och Edison och deras samarbete och försökte visa att den elektriska stolen var en onödigt grym avrättningsmetod. Thomas Edison försäkrade från vittnesbåset att 1 000 volt växelström var dödlig för människor.

Domen låg fast. Avrättningen 6 augusti 1890 blev ett grymt, fumligt och utdraget spektakel. New York Times reporter på plats satte rubriken "Mycket värre än hängning". George Westinghouse kommenterade att "de hade lyckats bättre med en yxa".

Thomas Edison ville visa att framtida avrättningar skulle bli mer humana. Som demonstration avlivades elefanten Topsy inför flera tusen åskådare med 6 000 volt växelström.

Vid den här tiden hade Browns roll som betald bulvan för Edison avslöjats och exponerats i pressen. Det fanns bland annat brev visade att Westinghouse-generatorerna till den elektriska stolen hade köpts in i syfte att smutskasta företaget.

Edisons nya företag Edison General Electric fortsatte på likströmsspåret. Men utvecklingen mot växelström som huvudsaklig teknik för kraftnäten fortsatte obönhörligt.

Kraftverket Willamette Falls byggdes som en likströmsproducent, men när det förstördes i en översvämning 1890 byggdes det om med växelströmsgeneratorer från Westinghouse.

Ames Hydroelectric Generating Plant blev det första kraftverket som levererade växelström till industrin på kommersiell basis. Även här kom utrustningen från Westinghouse. Kraftledningarna gick 4,2 kilometer till en guldgruva. Kostnaden för ledningstråden var bara en procent av vad ett likströmssystem skulle ha kostat.

Vid 1890 hade ett dussintal mindre kraftbolag som blommat upp under stridigheterna slagits ihop till tre stora. Westinghouse hade tagit kontrollen över alla nyckelpatent som inte ägdes av Edison.

Edisons dröm om att skapa ett kraftmonopol efter eget huvud och med likström var påg väg att gå i kras. 1892 gick Edison General Electric samman med konkurrenten Thomson-Houston, som var den näst största leverantören av växelströmsnät. Företagsledningen i det nya företaget "General Electric" togs över av folk från Thomson-Houston. Thomas Edison marginaliserades i sitt eget företag. Han kunde inte hindra att ingenjörer i Edison Machine Works utvecklade egen utrustning för växelström. Edisons företag var inte längre likströmmen trogen, och hans namn hade fallit bort ur företagsnamnet. Spänningskriget var i praktiken över.

1892 försörjde Westinghouse mässan World's Columbian Exposition i Chicago med elektricitet. Det var en lönsam propagandakupp. Som en följd av det vann företaget ett kontrakt för att bygga ett vattenkraftverk vid Niagarafallen. Att växelströmmen vunnit innebar att framtiden bestod av stora kraftverk som kunde ligga långt från kunderna, anslutna med kraftledningar med mycket hög spänning.

1908 sade Edison "Säg till din pappa att jag hade fel" till George Stanley, sonen till transformatoringenjören William Stanley. Även geniet Thomas Edison insett att växelström var framtiden för näten. Men i Stockholm och många andra städer levde likströmsnäten kvar fram till 1970-talet, 80 år efter spänningskrigets slut.

Idag har likströmmen gjort comeback i form av HVDC, kraftöverföring med högspänd likström, där ABB är ett av de tongivande företagen. På så sätt har Edisons dröm gått varvet runt.

  

Det här är en artikel från tidningen Teknikhistoria. Prenumerera på den här!

 

Gilla Ny Teknik och Teknikhistoria på Facebook

Niklas Dahlin

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

Här är reglerna för kommentarerna på NyTeknik

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Aktuellt inom

Senaste inom

Debatt