Tesla egykor lefőzte Edisont, de ma már nem lenne olyan sima a meccs

„AC-DC, avagy hogyan zajlana 2026-ban Nikola Tesla és Thomas Edison harca” – ilyen címmel nem csoda, hogy Härtlein Károly, a Fizikai Intézetmesteroktatója előadására gyakorlatilag megtelt a BME I épületének 028-as nagyelőadója a 23. Simonyi-konferencián. A Simonyi Károly Szakkollégium által szervezett esemény – „Magyarország legnagyobb egyetemi hallgatók által szervezett technológiai konferenciája” – több mint 20 előadót vonultatott fel, Cserényi Gyula kiképzett kutatóűrhajóstól iparági vezetőkön át a Nemzeti Kiberbiztonsági Intézet szakértőjéig.

A Härtlein Károly által bemutatott, az 1880-as évek elején kezdődő Edison–Tesla konfliktus valójában az áramok harca volt, hiszen Edison az egyenáramú, míg Tesla a váltóáramú hálózatok segítségével képzelte el a gyárak és az emberek villamos energiával történő ellátását.

Edison elképzelése

Bár Edison kezdetben megingathatatlanul hitt az egyenáramban, „egy idő után valószínűleg azért ragaszkodott hozzá, mert nagyon sok tétet tett rá”. Kidolgozta a szükséges infrastruktúra tervét, 2 kilométerenként elhelyezendő szénerőművekkel, és 1882-ben Manhattanben meg is nyitotta az elsőt. A Pearl Street Station eleinte 400 lámpát szolgált ki, 2 év múlva már 10 ezret. A gőzgépek és dinamók meglehetősen alacsony hatásfokkal dolgoztak, 5 kg szénből állítottak elő egy kWh áramot, az erőmű hulladékhőjét ugyanakkor már akkor hasznosítani kezdték.

A környezeti hatások elég riasztóak voltak: a nagy mennyiségű szén, hamu és salak mozgatása óriási logisztikai erőfeszítéseket igényelt, nem szólva a pernyéről, a koromról és a füstről (a vezetékek viszont a föl alatt mentek). Látszott, hogy több tucat ilyen erőmű működtetése egy város közvetlen közelében lehetetlen, márpedig a cégnél csak a lakossági igényekre gondoltak, ipari fogyasztásra egyáltalán nem. Az erőmű végül csak 15 évig működött.

Tesla koncepciója

Ezzel szemben Tesla felismerte, hogy nagy távolságra kevés veszteséggel a váltóáram szállítható. A koncepciója úgy szólt, hogy a városoktól távol lehet termelni, akár vízenergiával is, és az erőmű más fogyasztókat is kiszolgálhat, nem csak a lakosságot. Ilyen potenciális vevők bőven akadtak: energiára ácsingóztak az acélgyártás, a textilipar, az élelmiszeripar, a faipar üzemei.

Tesla első erőművét, az Edward Dean Adams Power Plantet három 5000 lóerős, összesen 11 MW teljesítményű Westinghouse generátorral indította be, később ehhez csatlakozott még 7. Az áramot összesen 40 km hosszú, 11 ezer (később 20 ezer) volt feszültségű vezeték szállította a Niagara folyó és Buffalo városa között. Ez az erőmű 60 évig szolgált, és a ma is két utódja működik a közelben.

Az előadás közönsége

A vetélkedés kimenetelét a villamos energia szállíthatósága döntötte el: a nagyfeszültségű távvezetékeken az egész világon Tesla ritmusában lüktet az áram. 

Ha azonban ma törne ki az áramháború, nem feltétlenül végződne egyértelmű kiütéssel, 

ennek pedig a félvezetők technológiája az oka, amelyet még korábban fedezett fel egy német fizikus. Karl Ferdinand Braun 1874-ben figyelte meg, hogy bizonyos anyagokban az egyik irányba sokkal könnyebben folyik az áram, mint a másikba.

A félvezetők teljesen átalakították a világunkat. A nagy, törékeny és sokat fogyasztó elektroncsöveket 1947-től kiváltó tranzisztort elsőként a telefonközpontok kapcsolóberendezéseiben használták a lassú és megbízhatatlan mechanikus relék helyett.

Aztán jött az első számítógép, majd 1957-ben a tirisztor, az első szilíciumalapú, vezérelható egyenirányító. 1959-60-ban megszületett a máig legelterjedtebb kapcsolóelem, a MOSFET, amellyel több millió (később több milliárd) apró kapcsolót lehetett bezsúfolni egy mikroprocesszorba. Áttörést jelentettek a ’70-es években a gyors kapcsolást lehetővé tevő Power MOSFET-kapcsolóüzemű tápegységek (adapterek, PC-tápok), az igazi nagyágyú pedig az 1982-ben megjelenő IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) volt, mivel egyesítette a MOSFET-ek egyszerű (feszültségalapú) vezérlését a bipoláris tranzisztorok áramvezetési képességével.

Az új helyzet

Az egyenárammal kapcsolatos problémák utóbbi évtizedekbeli mérlegét Härtlein Károly úgy vonta meg, megoldódott az áram átalakítása az inverterrel, a vezetékeken több energia kisebb veszteséggel szállítható, szinkronizálás nem szükséges és jó a szabályozhatóság – továbbra is hátrány ugyanakkor a nehézkes megszakítás, a hálózatépítés megoldatlansága, az eszközök rövidebb élettartama, a váltóáramról egyenárammá (és vissza) alakításkor fellépő harmonikus torzítás szűrésének költsége, meg úgy általában a szállítás magas költsége.

Rektori Hivatal, Kommunikációs Igazgatóság