百年前特斯拉與愛迪生直交流電之戰,現今看來則是各有所長

作者 | 發布日期 2019 年 07 月 10 日 21:00 | 分類 科技生活 , 科技趣聞 , 能源科技 follow us in feedly


在網路發達、知識傳遞神速的現代,我們可以輕鬆得知交流電與直流電的差別,它們各有所長,不同電力設備與需求會採用不同的電流類型,但是在過去電業剛起步、這兩種電流發明伊始,人們並不了解箇中差異,更引起後世稱為「電流戰爭」的直流電 vs. 交流電爭霸戰。

從現在往回頭看,那是一段讓人津津樂道的歷史。在 1880 年代,配電系統發明初期,當時電力系統是以愛迪生(Thomas Edison)的直流輸電系統為標準,就如同櫻桃小丸子主題曲所說的,愛迪生確實是個偉人,他改良燈泡,也為了燈泡發明了直流電力系統,並將電力普及到百姓生活。

(Source:Wikipedia

直流電不僅點亮燈泡與人們的眼睛,不論電池或電機大多數電器內部,都是使用直流電。除此之外,直流發電機可以輕鬆並聯,當電能需求小的時候還可以關掉部分發電機以節約能源,並聯多個發電機更能進一步提高電力可靠性。

不過愛迪生同時也是個「出色」的商人。科技不會停滯不前,長江後浪也不斷推著前浪,愛迪生底下的員工特斯拉(Nikola Tesla)是個不可多得的人才,除了成功改良多種電器,重新設計愛迪生發明的直流電發動機,還是個交流電研究者。

雖然許多電器內都是使用直流電,但直流電無法輕易改變電壓,要改變電壓只能重新開機再來一遍,轉換過程將耗損大量能源,也正因為如此,直流電不利長途傳輸,通常電壓越高、損耗越小,直流電在輸送過程會不斷損失,每隔 1 公里就要增設發電站,成本非常高。

但交流電沒有這個問題,交流電可以透過變壓器升降壓,若是採用長途輸電採用交流電,人們不用像輸送直流電設置多座電廠,只要先升壓調成高壓電,接近目的地時再調降電壓即可,能有效降低成本。

特斯拉早在大學時期就開始關注並學習交流電應用,在愛迪生底下工作時,也不斷研究交流電發電機,只不過愛迪生已在直流電系統付出龐大心血與投資,故拒絕了特斯拉的設想。

(Source:See page for author [Public domain], via Wikimedia Commons

不過特斯拉離開愛迪生最主要原因是「薪資紛爭」跟「不受重視」,當時愛迪生曾允諾,若是直流發動機改良成功,將支付 5 萬美元酬勞(相當於現在幣值 100 萬美元),然而努力達標後換來的只有拒絕與訕笑,得知也無法加薪後就憤而離職。

直到 1887 年,特斯拉才在西屋電氣公司工作時研發出世上第一個交流電感應馬達:異步電動機,並在 1888 年嶄露頭角。特斯拉研發的異步電動機非常有機會改變當時的電業生態,不僅展現出交流電在遠距離高壓傳輸的優點,還解決機器不能使用交流電的問題。

這也因此威脅到直流電的市場地位,因此以推廣交流電為主的西屋公司與不少歐美公司正式對上愛迪生主導的直流輸電系統,引發電流大戰。

商人與發明家的對決

面對強勁的交流電系統,愛迪生為了讓直流電系統穩居電業領導地位,發起一系列的攻擊,開始在交流電「安全性」作文章,並公開將貓、狗與大象等活體以交流電電死,聲稱這就是交流電的風險,使大眾對交流電留下可怕的印象。

愛迪生更發明了世界第一把交流電電椅。1890 年 8 月 6 日美國紐約州奧本監獄便使用電椅來處死犯人威廉‧凱姆勒(William Kemmler),只不過當時因電壓不足僅 1,000 伏特,讓凱姆勒度過常人難以想像的 8 分鐘,直到第三次電擊才死去。

至於最後直流電與交流電最後到底誰勝出?只能說特斯拉發研發的交流電系統足以改變世界,隨著時代更迭,現在所使用的電網多是採用交流電系統就可看出。而當時特斯拉並沒有申請交流電專利,若是當時有申請專利,或是更注重金錢與法律等「研究以外」之物,特斯拉應該可以成為世界數一數二的富人,也不會在窮困潦倒中去世。

從現在來看,直流電與交流電其實也不用爭什麼孰優孰劣,就只是怎麼運用而已。在海底電纜等超長距配電的情況下,高壓直流輸電會比常見的交流電輸電系統更便宜,電力流失也較少,一般電網則是以交流電網為主。

(首圖來源:shutterstock)