Síť

Už jste někdy slyšeli o elektrické síti? Jde o obrovskou infrastrukturu, která zásobuje energií celé Spojené státy i části Mexika a západní Kanady. Zahrnuje všechny elektrárny, vedení, baterie, sloupy, transformátory, relé, generátory – a mnoho dalšího – co dohromady tvoří gigantickou síť udržující zemi v chodu.

Jak si dokážete představit, provoz elektrické sítě vyžaduje ohromné množství energie. Ta pochází převážně z jaderných elektráren, zemního plynu, uhlí a ropy. Ačkoli se v průběhu let objevila řada pokusů přidat do energetického mixu více obnovitelných a alternativních zdrojů, proměnlivost a nepředvídatelnost počasí tento přechod výrazně komplikují.

Abychom mohli porozumět současnému stavu elektrické sítě a tomu, jak ji nejlépe zlepšit, musíme se nejprve podívat do její historie. V tomto shrnutí se dozvíte o klíčové roli, kterou sehrál jeden kněz v raném vývoji elektrické sítě, jak vzniklo hnutí za úspory energie a proč mohou chytré sítě představovat skutečně revoluční myšlenku.

Ze všech lidských objevů měla elektřina bezpochyby jeden z nejhlubších dopadů na náš způsob života. Nahrazení svíček a plynových lamp elektrickým osvětlením v podstatě prodloužilo den – například firmám umožnilo podnikat déle.

Přesně to se stalo, když se v 70. letech 19. století začaly objevovat první elektrické sítě. Jiskra, která tuto velkou proměnu zažehla, přišla v roce 1871, kdy otec Joseph Neri, profesor na koleji svatého Ignáce v San Francisku, našel způsob, jak využít elektřinu z baterií k osvětlení okna. Zpráva o jeho vynálezu se rychle šířila a do roku 1879 mělo San Francisco vlastní osvětlenou síť, složenou ze dvou dyn poháněných parním strojem. Osvětlovala sice jen dvacet lamp, ale přesto to byla síť.

Na ni navázala elektrická síť poháněná vodními dynami ve zlatých dolech v pohoří Sierra Nevada v Kalifornii a brzy začaly svítit tisíce elektrických světel. Zanedlouho však přišly další změny. Tyto rané sítě byly na počátku 80. let 19. století zásadně proměněny díky paralelnímu obvodu, který vynalezl Thomas Edison.

Před Edisonovým vynálezem byly sítě zapojeny sériově, což znamenalo, že pokud jedna žárovka zhasla, celý systém se zastavil, protože elektřina nemohla projít nefunkční žárovkou. Edisonův přínos spočíval v poznání, že elektrický proud může využít všechny dostupné cesty, i když je jedna z nich delší než druhá. Díky tomu bylo možné připojovat žárovky paralelně a zabránit tak celkovému výpadku systému kvůli jedné vadné žárovce.

Do roku 1892 se začaly rychle množit pouliční lampy zapojené v paralelních obvodech a deník New York Times zavěsil kolem svých kanceláří desítky paralelně zapojených žárovek.

Vynález paralelního obvodu byl skutečně revoluční, stále však neexistovala žádná rozsáhlá síť, na kterou by se dalo napojit. Mnoho menších subjektů vlastnilo své vlastní soukromé elektrárny a města byla doslova zamotaná do nekonečné pavučiny drátů.

Velké metropolitní oblasti, jako je New York City, měly chaoticky spletené svazky vedení visící ze střech a sloupů. V některých čtvrtích byl chumel drátů tak hustý, že sotva bylo vidět na oblohu. Tato uspořádání však netvořila žádnou skutečnou jednotnou síť; šlo spíše o soubor nezávislých elektrických systémů v rukou soukromých firem, korporací i města.

Například na dolním Manhattanu působilo v roce 1893 dvacet podniků zabývajících se osvětlením a telegrafií, z nichž každý měl vlastní vedení. Rozsáhlejší síť se stala možnou až s nástupem střídavého proudu (AC) v roce 1887.

Na rozdíl od stejnosměrného proudu je střídavý proud způsob přenosu elektřiny, při němž se směr toku neustále mění. Elektromagnetický generátor, který tento proud vytváří, má rotující póly, takže energie může v jednom okamžiku proudit jedním směrem a vzápětí opačným.

Jednou z hlavních výhod střídavého proudu bylo, že umožnil pomocí transformátorů zvyšovat nízké napětí na vysoké. To bylo zásadní, protože vysoké napětí může na dlouhé vzdálenosti cestovat s mnohem menšími ztrátami než napětí nízké. Najednou tak bylo možné postavit elektrárnu, která zásobovala města vzdálená několik mil.

Příkladem je společnost Cataract Construction Company, která v roce 1891 začala budovat velkou elektrárnu u Niagarských vodopádů. Toto zařízení, dokončené v roce 1896, zajišťovalo stálý přísun elektřiny městu Buffalo, vzdálenému zhruba 20 mil.