a
§ Tác giả: Alan Finkel | Nguồn: Cosmos
Biên dịch: Giang Do | Hiệu đính:  Za
11/02/2020

Trận chiến quyết định đã diễn ra vào năm 1893 tại Triển lãm Thế giới Chicago. Với một bên là nhà phát minh lừng danh Thomas Edison, và phe còn lại có sự hiện diện của Nikola Tesla, một nhân viên cũ của ông.

Vậy đâu là nguyên nhân dẫn đến cuộc chiến này? Phải chăng là họ muốn giải quyết xung đột liên quan đến tình ái, tôn giáo, hay tranh giành địa bàn? Trật lất hết cả. Trận chiến giữa Thomas Edison và Nikola Tesla đơn thuần là trận chiến giữa dòng điện xoay chiều (AC) với dòng điện một chiều (DC).

Trận chiến giữa Thomas Edison và Nikola Tesla đơn thuần là trận chiến giữa dòng điện xoay chiều (AC) với dòng điện một chiều (DC).

Một số thông tin nhanh: dòng điện trong dây kim loại là dòng di chuyển của các electron do được điện áp thúc đẩy. Nếu như nguồn của điện áp là từ pin, thì các electron sẽ chỉ chuyển động theo một hướng. Ta gọi đây là dòng điện một chiều, hay DC (direct current).

Tuy nhiên, pin không phải là một nguồn năng lượng chính. Vì vậy, ta thường khai thác năng lượng từ than đá hoặc khí đốt tự nhiên. Hóa năng từ những nguồn này được giải phóng trong lò đốt dưới dạng nhiệt năng để tạo ra hơi nước làm quay trục của máy phát. Trong trường hợp đơn giản nhất, trục sẽ làm quay nam châm bên trong một cuộn dây, và tạo ra dòng điện theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Cực tính thay đổi qua lại giữa dương và âm vô số lần trong vòng một giây trong khi trục máy phát quay, khiến cho dòng điện liên tục thay đổi chiều chuyển động. Ta gọi đây là dòng điện xoay chiều, hay AC (alternating current). Dù là chiều nào thì sự chuyển đổi qua lại của AC cũng không triệt tiêu công dụng của nó. Dòng điện này có thể làm những việc hữu ích từ cả hai chiều, chẳng hạn như làm nóng dây trong máy nướng bánh mì.

Bắt đầu từ cuối những năm 1880, Edison đã phát triển một phương tiện sản xuất điện DC sinh lời, cùng một bộ thiết bị liên quan, bao gồm cả động cơ và công tơ để tính toán năng lượng DC đã tiêu thụ. Tuy nhiên, ở đây tồn tại một lỗ hổng: vào thời đó, không có cách nào để tăng hoặc giảm trị số của điện áp một chiều. Nhằm đảm bảo an toàn trong quy trình sử dụng điện tại gia, cũng như trong các xí nghiệp, máy phát điện DC đã được thiết kế để sản xuất điện ở điện áp thấp. Điều này có thể dẫn đến thất thoát lớn trong quá trình truyền tải điện từ máy phát đến người tiêu dùng. Edison cho rằng nhược điểm này có thể chấp nhận được, nhưng để bù lại, khoảng cách giữa máy phát điện và người tiêu dùng bị giới hạn ở mức dưới một đến hai kilometre.

Thomas Edison. Ảnh: Wikipedia.

Ở chiến tuyến bên kia, Tesla sở hữu một vũ khí bí mật được gọi là máy biến áp. Đó là một thiết bị được lắp ráp đơn giản, bao gồm lõi sắt và cuộn dây đồng, dùng để điều chỉnh tăng giảm điện áp. Hạn chế của máy biến áp là thiết bị này chỉ hoạt động với dòng điện xoay chiều.

Với máy biến áp, Tesla có thể tăng công suất máy phát lên hàng nghìn volt để truyền tải điện với mức tổn thất thấp từ khoảng cách xa, sau đó giảm điện áp xuống một lần nữa nhằm đạt đến được mức độ an toàn để cung cấp cho người tiêu dùng.

Nikola Tesla. Ảnh: Wikipedia.

Có rất nhiều những vấn đề ẩn chứa đằng sau, xoay quanh cuộc cạnh tranh về dòng điện, bao gồm tiền bản quyền bằng sáng chế và quyền điện khí hóa các thành phố của Hoa Kỳ. Trận đụng độ giữa hai nhà phát minh do đó được gọi là Cuộc chiến Dòng điện.

Cảm thấy cục diện trận chiến đang ở thế bất lợi cho mình, Edison đã thay đổi chiến thuật và khởi xướng một chiến dịch bóp méo thông tin nhằm thuyết phục công chúng tin vào mối nguy hiểm mà dòng điện AC đem lại. Để tăng hiệu quả tuyên truyền, ông đã dàn xếp các vụ giật điện công khai những chú chó, mèo và ngựa đi lạc.

Những cuộc giao tranh này cứ thế tiếp diễn trong suốt khoảng thời gian dẫn đến sự kiện ở Chicago; đó là khi chiến thắng về tay phe AC của Tesla, và họ đã được trao hợp đồng điện khí hóa toàn Triển lãm. Từ đó, AC trở thành dòng điện độc tôn, với thành tựu lớn nhất có thể kể đến là việc điện khí hóa toàn bộ đèn đường ở thành phố Buffalo vào năm 1986, sử dụng nguồn điện xoay chiều được cung cấp từ các máy phát thủy điện ở thác Niagara.

Sự phân phối rộng rãi của dòng điện AC đã chiếm lĩnh vị thế độc tôn trong hơn 100 năm qua. Bất chấp điều đó, cuộc nổi dậy của dòng điện DC đang âm thầm diễn ra ngay giữa đời sống của chúng ta. Tất cả máy tính, máy móc, đèn LED và xe điện của chúng ta đều chạy bằng DC. Và khi xử lý năng lượng ở công suất lớn nhất – tỉ như việc phân phối điện giữa các vùng cách nhau hàng ngàn cây số – các kỹ sư đã phát hiện ra rằng tổn thất từ một ​​đường dây truyền tải triệu volt sẽ thấp hơn nếu nó dẫn điện một chiều thay vì điện xoay chiều.

Các kỹ sư đã phát hiện ra rằng tổn thất từ một ​​đường dây truyền tải triệu volt sẽ thấp hơn nếu nó dẫn điện một chiều thay vì điện xoay chiều.

Một lần nữa, máy biến áp lại đóng vai trò là vũ khí bí mật, nhưng lần này nó vận hành với điện DC thay vì AC. Những máy biến áp mới này có dạng các mạch điện tử có thể điều chỉnh giá trị điện áp DC trong khoảng từ một vài đến một triệu volt, và còn hơn thế. Có kích cỡ nhỏ và khối lượng nhẹ hơn so với loại máy truyền thống, máy biến áp điện một chiều giúp tích hợp năng lượng gió và mặt trời vào lưới điện dễ dàng hơn, và giúp giảm thiểu nguy cơ mất điện hàng loạt giữa các vùng phát điện riêng biệt.

Trong những thập kỷ tới, rất có thể ta sẽ được chứng kiến dòng điện DC vùng lên nắm thế thượng phong về sự ưu việt. Mong là lần này sẽ không có cuộc chiến nào xảy ra – tôi dự đoán sẽ không còn cảnh giật điện công khai những chú mèo đi lạc nữa; thay vào đó là một quá trình chuyển giao từ từ và khéo léo. Nhưng từ giờ cho đến đầu thế kỷ tiếp theo, phe Edison hoàn toàn có thể hy vọng giành được chiến thắng cuối cùng.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

đọc thêm
Mới nhất
Vạn vật hữu linh
Tại sao con người dồn nhiều tài nguyên giải cứu từng cá thể động vật trong khi môi trường sống chung đang bị phá hủy và cả loài có nguy cơ tuyệt chủng?