Bâtiments de l'exposition colombienne du 1893 World à Chicago, éclairés par le courant alternatif de George Westinghouse. Field Museum Library / Wikipedia, CC BY
De nombreux experts considèrent le réseau électrique comme le plus grande réalisation d'ingénierie du 20ème siècle. Mais si Thomas Edison, inventeur du première centrale commerciale, avait eu son chemin, le réseau moderne n'aurait pas été construit. Au lieu de cela, les États-Unis auraient été alimentés par de nombreuses centrales au charbon, espacées d'un kilomètre environ, sans aucune électricité dans les zones rurales.
Un autre pionnier de l'électricité, ingénieur et inventeur George Westinghouse, était convaincu que le système d'Edison ne serait pas évolutif, pour utiliser un terme moderne. Lorsque Westinghouse a entendu parler d'une technologie qui permettrait d'envoyer de l'électricité sur de longues distances avec peu de pertes, il s'est lancé dans le secteur de l'énergie électrique.
"La guerre actuelle: Director's Cut”Raconte l'histoire de leurs concurrents. Bien que le film ne soit pas complètement fidèle à l'histoire, il montre à quel point les avancées technologiques qui peuvent sembler ésotériques à l'époque peuvent affecter la vie quotidienne.
Le réseau électrique américain compte plus de 160,000 kilomètres de lignes de transmission qui acheminent l'électricité des centrales électriques vers les villes. Le courant alternatif a rendu faisable.
Un choix clé
«La guerre actuelle» passe par le choix entre courant alternatif ou continu transporter l'énergie électrique des centrales vers les clients.
Le courant continu, ou courant continu, coule régulièrement, comme de l'eau qui s'écoule d'un pichet dans un verre. Les lampes de poche modernes fonctionnent avec des piles à courant continu, qui fournissent une alimentation constante, du moins jusqu'à épuisement. Le courant alternatif, ou le courant alternatif, inverse périodiquement la direction, reflétant et coulant un peu comme le jet d'eau d'une pompe à main d'époque lorsque la poignée est poussée de haut en bas.
Le courant continu et le courant alternatif peuvent être utilisés pour faire fonctionner des ampoules et du matériel, mais lorsque l'un ou l'autre type de courant passe sur des câbles électriques, il perd de la puissance à cause de la résistance des fils. L'augmentation de la tension ou de la pression qui fait passer le courant électrique réduit considérablement les pertes. Par exemple, si la tension est doublée, la perte de puissance diminue d'un facteur quatre.
Image de Harpers Weekly montrant des ouvriers enterrant des lignes électriques à courant continu à la centrale électrique Pearl Street d'Edison à New York, 1882. Wikimedia
Lorsque le système à courant continu d’Edison est arrivé sur le marché du 1882, l’augmentation de sa tension pour réduire les pertes de transmission dépassait de loin la technologie du jour. D'autre part, l'augmentation ou la diminution de la tension alternative - la version développée par Westinghouse - ne nécessitait qu'un morceau de fer bon marché, avec quelques spires de fil.
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Westinghouse a vu le potentiel révolutionnaire de cet appareil, qui sera bientôt connu sous le nom de Transformateur de tension, quand il a lu un compte technique d'un système affiché à la 1885 London Inventions Exhibition. Beaucoup meilleur dirigeant d'entreprise qu'Edison, Westinghouse a réalisé que l’énergie pouvait être efficacement transmise sur plusieurs kilomètres à haute tension, ce qui réduisait considérablement la nécessité de construire des centrales électriques.
Il obtint les droits de brevet américains sur le transformateur et forma immédiatement Westinghouse Electric. Il a fallu sept autres années et le génie des immigrés serbes Nikola Tesla- qui a inventé une série de Moteurs durables et adaptables fonctionnant en courant alternatif, puis vendu les brevets à Westinghouse - avant que les gens ne s'aperçoivent que le courant alternatif fournissait de l'énergie beaucoup moins cher que le courant continu.
Inventer des histoires
Le premier transformateur commercial, conçu par William Stanley pour Westinghouse dans 1886, facilite l’augmentation et la diminution de la tension d’un flux de courant alternatif. Laboratoire national de champs magnétiques élevés, CC BY-ND
Cliquer sur 'j'aime' Steve Jobs chez Apple, Edison mythes créés comme il créait l'avenir. «La guerre actuelle», répète un whopper lancé par Edison, qui a envoyé plusieurs dizaines d’employés à la recherche du bon filament sur la Terre pour que ses ampoules brûlent plus de 10.
À la fin des 1870, Edison et le chimiste anglais Joseph Swan produisaient des ampoules utilisant des filaments de coton recouverts de carbone comme éléments émettant de la lumière. La principale avancée d'Edison consistait à perfectionner l'équipement afin de aspirer l'air de l'ampoule et le sceller, qui empêche le filament de brûler en éliminant l'oxygène de l'intérieur de l'ampoule. Le filament dans l'ampoule évacuée a duré plus d'une heure 13, mais l'histoire exagérée d'Edison d'explorateurs à la casquette à la recherche de matériaux a duré plus d'un siècle.
«The Current War» commet deux autres erreurs graves. Tout d'abord, ça se voit Franklin Pope, Ingénieur en chef de Westinghouse, s’électrocutant alors qu’il s’efforçait de perfectionner un générateur de courant alternatif à Pittsburgh. En fait, Pope a travaillé pour Edison à la fin des 1860 sur des projets comprenant inventer le ticker boursieret est ensuite devenu avocat en brevets avec Westinghouse en tant que client. Il est mort en dépannant du matériel haute tension dans son sous-sol du Massachusetts dans 1895, des années après les événements centraux du film.
Deuxièmement, la conclusion du film est fixée à l'ouverture de la 1893 Salon mondial de Chicago, qui a été éclairé par Courant alternatif de Westinghouse. La scène se passe à l'exécution d'un meurtrier condamné à New York, dans une chaise électrique à courant alternatif. Edison avait vanté le fauteuil électrique auprès des autorités de l'État de New York, dans l'espoir de discréditer le courant alternatif en le rendant synonyme, dans l'esprit du public, de la mort par électrocution. Mais bien l'exécution a été bâclée et il a fallu quatre minutes pour que le condamné meure, le jeu d'Edison a échoué. Et cela s'est passé à 1890, trois ans avant le salon.
DC moderne contre AC
Aujourd'hui, les progrès de l'électronique de puissance ont rendu pratique et économique la transformation de la tension du courant continu avec des dispositifs beaucoup plus petits que ceux utilisés pour le courant alternatif, permettant ainsi une utilisation plus large du courant continu. Le DC offre d’importants avantages: C’est ce que notre équipement numérique et nos nouvelles lampes à LED utilisent afin d’éviter les pertes de conversion entre le courant alternatif et le courant continu.
Les batteries des véhicules électriques fonctionnent au courant continu.
Lignes de transmission à courant continu haute tension achemine maintenant l'électricité à Boston vers les barrages hydroélectriques du Canada. Les panneaux solaires produisent du courant continu et les visionnaires imaginent des bâtiments entièrement câblé pour DC, alimentant les éclairages à LED et chargeant les batteries CC dans les véhicules électriques. Microgrids à courant continu qui produisent et stockent de l'électricité localement peuvent augmenter la résilience aux catastrophes naturelles ou aux attaques délibérées.
Le système électrique américain pourrait en fin de compte épouser les visions d'Edison et de Westinghouse. Mais comme la technologie du courant alternatif est omniprésente, cette transition pourrait prendre des décennies.
Pour un récit plus précis de la guerre actuelle, je recommande le livre merveilleux de l'historienne Jill Jonnes, Empires of Light: Edison, Tesla, Westinghouse et leur course à l'électrification du monde. Mais “The Current War: Director's Cut” tient bon deux points. Premièrement, la création de technologie a été un moteur de la grandeur nationale pendant une grande partie de l'histoire de l'Amérique. Deuxièmement, les inventions qui peuvent être commercialisées sont celles qui peuvent réellement changer le monde.
A propos de l'auteur
Jay Apt, professeur, École de commerce Tepper, ingénierie et politiques publiques et codirecteur, Carnegie Mellon Electricity Industry Centre, Carnegie Mellon University
Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.
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