Các cuộc chiến thường xuất phát từ xung đột lợi ích hoặc tranh đoạt một nguồn tài nguyên nào đó. Chúng ta từng chứng kiến những cuộc chiến vì dầu mỏ, vàng hoặc lãnh thổ, nhưng có lẽ không nhiều người được nghe nói đến một cuộc chiến vì…điện năng.

Vào cuối thế kỷ 19, ba nhà phát minh lỗi lạc Thomas Edison, Nikola Tesla và George Westinghouse, đã tham gia một cuộc chiến để quyết định dòng điện một chiều (DC) hay dòng điện xoay chiều (AC) sẽ trở thành tiêu chuẩn cho ngành công nghiệp điện. Trong cuộc tranh chấp gay gắt của họ – được giới khoa học gọi là “Cuộc chiến dòng điện” – Edison đấu tranh cho việc sử dụng hệ thống điện một chiều [dòng điện chỉ truyền theo một hướng]. Trong khi đó, Tesla và Westinghouse muốn thúc đẩy hệ thống điện xoay chiều [dòng điện có chiều và cường độ biến đổi theo thời gian].

Hai nhà phát minh thiên tài Thomas Edison (bên phải) và Nikola Tesla. Ảnh: Wikimedia
Hai nhà phát minh thiên tài Thomas Edison (bên phải) và Nikola Tesla. Ảnh: Wikimedia

Sự thống trị của điện một chiều

Edison phát triển những bóng đèn sợi đốt đầu tiên trên thế giới vào cuối thập niên 1870. Sau đó, ông bắt đầu xây dựng một hệ thống sản xuất, phân phối điện một chiều để các doanh nghiệp và hộ gia đình có thể sử dụng phát minh mới của mình. Hệ thống do Edison tạo ra bao gồm: máy phát điện một chiều chạy bằng hơi nước, đường dây truyền tải, công tắc, dụng cụ đo mức điện năng tiêu thụ.

Trở ngại của hệ thống truyền tải điện một chiều là tổn thất điện năng và sụt điện áp dọc theo dây dẫn, nghĩa là các nhà máy điện cần được đặt trong phạm vi một km hoặc ngắn hơn so với vị trí của khách hàng. Do đó, để điện một chiều trở nên phổ biến, người ta cần xây nhà máy điện rải rác khắp các địa phương. Tại thành phố, điều này rất khả thi ngoại trừ kinh phí tốn kém, gây ô nhiễm và ồn ào. Nhưng ở nông thôn, việc triển khai là không thực tế vì khoảng cách giữa các khu dân cư quá lớn.

Không nản lòng, Edison khánh thành nhà máy điện đầu tiên tại nhà ga Pearl Street ở Manhattan, thành phố New York (Mỹ) vào năm 1882. Nhà máy này ban đầu chỉ phục vụ 82 khách hàng và cấp điện cho 400 bóng đèn thông qua một máy phát điện chạy bằng than. Trong vòng hai năm, Edison xây dựng thêm 18 nhà máy để thắp sáng đèn điện, và đến năm 1888 ông phải rất cố gắng mới đáp ứng nổi nhu cầu của khách hàng.

Điện xoay chiều ra đời

Năm 1884, một kỹ sư trẻ người Serbia tên là Nikola Tesla di cư sang Mỹ và gia nhập phòng thí nghiệm của Edison. Trong quá trình làm việc, Tesla đã giúp cải tiến máy phát điện một chiều của Edison. Không dừng lại ở đó, Tesla tìm ra cách để chế tạo động cơ và máy phát điện xoay chiều. Nó hoạt động hiệu quả hơn, rẻ hơn và đáng tin cậy hơn so với hệ thống điện một chiều. Tesla trình bày ý tưởng của mình cho Edison, nhưng Edison tuyên bố rằng điện xoay chiều quá nguy hiểm và không thể kiểm soát.

Thất vọng khi bị Edison từ chối, Tesla xin nghỉ việc và nhanh chóng thành lập doanh nghiệp riêng của mình vào năm 1887 để phát triển hệ thống điện xoay chiều. Công ty điện lực Tesla nhanh chóng thu hút được nhiều vốn đầu tư cũng như sự chú ý của George Westinghouse – người đã thương lượng để Tesla nhượng quyền sáng chế điện xoay chiều với giá 2,5 USD cho mỗi mã lực (HP) được bán ra. Kể từ đó, Tesla hợp tác chặt chẽ với Westinghouse để cùng nhau triển khai hệ thống điện xoay chiều. Công ty điện lực của Westinghouse nhanh chóng trở thành đối thủ cạnh tranh lớn nhất của Edison.

Đối với điện xoay chiều, công suất tiêu hao ở dây dẫn bằng điện trở nhân với bình phương cường độ dòng điện. Do đó bằng cách tăng điện áp [giúp giảm cường độ dòng điện] thì tiêu hao điện trên một dây dẫn sẽ nhỏ hơn nhiều, và điện năng có thể truyền đi trên những khoảng cách rất xa, mang lại hiệu quả kinh tế. Các hệ thống điện xoay chiều đầu tiên được sử dụng để cấp điện không chỉ cho bóng đèn, mà còn cho động cơ của nhiều loại máy móc khác.

Sự cạnh tranh của hai hệ thống truyền tải điện

Do cảm thấy bị đe dọa bởi sự trỗi dậy của điện xoay chiều, Edison đã phát động một chiến dịch tuyên truyền để làm mất uy tín của điện xoay chiều và thuyết phục công chúng rằng nó nguy hiểm hơn điện một chiều. Nhiều động vật đã bị giết bằng cách sử dụng dòng điện xoay chiều trước công chúng. Khi bang New York tìm kiếm một giải pháp nhân đạo hơn thay vì treo cổ các tù nhân bị kết án tử hình, Edison khuyến nghị nên sử dụng dòng điện xoay chiều vì nó gây ra cái chết nhanh nhất. Năm 1890, tử tù William Kemmler trở thành người đầu tiên chết trên ghế điện, hoạt động dựa trên nguồn điện xoay chiều.

Thiết bị xử tử mới đã khiến người dân lo ngại về sự an toàn của điện xoay chiều, góp phần ủng hộ sự lên án của Edison. Tuy nhiên, sau đó người ta chứng minh được rằng, dòng điện một chiều trên thực tế có khả năng gây chết người cao hơn. Chiến dịch của Edison đã làm chậm lại việc sử dụng phổ biến điện xoay chiều trong nhà ở tư nhân khoảng nửa thế kỷ. Ngay cả trong những năm 1950, một số căn hộ tại thành phố New York vẫn dùng điện một chiều.

Qua thời gian sử dụng, hệ thống điện xoay chiều tiên tiến hơn, linh hoạt hơn và rẻ hơn về mặt kỹ thuật đã chiếm dần thị phần và đánh bại hệ thống truyền tải điện một chiều của Edison. Sự kiện nổi bật nhất là việc Westinghouse giành được hợp đồng cung cấp điện cho Hội chợ Thế giới được tổ chức vào năm 1893 ở Chicago, đánh bật đối thủ General Electric [được thành lập vào năm 1892 bởi một vụ sáp nhập giữa công ty Edison General Electric và công ty Thomson – Houston Electric]. Hội chợ này trở thành nơi trình diễn và trưng bày hệ thống điện xoay chiều của Tesla.

Westinghouse cũng ký được hợp đồng quan trọng để lắp đặt các máy phát điện xoay chiều bên trong nhà máy thủy điện tại Thác Niagara. Vào năm 1896, nhà máy này bắt đầu cung cấp điện cho các thành phố như Chiacago và New York, bất chấp những thành phố này cách xa nhà máy hàng trăm km. Sự kiện trên được coi là điểm kết thúc cho “Cuộc chiến dòng điện”, và điện xoay chiều đã giữ vai trò thống trị cho đến ngày nay.

(Theo History, New York Times)