Kiedy wynaleziono prąd? Historia odkrycia i rozwój elektryczności
Większość z nas nie dostrzega już tego, że obecnie życie bez elektryczności byłoby praktycznie niemożliwe. A przecież ludzkość nauczyła się ujarzmiać prąd elektryczny dopiero w XIX w. wraz z wynalezieniem pierwszego ogniwa elektrycznego, choć z istnienia wyładowań atmosferycznych zdawaliśmy sobie sprawę znacznie wcześniej. Kto i kiedy wynalazł prąd?
Kiedy wynaleziono prąd? Historia odkrycia energii elektrycznej
Na pytanie zadane w tytule artykułu nie ma prostej odpowiedzi, ponieważ w rzeczywistości prąd elektryczny, rozumiany jako uporządkowany ruch elektronów przemieszczających się w określonym środowisku, wynalazł się…sam. A dokładnie wynalazła go ewolucja wraz z kreacją pierwszych organizmów żywych, których, proste jeszcze układy nerwowe wykorzystywały impulsy elektryczne do przenoszenia bodźców i informacji.
Na długo przed tym, zanim powstała jakakolwiek teoria dotycząca elektryczności, ludzie dostrzegli, że niektóre zwierzęta produkują wyładowania elektrostatyczne. W tekstach staroegipskich, pochodzących z 2750 r. p.n.e. pojawiają się informacje o rybach elektrycznych, które były w stanie produkować wyładowania elektrostatyczne. Te same zjawiska zaobserwował Pliniusz Starszy i Scribonius Largus, którzy opisali w swoich dziełach sumy elektryczne i ryby drętwokształtne. Usiłowano nawet leczyć osoby cierpiące na chroniczne bóle głowy i problemy psychiczne takimi właśnie wyładowaniami. Już kilka tysięcy lat temu pojawił się więc zabieg podobny do wprowadzonych znacznie później elektrowstrząsów!
Zamiast więc pytać o to kiedy wynaleziono prąd, warto zastanowić się raczej, kiedy ludzkość nauczyła się go rozumieć i wykorzystywać do swoich celów.
Prąd elektryczny – kto i kiedy go wynalazł?
Pierwsze poważniejsze badania nad elektrycznością i magnetyzmem prowadził angielski lekarz i fizyk, William Gilbert. W swoim dziele zatytułowany De Magnete opisał on przypadki naturalnie namagnesowanych fragmentów skał i odróżnił je od statycznej elektryczności, jaka powstaje w wyniku dynamicznego pocierania bursztynu jedwabiem (na marginesie, na ten fenomen pierwszy zwrócić uwagę grecki filozof Tales z Miletu, więc zasadniczo jemu zawdzięczamy odkrycie elektryczności statycznej). Zjawisko elektryczności było analizowane przez wielu badaczy, w tym Isaaca Newtona i jednego z Ojców Założycieli Stanów Zjednoczonych, czyli Benjamina Franklina. Co ciekawe Franklin był tak zaangażowany w swoje badania, że wyprzedawał nawet prywatny majątek, byleby tylko móc kontynuować doświadczenia. Tak naprawdę jednak aż do 1800 roku wszystkie rozważania pozostawały w sferze czysto teoretycznej, pomijając liczne, choć niewiele wnoszące w rozwój cywilizacji eksperymenty.
Właśnie w 1800 roku włoski fizyk i chemik Alessandro Volta wynalazł pierwszą baterię, tzw. ogniwo Volty, wykorzystując do tego naprzemiennie ułożone warstwy cynku i miedzi. Można powiedzieć, że to właśnie fenomen Volty, który pokazał, że da się stworzyć źródło stabilnej energii elektrycznej, zapoczątkował erę odkryć na tym polu.
Najważniejsze odkrycia związane z elektrycznością
Odkryć związanych z elektrycznością na przestrzeni ostatnich dwustu kilkudziesięciu lat było tak wiele, że trudno wymienić je wszystkie. Spróbujmy więc skupić się na tych najważniejszych, które rzeczywiście zrewolucjonizowały przemysł i życie codzienne.
W latach 70. XIX wieku Thomas Edison opracował pierwszy generator zasilany prądem stałym. Ta technologia została wykorzystana, aby zapewnić oświetlenie w całym Nowym Jorku. W tej samej dekadzie wynaleziono również telefon. Serbsko-amerykański inżynier Nikola Tesla opracował też pierwszy silnik i generator na prąd przemienny. Chcąc ochronić swoje odkrycie, rozpuścił plotkę o rzekomych niebezpieczeństwach związanych z tą technologią. Po tym jednak, jak wykorzystano jego mechanizm, aby rozświetlić 100 tysięcy punktów świetlnych na wystawie Chicago World Fair w 1893 r., osiągnięcie Tesli stało się głównym źródłem zasilania w całych Stanach Zjednoczonych. Zaledwie 10 lat wcześniej uruchomiono pierwszą kolej elektryczną, tzw. Volks Railway w Brighton (Wielka Brytania). Co ciekawe kolejka jeździ po dziś dzień, choć już jedynie w celach turystycznych i wyłącznie na odcinku jednej mili.
Jak powstaje prąd elektryczny?
Produkcja elektryczności to skomplikowany proces. W końcu nie wystarczy wydobyć węgla z ziemi lub postawić wiatraka albo nawet rozszczepić atomu, aby dało się w ten sposób uruchomić fabrykę. Konieczna jest zamiana jednego rodzaju energii, np. energii kinetycznej strumienia wody lub wiatru w energię elektryczną. Dlatego tak ważne jest opracowanie możliwie wydajnego generatora, który – dzięki turbinom – wytwarza prąd elektryczny.
Generator wraz z turbinami jest więc kluczowym elementem w zasadzie każdego rodzaju elektrowni. Naturalnie na innej zasadzie działają farmy fotowoltaiczne, czy mikroinstalacje fotowoltaiczne. Tam energia elektryczna jest wytwarzana dzięki efektowi fotowoltaicznemu.
Elektryczność w życiu codziennym – od odkrycia do współczesności
Początki elektryczności w gospodarstwach domowych to lata 30. ubiegłego wieku. Wtedy pojawiły się pierwsze telewizory, lodówki, odkurzacze i żelazka, stopniowo zadomawiając się wśród „zwykłych” odbiorców. Kolejne dekady to czas rozwoju elektrowni wodnych, ale też jądrowych. Pierwsza elektrownia atomowa wytwarzająca prąd elektryczny na dużą skalę powstała w 1956 r. w Calder Hall. Na wiatrowe elektrownie trzeba było zaczekać jeszcze kolejne 40 lat. Dopiero w 2000 r. u wybrzeży szkockiej wyspy Islay powstała pierwsza instalacja, która wykorzystywała ruch fal do kompresowania powietrza napędzającego generator prądu elektrycznego.
Oczywiście dzisiaj elektryczność jest wykorzystywana na wiele innych sposobów. Za jej pomocą napędza się maszyny przemysłowe i całe linie technologiczne, samochody elektryczne, komputery i smartfony, bez których funkcjonowanie i rozwój społeczeństw byłby niemożliwy. Warto wspomnieć, że do niedawna – pomimo dynamicznego rozwoju elektrotechniki – napotykano na zasadniczy problem. Był nim brak możliwości magazynowania energii elektrycznej na dużą skalę. Dało się ją jedynie transportować za pomocą sieci elektroenergetycznej, ale wyprodukowany naddatek prądu przepadał. Wszystko zmieniło się wraz z wynalezieniem magazynów energii, które działają podobnie do akumulatora samochodowego, gromadząc i oddając prąd.
Dokąd zmierza elektryczność?
Dzisiaj priorytetem rozwoju są technologie niskoemisyjne. Nie chodzi więc o to, aby wytworzyć prąd elektryczny, co wychodzi nam już całkiem nieźle, ale by zrealizować ten cel jak najmniejszym kosztem dla środowiska (i oczywiście gospodarki). Jest to o tyle istotne, że z szacunków Międzynarodowej Agencji Energetycznej (ang. International Energy Agency, IEA) zapotrzebowanie na prąd rośnie o kilka punktów procentowych rocznie. Najwięcej energii zużywają Chiny, bo aż 54% globalnej produkcji1. Niskoemisyjnymi źródłami energii są wszelkiego rodzaju technologie Odnawialnych Źródeł Energii (OZE), a także energia jądrowa, która formalnie OZE nie jest. Oczekuje się, że udział OZE w światowej produkcji prądu elektrycznego wzrośnie w tym roku do 47%. Można więc powiedzieć, że choć ludzkość dosyć wolno odwraca wektor działań ukierunkowany na stopniowe wyniszczanie środowiska, robi to konsekwentnie.
Oczywiście Odnawialne Źródła Energii też borykają się ze swoimi problemami. Jednym z nich są tzw. Dunkelflaute, tłumaczone jako mrok antycyklonalny. To sytuacja, kiedy nie jest możliwa produkcja prądu ani z fotowoltaiki, ani z wiatru. Taka sytuacja miała miejsce m.in. w Niemczech w dniach 5-7 listopada oraz 11-12 grudnia 2024 roku. Na szczęście nie są to przypadki częste.
