Хроники электрификации: личности и организации
Лодыгин
Александр Николаевич Лодыгин родился в селе Стеньшино Липецкого уезда Тамбовской губернии
По семейной традиции Александр должен был стать военным, и поэтому в 1859 году он поступил в неранжированную роту («подготовительные классы») Воронежского кадетского корпуса, которая располагалась в Тамбове, затем был переведён в Воронеж с характеристикой: «добр, отзывчив, прилежен». В 1861 году в Тамбов переехала вся семья Лодыгиных. В 1865 году Лодыгин был выпущен из кадетского корпуса юнкером в 71-й пехотный Белевский полк, а с 1866 по 1868 годы учился в Московском юнкерском пехотном училище.
В 1870 году Лодыгин вышел в отставку и переехал в Санкт-Петербург. Здесь он ищет средства для создания задуманной им летательной машины с электрическим двигателем (электролёта) и параллельно начинает первые опыты с лампами накаливания. Также вёл работу над проектом водолазного аппарата. Не дождавшись решения от российского военного министерства, Лодыгин пишет в Париж и предлагает республиканскому правительству использовать летательный аппарат в войне с Пруссией. Получив положительный ответ, изобретатель едет во Францию. Но поражение Франции в войне остановило планы Лодыгина.
Вернувшись в Петербург, он вольнослушателем посещал в Технологическом институте занятия по физике, химии, механике. проводил опыты и демонстрации электрического освещения лампами накаливания в Адмиралтействе, Галерной гавани, на Одесской улице, в Технологическом институте.
Первоначально Лодыгин пытался использовать в качестве нити накала железную проволоку. Потерпев неудачу, перешёл к экспериментам с угольным стержнем, помещённым в стеклянный баллон.
В 1872 году Лодыгин подал заявку на изобретение лампы накаливания, а в 1874 году — получил патент на своё изобретение и Ломоносовскую премию от Петербургской академии наук. Лодыгин запатентовал своё изобретение во многих странах: Австро-Венгрии, Испании, Португалии, Италии, Бельгии, Франции, Великобритании, Швеции, Саксонии и даже в Индии и Австралии. Он основал компанию «Русское товарищество электрического освещения Лодыгин и К°».
В 1870-х годах Лодыгин сблизился с народниками. В 1875—1878 годы он провёл в туапсинской колонии-общине народников. С 1878 года Лодыгин снова в Петербурге, работал на разных заводах, занимался усовершенствованием водолазного аппарата, трудился над другими изобретениями. За участие в Венской электротехнической выставке Лодыгин был награждён орденом Станислава III-й степени — редкий случай среди российских изобретателей. Почётный инженер-электрик Санкт-Петербургского электротехнического института.
В 1884 году начались массовые аресты революционеров. Среди разыскиваемых — знакомые и друзья Лодыгина. Он решил уехать за границу. Расставание с Россией продлилось 23 года. Лодыгин работал во Франции и США, создавая новые лампы накаливания, изобретал электропечи, электромобили, строил заводы и метрополитен. Особо надо отметить полученные им в этот период патенты на лампы с нитями из тугоплавких металлов, проданные в 1906 году «Дженерал электрик компани».
В 1884 году организовал в Париже производство ламп накаливания и прислал в Санкт-Петербург партию ламп для 3-й электротехнической выставки. В 1893 году обратился к нити накала из тугоплавких металлов, применявшейся им в Париже для мощных ламп 100—400 свечей. В 1894 году в Париже организовал ламповую фирму «Лодыгин и де Лиль». В 1900 году участвовал во Всемирной выставке в Париже. В 1906 году в США построил и пустил в ход завод по электрохимическому получению вольфрама, хрома, титана. Важное направление изобретательской деятельности — разработка электрических печей сопротивления и индукционных для плавки металлов, меленита, стекла, закалки и отжига стальных изделий, получения фосфора, кремния.
В 1895 году Лодыгин женился на журналистке Алме Шмидт, дочери немецкого инженера. У них родилось две дочери, в 1901 году — Маргарита, а в 1902 году — Вера. Семья Лодыгиных в 1907 году переехала в Россию. Александр Николаевич привёз целую серию изобретений в чертежах и набросках: способы приготовления сплавов, электропечи, двигатель, электроаппараты для сварки и резки.
Лодыгин преподавал в Электротехническом институте, работал в строительном управлении Петербургской железной дороги. В 1913 году он был командирован Управлением земледелия и землеустройства в Олонецкую и Нижегородскую губернии для выработки предложений об электрификации. Первая мировая война изменила планы, Лодыгин начал заниматься летательным аппаратом вертикального взлёта.
Участвовал Лодыгин и в политической жизни. Им была написана статья «Открытое письмо гг. членам Всероссийского национального клуба» (1910) и брошюра «Националисты и другие партии» (1912), изданная Всероссийским национальным клубом.
После Февральской революции 1917 года изобретатель не сработался с новой властью. Материальные трудности заставили семью Лодыгиных уехать в США. Приглашение вернуться в РСФСР для участия в разработке плана ГОЭЛРО Александр Николаевич из-за болезни был вынужден отклонить.
В марте 1923 года он умер в Бруклине.
У электрической лампочки нет одного-единственного изобретателя. История лампочки представляет собой целую цепь открытий, сделанных разными людьми в разное время (см. Лампа накаливания: история изобретения). Однако заслуги Лодыгина в создании ламп накаливания особенно велики. Лодыгин первым предложил применять в лампах вольфрамовые нити (в современных электрических лампочках нити накала именно из вольфрама) и закручивать нить накаливания в форме спирали. Также Лодыгин первым стал откачивать из ламп воздух, чем увеличил их срок службы во много раз. Другим изобретением Лодыгина, направленным на увеличение срока службы ламп, было наполнение их инертным газом.
Какие же шаги, по мысли Лодыгина, надо предпринять, чтобы свобода творчества процветала в стране, а значит, почва для спекуляции и пьянства исчезла бы? Первое — учреждение всесословного города и всесословной волости с равными для всех правами, «чтобы люди русские на своей земле не чувствовали себя эмигрантами, а вне Русской земли — заброшенными на произвол судьбы, — но людьми знающими, что они стоят на родной земле и она стоит за ними, что для нее и в нее они кладут свой труд». Второе — создание многонационального государства, где все нации будут жить в дружбе и братстве: «Я убежден, что как только благосостояние коренной России поднимется до уровня национальных окраин, как только «рыцари номера» (бюрократы-чиновники) с их личными лилипутскими интересами уступят место определенным национальным идеалам, уступят место правительству (курсив Лодыгина), которое во внутренней и внешней политике будет знать, что честь русского имени дороже всего и что главная его задача развивать способность и свободу творчества, — эти окраины перестанут чувствовать к коренной России недоверие и вражду, а сильной извне и внутри Россиею будут гордиться и называть своим Отечеством».
Строки эти написаны в 1910 году, когда русская промышленность представлена была кустарными промыслами, а крупные заводы и фабрики были в руках иностранных капиталистов, когда полезные ископаемые: нефть, газ, платина, железные и другие руды, каменный уголь, лес, хлопок — уходили за границу, возвращаясь на родину готовой продукцией. Покончить с этим, по разумению Лодыгина, можно, если научить людей профессиям, создать армию инженеров и техников, агрономов и горняков. Потому что тогда мы сами будем распоряжаться богатствами страны, сделаем ее изобильной и уважаемой.
ТРЕХФАЗНАЯ
**В эти годы в Новороссийске начиналось строительство первого и самого крупного элеватора. Для того, чтобы элеватор хорошо работал, он был полностью электрифицирован. Для этого была построена электростанция трехфазного тока, которая была готова к эксплуатации в 1893 году. Это была первая не только в России, но и в мире промышленная электростанция, вырабатывающая трехфазный (переменный) ток. Электростанция служила для обеспечения электродвигателей перегрузочных механизмов током. Автором проекта был талантливый инженер А.Н. Щенснович. Он же и руководил строительством, применив изобретение М.О. Доливо-Добровольского. Чертежи генераторов и электродвигателей изготовила швейцарская фирма «Броун-Бовери». Всё электрическое оборудование, включая обмотку и сборку двигателей, изготовлялось на месте в механических железнодорожных мастерских. Сборка производилась в мастерской электростанции.
Станция имела большое здание, выстроенное в двух ярусах. На первом этаже было установлено 6 паровых котлов системы Шухова с поверхностью нагрева 80 кв. метров и давлением в 10 атмосфер, 4 паровые турбины. На одном валу с паровыми машинами располагались генераторы мощностью по 300 киловатт. Их было четыре, а кроме генераторов имелось ещё 100 асинхронных электродвигателей. Полная мощность электростанции соответствовала 1260 киловаттам. Машинное отделение представляло собой помещение, начиненное электрическими аппаратами. Одну из стен занимало табло управления, на котором размещалось огромное количество манометров и контрольных измерительных приборов.
Во втором ярусе была установлена мостовая кран-балка, которая передвигалась по рельсам, укреплённым в стенах здания. Кран-балка использовалась для установки тяжелых корпусов генераторов, а также для перемещения крупных электродвигателей и запчастей к ним.
Рядом со зданием электростанции возвели трубу котельного отделения. Труба возвышалась над зданием электростанции на много метров и была видна из каждого конца города. Вырабатываемая электроэнергия полностью шла на обеспечение нужд элеватора и на сторону не продавалась.
Гидроэлектростанция в немецком Лауффене-на-Неккаре находилась от выставочного Франкфурта-на-Майне на расстоянии 176 км. Электроэнергия передавалась по высоковольтной линии. И первый ток Всемирная выставка получила в августе 1891 года... После завершения выставки электростанция в Лауффене начала поставлять электроэнергию в соседний Хайльбронн, который стал первым городом в мире, потреблявшим ток на значительном расстоянии от места его выработки.
Доливо-Добровольский, Михаил Осипович
Михаил Осипович Доливо-Добровольский (21 декабря 1861 (2 января 1862), Гатчина — 15 ноября 1919, Гейдельберг) — известный электротехник польско-русского происхождения, один из создателей техники трёхфазного переменного тока.
В Одессе в 1878 году Михаил окончил реальное училище и 1 сентября 1878 года поступил в Рижский политехнический институт. 22 июня 1881 года за участие в антиправительственной агитации он был исключён из института без права поступления в другие высшие учебные заведения Российской империи. Для продолжения своего образования Михаил Осипович избрал Дармштадтское высшее техническое училище, где уделялось особое внимание практическому применению электричества.
Следующим шагом М. О. Доливо-Добровольского явился переход к трёхфазной системе. В результате исследования различных схем обмоток учёный сделал ответвления от трёх равноотстоящих точек якоря машин постоянного тока. Таким образом, были получены токи с разностью фаз 120 градусов. Таким путём была найдена связанная трёхфазная система, отличительной особенностью которой являлось использование для передачи и распределения электроэнергии только трёх проводов.
Весной 1889 г. М. О. Доливо-Добровольским был построен трёхфазный асинхронный двигатель мощностью около 100 Вт. Этот двигатель питался током от трёхфазного одноякорного преобразователя и при испытаниях показал вполне удовлетворительные результаты. Вслед за первым одноякорным преобразователем был создан второй, более мощный, а затем началось изготовление трёхфазных синхронных генераторов. Уже в первых генераторах применялись два основных способа соединения обмоток: в звезду и треугольник. В дальнейшем М. О. Доливо-Добровольскому удалось улучшить использование статора с помощью широко применяемого в настоящее время метода, заключающегося в том, что обмотку делают разрезной и противолежащие катушки соединяют встречно.
Важным достижением М. О. Доливо-Добровольского явилось также то, что он сделал обмотку статора распределённой по всей его окружности. Вскоре он внесён ещё одно усовершенствование: кольцевую обмотку статора заменил барабанной. После этого асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором приобрел современный вид.
В том же 1889 году М. О. Доливо-Добровольский изобрел трёхфазный трансформатор (германский патент №56359 от 29 августа 1889 года). Вначале это был трансформатор с радиальным расположением сердечников. Затем было предложено несколько конструкций так называемых «призматических» трансформаторов, в которых удалось получить более компактную форму магнитопровода.
Трёхфазная система не получила бы в первые же годы своего существования столь быстрого распространения, если бы не решила проблемы передачи энергии на большие расстояния. В 1891 году Михаилом Осиповичем была осуществлена Лауфен-Франкфуртская электропередача. Во Франкфурте-на-Майне, во время проведения международной выставки, демонстрирующей электротехнические достижения, перед главным входом на выставку был построен искусственный водопад и установлен мощный асинхронный двигатель Доливо-Добровольского на 100 л.с., который приводил в движение насос, подававший воду к водопаду. Небольшая гидроэлектростанция с трёхфазным синхронным генератором, которая с помощью понижающего и повышающего трансформаторов, сооруженных Доливо-Добровольским, передавала электроэнергию на невиданное в те времена расстояние в 170 км, была построена на реке Неккар, в местечке Лауфен. Выставка имела грандиозный успех. Делегации учёных и инженеров из-за границы приезжали ознакомиться с устройством невиданной электропередачи даже после закрытия экспозиции. Существует точка зрения, что именно с этого момента берёт своё начало современная электрификация.
В октябре 1891 г. была сделана патентная заявка на трёхфазный трансформатор с параллельными стержнями, расположенными в одной плоскости (германский патент №79608 от 4 октября 1891 года под названием «Drehstrom-Transformator mit drei Schenkeln nebeneinander in einer Ebene»). В принципе, эта конструкция сохранилась до настоящего времени.
М. О. Доливо-Добровольский мечтал вернуться в Россию. Предполагалось, что он станет деканом Электромеханического факультета Санкт-Петербургского политехнического института, открывшегося в 1899 году. Этим планам помешали договорные обязательства с AEG, которыми Михаил Осипович был связан.
В 1914 году, когда разразилась Первая мировая война, М. О. Доливо-Добровольский, сохранивший российское подданство, переехал в Швейцарию. В 1918 году он вновь приехал в Берлин, предполагая вернуться к работе в фирме AEG. Однако болезнь сердца, мучившая его с детства, обострилась.
ПРОДОЛЖЕНИЕ
Следующей вехой на пути внедрения новинки в повседневный быт стало 30 января 1880 года, когда был основан электротехнический отдел Русского технического общества, призванный курировать проблемы электрификации России. В том же году начались работы по освещению улиц Москвы и Петербурга, однако их объем можно считать крайне незначительным – пара сотен ламп на две столицы. Так же в этом же году в Киеве посредством ламп Яблочкова освещены мастерские Днепровского пароходства.
На этом этапе электрификации все потребители электроэнергии (каковыми являлись исключительно осветительные приборы) использовали постоянный ток, и существовали определенные проблемы с передачей электроэнергии на значительные расстояния. Вследствие этого источник электроэнергии располагался в непосредственной близости от потребителя. Так, например, в случае с Киевскими железнодорожными мастерскими каждый из четырех фонарей имел свою электромагнитную машину Грамма.
Спустя ровно два года после коронации в Петербурге императора Александра III, торжества по аналогичному поводу в Москве 15 мая 1883 года
были ознаменованы грандиозной иллюминацией Кремля. Для осуществления этого проекта на Софийской набережной была построена специальная электростанция.
В том же году, но уже в столице Империи фирма «Сименс и Гальске» освещает центральную улицу города (первая электростанция мощностью 35 киловатт — она размещалась на барже, пришвартованной у набережной Мойки. Там было установлено 12 динамо-машин, ток от которых по проводам передавался на Невский проспект и зажигал 32 уличных фонаря), а чуть позже электрифицируется Зимний Дворец.
Провода и роторы
Справедливости ради, проблема была не только в лампах, но и в электроснабжении. Производства устанавливали себе отдельные маломощные генераторы, города и деревни побогаче следовали тем же путём. Государственной программы финансирования электрификации не было, но иногда городские власти выделяли средств из резервных фондов. В 1912-м году сотрудники «Общества электрического освещения» взялись за создание крупных электростанций, которые могли бы снабжать энергией целые районы. Первой такой станцией стала «Электропередача» в Московской области, вокруг которой сейчас раскинулся городок Электрогорск. Эта станция до сих пор является местом проведения многочисленных экспериментов в области тепловой энергетики. На момент постройки она была самой крупной ТЭС, работавшей не на привозном топливе, а буквально «на подножном корме».
«Электропередача» обрела жизнь благодаря четырём людям: Кржижановскому, Радченко, Классону и Винтеру. Имя Классона станция носит сегодня; именно он подобрал место вблизи подходящего водоёма-охладителя и на богатейших залежах торфа, который изначально служил топливом для производства пара. Иван Радченко заведовал разработкой торфа. Александр Винтер, получивший образование в железнодорожном училище, через год после поступления в Киевский политехнический институт был выслан в Баку за студенческие беспорядки. В столице Азербайджана он по шестнадцать часов в сутки, по его же воспоминаниям, проводил в котельных. Работа в местном обществе «Электрическая сила» дала ему знания о функционировании паровых турбин, подобных тем, что позднее были установлены на «Электропередачу».
Однако построить станцию – это одно, а вот устроить подачу энергии от её генераторов к лампочкам и станкам – другое. 75 км от Москвы следовало каким-то образом преодолеть. На седьмом Всероссийском электротехническом съезде в 1913-м году инженеры договорились, что самый перспективный способ передачи энергии на большие расстояния – воздушные высоковольтные линии. Кабельный завод в Москве работал уже почти полвека, меди хватало, дерева для постройки опор – тоже. Имелись трансформаторы, как и теория, по которой можно было рассчитать оптимальный вольтаж для передачи и для потребления. Не было только одного – прецедента постройки семидесятикилометровой линии на землях Подмосковья. На землях, заболоченных и лесистых, и потому трудных для строительства, или же находящихся во владении частных лиц.
И как раз тут у энтузиастов-электротехников возникли проблемы. Дело в том, что не существовало практики взаимодействия поддерживаемого государством проекта с частными землевладельцами – дворянами и помещиками, далёкими от тяги к прогрессу. Законодательства, которое регулировало бы эти вопросы, не было тоже. А царскими указами в начале 20-го века поставить на место десяток зажиточных подданных уже не представлялось возможным. Поэтому руководители проекта, в основном Кржижановский и Винтер, лично договаривались с каждым из неуступчивых обладателей земель на пути от Электрогорска к Москве. Платили, заводили знакомства, увещевали и выпивали вместе с теми, кто упрямился.
Тем не менее, к 1914-му году была завершена постройка и «Электропередачи» мощностью 9 мегаватт, и ЛЭП. Москва получила своё электричество. На тот момент она была крупнейшей в России, да и в мире таких "гигантов" насчитывалось не более 15 (почти все в САСШ, как тогда назывались США). Предполагалось построить несколько таких электростанций, способных питать энергией Москву, а в перспективе весь Центральный район.
Новая станция заменила ряд мелких:
- Георгиевскую, построенную в 1902-м году; эта ТЭС работала на привозном топливе и давала свет зданиям в радиусе полутора вёрст;
- Городскую, за счёт которой освещался Каменный мост и площадь у храма Христа Спасителя;
- Дворцовую (построенную немецким промышленником Сименсом для освещения Кремля);
- привокзальные Ярославскую и Брестскую;
- и др.
Поскольку в 1914-м Российская империя вступила в Первую мировую войну, «Электропередача» так и осталась единственной станцией, способной снабжать энергией целую область.
РАУШСКАЯ
1 (13) февраля 1896 года Правление «Общества Электрического Освещения» постановило: «Устроить временную станцию и проложить кабельную сеть от нее…». Одновременно был утвержден предварительный план архитектора В. Николя и инженера А.Г. Бессона. Закладка электростанции между Раушской набережной и Садовнической улицей была осуществлена 14 (26) июня 1896 года. Электростанция получила название Раушская. Проект станции был разработан членом Правления «ОЭО» академиком Н.П. Басиным и инженером А.И. Колосовым, а руководил строительством военный инженер Н.В. Смирнов и инженер-технолог А.Г. Бессон (по другим сведениям проект станции составлен фирмой «Сименс и Гальске» в Шарлотенбурге, а по проекту Н.П. Басина выполнен фасад станции).
К 1 ноября 1896 года были собраны заявки от абонентов, желающих подключиться к новой станции. Согласно этим заявкам, должно было быть подключено 23 435 лампочек.
28 апреля (10 мая) 1897 года произведена приемка строений, а уже 14 (26) ноября 1897 года пущена 1-я очередь. 16 (28) ноября того же года торжественно открыта Раушская электростанция мощностью 3,3 МВт. Эту дату принято считать днем рождения ГЭС-1. В это же время был смонтирован 1-й щит управления.
Расположение станции на берегу реки позволило решить вопрос с водой, необходимой для ее работы. Вода забиралась непосредственно из Москвы-реки – до 18 тыс. тонн в час. Был устроен приемный деревянный колодец посередине реки и 2-й колодец с приемными клапанами (1-я насосная станция). Система водоснабжения Раушской электростанции была абсолютно грандиозной даже для такого города, как Москва. Мощность всех станционных водоснабжений позволяла довести подачу воды до 30 тыс. тонн или 2 400 000 ведер в час, что было в два раза больше, чем подача воды во всех московских водопроводах.
На Раушской электростанции были установлены водотрубные котлы, «Сименс и Линц» производительностью 6 тонн пара в час, работающие на нефти, и вертикальные паровые поршневые тихоходные машины Саксонского завода по 500 л.с. с генераторами «Сименс и Гальске» тройного расширения с конденсацией мощностью по 1 000 л. с. Паровые машины были соединены с генераторами трехфазного тока напряжением 2 100 В. Ток поступал в питательные кабели. В многочисленных трансформаторах, разбросанных по всему городу, ток трансформировался на 120 В и доставлялся абонентам. Это позволило увеличить радиус обслуживания до 5 км и снабжать потребителей электроэнергией не только для освещения, но и для производственных нужд.
В октябре 1898 года закончен перевод 800 абонентов от первой электростанции «Общества Электрического Освещения» – Георгиевской – на питание от Раушской станции. Тариф, предложенный «ОЭО» для московских потребителей, был достаточно высок – 50 копеек за 1 кВт•ч на освещение и 35 копеек – на технические цели.
После перевода абонентов в 1899 году была закрыта Георгиевская электростанция. За всю историю московского отделения «Общества Электрического Освещения 1886 года» и Мосэнерго это был единственный случай. Все, когда-либо построенные станции, кроме Георгиевской, работают до сих пор.
МАЛЕНЬКИЕ СТАНЦИИ
В это же время шло строительство меньших электростанций. Практика их создания была сформирована компанией Сименса в 80-х годах. В 1897-1898-м «Общество электрического освещения» в Петербурге строит электростанцию на Обводном канале, Кельнское общество «Гелиос» – ещё одну, на Новгородской улице, а Бельгийское анонимное общество электрического освещения – третью, на набережной Фонтанки. На десять лет этих станций хватает. Затем, после того, как правительственную комиссию не прошёл план постройки метро в Петербурге, принимается решение проложить линии электрического трамвая. В Киеве такой трамвай появился ещё в 1892-м году – для него построили полтора километра линий и 30-киловаттную электростанцию. Теперь же Генрих Графтио, впоследствии ведущий специалист по электрификации железных дорог, запускает в 1907-м году трамвай в Петербурге, и заодно строит «Трамвайную» электростанцию. В 1914-м началось строительство пятой станции, «Уткиной заводи». Но, как и в случае с предыдущими станциями, основную часть финансирования предоставили зарубежные инвесторы, в основном немецкие. С началом войны их попросили покинуть страну, да они и сами не горели желанием отдавать деньги вражескому государству. А «Русское акционерное общество электрических районных станций», которое формально руководило стройкой, само проект «не вытянуло».
За пределами столиц сооружение электростанций в основном находится в руках филиалов «Общества Электрического освещения» и электротехнических обществ – иностранные предприниматели редко заглядывали в провинции. В результате на просторах Российской империи нечасто появлялись мощные станции, зато часто – технически передовые. Например, та самая первая электростанция, вырабатывавшая переменный трёхфазный ток, была сооружена в Новороссийске. Краснодарский край вообще отличался хорошими показателями электрификации, в основном за счёт удачного для прокладки ЛЭП равнинного рельефа северного берега Кубани.
Также в отдалённых регионах хорошо обстояло дело с гидроэлектростанциями. Первая из них появилась на реке Березовка у Зыряновского рудника на Алтае. Её мощность составляла 150 кВт и спроектирована она была горным инженером Кокшаровым. Большей известностью пользовалась построенная в Петербурге, на реке Большая Охта, 300-киловаттная станция. Над её строительством в числе прочих работал Роберт Классон. Следующая ГЭС, получившая имя «Белый уголь», расположилась опять в глубинке, хотя и у курортных Ессентуков и Кисловодска – на реке Подкумок. Эта станция питала 400 уличных дуговых фонарей, электродвигатели для насосов минеральных вод и несколько трамвайных линий.
Вообще проекты использование энергии рек появились даже раньше, чем Сименс организовал своё «Общество электрического освещения». Предложения по строительству ГЭС в 1880-м выдвигал российский инженер Чиколев, а в 1892-м с аналогичными идеями выступал Николай Бенардос. По его замыслу электроэнергией, полученной от турбин на Неве, должен был снабжаться Петербург. Графтио предполагал использовать течение реки Волхов (при советской власти его проект будет претворён в жизнь). Но поскольку наиболее организованно работал Кржижановский с коллегами, ГЭС по используемости отставали от ТЭС.
И всё же в 1913-м году на протяжённых речках насчитывались тысячи небольших электростанций. Ещё больше их стояло на горных речушках, вблизи рудничных предприятий. К 1917-му году суммарная мощность гидроэлектростанций России достигала 19 МВт. Самая крупная из них вырабатывала 1350 кВт электричества и находилась в Туркестане – эта Гиндукушская ГЭС работает до сих пор. Для сравнения, самая производительная электростанция империи – «Электропередача» – производила 9000 кВт энергии.
Причины, почему в центральных регионах акцент делался на тепловых станциях, а на периферии – на ГЭС, довольно очевидны. Во-первых, изначально считалось, что равнинные, хоть и полноводные реки использовать для производства электроэнергии невыгодно. Во-вторых, в Москву и Петербург регулярно поставляли большое количество топлива, добытого в других государствах (важным поставщиком была Англия). А отдалённые населённые пункты рассчитывать на стабильное снабжение не могли. В то же время, обильные торфяные залежи в Подмосковье способствовали появлению небольших электростанций, находящихся в частном владении.
Первая ГЭС (тогда ее называли "водоэнергетической установкой") мощностью 700 киловатт была построена на кавказской речке Подкумок у города Ессентуки в 1903 году. Вторую построили монахи на Соловецких островах. В 1910 году по соглашению с американским концерном "Вестингауз" началось строительство Волховской ГЭС, мощность которой должна была достичь уже 20 мегаватт. Ее обещали построить все тот же "Сименс" и американская компания "Вестингауз". А в 1912 году множество компаний и банков объединились в консорциум по строительству гидроэлектростанции на днепровских порогах — будущего Днепрогэса. Экспертизу проекта провели немецкие специалисты; они же предложили проложить в обход будущей ГЭС канал, который сделал бы Днепр судоходным. Строительство примерной стоимостью 600 млн золотых рублей должно было начаться в 1915 году. Но ему, как и многим другим проектам, помешала Первая мировая война.
Начало Первой мировой несколько изменило расстановку сил в российском энергетическом сегменте. Со времён Сименса подрядчиками и спонсорами развёртывания сети электростанций выступали в основном подданные Германии. В 1909-м году более 85% электротехнических предприятий и компаний принадлежали не Российской империи; из-за обострения отношений к 1914-му году эта доля упала до 70%, но этого было недостаточно – резкое сворачивание зарубежных инвестиций всё равно сильно ударило по энергетическому строительству. технические кадры были российскими.
Другой проблемой было отсутствие машиностроения достаточного уровня. Например, при строительстве Гиндукушской ГЭС использовались турбины австро-вергерского производства. Даже для крупнейших столичных электростанций турбины поставлялись из Европы и США. С началом войны поставки сократились. Правда, в результате этого кроме негативного влияния был и положительный момент – постепенно стало развиваться отечественное приборостроение. Сразу после начала войны открылся Московский Электроламповый завод; рассматривались проекты по сооружению турбинных заводов, но до революции их не успели осуществить.
Тормозные колодки
В 1900-1914-м годах темп электрификации был одним из наиболее высоких в мире. Однако это касалось промышленного оснащения электротехникой; бытовые приборы и освещение на электричестве были редкостью. Отчасти это было вызвано не слишком высоким средним уровнем дохода. Отчасти – проблемами с электростанциями:
- из-за отсутствия юридической базы, позволяющей урегулировать прокладку ЛЭП на частных владениях, строительство удалённых от населённых пунктов станций не представлялось выгодным;
- из-за личных пристрастий ведущих инженеров страны упор делался на строительство тепловых электростанций, в то время как ГЭС отводилась вспомогательная роль;
- подавляющее большинство станций производило постоянный ток – в стране не было заводов, которые бы собирали оборудование для работы с переменным током;
- выгоду в электрификации видели лишь немногие влиятельные жители России. В основном дворянство и мещанство не было заинтересовано в модернизации;
- не существовало централизованного плана электрификации, государственного финансового плана и управляющих органов. Работы велись частными компаниями – «Сименс и Гальске», «Обществом Электрического Освещения», городскими электротехническими обществами.
НО: Следует сделать оговорку о том, что всероссийская электрификация в данный период носила децентрализованный характер, именно поэтому указанные нами события не представляют собой полный список проводимых мероприятий с целью электрификации России. Богатые домовладельцы устанавливали в своих домах собственные источники электрической энергии, причем порой достаточно мощные, то же самое наблюдалось и в усадебном землевладении и в сельскохозяйственном секторе. Учитывая то, что эти события практически отсутствовали на страницах газет, нам про них практически ничего не известно.
В 1914-м году к этим факторам добавилась Первая мировая война. На фронт ушли многие знающие специалисты. Темп строительства электростанций и прокладки линий передач упал вдвое, и до Октябрьской революции уже не восстановился.
Появление крупных электростанций могло изменить многое в российской экономике. Но пока что почти все электростанции были маломощными, по 10-20 киловатт, и строились хаотично, без какого-либо плана. Они создавались на крупных предприятиях или в городах. В первом случае их строили владельцы самих предприятий, во втором — акционерные общества, продававшие электричество городским властям. В ряде случаев городские думы выдавали компаниям кредиты на постройку электростанций в обмен на поставку электроэнергии по более дешевой цене (так, например, было в 1912 году в Саратове). Очень редко города или даже деревни строили небольшие станции на собственные средства.
И все же производство электричества в России росло быстрее, чем во всех других странах, кроме Штатов, — на 20-25% в год. Подсчитано, что при таких темпах к 1925 году наша страна стала бы первой в мире в этой области.
Общества
В 1899 году фирмы — участники Общества привлекли к финансированию работ по электрификации ведущие банки, основав Большой русский банковский синдикат. Несмотря на название, отечественного капитала там было всего 12% — остальное вложили иностранцы. В основном синдикат занимался проведением трамвайных маршрутов и электрификацией железных дорог. Первый российский трамвай был пущен в 1892 году в Киеве, а в Москве он появился через семь лет. Позже городская Дума одобрила план строительства метро. Разгром наших войск в войне с Японией положительно сказался на развитии энергетики — русские корабли начали оснащаться электросиловым оборудованием. И конечно, один город за другим переходил на электрическое освещение. Правда, медленно — даже в Москве перед революцией электричества не было в 70% жилых домов.
Отдельно стоит сказать про научное обеспечение электрификации дореволюционной России. Финансируемые из казны высшие учебные заведения выпускали инженерные кадры для отрасли. При поддержке императорской Академии наук регулярно проходили электротехнические съезды — с 1900-го по 1913 год их состоялось восемь. На съездах обсуждались как конкретные планы строительства отдельных объектов, так и стратегические перспективы. Среди последних наиболее масштабным был проект, разработанный в начале ХХ века великим ученым Владимиром Вернадским. Он предусматривал создание к 1920 году на всей территории страны широкой сети электростанций, энергия которых могла питать новые промышленные районы. Собственно, именно эти идеи и легли в основу будущего "ленинского" плана ГОЭЛРО.
Хроники электрификации: личности и организации
Отдельные случаи подведения электричества в частные дома и цехи в России известны с 70-х годов 19-го века. В 1878-м Александр Бородин, выпускник питерских институтов и ведущий инженер Киево-Брестской железной дороги оснастил токарный цех Киевских же железнодорожных мастерских четырьмя дуговыми фонарями, каждый из которых был запитан от своей электромагнитной машины Грамма. В 1879-м году электрическое освещение впервые было применено для подсветки моста – им стал разводной Литейный мост через Неву.
На тот момент монополия на освещение питерских улиц принадлежала компаниям-производителям масляных и газовых фонарей. Однако Литейный был построен после заключения монопольного договора и не попадал под его действие. Успешное завершение проекта по электрическому освещению моста стало одной из причин образования в 1880-м электротехнического отдела Русского технического общества. Под его покровительством была начата установка ламп Яблочкова на улицах Москвы и Петербурга, а также в некоторых промышленных помещениях. Интерес к проекту, опять-таки, сильнее всего проявляли транспортные компании – железнодорожные и пароходные.
В это время в стране обосновывается крупный немецкий инженер и промышленник Эрнст Вернер фон Сименс. Специалист по электрическому телеграфу, генераторам постоянного тока и меценатству, именно он вводит в обиход слово «электротехника» и даёт миру множество коммуникационных и транспортных технологий. Царская Россия становится одним из его испытательных плацдармов – в 1883-м году он работает над праздничной иллюминацией Кремля. Затем его компания «Сименс и Гальске», которая позднее станет концерном мирового уровня Siemens, обеспечивает освещение Невского проспекта и Зимнего дворца.
К 1887-му году Сименс принимает Российское подданство, становится дворянином и основывает «Общество Электрического Освещения». На протяжении следующих тридцати лет – до самой Октябрьской революции – работа этого общества отличалась наибольшей эффективностью среди всех организаций, занимавшихся электрификацией. Кстати, именно в этой, глубоко коммерческой организации начинал Глеб Кржижановский.
Фамилия этого электротехника в связи с революционной деятельностью упоминается даже чаще, чем в связи с энергетикой. Причины на то имеются – знаменитый ГОЭЛРО (Государственная комиссия по электрификации России) был основан именно Кржижановским, а многие его положения были больше идеологическими, чем практическими. Кроме того, Кржижановский был близким другом В.И. Ленина (месте с которым он создавал в середине 1890-х Союз борьбы за освобождение рабочего класса.). Но ещё до всевозможных революций этот человек был обычным монтажником, инженером и управляющим Московской кабельной электросетью, создателем весьма интересных проектов электростанций.
Прямо на стыке двух столетий гидротехник Богоявленский предложил постройку ГЭС в районе Жигулёвской возвышенности, на родной для Кржижановского Волге. Кржижанвский, на тот момент уже хорошо зарекомендовавший себя инженер, отнёсся к плану благосклонно, но другие местные специалисты идею раскритиковали, посчитав, что она непрактична. А главное – воспротивились церковники. Епископ Симеон написал приволжскому землевладельцу графу Орлову-Давыдову депешу, в которой настойчиво просил оградить красоты Поволжья от посягательств богоотступников-электротехников. К нему присоединились чиновники и купцы, и дело отложили в дальний ящик. Кржижановский в дальнейшем стал ярым приверженцем торфяных теплоэлектростанций, строившихся быстро и не требовавших огромных площадей. А спустя полвека на Волге всё-таки построили ГЭС, и не одну, а целую их систему.
Однако и ТЭС оказались полезны. Ими в основном занималась группа техников, возглавленная тем же Кржижановским; в неё также входили А. Винтер, Р. Классон, И. Радченко. Друзья по «Обществу электрического освещения», они разработали ряд проектов электростанций на угле и торфе; их трудами за несколько лет была создана сеть районных ТЭС на паровых турбинах. Они же раз за разом переводили системы подачи электроэнергии на большие вольтажи. Эта работа продолжалась после Октябрьской революции; по сути, весь план ГОЭЛРО был лишь модификацией старых проектов.
У всего есть предыстория
Одним из величайших достижений советского ГОЭЛРО традиционно называется Днепрогэс – мощная и технологически продвинутая электростанция, построенная за счёт десятков жизней работников. Однако проект этой самой Днепрогэс был разработан гидротехником Генрихом Графтио за пару лет до Октябрьской революции. Причём с точки зрения сохранения судоходства на Днепре и естественного гидрологического режима первоначальный план строительства был более щадящим.
По уровню производства электроэнергии в 1913-м году Россия находилась на четвёртом месте (2,5 млрд. кВт*ч) после США, Германии и Великобритании (26, 8, 3 млрд. кВт*ч соответственно). За период с 1888 по 1914-й год количество электростанций городского значения выросло с одной до ста тридцати, а их суммарная мощность – с 505 до 150000 кВт. С началом Первой мировой темпы электрификации упали, но один из ведущих российских учёных того времени – Владимир Вернадский – отличавшийся широтой интересов и впечатляющими способностями к аналитике, предсказывал, что к 1925-му году вся страна будет охвачена районными станциями типа «Электропередачи», и производство станет полностью электрифицированным.
Если вспомнить программу электрификации СССР, увидеть параллели с ранними наработками легче лёгкого. А главное – практически все запланированные стройки должны были использовать наработки учёных царской России, в массе своей, впрочем, перешедших в ГОЭЛРО.
Правда, был и другой аспект дореволюционной электрификации: возможно, по выработке энергии Россия и была на четвёртом месте, но вот потребление её на душу населения было одним из самых низких, по крайней мере, среди стран Европы и Америки. Электроснабжение предназначалось для общественных учреждений, улиц, площадей и заводов, но не для среднестатистического горожанина и тем более не для обычного крестьянина. Тем более что почти все станции работали на привозном либо низкокалорийном топливе, и производили постоянный ток, который в кабелях ЛЭП быстро затухал.
ЛЭТИ
В создании вуза и на всех его исторических этапах решающую роль играла государственная власть страны.
В Государственный Совет была представлена справка о потребности Главного управления почт и телеграфов в специалистах, которым было необходимо иметь высшее образование. Таких оказалось 672.
И в 1883 году Министром внутренних дел графом Д.А. Толстым в Государственный Совет был представлен проект Положения и Штата высшего учебного заведения под названием «Телеграфный Институт».
Министерство внутренних дел, после всестороннего обсуждения данного вопроса, пришло к следующему выводу:
«прежде всего необходимо принять во внимание, что телеграфное дело представляет особую специальность, изучение которой требует серьезной научной подготовки».
МВД остановилось на предложении об учреждении временно, на 5 лет, особого специального учебного заведения с включением в курс только самых необходимых частей общих наук. 4 сентября 1886 года состоялось открытие Училища.
В сентябрьском номере за 1886 год журнал «Электричество» сообщал: «...Наконец, в четверг 4 сентября в 1 час дня это бесспорно полезное, ставящее нас в полную независимость от заграницы, училище телеграфных инженеров открыто... Несмотря на желание придать торжеству освящения и открытия скромный, чисто семейный характер, оно вышло торжественным, насколько требовал случай открытия первого в России Высшего технического училища почтово-телеграфного ведомства». Бесспорно, заслуга открытия этого, с самого начала рассматривавшегося как высшее, учебного заведения принадлежит его основателю и первому директору Николаю Григорьевичу Писаревскому.
Результаты первых 5 лет работы Технического училища показали необходимость увеличения сроков обучения и расширения учебных программ, и 11 (23) июня 1891 г. императором Александром III был подписан указ о преобразовании Технического училища в Электротехнический институт с правом защиты дипломной работы после первого года практической работы.
В 1893 г. в институт для чтения курса электротехники был приглашен выпускник Университета М.А. Шателен, первым в России получившим звание профессора электротехники, будущий академик. С 1894 г. курс теоретической электротехники читал профессор Университета И.И. Боргман, явившись практически основателем отечественной школы теоретических основ электротехники.
После кончины Н.Г. Писаревского в 1895 г. институт возглавил Н.Н. Качалов. Под его руководством был разработан новый проект преобразования института, в котором деятельное участие приняли многие крупные ученые, профессора Университета, в том числе Управляющий Главной палаты мер и весов Д.И. Менделеев. В новом положении задачей Института определялась подготовка специалистов по всем направлениям электротехники.
4 (16) июня 1899 г. ЭТИ получил статус высшего учебного заведения с введением пятикурсного обучения, а с 12 (24) августа 1899 г. получил наименование «Электротехнический Институт Императора Александра III» . С 1900 г. выпускникам присваивалось звание инженеров-электриков.
В Положении об институте (ЭТИ) его основной задачей определялась подготовка специалистов по всем направлениям электротехники. И в начале XX века три основных направления применения электричества – электросвязь, промышленная электротехника и электрохимия – были представлены в ЭТИ.
ЭТИ – первое в Европе высшее учебное заведение, специализированное в области электротехники, в котором впервые в мире сформировались кафедры электропривода, электроакустики, электротермии, отечественные научные школы теоретических основ электротехники, техники высоковольтных напряжений и многие другие.
Политику России в области развития электрической связи и использования телеграфных сетей разрабатывало Главное управление почт и телеграфов. Другого государственного учреждения, занимавшегося вопросами электротехники, у правительства России не было.
Начало XX века ознаменовалось началом строительства комплекса зданий для Электротехнического института. В 1903 г. строительные работы были в основном завершены и состоялся перевод Института в новое здание на Аптекарском острове. Помимо аудиторных помещений Институт получил лаборатории, библиотеку и актовый зал.
В это же время, в начале 1901 учебного года, профессором кафедры физики был назначен А.С. Попов, деловые связи которого с Электротехническим институтом начались еще в 1897 г. С введением выборности на должность директора А.С. Попов в 1905 г. был избран директором ЭТИ.
За период 1901-1908 гг. в ЭТИ сложилась система образования «в области радио». Очевидно, что это были первые в России элементы системы радиотехнического образования.
Внезапная смерть А.С. Попова в январе 1906 г. не прервала сложившуюся структуру радиотехнической подготовки. Последователи А.С. Попова проф. А.А. Петровский, Н.А. Скрицкий совершенствуют структуру радиотехнического образования – в учебных планах тех лет появляются дисциплины «беспроволочный телеграф», «электрические колебания и волны», издаются учебные пособия, и в 1916 году в ЭТИ начинается подготовка студентов по специальности «радиотелеграфные станции».
Развитие энергетического направления в ЭТИ связано с именами профессоров П.Д. Войнаровского, В.В. Дмитриева, Г.О. Графтио, Я.М. Гаккеля и др. В 1904 г. в новом здании ЭТИ проф. П.Д. Войнаровским была оборудована первая в России высоковольтная лаборатория (200 кВ).
В 1907 г. преподавателем института стал Г.О. Графтио. С этого времени наиболее интенсивно стало развиваться энергетическое направление работ ЭТИ. Особенно ярко это проявилось в годы строительства первых тепло- и гидроэлектростанций. Уже в 1910 г. разработан проект Волховской ГЭС (разработчик и руководитель работ Генрих Осипович Графтио). В разработке плана электрификации России (ГОЭЛРО) принимали участие многие профессора и преподаватели ЭТИ. Учеными и выпускниками ЭТИ в начале XX века был выполнен ряд пионерских работ, заложивших основы проектирования гидроэлектростанций, обеспечивших возможность выполнения задач плана ГОЭЛРО.
Под руководством проф. И.В. Егиазарова (Академик Армянской АН ССР) ЭТИ явился пионером и в области электрохимии. Первым преподавателем химии в Техническом училище был ученик А.М. Бутлерова и Н.Н. Бекетова А.А. Кракау. Он первым ввел в практику обучения лабораторные занятия по химии. «Эксперимент Кракау» (как их тогда называли) перенял Технологический институт, и вскоре эта система утвердилась в высшей школе.
Электрохимия стала обязательной в подготовке инженеров-электриков, а ЭТИ дал начало русской школе электрохимии. Профессора ЭТИ, будущие академики Н.С. Курнаков, И.В. Гребенщиков, чл.- корр. АН П.Ф. Антипин, профессора А.А. Кракау, Н.А. Пушин, М.С. Максименко и ряд других добились выдающихся результатов. Достаточно сказать, что А.С. Пушин совместно с Э.Э. Дишлером и М.С. Максименко получили первый “русский алюминий” в стенах ЭТИ и разработали первый промышленный метод его получения на базе отечественных месторождений. Создание основ отечественной электрометаллургии было заложено трудами ученых ЭТИ – ЛЭТИ.