شبكة الطاقة في أمريكا الشمالية

تعتبر شبكة الطاقة في أمريكا الشمالية، التي تتألف من خمس شبكات أصغر، أكبر آلة صنعتها البشرية على الإطلاق.

خطوط نقل الطاقة في الولايات المتحدة. الصورة: مجلة العلوم الشعبية — خطوط نقل الطاقة في الولايات المتحدة. الصورة: *مجلة العلوم الشعبية*

تمتلك الولايات المتحدة وحدها 965,606 كيلومترًا من خطوط نقل الطاقة و8.8 مليون كيلومتر من خطوط التوزيع. ويُعدّ هذا إنجازًا تقنيًا بكل المقاييس، وفقًا لمجلة "بوبيولار ساينس" . فقد تطورت هذه الآلة من محطة توليد طاقة صغيرة في مدينة نيويورك إلى مشروع ضخم يمتد عبر القارة بأكملها.

في تمام الساعة الثالثة من بعد ظهر يوم 4 سبتمبر 1882، قام مهندس يعمل في محطة توليد كهرباء بوسط مانهاتن بتشغيل قاطع الدائرة. وفي غضون ثوانٍ، بدأت ستة مولدات تعمل بالفحم، بقدرة 100 كيلوواط ووزن 27 طنًا، بالعمل. كانت محطة شارع بيرل، التي أنشأها توماس إديسون، أول محطة توليد كهرباء في العالم ، حيث كانت تُزوّد السكان ضمن دائرة نصف قطرها 400 متر بالتيار المستمر، وتُضيء 400 مصباح لـ 85 مشتركًا في البداية. شكّل هذا بداية شبكة الكهرباء الأمريكية.

رغم أن محطة بيرل ستريت الفرعية دشّنت عهداً جديداً، وأثبتت تقنية التيار المستمر التي ابتكرها إديسون جدواها، إلا أنها لم تكن قادرة على نقل الطاقة لمسافات طويلة، لأن المهندسين آنذاك لم يتمكنوا من رفع الجهد بعد توليد الطاقة. وبسبب هذا القيد، كان لا بد من بناء محطات فرعية على نطاق واسع، تماماً كصناديق البريد، في جميع أنحاء المدن والبلدات.

ومع ذلك، وبدعم من رجل الأعمال جورج وستنجهاوس، قام مخترع آخر وموظف سابق في شركة إديسون يُدعى نيكولا تيسلا بتطوير محرك كهربائي حثي يستخدم التيار المتردد (AC)، والذي كان أسهل في التصنيع وأقل فقدًا للطاقة لأنه يمكن زيادة/خفض جهده باستخدام محول.

استمر التنافس بين الجانبين حتى أواخر ثمانينيات القرن التاسع عشر، حيث بدأ التيار المتردد يكتسب التفوق تدريجيًا. في تسعينيات القرن التاسع عشر، بدأت عدة محطات لتوليد الطاقة بالتيار المتردد في كولورادو وأوريغون وكاليفورنيا بنقل الكهرباء لمسافات طويلة إلى السكان. ومع اقتراب نهاية "حرب التيارات"، انتشرت المزيد من محطات توليد الطاقة في جميع أنحاء الولايات المتحدة، لتوفير الكهرباء لاختراعات جديدة مثل عربة اليد.

كان رجل الأعمال صموئيل إنسول هو من قاد شبكة الكهرباء الأمريكية نحو المستقبل. عندما وصل إنسول إلى شيكاغو عام ١٨٩٢، كانت المدينة تعتمد على الكهرباء من ٢٠ شركة مختلفة. بعد أن أصبح رئيسًا لشركة شيكاغو إديسون، رفع إنسول بسرعة معامل الحمل، واستخدم توربينات بخارية أكثر كفاءة، واستحوذ على شركات أخرى لتحويل محطات توليد الطاقة المنافسة إلى محطات فرعية. في غضون ١٥ عامًا، استحوذ إنسول على أكثر من ١٢ محطة لتوليد الطاقة، وأعاد تسمية الشركة إلى كومنولث إديسون.

سارعت العديد من الشركات إلى محاكاة نجاح إنسول، مما أثار مخاوف بشأن احتكار محتمل. أنشأت الحكومة الأمريكية العديد من الوكالات التنسيقية المحلية والفيدرالية. ومع تزايد اعتماد أمريكا على الكهرباء في جميع أنحاء البلاد، نفّذ الرئيس فرانكلين روزفلت سلسلة من السياسات التي تشجع المنافسة وتوسع نطاق الوصول إلى المناطق الريفية.

أخيرًا، قبل الحرب العالمية الثانية، بدأت شبكة الكهرباء الأمريكية الحديثة تتشكل. ولتجنب انقطاع التيار الكهربائي، اشترطت الحكومة الفيدرالية وجود وصلات بين شركات الكهرباء. هذا يعني أنه في حال انقطاع التيار الكهربائي في بوسطن، ماساتشوستس، يمكن تعويض النقص بالكهرباء المنتجة في أوهايو. وبحلول ستينيات القرن العشرين، كانت الشبكتان الشرقية والغربية تُغذيان معظم الكهرباء في الولايات المتحدة. ورغم تزامن هاتين الشبكتين الكبيرتين، إلا أن الوصلات بينهما كانت محدودة.

شهد القرن العاشر تطورات في تقنيات رفع وخفض جهد التيار المستمر. وفي عام ١٩٩٠، بدأ أول نظام واسع النطاق للتيار المستمر عالي الجهد (HVDC) بتزويد منطقة نيو إنجلاند بالكهرباء. وتُعد أنظمة HVDC أكثر تكلفةً نظرًا للحاجة إلى محولات في كلٍ من محطة توليد الطاقة والمحطة الفرعية، إلا أنها تُمكّن من نقل الكهرباء لمسافات أبعد وبكفاءة أعلى من أنظمة التيار المتردد عالي الجهد (HVAC). واليوم، يُفضّل استخدام HVDC لنقل الكهرباء لمسافات تصل إلى ٦٥٠ كيلومترًا تقريبًا.

آن خانغ (وفقًا لمجلة Popular Mechanics )

رابط المصدر