北米の電力網は、5つの小規模な電力網から構成されており、人類がこれまでに作り出した最大の機械と考えられている。
米国の送電線。写真:ポピュラーサイエンス
米国だけでも、送電線は96万5606km、配電線は880万kmに及ぶ。ポピュラーサイエンス誌によれば、これはあらゆる面で技術的偉業である。このシステムは、ニューヨーク市の小さな発電所から、大陸全体に及ぶ巨大プロジェクトへと発展したのだ。
1882年9月4日午後3時、マンハッタン中心部の発電所で働く技師が遮断器のスイッチを入れた。数秒後、100キロワット、27トンの石炭火力発電機6基が稼働を開始した。半径400メートル以内の住民に直流(DC)を供給したトーマス・エジソンのパールストリート発電所は、 世界初の発電所であり、当初85軒の顧客に400個の電灯を供給した。これがアメリカの電力網の始まりとなった。
パールストリート変電所は新時代を切り開き、エジソンの直流技術の有効性を証明したが、当時の技術者は発電後に電圧を昇圧することができなかったため、長距離送電は不可能だった。この制約のため、変電所は郵便ポストのように、都市や町中に広範囲に建設する必要があった。
しかし、実業家のジョージ・ウェスティングハウスの支援を受けて、エジソンの元従業員であり発明家でもあるニコラ・テスラは、交流(AC)を用いた誘導電動機を開発した。これは、変圧器を使って電圧を昇降できるため、製造が容易でエネルギー損失も少なかった。
両者の競争は1880年代後半まで続き、交流(AC)が徐々に優勢になっていった。1890年代には、コロラド州、オレゴン州、カリフォルニア州のいくつかの交流発電所が、住民への長距離送電を開始した。電流戦争が終結に向かうにつれ、全米各地に発電所が次々と建設され、手押し車などの新しい発明品に電力が供給されるようになった。
アメリカの電力網を未来へと導いた人物は、実業家のサミュエル・インサルだった。インサルが1892年にシカゴに到着した当時、シカゴは20もの異なる電力会社から電力を供給されていた。シカゴ・エジソン社の社長に就任したインサルは、稼働率を急速に向上させ、より効率的な蒸気タービンを導入し、競合する発電所を変電所に転換するために他社を買収した。15年以内に、インサルは10以上の発電施設を買収し、社名をコモンウェルス・エジソンに変更した。
多くの企業がインサルの成功をすぐに模倣し、独占の可能性に対する懸念が高まった。米国政府は多数の地方および連邦の調整機関を設立した。アメリカ全土の電化が進むにつれ、フランクリン・ルーズベルト大統領は競争を促進し、農村地域へのアクセスを拡大する一連の政策を実施した。
そして第二次世界大戦前、現代のアメリカの電力網が形作られ始めた。停電を防ぐため、連邦政府は電力会社間の相互接続を義務付けた。これは、マサチューセッツ州ボストンで停電が発生した場合、オハイオ州で発電された電力で不足分を補うことができることを意味した。1960年代までには、東部と西部の電力網がアメリカの電力の大部分を供給するようになった。これら二つの大きな電力網は同期していたものの、両者間の接続は限られていた。
10世紀を通じて、直流電圧の昇圧と降圧に関する技術革新が進みました。1990年には、ニューイングランド地方への電力供給を担う最初の大規模高電圧直流送電(HVDC)システムが稼働を開始しました。HVDCシステムは、発電所と変電所の両方に変換器が必要となるため、コストは高くなりますが、高電圧交流(HVAC)システムよりも遠くまで、より効率的に送電できます。現在では、約650kmの距離を送電する場合、HVDCが好んで用いられています。
アン・カン(ポピュラーメカニクス誌による)
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