Электроэнергетика в дореволюционной России

Сам Лодыгин  в Америке вернулся к опытам с  нитью из тугоплавких металлов. Он и нашел самый подходящий материал для нити, использующийся до сих пор — вольфрам. Вольфрамовая нить дает яркий белый свет, требует гораздо меньше тока, чем угольная, и может служить тысячи часов.

Не были забыты и дуговые лампы. Их используют там, где необходим источник света  во много тысяч свечей: в прожекторах, маяках, на съемочных площадках. Причем изготавливают их не по методу Яблочкова, а по отвергнутой им схеме — с регулятором, сближающим угольные стержни.

В XX веке у лампочек накаливания появился конкурент — газосветные лампы, или лампы дневного света. Они  наполнены газом и дают свет, не нагреваясь. Сначала появились цветные газосветные лампы. В стеклянную трубку с обоих концов вплавлялись металлические пластины — электроды, к которым подводился ток. Трубка наполнялась газом или парами металла. Под воздействием тока газ начинал светиться. Аргон дает синий цвет, неон — красный, ртуть — фиолетовый, а пары натрия — желтый. Эти лампы нашли применение в рекламе.

Позже были созданы лампы, свет которых приближается к солнечному. Их основа — ультрафиолетовые лучи. Их преимуществом является меньшее, по сравнению с лампами накаливания, потребление тока.

2. Электрификация  царской России

Вплоть до 1879 года наиболее прогрессивной технологией освещения считалось использование светильного газа, получаемого путем перегонки из каменного угля. Светильный газ был вершиной «линии горючих веществ» в освещении, тянувшейся от костра, факелов и лучины через свечи и масляные фонари к керосиновым лампам. Еще в 80-годы XIX века производство и хранение светильного газа были куда более серьезной отраслью городского хозяйства, чем электротехника. Различные электродные устройства накаливания (ведущие открытия в этой области были сделаны Василием Петровым, Александром Лодыгиным и Павлом Яблочковым) выглядели в глазах потенциальных массовых потребителей яркими, но при этом дорогими и непрактичными игрушками.

Разрушить монополию светильногазовых компаний удалось Томасу Эдисону, который  занялся проблемой освещения  в 1878 году после того, как газ в  его мастерской отключили за неуплату. В отличие от русских конструкторов, Эдисон поставил перед собой задачу создать устройство, которое по экономическим характеристикам эксплуатации могло бы успешно конкурировать с газовыми рожками. И ему удалось найти революционное по своим рыночным последствиям решение, позволившее сделать лампочки накаливания не только долговечными, но и вполне доступными по цене. Почти каждая устраиваемая Эдисоном демонстрация изобретений влекла за собой биржевой обвал акций газовых компаний, поскольку все большему числу деловых людей становилось очевидным, что рынок услуг освещения приближается к радикальному изменению технологической базы.

Тогда же Эдисоном была решена задача создания надежного генератора, преобразующего механическую энергию в электрическую  в условиях меняющейся потребительской нагрузки, что открывало широкую дорогу применению электричества в промышленности и городском освещении. Вернер Сименс изобрел генератор постоянного тока с самовозбуждением еще в 1866 году, но тогда потребительский рынок еще не созрел для массового востребования разработок в области электротехники сильных токов. Теперь же ситуация полностью изменилась: в Siemens & Halske стали поступать все новые заказы на генераторы от промышленников и глав городов.

Между тем, в России зарождался огромный рынок электроосветительных услуг. Газоосветительные компании яростно этому сопротивлялись. Так, включенные в 1879 году на только что построенном Литейном мосту 12 фонарей системы Яблочкова несколько лет оставались единственным примером электроосвещения публичных мест исключительно потому, что мост не попадал под монополию, проданную городской управой Петербурга частным компаниям, освещавшим улицы масляными и газовыми светильниками.

Как опытный маркетолог Карл Сименс задумал ряд эффектных презентаций электроосветительного оборудования на базе «русской свечи Яблочкова». Началось все с освещения выставки Айвазовского в Москве, а вершиной стала иллюминация Московского Кремля в мае 1883 года на торжествах по случаю коронации Александра III.

Отвечая на запросы российского  рынка в области телеграфной  связи, электрического освещения и  передачи энергии на расстояние, Карл Сименс создает в 1879 - 1881 годах в  Петербурге собственное производство ― завод по изготовлению телеграфных  кабелей (сейчас – завод «Севкабель»), электротехнический завод (сейчас ― производственное объединение им. Козицкого) для изготовления телеграфных аппаратов, динамо-машин и ламп накаливания, завод по производству углей для дуговых ламп.

Будущее все же оказалось не за дуговыми лампами, а за лампами накаливания с нитью высокого сопротивления (что позволило включать лампы параллельно, а не последовательно, как все поступали раньше). Приобретя в конце 1883 года у Эдисона патент на право использования его ламп в России, Сименсы энергично начали программу электрификации крупнейших городов страны. Поскольку попытки Лодыгина и Яблочкова создать свои собственные заводы быстро закончились банкротством, Siemens & Halske на несколько лет оказалась монополистом в новом сегменте рынка.

Первым проектом городского освещения, законченным 30 декабря 1883 года, стала  замена газовых горелок на «искусственный свет» на Невском проспекте. На участке от Аничкова моста до Большой Морской улицы были установлены 32 дуговые лампы силой света около 1 200 свечей. Одна миниэлектростанция разместилась на барже у Полицейского моста, другая ― у Казанской площади. Несколько месяцев Карл Сименс не брал плату за освещение с городских властей, ожидая формирования спроса. Его расчеты оказались верными ― первым коммерческим заказчиком электроосвещения в России стал императорский двор. В 1884 году Siemens & Halske получила заказ на электрификацию Зимнего дворца. Проект, в ходе которого было установлено 12 тысяч лампочек накаливания, получил восторженную оценку Вернера Сименса, назвавшего его «самой впечатляющей системой освещения в мире».

В 1885 году на Третьей Электротехнической выставке в Петербурге компания была награждена медалью Русского технического общества за многолетнюю деятельность по распространению электрического освещения.

1. «Общество Электрического освещения 1886 года»

16 июля 1886 года для участия в городском конкурсе на освещение Санкт-Петербурга было создано «Общество электрического освещения». Основателями Общества были Сименсы, совместно с Deutsche Bank и рядом русских банков. В отличие от большинства иностранных фирм «Общество 1886 года», учрежденное на основе российского права с уставным капиталом в 1 миллион рублей, было ориентировано не на вывоз заработанного капитала за границу, а на инвестирование его в развитие бизнеса в России. Оно стало первой в России энергетической компанией полного цикла, работающей в сферах генерации, передачи и распределения энергии. Дату 16 июля 1886 года принято считать датой основания первой российской энергосистемы.

Компания начала активно двигаться  в регионы и, прежде всего, в Москву. Первый московский контракт «Общества 1886 года» от 31 июля 1887 года касался освещения от локомобильной блок-станции квартир доходного дома и торговых рядов Пассажа купчихи Постниковой (сегодня в этом здании располагается Театр им. М.Н. Ермоловой). Первым сотрудником Московского отделения (первоначальное название – Московский округ) «Общества 1886 года» был техник Спицын (к сожалению, в исторических документах не сохранились его инициалы), приехавший из Санкт-Петербурга и приступивший к работе в сентябре 1887 года. Он набирал первых чернорабочих и организовывал работы по освещению пассажа Постниковой. 15 марта 1888 года штат Московского отделения был увеличен до четырех человек, а 14 марта к Спицыну прибыл квалифицированный помощник – техник Попов.

19 августа 1888 года постановлением  министра внутренних дел «Обществу 1886 года» было разрешено приступить к прокладке сети проводов для освещения Москвы.

Одновременно на углу Георгиевского  переулка и улицы Большая Дмитровка на землях, принадлежавших Священному Синоду (ранее здесь был расположен Георгиевский монастырь), началось строительство первой центральной электростанции «Общества 1886 года». На ее устройство было ассигновано 800 тысяч рублей – немалые по тем временам средства.

Строительство этой электростанции проводилось  по договору с городской управой, согласно которому Обществу также предоставлялось право прокладывать вдоль улиц подземные электрические кабели. В декабре 1888 года Георгиевская дала первый ток.

Любопытно отметить, что забота о  здоровье своих работников всегда была одной из первоочередных задач руководителей  «Общества 1886 года». Практически сразу  же после открытия Георгиевской электростанции врачом Московского отделения «Общества  Электрического Освещения 1886 года»  был назначен Иван Петрович Чулков, имевший звание уездного врача и  надворного советника. Он проработал на своем посту 36 лет. В 1895 году по настоянию  Чулкова был оборудован приемный покой, организовано круглосуточное дежурство фельдшера, которому при Георгиевской станции была отведена квартира. После открытия в 1897 году Раушской электростанции приемный покой был переведен в квартиру на первом этаже каменного жилого флигеля в Садовниках.

К 1895 году мощность Георгиевской станции  достигла 1 500 кВт. Годовая выработка электроэнергии составила 870 тыс. кВт∙ч. Она вырабатывала постоянный ток напряжением 120 В и обслуживала 800 абонентов на расстоянии примерно в один километр. Крупнейшими потребителями Георгиевской были Большой и Малый театры, а также Московский университет на Моховой.

В полной мере российский рынок раскрылся  перед «Обществом 1886 года» во многом благодаря выполнению правительственного заказа на освещение Кремля с центральной частью Москвы во время коронации Николая II в мае 1896 года.

После коронационных торжеств «Общество 1886 года» получило концессии на освещение Петербурга до 1937 года и Москвы до 1945 года.

В середине 1890-х годов Георгиевская достигла своего предела (питание 25 000 ламп накаливания) и уже не могла  покрывать возросший спрос на электроэнергию. Возникла идея строительства в Москве более мощной электростанции.

В докладе Московской городской  управы от 28 августа 1895 года говорилось: «В настоящее время действующее в Москве «Общество Электрического Освещения», не будучи в состоянии удовлетворить все возрастающие требования вследствие технической невозможности расширить действующую центральную электрическую станцию, вынуждено приступить к устройству новой центральной станции. Вместе с тем, желая гарантировать себе в будущем возможность удовлетворять всем могущим представиться требованиям, Общество хочет сообщить делу снабжения города электричеством возможно широкую постановку, которая бы обеспечивала применение электричества не только к освещению, но и в качестве двигателя». То есть речь шла уже и об электрификации промышленности. Век пара на производстве уходил в прошлое.

В рамках договора с Московской городской  управой «Обществу 1886 года» предоставлялась  не только концессия на электроснабжение Москвы сроком на 50 лет, но и право постройки центральной электростанции Раушской на арендованном у Александровского коммерческого училища земельном участке (на берегу Москвы-реки между Раушской набережной и Садовнической улицей), прокладки кабеля по улицам, а также снабжения электричеством учреждений, предприятий и частных лиц. При этом 6% дохода компании от освещения и 3% дохода от энергии, используемой в производственных целях, отчислялись в городской бюджет.

14 июля 1896 года состоялась торжественная  закладка новой центральной электрической станции. Место, на котором должны были начаться работы, огородили и украсили флагами. В нескольких местах площадки уже стояли готовые к забивке свай паровые локомобили. К часу дня паровые молоты, вес каждого из которых превышал 60 пудов, начали свою работу. Сваи миллиметр за миллиметром входили в землю. А в это время в специальном шатре уже сервировали роскошный стол. Все присутствующие были приглашены на обед. За столом завязалась оживленная беседа. Управляющий московским отделением «Общества Электрического Освещения 1886 года» Альберт Бессон рассказал, как создавался проект станции и о значении, которое приобретет она в будущем. «До сего времени, – сказал он, – «Общество Электрического Освещения» давало электричество лишь 23 тысячам лампочек. Новая же станция позволит увеличить цифру эту до 250 тысяч». Большое оживление за столом вызвало выступление инженера А.И. Колосова, который в свое время проектировал первую электропроводку на Тверской. Невероятной казалась длина проводов, которые протянутся от новой станции по улицам Москвы – 1800 верст!

28 ноября 1897 года Раушская электростанция (сейчас – ГЭС-1 им. П.Г. Смидовича,  филиал ОАО «Мосэнерго»), была  введена в эксплуатацию. Мощность ее первой очереди составила 3 300 кВт.

На станции Раушской впервые  было реализовано новое техническое  решение. Первоначально «Общество 1886 года» ориентировалось на строительство малых тепловых электростанций «во дворе каждого платежеспособного дома». Такая электростанция, в частности, была сооружена по заказу купчихи Фирсановой для освещения Сандуновских бань.

Но, поскольку потери энергии при  электропередаче постоянного тока даже на сравнительно короткое расстояние в сотни метров оказались слишком  велики, от этой идеи пришлось отказаться. Основой новых крупных энергопроектов стали «центральные» электростанции, генерирующие переменное напряжение 2 кВ. Потребителю же после понижающих трансформаторов подавалось переменное напряжение 127 В, что позволяло увеличить расстояние до потребителей примерно до пяти километров.

В 1896 году на роль автора проектов и  руководителя строительства электрических  станций «Общества электрического освещения 1886 года» был приглашен  талантливый русский электротехник Роберт Классон. В 1900 году он возглавил также созданное Сименсами на бакинских нефтепромыслах акционерное общество «Электросила» – сначала в качестве технического руководителя, а потом и директора. В короткое время были построены две мощные электростанции трехфазного переменного тока в Москве и Петербурге и две электростанции для электрификации нефтепромыслов в Баку, где впервые в России была применена воздушная передача на линии с напряжением в 20 тысяч В.