- James McKenzie (Physics World, tháng 8/2018)
Trong bài, James McKenzie làm sáng tỏ những điều chúng ta có thể học được từ “cuộc chiến tranh điện” giữa Nikola Tesla và Thomas Edison.
Vài tháng trước đây, tôi có viết về trận chiến hồi cuối thế kỉ 19 giữa Joseph Swan và Thomas Edsion nhằm chế tạo bóng đèn thương mại thành công trên thị trường. Trong bài đó, tôi có nhắc tới “cuộc chiến tranh điện” nảy sinh từ cuộc cách mạng thắp sáng bằng điện từ những năm 1880 về sau. Nay dù biết rằng tôi từng nói với biên tập viên Physics World chắc là tôi sẽ không viết nhiều về lịch sử vật lí nữa, nhưng câu chuyện trên quá hứng thú nên tôi chẳng thể kháng lại việc đào sâu thêm về nó.
Tôi đã kể câu chuyện Edison giành phần thắng nhờ công nghệ vượt trội. Hệ thống của ông sử dụng bóng đèn thọ hơn và dây tóc điện trở cao hơn, nhờ đó chúng có thể được mắc thành mạch điện song song và tránh được kịch bản mọi-bóng-đèn-đều-tắt-nếu-một-bóng-đèn-hỏng. Thoạt đầu, mọi thứ dường như đều suôn sẻ đối với Edison. Chẳng có hạ tầng điện nào vào thời ấy, ông thiết kế bóng đèn của mình để nó dùng được với hệ thống điện một chiều (DC) sẵn có, khiến nó thích hợp cho những hệ thống lắp đặt quy mô khi thị trường phát triển.
Tuy nhiên, Edison phải đối mặt với sự cạnh tranh ngày càng mạnh mẽ, nhất là từ hệ thống điện xoay chiều (AC) do Westinghouse Electric Corporation phát triển. Trở ngại đối với hệ thống DC là công suất tiêu hao (và điện áp giảm) dọc theo cáp điện, nghĩa là nhà máy điện phải đặt trong phạm vi chừng 1 km đối với khách hàng. Để có DC xài, người ta cần những nhà máy điện rải rác khắp các địa phương.
Nhu cầu năng lượng điện ngày càng tăng
Ở vùng đô thị, chuyện này là khả thi, ngoại trừ là tốn kém, ô nhiễm và ồn ào. Nhưng ở vùng quê thì chuyện này không thực tế chút nào vì khoảng cách quá xa xôi. Không hề nản lòng, năm 1882 Edison khánh thành nhà máy điện đầu tiên tại Pearl Street Station ở Manhattan, lúc đầu phục vụ 82 khách hàng và cấp điện cho 400 bóng đèn thông qua một máy phát chạy bằng than. Trong vòng hai năm, Edison xây thêm 18 nhà máy nữa để chạy hệ thống thắp sáng bằng điện của ông và vào năm 1888 Edison Electric vật vã mới đáp ứng nỗi yêu cầu của khách hàng.
Tuy nhiên, vào năm 1884, một nhà vật lí trẻ người gốc Serbia tên gọi Nikola Tesla đã đến làm cho Edison mang theo những ý tưởng về cách chế tạo động cơ và máy phát AC. Những hệ thống này sẽ hiệu quả hơn, rẻ hơn và đáng tin cậy hơn so với các dynamo DC. Cảm thấy bị thuyết phục rằng mình sẽ thắng cuộc, bất chấp các máy phát AC tạo ra điện áp cao hơn nhiều, Tesla rao bán các ý tưởng của ông với Edison. Tuy nhiên, Edison cho rằng AC là quá nguy hiểm và không thể kiểm soát được.
Thất vọng trước việc Edison từ chối viễn cảnh tương lai mà ông phác hoạ, Tesla nghỉ làm cho Edison và vào năm 1887 ông lập hãng riêng để tiếp tục phát triển AC. Tesla Electric Company nhanh chóng thu hút nhiều đầu tư và chú ý của George Westinghouse – một doanh nhân đường sắt, ông đã thương lượng để Tesla nhượng quyền phát minh AC với giá 2,50$ cho mỗi sức ngựa bán ra. Tesla hợp tác chặt chẽ với Westinghouse để xúc tiến AC.
AC còn có một ưu điểm khác. Biết rằng công suất tiêu hao ở dây cáp bằng điện trở nhân với bình phương dòng điện, cho nên bằng cách ‘tăng’ điện áp (và vì thế giảm dòng điện) thì tiêu hao trên một dây cáp cho trước sẽ nhỏ hơn nhiều và điện năng có thể truyền đi trên những cự li xa hơn nhiều. Các hệ thống AC sớm bắt đầu được sử dụng để cấp điện không chỉ cho bóng đèn, mà cả động cơ điện, cho phép thang máy, máy khoan, máy bơm và các xưởng máy được cấp nguồn bằng điện.
Đáp trả của Edison trước sự thành công của AC là ông cho trình diễn chó mèo và gia súc bị điện AC giật chết như thế nào trong khi chúng vẫn bình an vô sự trước DC có công suất tương tự, rồi ép giới truyền thông thêu dệt những câu chuyện kinh dị về tai nạn điện giật từ việc lắp đặt AC. Edison còn ủng hộ chính quyền bang New York tìm cách mới tử hình tù nhân bằng AC, với tên sát nhân bị kết án William Kemmler vào năm 1890 đã trở thành người đầu tiên bị tử hình trên ghế điện AC. Cái chết của William, với toàn bộ sự đau đớn, kinh tởm và diễn ra từ từ, đã làm nức lòng Edison, ông gọi AC là ‘dòng điện chết chóc’.
Tesla và Westinghouse tiếp tục tranh đấu, cải tiến đặc tính của chất cách điện dùng làm dây bọc. Tuy nhiên, vận may xảy đến khi Westinghouse thắng thầu của Công ti Điện lực Niagara Falls vào năm 1893. Hệ thống Westinghouse AC có 10 máy phát điện (mỗi máy 5000 hp) và các biến áp nâng điện áp lên 22 kV cho phép truyền công suất điện 37 MW đến các thành phố như Chiacago và New York, bất chấp những thành phố này ở xa nhà máy hàng trăm dặm.
Công ti Edison General Electric bắt đầu quảng bá máy phát điện AC với Công ti Điện lực Niagara Falls, lén lút sau lưng Edison, trong một nỗ lực tuyệt vọng nhằm giành giật hợp đồng. Ban giám đốc còn tiếm quyền và lập ra General Electric bằng cách sáp nhập công ti với Công ti Thomson-Houston Electric vào năm 1892, cùng với việc Edison bị hất cẳng ra khỏi hãng mà ông đã sáng lập.
Tuy nhiên, không phải mọi thứ đều suôn sẻ cho Westinghouse, vì cuộc chiến dòng điện khiến công ti này đi đến bờ vực phá sản. Nikola Tesla buộc phải từ bỏ thoả thuận ăn chia của ông để công ti tiếp tục hoạt động, cũng đồng nghĩa là ông gạt sang bên tương lai của bản thân mình. Tuy nhiên, đến lúc nhà máy điện Niagara Falls bắt đầu hoạt động vào năm 1895, thì cuộc chiến tranh điện coi như kết thúc.
Giấc mơ điện
Bài học rút ra từ câu chuyện này là trong khi DC tỏ ra tuyệt vời trong việc thắp sáng, nhưng dòng điện có nhiều ứng dụng hơn thế - và các hệ thống AC có thể thích ứng toàn bộ. Các động cơ và máy phát điện AC đáng tin cậy hơn và hiệu quả hơn, còn khả năng sử dụng máy biến áp truyền tải điện năng đi những khoảng cách lớn là yếu tố quyết định. “Dòng điện chết” có thể được thuần hoá bằng một số kĩ thuật cũ kĩ và khoa học vật liệu.
Như trường hợp Edison, lẽ ra ông đã có thể thích ứng với AC và hợp tác với Tesla nhưng ông chọn không làm thế. Một niềm tin mãnh liệt vào công nghệ “của ông” – bất chấp bằng chứng chống lại nó – dẫn tới sự thất bại của ông và bị hất cẳng khỏi công ti mà ông từng sáng lập. Chắc chắn, trên đời chẳng ai muốn phạm lại sai lầm kiểu này nữa.
Buồn thay, lịch sử có thói quen hay lặp lại. Bạn còn nhớ hãng Kodak chứ? Các kĩ sư của hãng đã phát minh ra camera kĩ thuật số hồi thập niên 1970 nhưng không phát triển nó vì lo sợ nó sẽ tận diệt thị trường phim tráng nhựa rất quan trọng của hãng. Cuối cùng, họ bị “thay máu” bởi một số hãng Nhật Bản khác và vào năm 2012 thì Kodak báo tử. Bài học đã rõ: đã kinh doanh thì phải liên tục đổi mới để sống sót và tăng trưởng. Giậm chân tại chỗ không phải là một lựa chọn.
Bài trích từ tạp chí Physics World, tháng 8/2018
