Lưới điện Bắc Mỹ - cỗ máy lớn nhất thế giới

Lưới điện Bắc Mỹ gồm 5 lưới điện nhỏ hơn được cho là cỗ máy lớn nhất mà nhân loại từng tạo ra.

Chỉ riêng nước Mỹ đã sở hữu 965.606km đường dây truyền tải và 8,8 triệu km đường dây phân phối. Về mọi mặt, đây là một thành tựu kỹ thuật, theo Popular Science. Cỗ máy này đã phát triển từ một trạm điện nhỏ ở thành phố New York tới siêu dự án trải khắp lục địa.

Đường dây truyền tải điện ở Mỹ. (Ảnh: Popular Science)

Vào 3 giờ chiều ngày 4/9/1882, một kỹ sư làm việc tại trạm điện ở trung tâm Manhattan đóng máy cắt. Trong vòng vài giây, 6 máy phát điện một chiều 100 kilowatt, mỗi máy nặng 27 tấn chạy bằng than đá, bắt đầu hoạt động. Cung cấp điện một chiều (DC) cho cư dân trong phạm vi 400m, trạm Pearl Street của Thomas Edison là trạm điện đầu tiên trên thế giới cung cấp năng lượng thắp sáng 400 chiếc đèn cho 85 khách hàng ban đầu. Đây là khởi nguồn cho lưới điện ở Mỹ.

Dù trạm Pearl Street mở ra kỷ nguyên mới và công nghệ DC của Edison đã chứng minh được giá trị nhưng không thể truyền qua khoảng cách dài bởi thời đó, các kỹ sư không thể tăng điện áp sau khi phát điện. Do hạn chế này, những trạm điện cần được xây rộng khắp như hòm thư trong thành phố và thị trấn.

Tuy nhiên, với sự hỗ trợ của doanh nhân George Westinghouse, một nhà phát minh khác kiêm cựu nhân viên của Edison tên Nikola Tesla, phát triển động cơ điện cảm ứng sử dụng dòng điện xoay chiều (AC) dễ sản xuất hơn và ít bị thất thoát năng lượng hơn do điện thế của nó có thể tăng/giảm nhờ máy biến áp.

Cuộc cạnh tranh giữa hai bên kéo dài tới cuối thập niên 1880 và AC chậm rãi vượt lên trước. Vào thập niên 1890, vài trạm phát điện AC ở Colorado, Oregon, và California bắt đầu truyền điện qua khoảng cách dài cho cư dân. Khi Cuộc chiến Dòng điện dần đi tới hồi kết, nhiều nhà máy điện mọc lên trên khắp nước Mỹ, cung cấp điện cho các phát minh mới như xe đẩy.

Người dẫn dắt lưới điện ở Mỹ tới tương lai là doanh nhân Samuel Insull. Khi Insull tới Chicago vào năm 1892, thành phố sử dụng điện từ 20 công ty khác nhau. Sau khi trở thành chủ tịch công ty Chicago Edison, Insull nhanh chóng tăng hệ số tải, sử dụng turbine hơi nước hiệu quả hơn, đồng thời mua lại các công ty khác để biến nhà máy điện đối thủ thành trạm biến áp. Trong vòng 15 năm, Insull mua lại hơn chục cơ sở sản xuất điện và đổi tên công ty thành Commonwealth Edison.

Nhiều nhà kinh doanh nhanh chóng bắt chước thành công của Insull, gây lo ngại về thế độc quyền. Chính phủ Mỹ thành lập nhiều cơ quan điều phối cấp địa phương và liên bang. Nước Mỹ ngày càng điện khí hóa mạnh hơn, tổng thống Franklin Roosevelt cũng thông qua hàng loạt chính sách khuyến khích cạnh tranh, đồng thời mở rộng điện tới vùng nông thôn.

Cuối cùng, trước Thế chiến II, lưới điện hiện đại của Mỹ bắt đầu thành hình. Để tránh mất điện, chính phủ liên bang yêu cầu kết nối chéo giữa các công ty điện. Điều này có nghĩa nếu mất điện ở Boston, Massachusetts, điện sản xuất ở Ohio có thể bù đắp thiếu hụt. Vào thập niên 1960, lưới điện miền Đông và miền Tây cung cấp phần lớn điện ở Mỹ. Tuy hai lưới điện lớn này đồng bộ hóa, kết nối giữa chúng rất hạn chế.

Trong suốt thế kỷ 10, những thành tựu trong tăng và hạ điện áp DC lần lượt xuất hiện. Năm 1990, hệ thống điện một chiều cao áp lớn đầu tiên (HVDC) bắt đầu cung cấp điện cho New England. Hệ thống HVDC tốn kém hơn do đòi hỏi bộ chuyển đổi ở cả nhà máy điện và trạm biến áp, nhưng điện có thể truyền xa hơn và hiệu quả hơn hệ thống AC cao áp (HVAC). Ngày nay, HVDC được ưa chuộng hơn khi cần truyền điện qua gần 650 km.

Cập nhật: 12/06/2023 VnExpress