Ученые меняют экономику

Индустрия, связанная с производством электричества, была больше других (текстиль или паровой двигатель) основана на развитии науки. В XVIII веке ученые уже начали экспериментировать с электричеством. Был среди них и Бенджамин Франклин, первый президент США, который чуть не погиб, экспериментируя с электричеством во время шторма. В 1800-30-е годы такие ученые как Алессандро Вольта (Volta), Франсуа Араго (Arago), Майкл Фарадей (Faraday) придумывают механизмы измерения, анализа и закладывают основные теории работы с электричеством в лабораторных условиях. В 1830-50-е после открытия Фарадеем электромагнитной индукции становится возможным создать первые генераторы, а изобретения Чарльза Уитстоуна (Wheatstone) позволяют построить первый электрический телеграф.

С 1850 года изобретения в области магнитосферы и динамо-генерации сделали возможной конкуренцию с альтернативными продуктами на рынке коммерческого освещения.

Дополнительные изобретения в 1860-70-х в области роторов, кабелей и особенно технологии так называемого self-excitation generators – технологии сохранения магнетизма при выключении мотора – позволили приступить к строительству крупных генераторов и трансмиссии электрического тока на большие расстояния.

Основатель компании Siemens Вернер Сименс (Werner Siemens) в 1866 году представил членам Берлинского общества физиков документ, где назвал изобретение динамо-генератора эпохальным событием новой технической революции, которое принесет дешевую и удобную энергию индустрии по всему миру

Изобретения 1870-1880-х, приведшие к созданию различных типов ламп, способствовали открытию огромного рынка домохозяйств и офисов, нуждавшихся в освещении. Другим важным потребителем электричества стали городские трамваи, в некоторых случаях даже проходящие под землей, – то есть то, что мы теперь знаем как метрополитен.

Первую демонстрацию трамвая провела в Германии компания Siemens в 1879–1881 годах, а первый трамвай в Британии запустили в 1883-м. Но гораздо более значимым событием стал запуск электрического метро в Лондоне (London tube) в 1887 году. Также впечатляет скорость распространения трамваев в Германии – в 1891 году только два города имели трамвайные линии, а к 1900-му линии были уже в 99 городах. Так же, как энергия пара была основой второй технологической парадигмы, электричество стало основой третьей.

Явлением третьей технологической волны стало возникновение пригородов, или, как их называют, suburbs, – окраин крупных городов, заселенных людьми, работающими в городе. Жизнь в suburbs стала возможной благодаря железным дорогам, трамваям и метро, которые появились в тот период, поскольку поездки на работу стали занимать непродолжительное время.

Но стратегически еще более важным стало не развитие инфраструктуры, освещения и транспорта, а индустриальное применение новой формы энергии. Производство меди и других цветных металлов методом электролиза стало важным фактором развития отрасли электрических приборов. Зарождающаяся алюминиевая промышленность была основана на использовании алюминия в электрических приборах. Производство хлора методом электролиза, изобретенного в 1887 году, способствовало созданию крупной химической промышленности, снижению цен и созданию новых способов его применения. В 1880 году электрические печи стали использовать для производства ацетилена С₂Н₂ из карбида кальция, а с 1893-го началось производство синтетического карбида кремния, используемого как абразив и полупроводник.

Скрещивание металлургической и электрических технологий с химией особенно показательно на примере рождения и роста немецкой химической промышленности конца XIX века. Именно в Германии были придуманы первые внутрикорпоративные К&Б-лаборатории, оказавшиеся критически важными для создания новых видов продуктов и оптимизации производственных процессов. Координация инженеров и химиков для решения задач увеличения масштабов производства способствовала выходу германской химической промышленности в мировые лидеры. Химия и электричество стали фундаментом экстраординарного роста германской экономики в период третьей экономической парадигмы.

Но самым важным изобретением третьей технологической волны стал его величество электрический мотор. «Электричество как источник освещения и отопления, как метод коммуникаций и агент изменений в химических процессах привело к кардинальному изменению индустрии, но самым важным было предоставить энергию в руки потребителей», – так описывается его значение в «Оксфордской истории технологий».

Уже очень скоро стали производить сотни тысяч электрических моторов.

Как и предполагал Вернер Сименс в 1866 году, электричество произвело взрыв производства на основе энергии нового типа. Замещение электричеством пара за 20 лет (1895–1915) скакнуло от нуля до 90 %.

Доля электрических моторов в общем количестве установленных моторов в Антверпене в 1895–1915 годах (%)

К 1880–1890 годам инновации в электричестве привели экономику к точке, в которой стали появляться бесчисленные высокодоходные инвестиционные проекты, основанные на появлении дешевой стали и электричества. Но их реализация требовала строительства колоссальной новой инфраструктуры.

В 1882 году Томас Эдисон запускает в Нью-Йорке свой первый генератор. Рост нового сектора экономики требовал также новых регуляторных изменений. 1880-е были годами дебатов между инженерами, делавшими ставки на различные типы технологий, и политиками, не понимавшими своей роли в новом технологическом укладе и предлагавшими различные подходы регулирования, а также внутри общества, которое было потрясено огромным количеством изменений, влиявших практически на все сферы работы и быта.

Распространение электрических двигателей также способствовало изменению производственных процессов внутри компаний. Фабрики второго технологического уклада работали на энергии пара и паровых машинах. Энергия пара приводила в движение турбины и валы, которые конвертировали ее в механическую энергию. Производственное оборудование устанавливалось в линию и стыковалось с различными валами для передачи механической энергии. Поломка одной составляющей приводила к остановке всей фабрики. Только к 1900 году владельцы фабрик осознали, что косвенные преимущества установки электрических моторов существенно превосходят прямые затраты. Внедрение электричества позволило значительно сократить необходимые площади, количество валов и крупных переходных механизмов, разделить производственные процессы и сделать их более стабильными и устойчивыми (поломка в одной части теперь не останавливала все производство). Освобождение производственного пространства от различных валов позволило использовать тележки и краны для доставки материалов до рабочих мест, а расширение производства стало более быстрым и дешевым.