Электрификация в дореволюционной России

Часто утверждается, что развитие восточного региона Европы отстаёт от развития Запада на 50-100 лет. Отчасти это верно, особенно в плане социального уклада. Однако в научно-техническом смысле на многих этапах истории Российская империя оказывалось наравне с ведущими на тот момент государствами. В частности, в тот момент, когда бал правила модернизация энергетики – всеобщая электрификация – именно на территории нынешнего СНГ внедрялись передовые технологии и осуществлялись самые дерзкие проекты.

Царская Россия славилась великими учёными и инженерами. Недаром до сих пор в справочной литературе рядом указываются фамилии Маркони и Попова, Яблочкова и Эдисона. Различными путями отечественные и зарубежные специалисты приходили к одинаково впечатляющим результатам. Помимо гениальных изобретателей до революции империя имела большое количество просто хороших специалистов, подготовленных в основном учебными заведениями Петербургской академии наук. Особенно много выдающихся инженеров выпустил Санкт-Петербургский Практический Технологический институт, Техническое училище Почтово-телеграфного ведомства (ныне Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова), Институт Корпуса инженеров путей сообщения (ныне Петербургский государственный университет путей сообщения). Многие в эти ВУЗы поступали уже после окончания физико-математических факультетов ведущих государственных университетов.

Проекты электрификации в Российской империи прежде всего были связаны с транспортной инфраструктурой и телеграфной связью, а уже затем с бытовыми потребностями населённых пунктов – освещением, отоплением, работой предприятий. Однако мало какие из грандиозных задумок по электрификации железных дорог, прокладке линий электрического трамвая и метро доходили до практической реализации. Проблемы были скорее политическими и идеологическими, чем инженерными; после Октябрьской революции многие из тех, кто стоял у истоков российской электрификации, избегали связываться с наиболее перспективными идеями. Например, Глеб Кржижановский, один из ведущих электротехников начала 20-го века, обжегшись на молоке, стал дуть на воду – вместо того, чтобы использовать её для постройки ГЭС.

Да будет свет

В 1872-м году в Москве был открыт кабельный завод, а в 1873-м Александр Лодыгин провёл опыты по освещению улиц Петербурга лампами накаливания. Организованное им «Товарищество электрического освещения Лодыгин и Ко», имевшее монополию на применение ламп накаливания, особого успеха не добилось – на тот момент улицы столицы освещались в основном газовыми фонарями, и отбить эту нишу у давно обосновавшихся в ней компаний с ходу не получилось. А затем Лодыгину по личным причинам стало не до прогресса. Тем более что первые лампы накаливания имели угольные стержни-нити, которые имели низкую светимость и очень быстро перегорали.

Поэтому начавшаяся электрификация уличного освещения взяла на вооружения свечи Яблочкова – угольные дуговые лампы, каждой из которых хватало примерно на два часа службы. В 1878-м эти лампы были установлены для освещения Михайловского манежа и Большого театра в Петербурге, а затем ими стали заменять газовые и масляные светильники на площадях и крупных улицах. Из-за малого срока службы свечи Яблочкова популярности не обрели – их нельзя было дозаправить, а приобретение новых обходилось в немалые деньги. Работа же над лампами накаливания российскими инженерами уже не велась – патент на изобретённую Лодыгиным вольфрамовую нить был перепродан General Electric. Российское «Общество электрического освещения» за несколько лет до Октябрьской революции приобрело права на производство новых ламп накаливания, но разруха после Первой мировой войны и нарастающая экономическая нестабильность не позволила массово перевести освещение на электричество.

Свечи Яблочкова с угольными стержнями

Одна из первых ламп накаливания Лодыгина

В основном свечи Яблочкова или лампы накаливания устанавливали в цехах, в преуспевающих магазинах, в театрах и местах собраний. Жилые дома, расположенные вблизи районных электростанций, и некоторые богатые поместья тоже обзаводились продвинутым освещением, но до 1917-го года даже в столицах электрические лампы были лишь в 30% жилищ.

Провода и роторы

Справедливости ради, проблема была не только в лампах, но и в электроснабжении. Производства устанавливали себе отдельные маломощные генераторы, города и деревни побогаче следовали тем же путём. Государственной программы финансирования электрификации не было, но иногда городские власти выделяли средств из резервных фондов. В 1912-м году сотрудники «Общества электрического освещения» взялись за создание крупных электростанций, которые могли бы снабжать энергией целые районы. Первой такой станцией стала «Электропередача» в Московской области, вокруг которой сейчас раскинулся городок Электрогорск. Эта станция до сих пор является местом проведения многочисленных экспериментов в области тепловой энергетики. На момент постройки она была самой крупной ТЭС, работавшей не на привозном топливе, а буквально «на подножном корме».

«Электропередача» обрела жизнь благодаря четырём людям: Кржижановскому, Радченко, Классону и Винтеру. Имя Классона станция носит сегодня; именно он подобрал место вблизи подходящего водоёма-охладителя и на богатейших залежах торфа, который изначально служил топливом для производства пара. Иван Радченко заведовал разработкой торфа. Александр Винтер, получивший образование в железнодорожном училище, через год после поступления в Киевский политехнический институт был выслан в Баку за студенческие беспорядки. В столице Азербайджана он по шестнадцать часов в сутки, по его же воспоминаниям, проводил в котельных. Работа в местном обществе «Электрическая сила» дала ему знания о функционировании паровых турбин, подобных тем, что позднее были установлены на «Электропередачу».

Однако построить станцию – это одно, а вот устроить подачу энергии от её генераторов к лампочкам и станкам – другое. 75 км от Москвы следовало каким-то образом преодолеть. На седьмом Всероссийском электротехническом съезде в 1913-м году инженеры договорились, что самый перспективный способ передачи энергии на большие расстояния – воздушные высоковольтные линии. Кабельный завод в Москве работал уже почти полвека, меди хватало, дерева для постройки опор – тоже. Имелись трансформаторы, как и теория, по которой можно было рассчитать оптимальный вольтаж для передачи и для потребления. Не было только одного – прецедента постройки семидесятикилометровой линии на землях Подмосковья. На землях, заболоченных и лесистых, и потому трудных для строительства, или же находящихся во владении частных лиц.

И как раз тут у энтузиастов-электротехников возникли проблемы. Дело в том, что не существовало практики взаимодействия поддерживаемого государством проекта с частными землевладельцами – дворянами и помещиками, далёкими от тяги к прогрессу. Законодательства, которое регулировало бы эти вопросы, не было тоже. А царскими указами в начале 20-го века поставить на место десяток зажиточных подданных уже не представлялось возможным. Поэтому руководители проекта, в основном Кржижановский и Винтер, лично договаривались с каждым из неуступчивых обладателей земель на пути от Электрогорска к Москве. Платили, заводили знакомства, увещевали и выпивали вместе с теми, кто упрямился.

Тем не менее, к 1914-му году была завершена постройка и «Электропередачи», и ЛЭП. Москва получила своё электричество. Новая станция заменила ряд мелких:
- Георгиевскую, построенную в 1902-м году; эта ТЭС работала на привозном топливе и давала свет зданиям в радиусе полутора вёрст;
- Городскую, за счёт которой освещался Каменный мост и площадь у храма Христа Спасителя;
- Дворцовую (построенную немецким промышленником Сименсом для освещения Кремля);
- привокзальные Ярославскую и Брестскую;
- и др.

Поскольку в 1914-м Российская империя вступила в Первую мировую войну, «Электропередача» так и осталась единственной станцией, способной снабжать энергией целую область.

Георгиевская электростанция

В это же время шло строительство меньших электростанций. Практика их создания была сформирована компанией Сименса в 80-х годах. В 1897-1898-м «Общество электрического освещения» в Петербурге строит электростанцию на Обводном канале, Кельнское общество «Гелиос» – ещё одну, на Новгородской улице, а Бельгийское анонимное общество электрического освещения – третью, на набережной Фонтанки. На десять лет этих станций хватает. Затем, после того, как правительственную комиссию не прошёл план постройки метро в Петербурге, принимается решение проложить линии электрического трамвая. В Киеве такой трамвай появился ещё в 1892-м году – для него построили полтора километра линий и 30-киловаттную электростанцию. Теперь же Генрих Графтио, впоследствии ведущий специалист по электрификации железных дорог, запускает в 1907-м году трамвай в Петербурге, и заодно строит «Трамвайную» электростанцию. В 1914-м началось строительство пятой станции, «Уткиной заводи». Но, как и в случае с предыдущими станциями, основную часть финансирования предоставили зарубежные инвесторы, в основном немецкие. С началом войны их попросили покинуть страну, да они и сами не горели желанием отдавать деньги вражескому государству. А «Русское акционерное общество электрических районных станций», которое формально руководило стройкой, само проект «не вытянуло».

киевский трамвай

За пределами столиц сооружение электростанций в основном находится в руках филиалов «Общества Электрического освещения» и электротехнических обществ – иностранные предприниматели редко заглядывали в провинции. В результате на просторах Российской империи нечасто появлялись мощные станции, зато часто – технически передовые. Например, первая электростанция, вырабатывавшая переменный трёхфазный ток, была сооружена в Новороссийске. Краснодарский край вообще отличался хорошими показателями электрификации, в основном за счёт удачного для прокладки ЛЭП равнинного рельефа северного берега Кубани.

Также в отдалённых регионах хорошо обстояло дело с гидроэлектростанциями. Первая из них появилась на реке Березовка у Зыряновского рудника на Алтае. Её мощность составляла 150 кВт и спроектирована она была горным инженером Кокшаровым. Большей известностью пользовалась построенная в Петербурге, на реке Большая Охта, 300-киловаттная станция. Над её строительством в числе прочих работал Роберт Классон. Следующая ГЭС, получившая имя «Белый уголь», расположилась опять в глубинке, хотя и у курортных Ессентуков и Кисловодска – на реке Подкумок. Эта станция питала 400 уличных дуговых фонарей, электродвигатели для насосов минеральных вод и несколько трамвайных линий.

Вообще проекты использование энергии рек появились даже раньше, чем Сименс организовал своё «Общество электрического освещения». Предложения по строительству ГЭС в 1880-м выдвигал российский инженер Чиколев, а в 1892-м с аналогичными идеями выступал Николай Бенардос. По его замыслу электроэнергией, полученной от турбин на Неве, должен был снабжаться Петербург. Графтио предполагал использовать течение реки Волхов (при советской власти его проект будет претворён в жизнь). Но поскольку наиболее организованно работал Кржижановский с коллегами, ГЭС по используемости отставали от ТЭС.

И всё же в 1913-м году на протяжённых речках насчитывались тысячи небольших электростанций. Ещё больше их стояло на горных речушках, вблизи рудничных предприятий. К 1917-му году суммарная мощность гидроэлектростанций России достигала 19 МВт. Самая крупная из них вырабатывала 1350 кВт электричества и находилась в Туркестане – эта Гиндукушская ГЭС работает до сих пор. Для сравнения, самая производительная электростанция империи – «Электропередача» – производила 9000 кВт энергии.

машинный зал Гиндукушской ГЭС

Причины, почему в центральных регионах акцент делался на тепловых станциях, а на периферии – на ГЭС, довольно очевидны. Во-первых, изначально считалось, что равнинные, хоть и полноводные реки использовать для производства электроэнергии невыгодно. Во-вторых, в Москву и Петербург регулярно поставляли большое количество топлива, добытого в других государствах (важным поставщиком была Англия). А отдалённые населённые пункты рассчитывать на стабильное снабжение не могли. В то же время, обильные торфяные залежи в Подмосковье способствовали появлению небольших электростанций, находящихся в частном владении.

Начало Первой мировой несколько изменило расстановку сил в российском энергетическом сегменте. Со времён Сименса подрядчиками и спонсорами развёртывания сети электростанций выступали в основном подданные Германии. В 1909-м году более 85% электротехнических предприятий и компаний принадлежали не Российской империи; из-за обострения отношений к 1914-му году эта доля упала до 70%, но этого было недостаточно – резкое сворачивание зарубежных инвестиций всё равно сильно ударило по энергетическому строительству.

Другой проблемой было отсутствие машиностроения достаточного уровня. Например, при строительстве Гиндукушской ГЭС использовались турбины австро-вергерского производства. Даже для крупнейших столичных электростанций турбины поставлялись из Европы и США. С началом войны поставки сократились. Правда, в результате этого кроме негативного влияния был и положительный момент – постепенно стало развиваться отечественное приборостроение. Сразу после начала войны открылся Московский Электроламповый завод; рассматривались проекты по сооружению турбинных заводов, но до революции их не успели осуществить.

Тормозные колодки

В 1900-1914-м годах темп электрификации был одним из наиболее высоких в мире. Однако это касалось промышленного оснащения электротехникой; бытовые приборы и освещение на электричестве были редкостью. Отчасти это было вызвано не слишком высоким средним уровнем дохода. Отчасти – проблемами с электростанциями:
- из-за отсутствия юридической базы, позволяющей урегулировать прокладку ЛЭП на частных владениях, строительство удалённых от населённых пунктов станций не представлялось выгодным;
- из-за личных пристрастий ведущих инженеров страны упор делался на строительство тепловых электростанций, в то время как ГЭС отводилась вспомогательная роль;
- подавляющее большинство станций производило постоянный ток – в стране не было заводов, которые бы собирали оборудование для работы с переменным током;
- выгоду в электрификации видели лишь немногие влиятельные жители России. В основном дворянство и мещанство не было заинтересовано в модернизации;
- не существовало централизованного плана электрификации, государственного финансового плана и управляющих органов. Работы велись частными компаниями – «Сименс и Гальске», «Обществом Электрического Освещения», городскими электротехническими обществами.

В 1914-м году к этим факторам добавилась Первая мировая война. На фронт ушли многие знающие специалисты. Темп строительства электростанций и прокладки линий передач упал вдвое, и до Октябрьской революции уже не восстановился.

Хроники электрификации: личности и организации

Отдельные случаи подведения электричества в частные дома и цехи в России известны с 70-х годов 19-го века. В 1878-м Александр Бородин, выпускник питерских институтов и ведущий инженер Киево-Брестской железной дороги оснастил токарный цех Киевских же железнодорожных мастерских четырьмя дуговыми фонарями, каждый из которых был запитан от своей электромагнитной машины Грамма. В 1879-м году электрическое освещение впервые было применено для подсветки моста – им стал разводной Литейный мост через Неву.

На тот момент монополия на освещение питерских улиц принадлежала компаниям-производителям масляных и газовых фонарей. Однако Литейный был построен после заключения монопольного договора и не попадал под его действие. Успешное завершение проекта по электрическому освещению моста стало одной из причин образования в 1880-м электротехнического отдела Русского технического общества. Под его покровительством была начата установка ламп Яблочкова на улицах Москвы и Петербурга, а также в некоторых промышленных помещениях. Интерес к проекту, опять-таки, сильнее всего проявляли транспортные компании – железнодорожные и пароходные.

В это время в стране обосновывается крупный немецкий инженер и промышленник Эрнст Вернер фон Сименс. Специалист по электрическому телеграфу, генераторам постоянного тока и меценатству, именно он вводит в обиход слово «электротехника» и даёт миру множество коммуникационных и транспортных технологий. Царская Россия становится одним из его испытательных плацдармов – в 1883-м году он работает над праздничной иллюминацией Кремля. Затем его компания «Сименс и Гальске», которая позднее станет концерном мирового уровня Siemens, обеспечивает освещение Невского проспекта и Зимнего дворца.

Боголюбов А.П., Иллюминация Кремля, 1883г. 

 

К 1887-му году Сименс принимает Российское подданство, становится дворянином и основывает «Общество Электрического Освещения». На протяжении следующих тридцати лет – до самой Октябрьской революции – работа этого общества отличалась наибольшей эффективностью среди всех организаций, занимавшихся электрификацией. Кстати, именно в этой, глубоко коммерческой организации начинал Глеб Кржижановский.

Фамилия этого электротехника в связи с революционной деятельностью упоминается даже чаще, чем в связи с энергетикой. Причины на то имеются – знаменитый ГОЭЛРО (Государственная комиссия по электрификации России) был основан именно Кржижановским, а многие его положения были больше идеологическими, чем практическими. Кроме того, Кржижановский был близким другом В.И. Ленина. Но ещё до всевозможных революций этот человек был обычным монтажником, инженером и управляющим Московской кабельной электросетью, создателем весьма интересных проектов электростанций.

Прямо на стыке двух столетий гидротехник Богоявленский предложил постройку ГЭС в районе Жигулёвской возвышенности, на родной для Кржижановского Волге. Кржижановский, на тот момент уже хорошо зарекомендовавший себя инженер, отнёсся к плану благосклонно, но другие местные специалисты идею раскритиковали, посчитав, что она непрактична. А главное – воспротивились церковники. Епископ Симеон написал приволжскому землевладельцу графу Орлову-Давыдову депешу, в которой настойчиво просил оградить красоты Поволжья от посягательств богоотступников-электротехников. К нему присоединились чиновники и купцы, и дело отложили в дальний ящик. Кржижановский в дальнейшем стал ярым приверженцем торфяных теплоэлектростанций, строившихся быстро и не требовавших огромных площадей. А спустя полвека на Волге всё-таки построили ГЭС, и не одну, а целую их систему.

строительство Жигулёвской ГЭС

Однако и ТЭС оказались полезны. Ими в основном занималась группа техников, возглавленная тем же Кржижановским; в неё также входили А. Винтер, Р. Классон, И. Радченко. Друзья по «Обществу электрического освещения», они разработали ряд проектов электростанций на угле и торфе; их трудами за несколько лет была создана сеть районных ТЭС на паровых турбинах. Они же раз за разом переводили системы подачи электроэнергии на большие вольтажи. Эта работа продолжалась после Октябрьской революции; по сути, весь план ГОЭЛРО был лишь модификацией старых проектов.

У всего есть предыстория

Одним из величайших достижений советского ГОЭЛРО традиционно называется Днепрогэс – мощная и технологически продвинутая электростанция, построенная за счёт десятков жизней работников. Однако проект этой самой Днепрогэс был разработан гидротехником Генрихом Графтио за пару лет до Октябрьской революции. Причём с точки зрения сохранения судоходства на Днепре и естественного гидрологического режима первоначальный план строительства был более щадящим.

По уровню производства электроэнергии в 1913-м году Россия находилась на четвёртом месте (2,5 млрд. кВт*ч) после США, Германии и Великобритании (26, 8, 3 млрд. кВт*ч соответственно). За период с 1888 по 1914-й год количество электростанций городского значения выросло с одной до ста тридцати, а их суммарная мощность – с 505 до 150000 кВт. С началом Первой мировой темпы электрификации упали, но один из ведущих российских учёных того времени – Владимир Вернадский – отличавшийся широтой интересов и впечатляющими способностями к аналитике, предсказывал, что к 1925-му году вся страна будет охвачена районными станциями типа «Электропередачи», и производство станет полностью электрифицированным.

Если вспомнить программу электрификации СССР, увидеть параллели с ранними наработками легче лёгкого. А главное – практически все запланированные стройки должны были использовать наработки учёных царской России, в массе своей, впрочем, перешедших в ГОЭЛРО.

Правда, был и другой аспект дореволюционной электрификации: возможно, по выработке энергии Россия и была на четвёртом месте, но вот потребление её на душу населения было одним из самых низких, по крайней мере, среди стран Европы и Америки. Электроснабжение предназначалось для общественных учреждений, улиц, площадей и заводов, но не для среднестатистического горожанина и тем более не для обычного крестьянина. Тем более что почти все станции работали на привозном либо низкокалорийном топливе, и производили постоянный ток, который в кабелях ЛЭП быстро затухал.

Источники

1. Олег Никитин. Плюс электрификация

2. Электрификация империи

3. Вольф Кицес. Проблемы электрификации царской России

4. Пресс-служба ОАО «СО ЕЭС». 85 лет вахты во всех режимах

5. Вадим Эрлихман. Электрификация всей страны, план ГОЭЛРО и эпоха освещения

6. Wikipedia. Electrification

7. Википедия. Вернер фон Сименс 8. Википедия. Генрих Осипович Графтио

9. Википедия. Глеб Максимилианович Кржижановский

10. Википедия. Роберт Эдуардович Классон

11. Википедия. Шатурская ГРЭС

12. Официальный сайт МОСЭНЕРГО. ГРЭС-3 им. Р.Э. Классона

13. Олег Пуля. Водяная мощь России