Stromkrieg

Kern des Konflikts

Der Stromkrieg war um 1890 ein Disput zwischen Thomas Alva Edison (1847–1931) und George Westinghouse (1846–1914). Strittig war, ob Gleichspannung, die Edison bevorzugte, oder Wechselspannung, die Westinghouse bevorzugte, besser für die großflächige Stromversorgung der Vereinigten Staaten und den Aufbau von Stromnetzen geeignet sei. Zunächst ging es auch um Marktanteile ihrer Unternehmen Edison General Electric und Westinghouse Electric.

Es handelte sich nicht um einen Krieg im eigentlichen Sinn, sondern um einen Formatkrieg: einen Wettbewerb um einen technischen Standard. Wechselspannung setzte sich schnell durch. Sie lässt sich mit Transformatoren leicht auf höhere oder niedrigere Spannungen umwandeln. Bei gleicher elektrischer Wirkleistung ermöglicht eine höhere Spannung einen kleineren Strom. Dadurch werden weniger Kupfer, längere Leitungen und geringere Übertragungsverluste benötigt.

Als Gegenargument wurde die größere Gefahr hoher Spannungen betont. Für gesunde Menschen gilt eine Berührungsspannung ab 50 V Wechselspannung (AC) oder 120 V Gleichspannung (DC) als lebensbedrohlich.

Technische Voraussetzungen und Netze

Die Elektrifizierung begann vor allem mit elektrischer Beleuchtung, die zuerst durch Batterien versorgt wurde. Mit Werner von Siemens’ Entdeckung des dynamoelektrischen Prinzips 1866 standen erstmals größere Energiemengen zur Verfügung. Lucien Gaulard und John Dixon Gibbs erfanden 1881 den Transformator. Er machte den kostengünstigen Transport großer Energiemengen über weite Strecken möglich: Spannung wird für die Übertragung erhöht, beim Kunden wieder abgesenkt.

Nikola Tesla erfand 1887 den Zweiphasenwechselstrom; Dobrowolski ergänzte dies 1888 durch den Dreiphasenwechselstrom. Daraus entwickelten sich die in Stromnetzen üblichen Zwei- und Dreiphasensysteme.

Anfangs bestanden meist kleine regionale Inselnetze. Sie versorgten Kohlebogenlampen, Kohlefadenlampen und kleine Gleichstrommotoren. Häufig betrug die Spannung 110 V, weil dies für Edisons 1880 entwickelte Kohlefadenlampe geeignet war. Kohlebogenlampen konnten mit 100 bis 110 V Gleich- oder Wechselspannung betrieben werden.

Edison errichtete ab 1882 Kraftwerke für Gleichspannungsnetze und besaß zahlreiche Patente, unter anderem für Lampen und Gleichspannungstechnik. Sein Edisonzähler konnte nur Gleichströme erfassen. Wegen der begrenzten Reichweite von 110/220 V Gleichspannung plante er viele lokale Erzeugungsstationen mit etwa 1,5 km Durchmesser. Westinghouse baute dagegen ab 1886 Wechselspannungssysteme mit deutlich größerer Übertragungsweite auf. Patente auf Glühlampen erschwerten ihm jedoch, eine vollständige Lösung aus Stromversorgung und Lampen anzubieten.

Sicherheit, Öffentlichkeit und Wettbewerb

Bis Ende 1887 bestanden in den USA 121 Gleichspannungsnetze von Edison und 68 Wechselstromnetze von Westinghouse; die Thomson-Houston Electric Company hatte weitere 22 Wechselstromnetze errichtet. In New York verliefen Telefon-, Telegrafen-, Gleich- und Wechselspannungsleitungen bis zu 6000 V als schlecht isolierte oder unisolierte Oberleitungen. Ein Schneesturm riss im März 1888 viele Leitungen ab, verursachte einen Ausfall der Energieversorgung und einen tödlichen Stromschlag. Dies löste eine öffentliche Diskussion über die Gefährlichkeit der Elektrizität aus.

Politik und Zeitungen griffen besonders die Sicherheit von Wechselspannung auf. Edison fürchtete, Unfälle könnten die Akzeptanz der Elektrizität insgesamt schädigen. Die Edison Electric Light Co. veröffentlichte 1888 eine 84-seitige Broschüre, die erklärte, Gleichspannung habe keinen einzigen Tod verursacht.

Harold P. Brown führte Tierversuche zu den Wirkungen elektrischen Stroms durch und erhielt dabei Unterstützung von Edison, obwohl er nicht dessen Angestellter war. Brown stellte Wechselspannung als besonders tödlich dar. Beim geplanten Ersatz des Hängens durch den elektrischen Stuhl wurde 1888 in New York ein entsprechendes Gesetz beschlossen. Ein Edison-Unternehmen erhielt den Entwicklungsauftrag; der bei Edison tätige Brown verwendete dafür das Wechselspannungssystem von Westinghouse. Dies sollte dessen Technik als gefährlich erscheinen lassen. Westinghouse protestierte, weil niemand durch seine Forschung zu Schaden kommen sollte.

Der wirtschaftliche Konflikt verschärfte sich 1888, als Westinghouse die United States Electric Lighting Co. kaufte. Gegen dieses Unternehmen führte Edison seit 1885 einen Patentprozess um Glühlampen, der erst 1892 endete. Westinghouse versuchte durch Firmenfusionen, Edisons Marktmacht bei den für Haushalte, Hotels und Büros entscheidenden Kohlenfadenlampen zu verringern.

Tesla und das erste mehrstufige Wechselspannungsnetz

Nikola Tesla (1856–1943) arbeitete zunächst für Edison, verließ ihn aber wegen unterschiedlicher Auffassungen. Tesla hatte 1882 in den USA gleichzeitig mit und unabhängig von Galileo Ferraris in Italien das Prinzip des Zweiphasenwechselstroms mit rotierendem Magnetfeld entwickelt. Auf dieser Grundlage entstand im folgenden Jahr ein Zweiphasenmotor ohne verschleißende Bürsten. Westinghouse erwarb Teslas Polyphasenpatente, stellte ihn als Berater ein und führte den Zweiphasen-Elektromotor ab 1888 im US-Massenmarkt ein. Dies beeinflusste die Entwicklung des amerikanischen Stromnetzes mit 60 Hz Netzfrequenz.

Das erste mehrstufige Wechselspannungsnetz entstand 1886 in Great Barrington, Massachusetts, durch George Westinghouse, Franklin Leonard Pope und William Stanley. Ein dampfbetriebener Generator erzeugte 500 V Wechselspannung. Diese wurde auf 3000 V hochtransformiert, in den Ort geleitet und dort für die Versorgung der Glühlampen in Häusern auf 100 V heruntertransformiert. Pope starb am 13. Oktober 1895 bei Reparaturarbeiten nach einem Unwetter durch Stromschlag. Sein Tod führte zu Maßnahmen für sicherere elektrotechnische Anlagen und trug zur Grundlage des National Electrical Code bei.

Entscheidung zugunsten der Wechselspannung

Die erfolgreiche Betriebsaufnahme der Ames Hydroelectric Generating Plant und die Drehstromübertragung Lauffen–Frankfurt beeinflussten 1891 die fachliche Entscheidung zugunsten der Wechselspannung. Westinghouse erhielt 1892 den Auftrag, die Weltausstellung in Chicago 1893 mit Wechselspannung zu versorgen. Seine Westinghouse-Stopper-Lamp umging dabei Edisons Lampenpatente. 1896 brachte die Niagara Power Station No. 1 an den Niagarafällen zusammen mit dem Anschluss Buffalos die endgültige Wende zugunsten der Wechselspannung. Auch General Electric, 1892 aus der Fusion von Edison General Electric Co. und Thomson-Houston Co. entstanden, produzierte danach Wechselspannungstechnik.

General Electric und Westinghouse gründeten 1896 das bis 1911 bestehende Board of Patent Control. Es regelte Patentstreitigkeiten außergerichtlich, sammelte Informationen über Verletzungen und leitete mehr als 600 Verfahren gegen Dritte ein. Nach dem Auslaufen von Edisons Glühlampenpatenten und Westinghouses Basispatenten für Wechselspannung konnte kein Unternehmen den Markt technologisch kontrollieren.

Gleichspannungsnetze verschwanden in Europa Mitte des 20. Jahrhunderts fast vollständig. Consolidated Edison in New York stellte die Gleichspannungsversorgung erst Ende November 2007 ein; 1998 hatte das Unternehmen noch 4.600 Kunden versorgt, vor allem ältere Aufzüge in Manhattan. Die Bezeichnung „Stromkrieg“ wurde in der damaligen Presse nicht verwendet; ihre erstmalige Verwendung ist nicht belegt. Der Streit wird später auch als Systemstreit um Marktbeherrschung durch Patente auf Basistechnologien interpretiert.