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2022-06-01電力何時引進臺灣?從零探索臺灣電力的發展 630 期

Author 作者 黃巧盈/就讀中興大學歷史系。許馨文/就讀中興大學歷史系。吳政憲/中興大學歷史系教授,電子科畢業, 在歷史系教書。

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►1752年,富蘭克林的風箏實驗證明了放電反應,開啟人類長達200多年的電力探索,以及19世紀末直流電與交流電爭奪「標準化」的時代。
►19世紀末,歐美社會逐漸導入電力作為動力來源,交流電也因具有遠距離傳輸的優勢,而成為現今的標準電力系統。
►歐美電力的發展在19世紀末抵達臺灣,經歷兩次的世界大戰和經濟泡沫化後,日月潭發電所的電力終於足以支持社會運轉,發電結構也往多元配比的趨勢發展。

人類文明悠久,但使用電力的歷史還不到200年;儘管人類用電歷史不長,但對於電力的應用卻很豐富。即使到了現代,能源種類繁多,但在使用煤、風、太陽、核能、天然氣、石油等不同的能源時,仍都是以電力⸺電能的形式來傳輸,可見電力對人類社會的重要性。

隨手可得的電力從哪裡來?

人類最早對電力的探索可能是從遠古時代令人敬畏的閃電開始,隨著人類文明的成長,科學家發現了靜電和動物在被解剖時會產生抽搐的動物電,但當時尚未有電力的概念。到了18世紀,美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)在雷雨中放風箏的實驗,發現了閃電的放電反應,但仍因為當時技術尚未成熟,無法將閃電的放電轉為電力。直到美籍塞爾維亞裔物理學家特斯拉(Nikola Tesla)、美國發明家愛迪生(Thomas Alva Edison)、美國西屋電氣公司(Westinghouse Electric)將電磁、線圈、馬達等原理和產品付諸實踐後,才開啟了人類的用電時代。

19世紀末,以美國為首的電力發展開始向全美各地及歐洲擴散,從照明生活到經濟生產,社會逐漸導入電力作為主要的動力來源。1880年,在當時美國電燈公司只有三家的年代,推崇直流電(direct current, DC)的愛迪生在美國加州門洛帕克(Menlo Park)的實驗所裝上500個電燈,觀者川流不息,甚至在歐洲的工程師還遠渡大西洋,從紐約乘專車趕去,只為一睹這在當時可被稱為奇蹟般的景象。1881 年,在第一次啟用水力發電廠後,對直流電充滿信心的愛迪生更在美國紐約曼哈頓的珍珠街(Pearl Street)建設六座大型直流發電機,共用了約900馬力(hp)的蒸氣機作為動力,掘開好幾公里的街道鋪設電線,更在85座房屋中接上電燈。1882年9月4日,紐約人第一次看到2300盞光明燦爛的電燈。

然而,這場直流電和交流電(alternating current,AC)標準化的爭奪戰,最終卻不是由直流電取得勝利。在歷經彼此以電刑、電死大象等手段爭取社會輿論、轟擊對手陣營等波折後,交流電最終以能遠距離傳輸的特性,成為現今的標準系統。而堅持推廣直流電的愛迪生,直到晚年仍不願接受交流電優於直流電的事實;推廣交流電的西屋電氣,也因初期建置成本高,在資金流無法循環流通情況下,最終破產;發明交流電的特斯拉則因為將專利給予賞識他才華的西屋電氣,晚年窮困潦倒,最後在1940年代過世,如今他的名字卻成為現代電動車的代名詞。

從這場爭奪戰可以看到,電力從實驗室到商品化的過程中克服了很多行銷上的困難,而我們現在視為理所當然的使用習慣,都是當時雙方彼此摸索、不斷修正、改良後的成果。例如燈泡內的燈絲,愛迪生與同時代的研發者們可能試過上百種材料,最後才選出碳絲與鎢絲兩種主要材料,但在固著化的科技史論述中,這些細節都已被忽略。

在電力如火如荼的發展趨勢下,更大的發電廠能安裝的發電機組更多,單機裝置容量也不斷擴大;規模愈大的發電廠,發電單價成本也愈低,能提供國家產品更豐沛的國際競爭力。在此趨勢下,德國、瑞士、美國都成為大型機電設備的主要研發與生產商,也讓20世紀成為電力科技不斷推陳出新的世代。

電力引進臺灣

讓我們將時間軸往回拉一些,回到1880年代前後,這時電力剛引入日本與中國清朝,隨後也由劉銘傳引進臺灣,並聘請丹麥工程師負責規畫,成立興市公司營運,開創臺灣第一盞電燈,更開啟臺灣電力時代的新體驗。……【更多內容請閱讀科學月刊第630期】