Вода, газ, электричество: краткая история приборов учета

Еще столетие с небольшим назад книги вроде «Что нужно знать, чтобы меньше тратить на электричество» были вполне востребованы. А когда в России появились первые электросчетчики? Рассказывает Павел Пырин.

Вода

Первые постоянные поселения появились в теплых речных долинах. Возникшие государства строили каналы для орошения полей и снабжения жителей водой. Древнеиндийский город Мохенджо-Даро и древнегреческие полисы уже имели систему водоснабжения и канализации. Самосский тоннель-акведук Геродот считал одним из чудес света. Затем пальму первенства захватили римляне. Истинный расцвет водоснабжения наступил в Римской империи. Каждый город римляне обеспечивали водой. Вершиной этих работ был Рим: сотни километров акведуков давали тысячу литров воды в день на каждого жителя. Внутригородской водопровод был выполнен из свинцовых труб. Общественное потребление воды являлось одной из основ Римской империи.

Схема работы castellum divisorium (распределительного резервуара) и три уровня подачи воды. Схема из открытых источников дополнена автором

В Риме было 247 распределительных резервуаров. Приоритет в подаче воды имели уличные фонтаны, казармы и культовые сооружения. Средний уровень служил для общественных бань и бассейнов.

Частные дома снабжались в последнюю очередь. Подача воды в них ограничивалась диаметром трубы. Такое водоснабжение было привилегией, даруемой императором, и по наследству не передавалось. Самовольное подключение к водопроводу каралось штрафом в 100 000 сестерциев (для сравнения: один модий пшеницы (8,74 литра) стоил 15 сестерциев, а раб — 2500) и конфискацией земли. Несмотря на строгое наказание, было распространено незаконное подключение к общественным трубам — «прокалывание».

Слева направо: castellum divisorium — схема и развалины, уличный фонтан. Источник: «Википедия»

Римляне не считали расход воды. Обнаруженные краны уменьшали поток воды, но не перекрывали его целиком. Водопровод был продолжением рек и озер, а свободное течение воды имело религиозную основу.

При таком подходе к расходу воды создание счетчиков не имело смысла. Однако в I веке Герон Александрийский изобрел автомат по продаже «святой воды». За монету этот первый вендинговый аппарат выдавал порцию воды для омовения. Жрецы храма освобождались от утомительного сбора пожертвований, а прихожане получили новое чудо.

Реконструкция автомата Герона. Источник: Научный центр и музей технологий города Салоники (Греция), «Википедия». Схема исправлена и дополнена автором

С большой натяжкой можно считать этот автомат счетчиком воды по предоплате.

Рим пал, но его обломки долго служили следующим поколениям. Большая часть акведуков была разрушена временем или захватчиками, однако некоторые исправно работали до середины XX века. Остатки римских знаний использовались для строительства каналов и мельниц, но эти сооружения не достигали размаха римского величия.

Для крепостей и замков системы водоснабжения чаще всего создавались с использованием колодцев и сбора дождевой воды. Для дворцовых фонтанов строили водоподъемные колеса или проводили трубы от источника. Никто не платил за расход этой воды, и счетчики изобретать не было смысла.

Это не значит, что воду не продавали, но покупатель платил за определенную емкость. Водовозы и водоносы исправно торговали свежей водой и в XX веке.

В жарких странах богатство зависело от количества воды, подаваемого на твои поля. Дни полива можно считать первым тарифом на воду.

С развитием техники и гигиены люди поняли, что река со сточными водами не лучший способ водоснабжения города. Воду в города стали подавать по трубам и каналам из внешних источников. Первые водопроводы были самотечные и деревянные. Вода подавалась только на первые этажи домов.

Водяные колеса у Лондонского моста приводили в действие водяные насосы городского водопровода. На картине конца XVIII века место установки колес выделено рамкой. Из открытых источников

В начале XX века значительная часть Парижа снабжалась водой из Сены. А Эрмитаж перестал сбрасывать сточные воды в Неву лишь в начале XXI века.

С развитием промышленности появились мощные насосы и напорные металлические трубы для водопровода. Водопроводная сеть потребовала приборов учета. Как часто бывает в таких случаях, родителей у этого изобретения оказалось много. Каждый вносил свой вклад, но мы остановимся на двух людях, которые смогли воплотить «в металле» научные изыскания.

В США первый массовый счетчик воды выпустил инженер-гидравлик Генри Вортингтон. Его компания производила насосы, двигатели и сопутствующее оборудование. В 1855 году Вортингтон запатентовал двухпоршневой счетчик. В основе нового прибора лежал принцип гидравлического двигателя Вортингтона. Практически сразу он был запущен в производство. Точность и надежность водяного счетчика обеспечили ему широкое распространение в США.

Генри Росситер Вортингтон (1817–1880) и его двухпоршневой счетчик (патент 1855 года). При открытии крана поршни приходили в движение. Каждый ход поршня отмерял порцию воды и фиксировался счетчиком. Иллюстрации из книги Worthington Pumping Engines, Steam Pumps, and Hydraulic Machinery, 1883

В 1852 году в Англии Томас Кеннеди запатентовал однопоршневой счетчик воды. С 1863 года компания Kennedy Patent Water Meter Co Ltd. начала их производство. Этот вид счетчика получил распространение в Европе.

Томас Кеннеди (1797–1874) и его однопоршневой счетчик (патент 1852 года). Счетчик в викторианском интерьере XIX века. В разработке счетчика принимал участие часовщик Джон Кэмерон, это сказалось на дизайне устройства. Источник

Стоит отметить разницу подходов американских и английских инженеров к конструкции счетчика. Американцы использовали только стрелочный индикатор. Они понимали, что в бескрайних просторах прерий не так просто найти рулон бумаги для фиксации показаний.

Счетчик Сименса

Карл Вильгельм Сименс пошел другим путем. Вместе с промышленником Джозефом Адамсом он разработал и запатентовал турбинный счетчик воды. Поток воды вращал крыльчатку, и механизм считал обороты.

Вид счетчика Сименса, патент и сам Карл Вильгельм Сименс (1823–1863). В патенте упомянут промышленник Джозеф Адамсон (1843–1921). Источники: 1, 2

Точность первых турбинных счетчиков была невысока и уступала точности поршневых собратьев. Но со временем проблему преодолели, и этим типом счетчика мы пользуемся до сих пор.

Не стояла на месте и Российская империя. С появлением городских водопроводов появились и первые счетчики.

Учет воды в России

В нашей стране собственное производство счетчиков возникло в 1892 году на заводах общества Siemens & Halske. До этого в домах ставили импортные приборы.

Квитанция оплаты воды от 1901 года: 15 копеек за 100 ведер; 1 ведро = 12,299 л. Виды дореволюционных счетчиков. Источник
Изображения из каталога «Торгово-промышленное товарищество „Василий Осипович Красавин с братьями“», 1899 год

В 1911 году лишь в трети московских домовладений был водопровод. Средний расход воды на жителя столицы не превышал пяти ведер в сутки. К 1913 году в России 80% городских поселений не имели водопровода. Дальнейшее развитие водоснабжения прервала Первая мировая война.

В 1920-х годах страна поднималась после разрухи Гражданской войны. Доступ к чистой питьевой воде стал одной из задач новой власти. Внедрение домашних счетчиков рассматривалось правительством в 1935 году. Готовился пробный выпуск приборов учета. Но производство счетчиков и их поверку, штат контролеров и расход меди сочли слишком затратными занятиями.

Жители страны стали «римлянами», получившими неограниченный доступ к воде за символическую цену. Приборы учета воды выпускали для нужд промышленности и народного хозяйства.

В 1990-х годах тарифы на воду в стране стали стремительно расти, и начался переход на счетчики воды. С 2012 года их установка стала обязательной. Прогресс не стоит на месте, и появились счетчики с передачей данных. На улицы городов и деревень пришли водоразборные колонки с оплатой по картам.

Водоразборная колонка с оплатой по карте и схема передачи данных от счетчиков через Wi-Fi. Источники: 1, 2

Но не только доступ к воде определяет развитие цивилизации. Людям требуются свет, тепло и готовая еда.

Газ

Пересечет перстами гарь,
На зеркале блеснет алмазом…
Там: — газовый в окне фонарь
Огнистым дозирает глазом.
Андрей Белый. «Меланхолия»

Уличное освещение

Долгое время жизнь замирала с заходом солнца. Для освещения жилищ и улиц человек использовал масляные и жировые лампы. Позже стали применять восковые свечи. Китобойный промысел позволил использовать для освещения китовый жир (ворвань). Но такое освещение было далеко от идеала. Восковые свечи стоили дорого, а масло и жир коптили при горении. Ученые настойчиво искали новые источники освещения.

Во времена промышленной революции основным источником энергии стал каменный уголь. Шахты уходили всё глубже под землю. И всё чаще в них раздавались взрывы. Газ без цвета и запаха присутствовал в воздухе. Шахтеры брали с собой канареек для обнаружения рудничного газа: работники покидали забой при первых признаках «засыпания» птицы.

В Англии канарейки были необходимой частью системы безопасности на шахте до 1980-х годов.

«Саночник» в шахте, Россия, XIX век. На шее у шахтера висит безопасная лампа Дэви. (В 1815 году английский физик Гемфри Дэви создал безопасную шахтерскую лампу: рудничный газ сгорал внутри сетки, предотвращая взрыв.). Канарейка в шахте. Canary in a coal mine — в английском языке эта идиома означает признак близкой опасности. Источники: 1, 2, «Википедия»

Ученые исследовали рудничный газ. Его основу составлял метан — газ без цвета и запаха, взрывающийся в смеси с воздухом. Вскоре был найден метод его добычи из каменного угля. Полученную смесь метана и водорода назвали светильным газом.

В начале XIX века стали проводиться первые опыты с газовым освещением. Несколько греческих городов считают себя родиной Гомера. За первенство в использовании газа для освещения улиц соревнуются Лондон, Париж, Ньюпорт, Бирмингем и Солфорд. Идея буквально витала в воздухе.

Компании стали строить газовые заводы, газгольдеры и освещать улицы городов. Не отставала и Россия. В Санкт-Петербурге газовое освещение появилось в 1813 году.

Подземный распределительный газовый пункт и газовый фонарь, XIX век. Источники: 1, 2

Газовое освещение увеличило продолжительность рабочего дня на фабриках. Газ был намного выгоднее свечей и масляных ламп. Следующей целью газовых компаний стало внедрение домашнего газового освещения. С развитием городских газопроводов это стало возможным.

Домашнее освещение

«Но не успел поезд пройти Сайденхем, как Паспарту испустил вопль отчаяния.
— Что с вами? — осведомился мистер Фогг.
— Дело в том… что… в спешке… от волнения… я забыл…
— Что именно?
— Погасить газовый рожок в своей комнате.
— Что ж, мой милый, — невозмутимо ответил мистер Фогг, — он будет гореть за ваш счет!»
Жюль Верн, «Вокруг света за восемьдесят дней», 1872 год

Из этого короткого диалога мы понимаем, что в 1872 году дом Филеаса Фогга освещался газом и имел приборы учета.

Проводить газ для освещения лондонских домов стали в конце 1820-х годов. Процесс шел медленно: многие люди не доверяли газу, боялись взрывов и отравлений.

Расценки газовой компании английского города Дартфорда, 1840 год. Оплата за точки подключения или по счетчику. Чувствительность счетчиков была невысока, и он ставился при наличии не менее четырех точек подключения. 1 фунт = 20 шиллингов = 240 пенсов. Источник. Copyright © Chris Sugg 2006-13

Для первых газовых сетей приборы учета не были жесткой необходимостью. Город подписывал договор с компанией, где оговаривалось количество фонарей и время их работы.

Первые подключения домов к газовым магистралям часто делали без счетчиков. По аналогии с городским фонарем жители платили за подключение конкретной модели светильника и время его работы.

Как следует из представленного выше документа, годовая оплата одного светильника системы Агранда составляла от 3,5 до 5 фунтов в год. Воскресенье оплачивалось отдельно. Для сравнения надо учесть, что в 1840 году средний заработок рабочего составлял около 20 фунтов в год.

Светильники системы Агранда. За счет подвода воздуха лампа обеспечивала более полное сгорание и давала более яркий свет. Использовались со стеклянными плафонами. Источник

Шло время, и эта модель оплаты становилась экономически невыгодной. Появились газовые бойлеры, ванны с газовым подогревом и кухонные плиты.

Газовая плита Джеймса Шарпа (Англичанин Джеймс Шарп запатентовал газовую плиту в 1826 году. Первоначальный вариант он сделал для своей жены. Но продажи шли плохо, народ больше доверял углю и дровам. Переломным стал 1841 год. Известный шеф-повар Алексис Сойер переоборудовал газовыми плитами кухню модного лондонского заведения Reform Club. К Лондонской Всемирной выставке 1851 года уже несколько фирм предлагали свои газовые плиты.), 1830-е годы. Реклама газовой печи, 1880 год: «Готовит „всё сама“, а вы лишь читаете книгу». Источники: 1, «Википедия»

Учесть время работы новых газовых приборов было трудно. И от оплаты за точку подключения перешли к оплате по счетчику.

В начале XIX века газовые компании применяли счетчики для своих внутренних нужд. Наиболее удачные конструкции стали использовать для учета потребления газа в домах. Самыми удобными оказались мембранные (диафрагменные) счетчики. В них газ проходил через две мембраны, а счетный механизм фиксировал эти движения.

Газовый счетчик фирмы Alder & Mackay, выпускавшийся с 1850-х годов. Счетчик из Хрустального дворца Лондонской Всемирной выставки 1851 года. Источники: 1, 2

Распространению газового освещения в домах помог Вестминстерский дворец. В 1859 году его восстановили после пожара и заменили свечное освещение газовым.

Примеры газовых рожков и бра. Освещение интерьера. Источники: John W. Call Illustrated Catalogue and Price List Gas Fixtures, Hall Lights, Brackets, Etc. CATALOGUE No. 3, Reflex Gas Light Catalog Welbash Company

Когда все состоятельные клиенты были газифицированы, бизнес обратил свой взор на малообеспеченные слои населения.

Компании стремились избежать убытков от неоплаченных счетов. На помощь им пришли газовые счетчики с предоплатой.

В век цифровых технологий предоплата не представляет проблемы, а в те времена она вносилась звонкой монетой. Количество денег в аппарате сверяли с показаниями счетчика.

Счетчик с предоплатой, США. Источник: Scientific-American, № 1119, июнь 1897 года

Счетчик такого типа можно увидеть в комедии Чарли Чаплина «Малыш» 1921 года.

Мальчик вставляет монетку в газовый счетчик. Кадр из фильма «Малыш», 1921 год
Счетчик с предоплатой фирмы Alder & Mackay, 1900 год. Создан для малообеспеченных слоев населения. Источник

В рекламе говорилось, что предоплата позволяет «лучше планировать бюджет и не получать огромные счета в конце месяца». Вот как описывается работа газового счетчика в книге Г. С. Новогрудского «Дик с 12-й Нижней» (1956):

«Но разогреть кашу не удалось. Он совершенно забыл о проклятом счетчике, о том, что мать вчера не опустила в него десять центов. Она решила, должно быть, что до обеда газа хватит. А газа не хватило. И виноват в этом он. Ему не следовало подогревать воду для мытья.

Дик растерянно смотрел на счетчик. Удивительно подлый механизм! Бросишь в отверстие десять центов, и он ровно на десять центов отпустит тебе газа. Потом, пока новую монетку не опустишь, газа не будет. Хитро придумано? В верхнем городе, там, где живут богатые, таких автоматов нет. Там счетчики как счетчики: люди пользуются газом сколько хотят и раз в месяц расплачиваются. А здесь, в нижней части, иначе. Здесь всё больше рабочий народ селится, и газовая компания рассудила так: рабочие сегодня имеют работу, а завтра нет; сегодня им есть чем платить за газ, а завтра у них в кармане пусто. С какой же стати рисковать? Не лучше ли поставить счетчики-автоматы? Автомат — штука надежная, его не обманешь, он газа на цент в долг не отпустит. А то, что без газа людям ни попить, ни поесть, до этого компании дела нет. Это ее не касается».

И сейчас во многих странах используют счетчики с предоплатой. Они популярны при сдаче жилья и в бедных районах городов.

Счетчик с оплатой монетами 1960 года и современный счетчик с предоплатой по карте. Источники: 1, 2

Газовые счетчики сложнее водяных, на точность измерения влияют перепады температуры, расход газа и изменения давления в магистрали. В настоящее время, кроме мембранного, существует еще много типов газовых счетчиков: барабанный, вихревой, ротационный, ультразвуковой и др. Современные счетчики способны отправлять данные о расходе в газоснабжающую кампанию.

Свой путь был у газовых счетчиков в России.

Россия и газификация

До революции уровень газификации российских городов был низкий. В 1913 году в Москве к газовой сети было подключено всего 10 000 абонентов на полтора миллиона жителей. По потреблению газа населением страна значительно уступала Европе. Для учета использовались импортные газовые счетчики. Основными абонентами газовых компаний были магазины, рестораны и промышленные предприятия. Население относилось к газу с опаской и не спешило газифицировать дома. В 1878 году Ростов-на-Дону был освещен газовыми фонарями, но кухонная газовая плита была только у директора этого предприятия.

С уличным освещением были другие сложности. Внедрению газовых фонарей сопротивлялись владельцы компаний, обеспечивающих масляное и керосиновое освещение городов. Первая мировая война прервала газификацию, а Гражданская привела ее в упадок.

Массовая газификация страны началась в 1930-х годах. Главным образом она шла в трех образцовых городах социализма — Ленинграде, Москве и Харькове (столице советской Украины). Стоит отметить, что для газификации использовали не природный газ. Его получали на заводах из угля и горючих сланцев. Великая отечественная война вновь прервала эту работу.

После войны газификация перешла на новый уровень. В 1946 году был построен газопровод Саратов — Москва. В 1948 году запущены газопроводы Сланцы — Ленинград и Дашава — Киев.

Слева советский газовый счетчик ГКФ Горьковского совнархоза, 1959 год (ГОСТ 5364-50). Справа немецкий счетчик 1940 года из музея города Озерска (Калининградская область). Источники: 1, 2

Природный газ был намного дешевле производимого на заводах. Количество газифицированных квартир росло. Началось массовое строительство жилья. Установку, поверку и ремонт счетчиков сочли экономически невыгодными. В 1958 году выходит распоряжение Совета Министров РСФСР «об отмене установки квартирных газовых счетчиков в жилых домах с центральным отоплением и горячим водоснабжением в городах и поселках городского типа с 1 января 1959 года». Позже постановление распространилось на всю страну. Оплату ввели по количеству проживающих в квартирах. Счетчики сохранились лишь в домах с газовым отоплением. Для населения плата за газ была невысока.

С приходом рыночных отношений пришли и приборы учета. В 2009 году вступил в силу Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении». Установка приборов учета потребления воды и газа стала обязательной.

Сейчас газ занял свою нишу в повседневном быту. Им отапливают дома, нагревают воду в колонках и используют в газовых плитах. В XIX веке основной расход газа приходился на освещение. Но не успели газовые фонари вытеснить на окраины городов своих масляных и керосиновых конкурентов, как прогресс преподнес новый сюрприз.

Электричество

Долой природы наглое иго!
Вы будете жить в тепле, в свете,
заставив волной электричество двигать.
В.В. Маяковский. «Мистерия-буфф»

В 1799 году Алессандро Вольта создал первый гальванический элемент — «вольтов столб». Это открытие вызвало настоящий исследовательский бум. В 1802 году Гемфри Дэви, а 1803-м Василий Петров независимо друг от друга открывают электрическую дугу.

И Дэви и Петров предполагали использовать это открытие для освещения, но на пути встали технические трудности: электроды быстро сгорали, для поддержания дуги их необходимо было постоянно перемещать.

В 1844 году французский физик Жан Фуко создал дуговую лампу с ручным регулятором. Первую лампу с автоматической подачей электродов изобрел в 1846 году француз Аршро. Попытки создания автоматических дуговых ламп предпринимали разные изобретатели. Но все эти конструкции отличала сложность настройки и использования.

A — дуговая лампа Аршро с электромагнитным регулятором (1846); B — дуговая лампа Шпаковского с часовым механизмом (1855); C — дуговая лампа Чиколева с электромашинным регулятором (1870). Источники: 1, 2

В 1849 году академик Борис Якоби осветил Невский проспект дуговой лампой Аршро. В 1856 году лампами Шпаковского осветили Санкт-Петербург и Москву в честь коронации императора Александра II. Это были одни из первых масштабных применений электрического освещения.

Освещение дуговыми лампами Москвы и Санкт-Петербурга в честь коронации императора Александра II (1856). Источники: 1, 2

Но сложные дуговые лампы с регуляторами были малопригодны для домашнего освещения. Ученые и инженеры продолжали поиски удобного электрического источника света. В 1874 году Александр Лодыгин патентует лампу накаливания с угольной нитью. Но первые лампы имеют короткий срок службы и дают слабый свет. Коммерческого успеха они не приносят.

Настоящий прорыв в электрическом освещении произошел в 1876 году. Павел Яблочков патентует гениальную по простоте дуговую лампу без регулятора. Два длинных угольных электрода были разделены прослойкой каолина. Расстояние между электродами не изменялось во время горения дуги. Практически мгновенно «свеча Яблочкова» завоевывает мир.

«Свеча Яблочкова»: 1 — угольный электрод, 2 — прослойка каолина. Светильник со «свечой Яблочкова». Мост в Лондоне, освещенный «свечами Яблочкова». Источники: 1, 2

Время горения свечи составляло от полутора до двух часов. Появились системы с автоматической заменой свечей. Время господства этих дуговых ламп было коротким, но именно они дали толчок бурному развитию электротехнической промышленности. До начала 1880-х годов было выпущено несколько миллионов «свечей Яблочкова».

Революцию в освещении произвел Томас Эдисон. В 1879 году он выпускает в широкую продажу лампочку накаливания с угольной нитью. Эдисон не был ее изобретателем. Талант этого инженера проявился в комплексном подходе. Он продумал весь процесс от генерации электричества до продажи его конечному потребителю. Была разработана лампа с удобным цоколем, патрон и выключатель. Этим цоколем мы пользуемся до сих пор. Каждый человек мог самостоятельно и легко заменить сгоревшую лампу. Вместо домашнего генератора была построена центральная электростанция, и потребитель получал электричество по проводам.

Лампа накаливания Эдисона с патроном и выключателем. Первая электростанция Эдисона на Перл-стрит в Нью-Йорке (1882). Источники: 1, 2

Но в этой схеме не хватало главного звена. Согласно легенде, Уильям Гладстон спросил Фарадея: «Какая польза от вашего электричества?» — «Когда-нибудь вы сможете обложить его налогом!» Для обложения налогом необходимо вести учет и контроль. Промышленное внедрение электричества началось с изобретения приборов учета. В 1881 году Эдисон запатентовал электрохимический счетчик постоянного тока.

Счетчик постоянного тока

Схема счетчика Эдисона. Источник: «Википедия»

Счетчиком служила электрохимическая ячейка. В водный раствор сульфата цинка помещались две цинковые пластинки. При прохождении тока цинк переносился с одной пластинки на другую. По изменению массы пластинок определяли количество использованной электроэнергии.

Внешний вид счетчика Эдисона. Источник: «Википедия»

Раз в месяц электрик заменял старую ячейку новой. Отработанные пластинки взвешивались в компании, и пользователям выставлялся счет. Годовой счетчик служил для контроля правильности ежемесячных измерений.

В 1888 году около 800 счетчиков электрической компании Boston Edison обслуживали два электрика и три мальчика-курьера. Расхождение между счетчиками электрической станции и счетчиками потребителей не превышало 3%.

Новый вид освещения стремительно захватывает рынок. Теперь электрический свет доступен самым широким слоям населения.

Нью-Йорк, 1888 год. Источник: «Википедия»

Конкурентом постоянному току стал переменный. Компании Эдисона противостояла компания Вестингауза.

Постоянный ток безопаснее переменного, но имел свои недостатки. Потери в проводах не позволяли передавать электроэнергию на большие расстояния. Для массовой электрификации пришлось бы строить огромную сеть электростанций. Переменный ток таких недостатков не имел, но несовершенные приборы учета не позволяли организовать продажу электричества массовому потребителю.

Переменный ток быстро занял нишу уличного освещения. В этом случае приборы учета не требовались. Контракты предусматривали фиксированное время работы в зависимости от времени года.

Частные потребители платили за каждую точку подключения, по аналогии с первыми газовыми рожками. Но количество электроприборов увеличивалось, и этот метод продажи электричества становился неэффективным для компаний.

Хрупкое сосуществование двух векторов развития нарушило изобретение электрического счетчика переменного тока.

Счетчик переменного тока

Согласно легенде, американский инженер Оливер Шелленбергер работал с дуговой лампой переменного тока. Упавшая в лампу пружинка начала вращаться. Дальнейшие опыты привели к появлению счетчика переменного тока.

Счетчик Шелленбергера с воздушным тормозом, 1888 год

С его появлением участь электрических компаний постоянного тока была предрешена. За 10 лет было продано около 120 тысяч счетчиков.

Но Эдисон не думал сдаваться. Началась «война токов», где противником Эдисона был Вестингауз. Постоянный ток не сразу сдал позиции. Хельсинки перешел на переменный ток в 1940-х годах, Стокгольм в 1960-х. В 2007 году в Нью-Йорке был отключен последний потребитель постоянного тока. А в Сан-Франциско до сих пор имеются потребители постоянного тока — это раритетные лифты.

Электрические компании стремились охватить как можно больше потребителей. Но здесь, как и в случае с газом, остро встал вопрос платежеспособности населения. Наработки по выпуску газовых счетчиков с предоплатой были использованы для выпуска таких же электрических счетчиков. От обычных они отличались дополнительным модулем для приема денег.

Электрические счетчики с предоплатой (prepayment): Thomson Recording Wattmeter (1899) и Type IP-2 (1905). Источник

В дальнейшем этот тип счетчика совершенствовался, и в настоящее время используются ключи или карточки для предоплаты электричества.

Счетчик с предоплатой монетами и электронным ключом. Источники: 1, 2
Счетчик с предоплатой карточками для съемного жилья

Для более равномерного использования электрической энергии во многих странах существуют дневные и ночные тарифы. Для их переключения сначала использовали часовой механизм, а позднее радиоуправляемый модуль.

Счетчик с радиоуправляемым модулем (радиосигнал точного времени). Источник: «Википедия»

В настоящее время есть «умные» счетчики, подключенные к интернету и позволяющие выбрать самый дешевый тариф на текущий момент. Современные счетчики могут отправлять показания непосредственно в энергосбытовую компанию.

50 или 60 герц

Не успела затихнуть война между постоянным и переменным током, как началась новая битва. В этот раз камнем преткновения стала частота переменного тока. В США она была 60 герц, а в Европе 50 герц. Частота тока служила защитой своего рынка сбыта и флагом экспансии. В ряде стран первыми успели установить оборудование американцы — с частотой 60 герц. Европейские страны и их колонии приняли частоту 50 герц.

Схема мирового распределения напряжений и частот переменного тока. Доработана автором на основе схемы из «Википедии»

Самая сложная ситуация возникла в Японии. Она не имела единого плана электрификации. В разных частях страны было закуплено американское и европейское оборудование. До сих пор одна половина Японии имеет частоту электрической сети 50 герц, а вторая половина — 60 герц. Для создания единой энергосистемы пришлось строить конвертеры, преобразующие частоту. Схожая ситуация и в Бразилии, где от штата к штату меняется напряжение в сети.

Россия заметно отставала в электрификации. Не имея собственной электротехнической промышленности, она стала ареной битвы американских и европейских фирм.

Российская электрификация

Коммунизм есть Советская власть плюс электрификация всей страны,
ибо без электрификации поднять промышленность невозможно.
В.И. Ульянов (Ленин)

Российская империя занимала пятое место по общей выработке электроэнергии. Но общего плана развития этой отрасли не было. Электрификация носила очаговый характер. Так, до революции на Ленских золотых приисках было построено несколько первых гидроэлектростанций и первая линия электропередачи. В 1914 году была построена подмосковная ЛЭП длиной более ста километров — крупнейшая в стране.

Но обычно предприятия, магазины и некоторые доходные дома имели свои паровые электростанции разной мощности.

Применение «блок-станций» на основе стационарного локомобиля (паровой машины) и генераторов. Источники: книга «История электротехники» под редакцией И.А. Глебова, «Википедия»

На пути электрификации стояли не только технические препятствия. Проекты ЛЭП и гидроэлектростанций не находили поддержки у собственников земли, а законодательного решения этой проблемы не существовало.

Электрические счетчики у потребителей были импортные или производились зарубежными компаниями в российских филиалах.

Обычный (однотарифный) счетчик и двухтарифный счетчик с часами. Из книги В.А. Александрова «Что нужно знать, чтобы меньше тратить на электричество», 1915 год
Виды электрической техники. Из книги В.А. Александрова «Что нужно знать, чтобы меньше тратить на электричество», 1915 год

Развитие электрификации в России приостановили Первая мировая и Гражданская войны. Пришедшим к власти большевикам необходимо было решить сложнейшую задачу восстановления экономики.

План ГОЭЛРО (Государственная комиссия по электрификации России)

«Драйвером» развития было выбрано электричество. В 1920 году был принят план ГОЭЛРО. Масштабную электрификацию предстояло провести практически с нуля. Председатель Комиссии ГОЭЛРО Глеб Кржижановский, бывший сотрудник немецкой фирмы Siemens, и нарком промышленности Леонид Красин, бывший глава представительства Siemens в России, выбрали знакомую им частоту 50 герц.

План ГОЭЛРО. Источник

План ГОЭЛРО был перевыполнен в начале 1930-х годов. Он предусматривал использование электроэнергии не только в промышленности, но и в быту. От керосиновых ламп страна шагнула к электрическому освещению. Последние газовые и керосиновые фонари в Москве заменили электрическими в 1932 году.

На Ленинградском телефонно-телеграфном заводе с 1924 года начинается выпуск первых отечественных электросчетчиков С12. В 1928 году была выпущена модель Б1, а в 1931-м — модель Б2.

Счетчики Б1 и Б2. Источники: 1, 2

Но бурное развитие электрификации опережало производство приборов учета. Плата за точку подключения была шагом назад, но в ряде мест такая форма расчета существовала до 1960-х годов. Население платило за каждую розетку и лампочку. В коммунальных квартирах стоял один счетчик на всех, что тоже вызывало неудобства.

«Конечно, в дальнейшем, когда наша промышленность развернется, тогда можно будет каждому жильцу в каждом углу поставить хотя по два счетчика.

И тогда пущай сами счетчики определяют отпущенную энергию. И тогда, конечно, жизнь в наших квартирах засияет как солнце.

Ну а пока действительно имеем сплошное неудобство.

Для примеру, у нас девять семей. Один провод. Один счетчик. В конце месяца надо к расчету строиться. И тогда, конечно, происходят сильные недоразумения и другой раз мордобой».

Михаил Зощенко, «Летняя передышка», 1929 год
Счетчик СО-1 (1953) и СО-2 (1959). Источники: 1, 2

Если воду и газ население использовало без счетчиков, то электроэнергию государство всегда старалось учитывать.

В домах с газовой плитой за киловатт-час платили четыре копейки, а с электрической плитой только две. Тариф был единый для всей страны.

Наряду с обычными счетчиками в СССР с конца 1950-х годов выпускали электросчетчики с предоплатой. Они использовались для продавцов на колхозных рынках, для выездной торговли и в отдаленных районах.

Счетчики с предоплатой 20-копеечными монетами. Источники: 1, 2