Geschichte der Elektrotechnik
Artikel von Prof. Dr. Walter Kaiser, ehem. Lehrstuhl für Geschichte der Technik der RWTH
Zwischen etwa 1790 und 1830 wurden in der Physik die grundlegenden Phänomene der von Ampère so genannten Elektrodynamik entdeckt. Seit 1820 gab es zudem erste Ansätze zu einer theoretischen Beschreibung. Erstaunlich schnell – und im 19. Jahrhundert nur vergleichbar mit der Chemie – entstand auf der Basis dieser neuen physikalischen Entdeckungen die industrielle Elektrotechnik. Vorbereitet einerseits durch die hochentwickelten optischen Telegrafen und andererseits begrenzt durch die schwachen elektrochemischen Stromquellen, besaß die frühe Elektrotechnik ihren Schwerpunkt eindeutig in der Telegrafentechnik. Staatliche Verwender, also Militär und Verwaltung, aber auch betuchte Privatpersonen und Unternehmen, wurden jedoch in die Lage versetzt, mit bislang ungekannter Geschwindigkeit über große Entfernungen hinweg Nachrichten zu übermitteln.
In der zweiten Phase der Entwicklung der industriellen Elektrotechnik folgte die sich ab 1880 boomartig entwickelnde „Starkstromtechnik“. Aufgrund verbesserter großer Generatoren, die von Permanentmagneten unabhängig wurden, konnten sich Galvanoplastik, Elektromotoren und Beleuchtungssysteme endgültig durchsetzen. Während Bogenlampen Straßen und Plätze in grelles Licht tauchten, erlaubte die Glühlampe die elektrische Beleuchtung im Inneren von Gebäuden. In der Öffentlichkeit sichtbar wurden die Errungenschaften der Elektrotechnik nicht zuletzt durch den Bau von Straßenbahnen seit 1880.
Um 1900 war die Landschaft der industriellen Elektrotechnik bereits außerordentlich vielfältig: So konkurrierten die Unternehmen Siemens und AEG in Deutschland, Ganz & Co. in Ungarn sowie Brown, Boveri & Cie. in der Schweiz. Die Elektrotechnik der Vereinigten Statten war von den international ausstrahlenden Gründungen von Edison, Thomson und Westinghouse beherrscht und gleichzeitig geprägt von den heftigen Auseinandersetzungen bei den Übertragungssystemen, also vom Gegensatz zwischen Gleichstrom und Wechselstrom. Als Medium der elektrotechnischen Industrie und Bühne für die Vorstellung wichtiger Innovationen dienten vor allem die großen internationalen elektrotechnischen Ausstellungen, wobei seit der Ausstellung in Frankfurt 1891 das bis heute in Mitteleuropa dominierende Drehstromübertragungssystem zur Verfügung stand. Nahezu zeitgleich mit dem einsetzenden Boom der Starkstromtechnik und in enger Wechselwirkung mit der Industrie wurde an einer Reihe von deutschen Technischen Hochschulen die neue ingenieurwissenschaftliche Disziplin der Elektrotechnik geschaffen.
Ein Signal für die wachsende wirtschaftliche Bedeutung der Elektrotechnik und zugleich für eine nachhaltige Veränderung der Produktion war seit etwa 1910 die Nutzung von Drehstromanschlüssen und Drehstrommotoren in der Großindustrie. Die Elektrifizierung des individuellen Lebens verlief dagegen eher zögerlich. So musste sich die elektrische Beleuchtung gegen das billigere Gaslicht durchsetzen. Trotz früher Patente fanden elektrische Geräte erst seit den 1920er und 1930er Jahren in großer Zahl ihren Weg in die privaten Haushalte.
Die „Schwachstromtechnik“ hatte zunächst zum Ausbau weltumspannender Telegrafen- und Telefonnetze geführt; dabei waren erheblich Summen in Apparate, Vermittlungstechnik, Freileitungen und Kabel investiert worden. Erst um 1910 erlebte sie Ihre zweite Blüte in Gestalt der drahtlosen Nachrichtentechnik. Faszinierend ist dabei, dass selbst mit der einfachen Sende- und Empfangstechnik der Anfangsjahre der Atlantik überbrückt werden konnte. Diese Entwicklung beschleunigte sich am Ende des 1. Weltkriegs und in der Zwischenkriegszeit, wobei der allgemeine Rundfunk und zuletzt die frühen Fernsehverfahren im Vordergrund standen. Vor Ausbruch des 2. Weltkriegs war aber insbesondere der Rundfunk zu einem bedeutenden Wirtschaftsfaktor, zum zentralen Medium und zum festen Bestandteil des Familienlebens avanciert.
Stärker noch als im 1. Weltkrieg wurde im 2. Weltkrieg die Nachrichtentechnik vorangetrieben, von der Radartechnik bis hin zu den ersten Ansätzen der digitalen Übertragung und Vermittlung. Diese Ansätze führten – in Verdichtungszonen - in den 1960er und – flächendeckend – Ende der 1970er Jahre zur Bildung digitaler, Dienste integrierender Netze in der Kommunikationstechnik. Die Folge war zunächst eine Modernisierung von Übertragung und Vermittlung in den Telefonsystemen.
Aus dem schwerfälligen und nur wenigen Nutzern vorbehaltenen Autotelefon entstand jedoch seit 1990 der heute weltweit verbreitete und von riesigen Teilnehmerzahlen geprägte digitale Mobilfunk. Digitale Kommunikationssysteme ermöglichten grundsätzlich vorher ungeahnte Übertragungsqualitäten und Übertragungsleistungen. Diese Entwicklungen wurden ermöglicht durch die Entwicklung der Informationstheorie und durch Innovationen in der Hardware, also durch die gleichzeitig zunehmende Verfügbarkeit mikroelektronischer Bauelemente. Die Mikroelektronik-Entwicklung seit der Entdeckung des Transistoreffekts (1947) und seit der Entwicklung früher Integrierter Schaltkreise (1960 bis 1970) hatte wiederum längst zur ungeheuren Umwälzungen in der Rechentechnik geführt, etwa bei Großrechnern für Großforschung und Industrie, seit 1980 vor allem aber auch in der privaten Sphäre durch die Schaffung des Personal Computers. Neue industrielle Giganten erschienen auf dem Markt, so der in den USA gegründete IBM-Konzern.
Aber die Ausstrahlung der Mikroelektronik erfasste im Grunde alle Sektoren der Technik, von den numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen über die insbesondere von Bosch vorangetriebene Automobilelektronik bis zu den bildgebenden Verfahren in der Medizintechnik. Nachdem die seit 1960 hoch entwickelte Fernseh-, Phono- und Radiotechnik erstaunlich lange auf der Ebene der Analogtechnik verharrt war, kam es seit 1980 mit der von Philips und Sony entwickelten Compact Disc auch zur Durchsetzung der digitalen Verfahren in der Konsumelektronik.
Eine ganz neue Dimension privater und industrieller Nutzung moderner Informations- und Kommunikationstechniken eröffnete schließlich um 1990 das World Wide Web. Es stellte zwar - neben dem E-Mail-Dienst - nur eine mögliche Nutzung des an sich älteren Internet dar. Mit der auf dem Datenbestand des World Wide Web operierenden Suchmaschine des Marktführers Google Inc., die zunehmend klassische Literaturrecherchen verdrängt, begann jedoch 1998 eine neue Ära in der Verarbeitung von Wissen. Zudem wächst auch die technische Bedeutung des Internet, in Gestalt des Cloud Computing, oder generell bei der Verlagerung von Rechenleistung und Speicherkapazität in das Netz. Gleichzeitig übersteigen die kommerziellen, sozialen und politischen Implikationen des Internet alles, was bislang Informationstechnik und Kommunikationstechnik an Chancen und Risiken hervorgebracht haben.
Die schon aus heutiger Sicht dramatisch erscheinenden Leistungssteigerungen in der Informations- und Kommunikationstechnik in den letzten 40 Jahren werden vermutlich kaum ein Entwicklungs-plateau erreichen, oder gar zum Stillstand kommen. Nach wie vor wird es mehr oder minder steil bergauf gehen, wenngleich nicht mehr nur befeuert durch Fortschritte der Hardware, sondern durch die Arbeit an der Architektur der Systeme. Allerdings dürfen die bereits vollzogenen Umwälzungen und die noch zu erwartenden Steigerungsraten nicht den Blick auf das möglicherweise existentielle Problem der Elektrotechnik verstellen, nämlich die mittel- und längerfristige Versorgung mit Energie. Insofern sind Generatoren, Transformatoren, Hochspannungsleitungen und Schalter sowie rechnergestützte Übertragungs- und Verteilungssysteme keinesfalls zu klassischen Gebieten geworden. Auch sie haben zwangsläufig den Rang der Hochtechnik bewahrt. Spektakulär sind die auf moderner Leistungselektronik beruhenden Hochspannungs-Gleichstromübertragungstrecken, die seit 1975 den verlustarmen Stromtransport zwischen großen Wasserkraftwerken und entfernten Bevölkerungszentren erlauben und heute zudem Offshore-Windkraftanlagen mit den Netzen auf dem Festland verbinden. Zu erwarten ist also, dass die Informations- und Kommunikationstechniken ihre Leistung mit Blick auf Datenraten und Übertragungsqualität in Zukunft weiter steigern werden. Umgekehrt wird aber aller Voraussicht nach die Energietechnik die harten Randbedingungen für zukünftiges Wachstum setzen.