Sieg der Elektrizität: Alessandro Volta
Napoleon Bonaparte ist elektrisiert. Zusammen mit seinen Beamten blickt er 1801 in Paris auf die vor ihm aufgebaute Apparatur. Auf Einladung des französischen Hofs präsentiert Alessandro Volta seine Volta'sche Säule. Als erstes Gerät lässt sie Strom über längere Zeit fließen. Weder Napoleon noch der brillante Erfinder ahnen damals, dass sie einen Wendepunkt der Menschheitsgeschichte erleben. Es ist der Beginn einer neuen Epoche: das Zeitalter der Elektrizität.
Dem Strom auf der Spur
Als der junge Conte Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta sich erstmals mit Büchern zu Elektrizität auseinandersetzt, ist diese vor allem eins: eine Attraktion. Elektrisiermaschinen sprühen Funken, Menschen lassen sich aufladen und verteilen elektrisierende Küsse. Strom ist ein kassenfüllendes Spektakel. Auf Volta übt er eine besondere Faszination aus. Im Selbststudium erlernt der 1745 geborene Sohn einer wohlhabenden Familie alles, was über die rätselhafte Naturkraft bekannt ist. Damit verlässt er den für ihn vorgesehenen Pfad als Rechtsgelehrter.
Schon mit 24 verschafft sich Alessandro Volta mit seiner ersten physikalischen Schrift in Europa Gehör. Ihr Name: „Über die Anziehungskraft des elektrischen Feuers und die Phänomene, die davon abhängen.“ Sechs Jahre darauf gelingt ihm mit der Erfindung des Elektrophors der Durchbruch. Nicht nur sein Wissensdrang sorgt für zahlreiche Innovationen. Weitere Konstruktionen wie die Voltapistole, eine Art Gasfeuerzeug, festigen die Stellung des Italieners als Forscher und Entwickler.
Frühe Erfindungen von Alessandro Volta
- Eletrophor (1775): Das Gerät besteht aus einer Metallplatte mit isoliertem Griff und einem nichtleitenden „Kuchen“. Es ermöglichte erstmals das Freisetzen hoher Spannungen – mit Funkenüberschlägen von über 70 Zentimetern.
- Voltapistole (1776): Volta entdeckte Gasblasen aus dem brennbaren Gas Methan. Kurz darauf erfand er die Voltapistole. Sie erzeugt einen elektrischen Funken, durch den sich das Methan entzündete. Das Gerät ist also der Vorläufer eines Gasfeuerzeugs.
- Elektroskop (1783): Der Italiener nahm den elektrischen Strom genau unter die Lupe. Mit seinem innovativen Elektroskop entwickelte er ein empfindliches Instrument zur Messung kleinster Elektrizitätsmengen.
Mit zunehmendem Erfolg scheut sich Volta nicht davor anzuecken. So behauptet der Anatomieprofessor Luigi Galvani aus Bologna, bei seinen Experimenten eine Entdeckung gemacht zu haben. Berührt er Froschschenkel mit unterschiedlichen Metallen, beginnen sie zu zucken. Für Galvani ist die Sache klar: In Muskeln fließt elektrische Energie. Der Wissenschaftler meint, das Geheimnis der Elektrizität gelöst zu haben.
Doch Volta widerlegt die These: Für ihn sind die Metalle die Energiequelle und für das Zucken verantwortlich. Berühren sie gleichzeitig den salzhaltige Flüssigkeit enthaltenden Froschschenkel, fließt Strom von einem Metall ins andere. Um das zu belegen, beweist er Zungenfertigkeit: Er tippt je zwei Metalle wie Kupfer oder Zinn mit seiner Zunge an. Die Plättchen schmecken unterschiedlich säuerlich. Denn: Werden Metalle kombiniert, laden sie sich verschieden stark auf. Durch die entstandene chemische Reaktion fließt Strom. Der Volta-Effekt revolutioniert die Wissenschaft.
Voltasäule als Mutter der Batterie
Doch Alessandro Voltas Schicksalsstunde hat noch nicht geschlagen. Vom Erfolg bestärkt, steuert er auf sein größtes Werk zu, das die Welt verändern wird: Um 1800 entwickelte er die sogenannte Volta'sche Säule oder auch Voltasäule – den Vorläufer der heutigen Batterie. Als erste brauchbare kontinuierliche Stromquelle ermöglichte sie die Erforschung der Elektrizität. Sie kann daher als eine der bedeutendsten Erfindungen aller Zeiten eingestuft werden.
Die Voltasäule gilt als Alessandro Voltas bedeutendste Erfindung: Zwischen Glasstäben werden Zinkscheiben, in Säure getauchte Kartons und Kupferscheiben geschichtet. Durch chemische Reaktionen wird die Kupferplatte zu einem negativen und die Zinkplatte zu einem positiven Pol. Verbindet man beide Pole mit Draht, fließt Strom. In der Voltasäule werden mehrere dieser Galvanischen Zellen gekoppelt – so addieren sich die Spannungen zu einer Gesamtspannung.
Volta-Prinzip: So funktionieren Batterien
Voltas Innovation ist so bahnbrechend, dass sie bis in die Gegenwart weiterlebt. Jede Batterie besteht seither aus drei Teilen: Eine positive Anode und eine negative Kathode werden durch einen Elektrolyten getrennt. Sobald ein Gerät wie etwa eine Glühbirne dazugeschaltet wird, wandern Elektronen vom Minuspol zum Pluspol und voilà – es werde Licht! Ob sich diese Reaktion rückgängig machen und damit die Batterie wiederaufladen lässt, hängt von den Chemikalien ab. Ein Beispiel dafür ist der Lithium-Ionen-Akku, der heute unter anderem bei Elektroautos zum Einsatz kommt.
Speicher für die Energiezukunft
Auch für die Energiewende ist Voltas Erfindung nicht wegzudenken. Denn Batterien erlauben es, grünen Strom zu speichern und später zu nutzen. Das ist bei wetterabhängigen Technologien wie Photovoltaik entscheidend. Die größte Kraftwerksbatterie Österreichs kommt in einem Wasserkraftwerk zum Einsatz: 2020 ging im VERBUND-Donaukraftwerk Wallsee-Mitterkirchen in Oberösterreich die BlueBattery in Betrieb. Sie speichert überschüssige Energie und speist diese bei Bedarf wieder in das Stromnetz ein. So bleibt die Versorgungssicherheit gewährleistet.
Volt wird zur Einheit für Spannung
Ob Glühbirne, Elektromotor oder Generator – keine dieser Erfindungen wäre ohne Voltas Innovation möglich gewesen. Das Gleiche gilt für die Entdeckung der Elektrodynamik. Schon zu Lebzeiten gilt er als angesehener Forscher und Entwickler. Im Jahr 1897 – rund ein halbes Jahrhundert nach seinem Tod – wird ihm eine besondere Ehre zuteil: Volt ist von nun an die Einheit der elektrischen Spannung.
In unserem Alltag begleitet uns Volta rund um die Uhr – sei es an Hochspannungsleitungen oder Küchengeräten. Mit seiner Arbeit markierte der große Erfinder einen Wendepunkt in der Geschichte der Menschheit, der unser Leben nach wie vor beeinflusst.