Michał Doliwo-Dobrowolski miał początkowo silne związki z Rosją. Jego ojciec Józef był wprawdzie polskim szlachcicem (herbu Doliwa), ale służył w armii rosyjskiej, był pułkownikiem i brał udział w wojnie krymskiej. Matka Michała Olga Michajłowna była Rosjanką. Przyszły wynalazca urodził się w 1862 r. w Gatczynie koło Sankt Petersburga, więc językiem, który słyszał od dzieciństwa, był język rosyjski. Również jego początkowe wykształcenie było oparte na języku rosyjskim, bo szkołę średnią ukończył w Odessie. Zapewne byłby jednym z wielu Polaków, którzy swoje osiągnięcia naukowe wiązali z uczelniami rosyjskimi (jako że czysto polskich wtedy nie było, bo nawet w stolicy funkcjonował Cesarski Uniwersytet Warszawski z rosyjskim językiem wykładowym), ale gdy rozpoczął w 1878 r. (w wieku 16 lat!) studia w Instytucie Politechnicznym w Rydze, na jego drogę naukową wkroczyła wielka historia.

13 marca 1881 r. w Petersburgu zginął w zamachu car Aleksander II. Zamachowcem był polski student Ignacy Hryniewiecki, co rozpętało falę represji wobec Polaków. Na tej fali Dobrowolski (który oczywiście z zamachem nie miał nic wspólnego) został w 1881 r. relegowany z uniwersytetu. Próbował się kształcić jako wolny słuchacz na uniwersytetach w Petersburgu, Odessie i Noworosyjsku, ale to nie dawało żadnych perspektyw.

Skoro został (wyłączenie za polskie pochodzenie!) pozbawiony możliwości zdobycia wykształcenia i godziwej pracy w kraju, w którym się urodził, Dobrowolski postanowił emigrować.

Wyjazd do Niemiec i kluczowy wynalazek

W roku 1883 Doliwo-Dobrowolski wyjechał z rodziną do Niemiec, gdzie niezwłocznie podjął naukę na politechnice w Darmstadt. Studiował najpierw na wydziale mechanicznym, a następnie na nowo utworzonym wydziale elektrotechnicznym. Studia ukończył w 1884 r. i rozpoczął pracę na uczelni. W latach 1884–1887 pracował pod kierunkiem profesora elektrotechniki Erasmusa Kittlera, zajmując się m.in. elektrochemią i galwanoplastyką. Potem jednak usamodzielnił się i przeniósł do firmy Allgemeine Elektrizität Gesellschaft (AEG). Warto podkreślić, że prof. Kittler zdobył się na piękny gest i zamiast przeszkadzać młodemu asystentowi w odejściu z jego katedry, popierał jego starania w AEG i wystawił mu bardzo dobre świadectwo. Dzięki temu dyrektor naczelny AEG Emil Rathenau dał Dobrowolskiemu swobodę prowadzenia badań, a ten skupił się na problematyce prądów zmiennych i w 1888 r. wybudował pierwszą na świecie prądnicę trójfazową.

W tym miejscu warto przypomnieć tło historyczne. W felietonie zatytułowanym „Jak dzięki Edisonowi prąd stał się towarem” („Rzecz o Historii”, 27 grudnia 2019 r.) pisałem, że pierwsze prądnice wytwarzały prąd stały, ale jego przesyłanie na duże odległości wiązało się ze stratami energii. Edison obiecał nagrodę 50 tys. dolarów temu, kto te straty potrafi zmniejszyć.

Rozwiązanie znalazł Nikola Tesla, chorwacki imigrant do USA, który w 1886 r. zatrudnił się u Edisona (którego bardzo podziwiał!), a w 1887 r. przedstawił rozwiązanie problemu: straty będą radykalnie mniejsze, jeśli się wytworzy i prześle prąd zmienny. Edison rozwiązania nie przyjął, nagrody nie wypłacił i definitywnie rozszedł się z Teslą.

Tesla wynalazł potem także (w 1887 r.) silnik indukcyjny, który wymagał zasilania wielofazowego, ale sam ograniczył się początkowo tylko do dwóch faz. Na tym tle koncepcja Dobrowolskiego prądnicy trójfazowej była techniczną rewelacją.

Wynalazca i inżynier

Pozytywny odbiór osiągnięć Michała Doliwo-Dobrowolskiego w firmie AEG sprawił, że „rozwinął on skrzydła” i wynalazki posypały się jak z rękawa. W 1889 r. zbudował trójfazowy silnik indukcyjny z wirnikiem klatkowym, będący prototypem większości do dziś używanych tzw. silników asynchronicznych (patent zgłoszono 8 marca 1889 r.). Uzyskał też kilka kluczowych patentów na transformatory trójfazowe (patent niemiecki nr 56359 z 29 sierpnia 1889 r. i następny z 4 października 1891 r.), opracował nowe przyrządy pomiarowe (fazomierz i częstościomierz) i znalazł sposób na gaszenie wyładowań w wyłącznikach wysokonapięciowych (tzw. komory gasikowe).

Warto dodać, że mimo dużej wartości merytorycznej osiągnięcia Dobrowolskiego napotykały na przeszkody w ich przenoszeniu do praktyki, bo pod koniec XIX stulecia wybudowano już wiele elektrowni wytwarzających i sprzedających prąd stały, dlatego spółki energetyczne wcale nie miały ochoty zamykać niedawno stworzonych zakładów i szukać innych rozwiązań, nawet zdecydowanie lepszych. Żeby „przebić się” z nowymi odkryciami, AEG oraz szwajcarska firma Oerlikon (także inwestowała w badania Dobrowolskiego) zdecydowały się na zaprezentowanie ich w 1891 r. na światowej Wystawie Elektrotechnicznej we Frankfurcie n. Menem. Pokazano tam komplet różnych urządzeń trójfazowych, które wzbudziły wielkie zainteresowanie. Dobrowolski zaprezentował na tej wystawie trójfazowy silnik o mocy 100 koni mechanicznych, który był wtedy największy na świecie. Silnik ten napędzał pompę, która służyła do wytworzenia 10-metrowego wodospadu, oświetlonego światłem 1000 żarówek. Co więcej, wynalazca zasilał ten silnik i żarówki przez trójfazową linię energetyczną o długości 175 km (postawiono 3282 słupy!) z hydroelektrowni w Lauffen, wykazując, że można na tak duże odległości przesyłać prąd trójfazowy ze sprawnością 75 proc. Warto dodać, że owa pokazowa linia energetyczna pracowała przy napięciu 15 kV. Obecnie stosuje się wyższe napięcia i uzyskuje się znacznie lepsze sprawności.

Trudności, które trzeba było pokonać, miały nie tylko techniczny charakter. Ludzie bali się tej wysokonapięciowej linii, a trzeba było przekonać do zgody na jej przeprowadzenie właścicieli setek działek gruntu i administrację czterech landów wchodzących w skład Rzeszy. Żeby uspokoić emocje, Dobrowolski zebrał komisję, której zademonstrował, że linia energetyczna nie jest niebezpieczna. Włączono pełne napięcie na druty, potem celowo zerwano jeden przewód, który upadł na ziemię, a wynalazca podszedł i gołymi rękami podniósł go z ziemi. Gdyby bezpieczniki ziemnozwarciowe nie zadziałały, byłaby to ostatnia sekunda jego życia...

Dalsze sukcesy

Wystawa we Frankfurcie przesądziła o kierunku rozwoju elektrotechniki i elektroniki. Zaniechano budowy elektrowni prądu stałego oraz przemiennego jedno- lub dwufazowego. Wszędzie zaczęły powstawać elektrownie trójfazowe.

Michał Dobrowolski był wybitnym naukowcem i wynalazcą, ale zaznaczył swój udział także w rozwoju elektrotechniki praktycznej. W 1895 r. zbudował pierwszą na świecie trójfazową elektrownię wodną (na Renie, w miejscowości Rheinfelden), zasadniczo modyfikując używaną wcześniej prądnicę, która pracowała w Lauffen. Trudność polegała na tym, że turbiny wodne są wolnoobrotowe, a wcześniej budowane prądnice dobrze działały, gdy były napędzane szybkoobrotowym napędem, np. maszyny parowej. Dobrowolski rozwiązał ten problem, a jego konstrukcja była potem powielana w wielu elektrowniach wodnych na całym świecie.

W 1897 r. zaprojektował też trójfazowe elektrownie dla miast śląskich: Zabrza i Chorzowa, chociaż na ten temat brak bardziej szczegółowych informacji.

W tym czasie przypomniał sobie o wynalazcy kraj jego urodzenia. Zaproponowano mu funkcję pierwszego dziekana w nowo utworzonym, pierwszym w Rosji Wydziale Elektrotechnicznym Petersburskiego Instytutu Politechnicznego. Doliwo-Dobrowolski funkcji nie przyjął, ale konsultował sprawy siedziby wydziału, programu studiów i zakupu wyposażenia, a także podarował wydziałowi swój prywatny księgozbiór literatury fachowej.

Nowe stulecie

Początek XX wieku wiązał się z licznymi wyrazami uznania dla dokonań Dobrowolskiego, ale też z zarzutami, że jego wkład w rozwój elektrotechniki wcale nie był tak doniosły, jak twierdzili jego zwolennicy.

Z tych pierwszych warto wymienić odznaczenie go w 1900 r. Złotym Medalem Światowej Wystawy w Paryżu oraz wybór do trzech komisji w Verband Deutscher Elektrotechniker VDE (Stowarzyszenie Elektrotechników Niemieckich). W 1908 r. koncern AEG mianował go dyrektorem berlińskiej fabryki aparatury elektrotechnicznej. W 1911 r. zostały też wyróżniony doktoratem honoris causa politechniki w Darmstadt.

Co do tych drugich, to – jak wiadomo – każdy sukces ma wielu ojców. Spór o to, czy system trójfazowy można wiązać wyłącznie z osobą Michała Doliwo-Dobrowolskiego, pojawiał się dość często w literaturze. Wskazywano na prace Galileo Ferrarisa, który stworzył teorię wirującego pola magnetycznego, będącą podstawą działania prądnic i silników Dobrowolskiego, a także na C. Bradleya, który opatentował podobne rozwiązanie, ale go nie zrealizował w praktyce, oraz na najbardziej znanego – Nikolę Teslę, który zmierzał w podobną stronę, ale nie stworzył rozwiązania technicznego mającego praktyczne znaczenie. Spór na ten temat rozstrzygnęła definitywnie specjalna komisja VDE, wydając w 1957 r. jednoznaczną opinię wskazującą Michała Doliwo-Dobrowolskiego jako twórcę systemów elektrotechniki trójfazowej.

Niestety, sam twórca tego momentu nie doczekał. Niedole związane z I wojną światową podkopują zdrowie wynalazcy i już po zakończeniu wojny, ale przed ponownym podjęciem pracy na politechnice w Darmstadt, 15 listopada 1919 r. Michał Doliwo-Dobrowolski zmarł w Heidelbergu na szalejącą wtedy grypę hiszpankę. Ale żyje we wdzięcznej pamięci wszystkich elektryków!