Historia wynalazków: Od kiedy jeździmy elektrycznymi pojazdami?

Pomysł, żeby silniki elektryczne (ich wynalezienie opisałem w artykule „Elektryczność pracuje”; „Rzecz o Historii”, 15 listopada 2019 r.) zastosować do napędu różnych pojazdów, był podejmowany przez wielu wynalazców i konstruktorów. Od początku rozwoju elektrotechniki było jednak wiadome, że woda i prąd się nie lubią. Woda (czy nawet sama wilgoć) wywoływała uszkodzenia i zwarcia w instalacjach elektrycznych, a także groziła ludziom porażeniami elektrycznymi i przykrymi wypadkami.

Najpierw na wodzie

Pierwszym pojazdem z napędem elektrycznym była łódź motorowa, którą zbudował Boris Siemionowicz Jacobi. Ten rosyjski elektrotechnik i fizyk pochodzenia niemiecko-żydowskiego żył i pracował w Petersburgu, gdzie miasto przecina rzeka Newa i sieć kanałów. Gdy w 1834 roku zbudował udoskonalony silnik elektryczny, to na polecenie cara Mikołaja I w 1839 roku umieścił go, wraz z dużym ogniwem Volty, na dużej ośmiometrowej łodzi i zademonstrował carowi oraz carskim dostojnikom możliwości tej pierwszej elektrycznej motorówki. Łódź zabierała 14 pasażerów i poruszała się z szybkością 5 km/h po rzece Newie, budząc duże zainteresowanie. Jednak elektryczny napęd łodzi na większą skalę się nie przyjął, bo – jak już wspomniałem – woda i elektryczność zdecydowanie się nie lubią.

Pojazdy elektryczne pod ziemią

Transport elektryczny przyjął się i rozwinął w kontekście zastosowań lądowych. Największe zasługi w tym zakresie miał Ernst Werner Siemens, który w 1879 roku zbudował pierwszą lokomotywę elektryczną i rozwiązał problem, jak do jadącego pojazdu doprowadzić prąd. Ponieważ jego lokomotywa jeździła po torach, wykorzystał je jako uziemione przewody elektryczne odprowadzające prąd od lokomotywy. Natomiast doprowadzenie prądu do pojazdu realizowane było za pomocą trzeciej szyny, która musiała być izolowana od podłoża, bo przenosiła prąd o wysokim napięciu, odbierany przez specjalny zbierak pod podwoziem lokomotywy.

Pierwszy pokaz nowej lokomotywy Siemensa odbył się podczas wystawy powszechnej w Berlinie w 1879 roku. Lokomotywa ciągnęła tylko jeden wagonik z ławeczką dla zwiedzających, ale wywoływała duże zainteresowanie. Od strony mechanicznej lokomotywa była jeszcze bardzo prymitywna. Siemens naśladował w jej budowie powszechnie używane wówczas lokomotywy parowe. Zastąpił tylko parowe cylindry i tłoki przez elektromagnesy, ale przeniesienie napędu na koła odbywało się za pomocą ślepych wałów i wiązarów, czyli mechaniki dostosowanej do zupełnie innego źródła energii. Ale w stosunku do lokomotywy parowej ta elektryczna miała niezaprzeczalna zaletę: Nie dymiła!

Docenili to momentalnie górnicy i pierwsze pociągi elektryczne pojawiły się pod ziemią, gdzie doskonale spełniały powierzoną im rolę. Docenili to także kolejarze na trasach, na których pociągi musiały przejeżdżać przez tunele. Pierwszym tunelem wyposażonym w trakcję elektryczną był tunel Simplon, przez długi czas uważany za najdłuższy tunel świata (19,8 km).

W pionie i na ulicach miast

Sukces elektrycznej lokomotywy zachęcił Siemensa do rozwoju elektrycznego napędu także do pojazdów poruszających się w pionie. W 1880 roku zbudował pierwszą elektryczną windę. Wcześniej do transportu pionowego ludzi i towarów używano już różnych dźwigów, ale do ich napędu stosowano albo wcześniej przygotowane przeciwwagi, albo kieraty napędzane przez zwierzęta pociągowe. Warto wspomnieć, że w rzymskim Koloseum były zainstalowane windy pozwalające na wjazd na arenę aż 20 gladiatorów równocześnie.

Wynalazek maszyny parowej sprawił, że zmechanizowano także transport pionowy w kopalniach. Napędzane maszynami parowymi windy w szybach przewoziły zarówno urobek, jak i górników. Ale rozwiązania te nie nadawały się do zastosowania w domach, biurach, centrach handlowych itp. Siemens jako pierwszy zastosował do napędu windy silnik elektryczny i w ten sposób zapoczątkował nową erę także w zakresie transportu pionowego.

W następnym roku (1881) Siemens wyszedł ze swymi wynalazkami na ulice miast. Wbudował mianowicie silnik elektryczny do tramwaju. Tramwaje były już w tym czasie obecne na ulicach miast, ale były zwykle ciągnięte przez konie. Zasługą Siemensa było to, że od tramwaju odczepił konie, a dodał silnik elektryczny – i w ten sposób zbudował prototyp pojazdu, z którego korzystamy do dziś. Pierwszą linię tramwaju elektrycznego uruchomił w miejscowości Gross-Lichterfelde (obecnie jest to dzielnica Berlina).

Linie tramwajowe wymagały torów, dlatego ich instalowanie w miastach było kosztowne i kłopotliwe. Ale Werner Siemens nie próżnował i 29 kwietnia 1882 roku zaprezentował nowy rodzaj pojazdu elektrycznego, nazwany przez niego Elektromote. Był to prototyp trolejbusu – pojazdu elektrycznego poruszającego się po zwykłej jezdni, ale zasilanego z zawieszonej nad drogą sieci trakcyjnej. Elektromote jeździł na próbnej trasie na przedmieściach Berlina w Halensee. Trasa była niedługa (dokładnie 541 m), ale wykazanie, że pojazd niewymagający szyn też może korzystać z zasilania elektrycznego pochodzącego z elektrowni – było dużym osiągnięciem. Trolejbusy się przyjęły w wielu miastach na świecie i funkcjonują do dziś – w Polsce: w Gdyni, Lublinie i Tychach.

Połączeniem trakcji elektrycznej i podziemnych tuneli było metro. Pierwszą elektryczną kolej podziemną uruchomiono 18 grudnia 1890 roku w Londynie, w pełni wykorzystując zalety elektrycznego napędu. Był to wielki sukces cywilizacyjny!

XIX-wieczne samochody elektryczne

Temat elektrycznych samochodów pojawia się ostatnio w różnych kontekstach w związku z poszukiwaniem sposobu pogodzenia potrzeb komunikacyjnych ludzi z koniecznością ochrony środowiska. Większość czytelników traktuje te pojazdy jako nowość. „Od zawsze były tylko samochody z silnikami spalinowymi – a oto teraz pojawiają się wreszcie czyste i ciche samochody elektryczne”. Tymczasem to nieprawda! Samochody elektryczne były wcześniej od spalinowych!