V Rusku nebo na Slovensku? Kde se zrodil první elektromotor, a jak dospěl

Elektromotor, tedy stroj, který přeměňuje elektrickou energii v energii mechanickou, má ve svém rodném listě zapsaných hned několik otců. Nevíme přesně, který z nich byl ten pravý.

Poznání základního principu elektromotoru, v němž elektrický vodič stále obíhá kolem trvalého magnetu, se připisuje anglickému fyzikovi Michaelu Faradayovi. Popsal to v roce 1821, ovšem navázal na poznatky, které před ním publikovali André-Marie Ampère a Dominique François Jean Arago.

Kdo první motor zkonstruoval? Adepti se obvykle uvádějí dva. Buď byl pruský, v Rusku působící vynálezce Moritz Hermann Jacobi. Anebo uherský, na Slovensku narozený kněz, univerzitní profesor fyziky a vynálezce Štefan Anián Jedlík.

Z našeho středoevropského pohledu zajímavý Jacobi svůj elektromotor sestavoval v letech 1834 až 1838. Jedlíkovi se totéž povedlo už v letech 1827 až 1829. Není však zcela jasné, do jaké míry svůj návrh také realizoval v praxi. Zřejmě jej používal pouze při výuce svých studentů. Nicméně jeho přínos nevyzvedávají jenom Maďaři a Slováci, ale zaznamenávají jej i světové historické publikace.

Ty také uvádějí, že Jedlík například pět let před Wernerem von Siemens formuloval zřejmě dobře fungující princip dynama, tedy „obráceného elektromotoru“: dynamo přeměňuje mechanickou energii na (stejnosměrnou) elektřinu. Jenže ani v tomto případě Jedlík svůj nápad nedotáhl do praktického konce.

Na rozdíl od Wernera von Siemense, který proměnil své myšlenky ve svůj pravděpodobně nejúspěšnější vynález a v jeden z výrobních pilířů firmy, která se vyvinula v dnešní koncern Siemens. Dynama, která používala místo trvalých magnetů elektromagnety buzené z baterie budicím vinutím, dokázala oproti svým předchůdcům při zachování stejného výkonu snížit hmotnost pohonné jednotky o 85 %, potřebný výkon pohonu přibližně o 35 % a cenu stroje o 75 %.

Za povšimnutí stojí, že když pak byly některé Jedlíkovy přístroje vystaveny na Světové výstavě ve Vídni v roce 1873, získal tam Štefan Anián Jedlík cenu „Pokrok“. Mimochodem, to bylo vynálezci 73 let, zemřel pak ještě o 22 let později. Mezi otce elektromotoru se však řadí rovněž Brit William Sturgeon, Američan Thomas Davenport a další a další, kteří jej rozvíjeli až do dnešní podoby.

Jednoduchý motor Štefana Aniána Jedlíka uložený v muzeu v Budapešti (foto http://www.jedliktarsasag.hu (volné dílo))
Jednoduchý motor Štefana Aniána Jedlíka uložený v muzeu v Budapešti (foto http://www.jedliktarsasag.hu (volné dílo))

Nepraktické baterie

Brzy po vynálezu elektromotoru jej začali technici využívat pro pohon  dopravních prostředků. V roce 1835 jej inženýr Sibrandus Stratingh z nizozemského Groningenu a o rok později Giuseppe Domenico Botto v italském Turíně použili k pohonu silničního vozu, tedy elektromobilu.

Již zmíněný Moritz Jacobi vyrobil v roce 1838 větší elektromotor, kterým pak poháněl motorový člun na petrohradské řece Něvě. Člun byl dlouhý osm metrů. Uvezl podle některých pramenů dvanáct, podle jiných i čtrnáct pasažérů.

Jak na silnici, tak na vodě se však už tehdy ukázal problém, který si dopravní prostředky poháněné elektromotory stále nesou s sebou: zdroj elektřiny, tedy baterie, byl těžký, nevydržel dlouho a proud z něj byl drahý.I když tedy vůz poháněný elektřinou poprvé vyjel na cesty o půlstoletí dříve, než se rozjel první automobil se spalovacím motorem, k praktickému využití mu to nepomohlo. Elektromobily se pak vyvíjely paralelně s automobily poháněnými spalovacími motory.

Ve Spojených státech ještě na počátku 20. století jezdilo víc elektromobilů než vozů se spalovacím motorem. Pak se situace obrátila: spalovací motor triumfoval, protože doplnit palivo bylo tak jednoduché (a relativně levné). Elektromobil se naopak stal spíše kuriozitou (více o situaci před 100 lety v našem starším článku).

Opětovná změna se začíná projevovat zase až v posledních letech, kdy elektromobily nabírají nový dech. Zčásti k tomu přispívá množství technických vylepšení. Avšak velký podíl na změně má samozřejmě legislativní podpora, která všude ve vyspělém světě tlačí na snížení emisí oxidu uhličitého ze spalování fosilních paliv.

Do vzduchu?

S určitým zjednodušením by se dalo říci, že dopravní letectví zažilo jen několik velkých revolucí. První se začala zvolna chystat poté, co bratři Wrightové v americké Severní Karolíně prokázali v roce 1903, že letoun těžší než vzduch a poháněný benzínovým motorem se může vznášet ve vzduchu – byť při prvních letech se v něm udržel jen desítky sekund.

Provoz první regulérní letecké linky pro běžné cestující byl zahájen v srpnu 1919 mezi Londýnem a Paříží. Cestující seděli v otevřených kabinách, dostávali teplé oblečení. Cesta trvala tři hodiny, a občas se stalo, že stroj musel kvůli opravám nebo doplňování paliva přistát v polích. Letenka na toto dobrodružství zpočátku stála 42 liber, což tehdy odpovídalo výdělku běžného zaměstnance asi za půl roku.

Za druhou revoluci v našem cestování letadly se dá považovat zavedení tryskových motorů do letadel pro pasažéry. Ani to nebylo hned po vynálezu. Prvním proudovým letounem na světě byl totiž německý Heinkel He 178. Poprvé vzlétl 27. srpna 1939, byl zamýšlen jako vojenská stíhačka, ale představitele letectva tehdy nezaujal. Pasažéři začali nastupovat do proudových letounů až v polovině minulého století.

Prvenství získal britský čtyřmotorový de Havilland DH 106 Comet nasazený na standardní letecké linky v roce 1952. A teď jsme možná u zrodu třetí letecké revoluce: vzniku letadel poháněných elektřinou.

Tak jako sílí požadavky na snížení emisí skleníkových plynů z dopravních prostředků na Zemi, rostou tlaky i na omezení emisí z letadel. Možnou cestou by mohly být letouny na elektrický pohon. Nedá se od nich čekat, že nahradí trysková dálková letadla, šanci mají z dnešního pohledu zatím spíše na regionálních tratích (viz příklad strojů společnosti Eviation, o kterých jsme psali v našem starším článku).

Předpokládaná podoba stroje Alice společnosti Eviation (foto Eviation)
Předpokládaná podoba stroje Alice společnosti Eviation (foto Eviation)

Současnou základní variantou elektrického letadla jsou stroje poháněné vrtulemi. Ty jsou napojeny na elektromotory, které mohou využívat energii z baterií, či třeba palivových článků (v tom případě by se nejspíše využíval vodík z nádrže a kyslík odebíraný přímo). Nebo je možné získávat energie přímo ze Slunce.

Čistě sluneční energii využívaly letouny Solar Impulse, které konstruoval stejnojmenný švýcarský projekt. Stroj poháněný čtyřmi elektromotory dokončil v roce 2016 oblet zeměkoule. Elektřinu z fotovoltaických panelů na křídlech stroj ve dne využíval k letu a její přebytek ukládal do čtyř lithiumiontových baterií pro pohon v noci.

Letoun unesl jen jednoho člověka při denní cestovní rychlosti 90 km/h a noční kvůli nižší spotřebě energie jen asi 45 km/h. Už to ukazuje, že do podoby dopravního letadla měl velmi, velmi daleko. Koncept dopravního letadla poháněného pouze a jen díky solární energii fyzikálně nedává žádný smysl: těžko může mít tak velký povrch, aby získalo dost energie.

Projekt Solar Impulse se také nyní více soustředí na sluncem poháněné bezpilotní drony, které by se dlouhé týdny držely ve vzduchu, sledovaly meteorologická data nebo kontrolovaly dopravní situaci na silnicích.

Poněkud větší sci-fi představuje koncept, který na sklonku roku 2018 představil tým z Massachusettské techniky (MIT) ve vědeckém časopise Nature. Popsali v něm svůj létající stroj, který zatím létá jen ve sportovní hale. Má rozpětí křídel pět metrů, ale díky použitým materiálům a své velmi subtilní konstrukci váží jen 2,5 kg.

Nikdo v tomto stroji samozřejmě nelétá, je řízen dálkově. Elektrický letoun má elektrody, které vytvářejí nabité částice a vysílají je směrem k zadní části letounu. Srážkami s molekulami vzduchu vzniká tlaková síla, která letoun tlačí vpřed (funguje tedy bez elektromotoru).

Tento princip zvaný elektroaerodynamika (nebo také iontový pohon) je známý od 60. let, ale až teď se díky složitým počítačovým propočtům mohl uplatnit alespoň v experimentálním letounu. Ani konstruktéři z MIT však nevěří, že by stroj mohl komerčně létat dřív než za desítky let. A znovu to bude spíše pro jiné typy létajících strojů, než jsou velká dopravní letadla.

Elektrický pohon může totiž i létajícím strojům otevřít nové obzory – tak, jako to dokázal už v minulosti. Ale stejně jako v minulosti nečekejme, že změny se odehrají přes noc. Jak ukazuje příklad elektromobilů, technologie musí nějakou dobru zrát. A k tomu aby skutečně dospěly, vyžadují čas a někdy i notnou dávku podpory.

Související články

Vložit komentář...