Historia motocykli wg Lecha: Pod napięciem, czyli motocykle na prąd

O sile drzemiącej w elektryce ludzkość przekonywała się już od zarania swoich dziejów, od czasu do czasu rażona piorunami. Co prawda wykorzystywać to potężne zjawisko nauczyła się dopiero niedawno – w paralizatorach – jednak w sposób kontrolowany wytwarzać i stosować prąd umiała już kilka tysięcy lat temu. Oczywiście wtedy nie służył on jeszcze do napędzania samochodów, motocykli czy nawet trymerów do podgalania się tu i ówdzie, ale jednak do czegoś się przydawał.

Prąd znaleziony w butelce

Powszechnie uważamy, a przynajmniej tak nas uczą w szkole, że pierwsze ogniwo elektryczne skonstruował i opisał jego działanie Aleksander Volta, gdzieś w okolicy roku 1800. Do tych wydarzeń wrócimy jednak za chwilę, bo jeśli dobrze poszperać u źródeł, to okazuje się, że ludzkość bawiła się prądem już znacznie wcześniej. Otóż w roku 1936 niemiecki archeolog Wilhelm König, grzebiąc w ziemi w okolicach Bagdadu, znalazł coś, co początkowo wydawało się być zwykłą glinianą amforą, w jakiej przechowywane były wino czy ocet. Jednak jej zawartość była zadziwiająca – w środku znajdowały się skorodowany rulon miedzianej blachy, żelazny pręt oraz resztki naturalnie występującej w przyrodzie smoły. Badacz wysnuł wtedy teorię, że była to bateria służąca do pokrywania wyrobów metalowych powłokami z metali szlachetnych. Miedź i żelazo służyły jako elektrody,  elektrolitem był zwykły ocet, a smoła służyła do uszczelnienia naczynia oraz izolacji elektrycznej.

Ten elektryczny pojazd przekroczył barierę 100 km/h jeszcze w XIX wieku

Dlaczego tak myślał? Okoliczni złotnicy wykorzystywali tę technologię jeszcze w czasach jemu współczesnych. Mało tego – obecnie budowane repliki tego urządzenia z powodzeniem działają. Znalezisko Königa datuje się mniej więcej na III wiek p.n.e. i  „baterię z Bagdadu” możemy traktować jako pierwsze stworzone przez ludzi chemiczne źródło prądu. Co ciekawe – kolejne, bardzo podobne urządzenie archeolodzy znaleźli w tamtych okolicach w latach 60. Nikomu z mieszkańców starożytnej Mezopotamii nie przychodziło jednak do głowy, aby prąd elektryczny zaprząc do innych prac, bo zapewne obserwowanego zjawiska nie kojarzyli z elektrycznością.

Żabie udka, butelka lejdejska i maszyna elektrostatyczna

W Europie badania nad właściwościami prądu elektrycznego rozpoczęły się mniej więcej pod koniec XVII wieku. Można przyjąć, że „europejska” historia prądu rozpoczęła się w okolicach roku 1663, gdy niemiecki badacz Otto von Guericke zbudował urządzenie, w którym kładąc dłoń na dużej, obracającej się kuli wykonanej z siarki powodował jej ładowanie się poprzez tarcie. Była to prawdopodobnie pierwsza świadomie skonstruowana i opisana maszyna elektrostatyczna. Zapewne wcześniej zjawisko to znali wszyscy, którzy pocierali szmatką o kawałek bursztynu, bo i szmatki, i bursztyn używane były od bardzo dawna – nad tym zjawiskiem zastanawiał się już Tales Miletu.

Tak wyglądał pierwszy elektryczny silnik

W 1705 r. Francis Hauksbee udoskonalił urządzenie – kulę z siarki zastąpił szklaną bańką wypełnioną parami rtęci w bardzo rozrzedzonym powietrzu, co umożliwiło obserwację niebieskiej poświaty, powstającej gdy powierzchnia obracanej bańki pocierała np. o rękę. W roku 1786 włoski lekarz i fizyk Galvani, korzystając z maszyny elektrostatycznej, raził prądem wypreparowane żabie udka, w których, chociaż były ewidentnie martwe, występowały wtedy skurcze. Wymyślił on wtedy teorię „elektryczności zwierzęcej”, która w toku dalszych badań nie znalazła potwierdzenia w faktach, jednak wtedy zaczęto się zastanawiać nad możliwościami, jakie daje prąd elektryczny. Ruszające się żabie udka nie znalazły żadnego praktycznego zastosowania, stały się jednak przyczynkiem do poważniejszych prac.

Elektryczny Douglas Pidcock produkowany był do lat 40. XX wieku

Ważnym wynalazkiem było stworzenie tzw. butelki lejdejskiej, czyli pierwszego kondensatora. Co prawda jeszcze nie bardzo było wiadomo, do czego można by go wykorzystać, ale zabawa była przednia. Około roku 1745 francuski ksiądz Jean-Antoine Nollet rozładował butelkę lejdejską na dziedzińcu wypełnionego gośćmi pałacu w Wersalu poprzez trzymających się za ręce 240 królewskich gwardzistów. Porażeni wyładowaniem strażnicy w tym samym momencie dostali drgawek. Było to bardzo śmieszne, oczywiście jak na ówczesne standardy żartów i zabaw. Wielkie znaczenie dla rozwoju elektrostatyki miały również prace doświadczalne Benjamina Franklina, który w roku 1752 złapał prąd z błyskawicy do butelki lejdejskiej i dowiódł, że w piorunach czai się elektryczność.

Wbrew pozorom te dziwne zabawy były jednak przełomowe, bowiem do tej pory naukowcy uważali, że energia może pochodzić jedynie od materii ożywionej. Poprzez stworzenie pierwszego ogniwa chemicznego Volta udowodnił, że jest inaczej, i dopiero od tej pory możemy mówić o właściwej erze elektryczności. Jednak bateria elektryczna nie jest jedynym odkryciem tego naukowca, które pozwoliło na rozwój motoryzacji. W listopadzie 1776 roku Volta zebrał próbkę metanu z bagien na granicy włosko-szwajcarskiej i wykazał, że gaz może się zapalić za pomocą iskry. Ale o tym opowiem przy kolejnej okazji.

„Bateria z Bagdadu” to pierwszy na świecie działający akumulator

A jednak się kręci!

Można powiedzieć, że historia silnika elektrycznego zaczęła się od stworzenia jego odwrotności, czyli prądnicy. Pierwszy w dziejach generator prądu elektrycznego, pracujący na stałych magnesach, zbudował w roku 1832 Francuz Hipolit Pixii. Urządzenie nazwano maszyną magnetoelektryczną, czyli w skrócie – magneto. Dawała ona stosunkowo słaby prąd, gdyż pole magnetyczne wytwarzane przez magnesy stałe nie jest zbyt silne. Przełomem w produkcji energii elektrycznej było wynalezienie w 1866 roku przez Ernsta Wernera von Siemensa generatora dynamoelektrycznego, czyli po prostu dynama (takiego jak w starych rowerach). Tu pole magnetyczne wytwarzane było przez elektromagnesy, które zasilane były prądem produkowanym przez nie same. Generator tego typu pozwala wytwarzać prąd elektryczny w dowolnych ilościach, pod warunkiem, że dostarczona zostanie dostateczna ilość energii do jego napędu.

Pierwszy elektryczny motocykl z 1881 roku nie wzbudził większego zainteresowania wśród fanów motoryzacji

Logiczną konsekwencją tych wynalazków było odwrócenie ich działania, czyli zmuszenie prądu elektrycznego do kręcenia elementami maszyny. Pierwszym tego typu urządzeniem był tzw. dysk Faradaya, skonstruowany już w 1831 roku, ale działał on dosyć mizernie. Dopiero kilka lat później niemiecki fizyk i wynalazca Moritz Hermann von Jacobi udoskonalił konstrukcję i zbudował coś w rodzaju komutatorowego silnika elektrycznego.

Urządzenie to sprawdzało się na tyle dobrze, że wynalazca zastosował go jako napęd niewielkiej łodzi. Potem poszło naprawdę szybko – już w roku 1837 Amerykanin Davenport zaprzągł elektryczny silnik do obrabiarki, a w roku 1881 po Berlinie jeździł pierwszy elektryczny tramwaj. Warto zaznaczyć, że w dziedzinie rozwoju elektrycznych silników jest również polski ślad. W roku 1889 najwybitniejszy polski elektryk (oczywiście nie ujmując niczego Lechowi Wałęsie), Michał Doliwo-Dobrowolski, skonstruował i opatentował pierwszy trójfazowy silnik indukcyjny z wirnikiem klatkowym. Skoro były już akumulatory i silniki, trudno było, żeby nie powstały pojazdy elektryczne.

Dysk Faradaya był pierwszą prądnicą i jedynie ciekawostką naukową

Po cichutku, ale szybko

Niektóre źródła podają, że pierwsze pojazdy z napędem elektrycznym skonstruowane zostały jeszcze pod koniec lat 30. XIX wieku. Podobno równocześnie w Szkocji (Robert Anderson) i w USA (Thomas Davenport) w okolicach roku 1835 jeździli, a raczej usiłowali jeździć „elektrykami”. Bardzo poważnymi przyczynkami do rozwoju tego typu pojazdów były wynalezienie akumulatora kwasowo-ołowiowego (Gaston Planté, 1859) i udoskonalenie silnika komutatorowego (Zenobiusz Gramme, 1869).

Pierwsze poważne i sprawnie działające auto elektryczne powstało w 1882 roku, skonstruowane przez Percy’ego i Aytona. Wykorzystywane do zasilania trójkołowca baterie ważyły około 45 kg. Auto rozpędzało się do ok. 15 km/h i miało 45 km zasięgu. Już pod koniec XIX wieku elektryczne taksówki jeździły po ulicach Berlina, Moskwy, Paryża i Nowego Jorku. Pojazdy spalinowe były wtedy jeszcze w „fazie larwalnej”, a pierwsze rekordy prędkości były bite przez elektryki. 24 kwietnia 1899 roku Jamais Contente, samochód z aerodynamicznym nadwoziem w kształcie pocisku, ustanowił światowy rekord prędkości – 105,9 km/h.

Butelka Lejdejska Benjamina Franklina. W roku 1769 akumulatory wyglądały ładniej niż dziś

Przełom XIX i XX wieku to jednak czasy technologicznie niemal współczesne, wróćmy więc do początków elektrycznej motoryzacji. Historia elektrycznych motocykli rozpoczyna się (przynajmniej teoretycznie) w dniu 28 kwietnia 1869 r., kiedy to Joseph Marie złożył  patent  na „vélocipède magnéto-électrique”. Dosłownie chwilę potem, 6 maja 1869, Emile-Joseph Delaurier i Jules Morin opatentowali kolejną elektryczną maszynę –  „dite vélocipède électrique”. Problem polega tylko na tym, że oba patenty istniały jedynie w teorii, bo samych pojazdów zdaje się nigdy nie zbudowano. Pierwszym udokumentowanym jeżdżącym elektrycznym pojazdem, który przy odrobinie dobrej woli możemy uznać za motocykl, był zademonstrowany światu 19 kwietnia 1881 roku w Paryżu trójkołowiec Gustave’a Trouvé. Niestety motocykle elektryczne nie znalazły wtedy zrozumienia u współczesnych i nie były produkowane w większych ilościach.

Woltomierz i amperomierz już w XIX wieku były najważniejszymi wskaźnikami „elektryków”

Spisek nafciarzy

W okolicach roku 1910 było już w zasadzie pozamiatane – nikt, kto miał głowę na karku, nie inwestował już w rozwój pojazdów elektrycznych. Lobby nafciarzy spektakularnie wygrało tę batalię, a drogami zawładnęły, praktycznie na kolejnych 100 lat, auta i motocykle spalinowe. Przy całej sympatii dla osiągów, cichobieżności i czystości pojazdów elektrycznych, miały one jedną zasadniczą wadę, której nota bene nie wyzbyły się do dzisiaj. Wygląda na to, że przy coraz bardziej zaawansowanych konstrukcjach baterii, chemiczne sposoby magazynowania energii elektrycznej osiągnęły już kres swoich możliwości.

Żaden, nawet najnowocześniejszy elektryk nie zbliża się zasięgiem do poczciwej Skody z silnikiem diesla, nie mówiąc już o tempie tankowania/ładowania. Teraz jednak lobby elektryczne bierze odwet. Świat zbliża się bowiem realnie do wyczerpania zapasów ropy naftowej i coś z tym fantem trzeba zrobić. Póki ludzkość nie opracowała kieszonkowych stosów atomowych, które rozwiążą problemy energetyczne naszej planety raz na zawsze, musimy zadowolić się tym, co mamy, czyli coraz intensywniej promowanymi pojazdami na prąd.