Istoria neştiută a unui autobuz electric inventat acum 80 de ani, ce nu avea nevoie de baterii şi nici linii de troleibuz

Pe măsură ce mobilitatea electrică prinde o popularitate tot mai mare în rândul automobilelor, se discută tot mai des despre camioane şi autobuze electrice, iar aici încep adevăratele dileme, pentru că adeseori, ajungând să punem baterii grele pe ele, înlocuim sarcina utilă şi le facem mai puţin fezabile. Şi pe măsură ce ne aprofundăm în aceste subiecte, aflăm că multe generaţii de ingineri de dinaintea noastră, cu decenii în urmă, au gândit deja o mulţime de soluţii curioase.

Bine, dacă vorbim direct de autobuze electrice, am mai menţionat într-un alt articol anterior, în care le comparam cu troleibuzele, că însăşi conceptul de troleibuz e mult mai genial în comparaţie cu un autobuz, pentru că nu e nevoie de baterii, iar trasarea liniilor electrice e logică acolo unde se merge pe acelaşi itinerar de sute de mii de ori. Spuneam atunci că pentru sectoarele de drum unde nu e fezabilă tragerea liniilor, s-ar putea aplica invenţia moldovenilor cu troleibuzele hibrid, care au şi baterii la bord, folosite acum în transportul către suburbii.

Foto: un autobuz electric modern, folosit în Germania

Dar în Elveţia, încă acum 80 de ani, a fost inventat un altfel de autobuz electric, care nu avea nevoie nici măcar de baterii! Se numea Gyrobus şi a fost inventat în regiunea Schwyz din Elveţia. Elveţienii erau încă de pe atunci obsedaţi de aer curat şi linişte, aşa că-şi doreau să folosească preponderent troleibuze în oraşele lor, motiv din care în oraşe mari, precum Geneva sau Zurich, ele fuseseră deja implementate. Dar aceştia s-au gândit că ar putea să conceapă un soi de troleibuze şi pentru rute mai rar circulate, care ar lega localităţi mai mici, chiar şi prin munţi. Deoarece regimul de circulare ar fi mai rar, ideea de a trasa peste tot în Alpi fire electrice nu era foarte fezabilă, motiv din care inginerii centrului de cercetare Oerlikon au şi primit sarcina de a veni cu o soluţie diferită.

Practic, aceştia trebuiau să conceapă un autobuz electric, care să fie propulsat de un motor electric, dar care să-şi poată cumva energia pentru a înainta altfel decât prin fire folosite de troleibuz. Ideea bateriilor nu era o opţiune, or, în acele timpuri capacităţile de stocare erau net inferioare faţă de cele de azi, iar ca să se asigure capacităţile necesare, ar fi însemnat zeci de tone de baterii.

După luni de frământări şi testări, inginerii au venit cu un concept genial de simplu şi interesant. Un autobuz electric, care şi-ar fi stocat energia în mod mecanic, într-un soi roată giroscop după modelul celei de titirez, unde roata de titirez a fost proiectată astfel încât să fie grea pe circumferinţă şi uşoară pe interior, folosind astfel mai mult forţa centrifugă.

Practic, acea roată de titirez trebuia accelerată până la turaţii cât mai mari, după care era eliberată şi în timp ce se învârtea, folosindu-şi energia cinetică acumulată pentru a continua să se mişte, motorul din centrul său transformându-se în generator şi, în timp ce frâna un pic roata, genera electricitate. Practic, singurele forţe de frânare a mişcării erau acest generator, plus pierderi prin forţa de rezistenţă la frecare a rulmenţilor ce o ţineau centrată. Astfel, acea roată stoca de facto energie cinetică, transformată ulterior în energie electrică, fără folosirea vreunei baterii.

Cum se întâmpla asta la modul practic? Ei bine, acest autobuz avea trei piloni, cu care se conecta la reţeaua electrică la fiecare staţie, cât timp pasagerii coborau şi urcau. Pe o durată între 30 secunde şi 3 minute, energia electrică de la reţea era folosită pentru a învârti mecanic acea roată imensă de titirez şi a o accelera şi mai tare. Cu cât mai mare era viteza ei restantă de la ultima încărcare, cu atât mai puţină electricitate se cheltuia pentru a o accelera din nou. Ulterior, autobuzul îşi decupla pilonii de la reţea, iar acea roată continua să se învârtă din inerţie, producând electricitate, şi autobuzul pornea spre următoarea staţie. O asemenea încărcare mecanică putea ajunge pentru 5-6 km de călătorie a autobuzului, iar recordul înregistrat a fost de 10 km. Asta însemna că staţiile ar fi trebui poziţionate cam la 3-4 km una faţă de alta.

Diapazonul de eficienţă era foarte mare, însă, jocul cu forţa centrifugă fiind secretul în a folosi eficient energia. Cu cât mai mare e diametrul roţii şi mai grele extremităţile, cu atât cuplul devine mai mare datorită forţei centrifuge şi cu atât mai eficient poate fi autobuzul. Asemenea roţi de titirez din autobuzele elveţiene ajunseseră să aibă şi 3 tone şi mai mult în greutate. Deci, nu mai puţin decât bateriile din zilele noastre, însă pe atunci inginerii nu prea aveau acces la materiale uşoare, precum fibra de carbon sau alte aliaje. Prin urmare, astăzi aceeaşi eficienţă s-ar putea obţine cu 3-5 ori mai puţine kilograme.

Chiar dacă pe atunci consumul de electricitate era unul mare, de circa 3.0 kWh la 1 km, două asemenea autobuze au intrat în funcţiune în anul 1953, între comunele Yverdon-les-Bains şi Grandson din Elveţia. Inginerii au început repede să le perfecţioneze, mărind voltajul pentru o încărcare mai rapidă şi aveau deja idei de perfecţionare a giroscopului pentru a eficientiza consumul, dar nu au mai ajuns să le implementeze decât parţial, atunci când Belgia comandase 12 asemenea autobuze pentru capitala ţării africane Congo, Kinshasa de azi, care era colonie belgiană. Pe drumurile africane, însă, mecanismul giroscop ceda mai repede din rulmenţi şi avea nevoie de reparaţii constante, iar consumul mediu de 3.4 kWh la 1 km era pur şi simplu prea mare pentru acea capitală africană, aşa că în 1959 acele autobuze au fost scoase din uz. Iar Belgia nu le-a implementat nici în oraşele sale, decât în Ghent pentru o perioadă foarte scurtă, de doar 3 ani. În 1960, au fost scoase din uz şi cele două autobuze din Elveţia. Printre efectele negative menţionate mai era şi efectul major de ruliu, care apărea la acele autobuze, din cauza giroscopului din centrul lor, care se împotrivea schimbării de direcţie. Dar şi pentru asta inginerii aveau deja o soluţie pregătită, de a folosi un sistem cu două roţi, una verticală şi alta orizontală, care s-ar fi echilibrat între ele.

Foto: aşa arăta construcţia unui gyrobus

Adepţii acestei tehnologii spun că azi ar exista mult spaţiu pentru a o îmbunătăţi, datorită materialelor mai uşoare, datorită regenerării mai bune la frânare, a motoarelor mai eficiente şi a controller-elor mai avansate, dar şi datorită vitezelor de încărcare mai mari şi posibilităţii de reducere a forţelor de rezistenţă la frecare, inclusiv prin levitaţie magnetică. Practic, s-ar putea asigura un consum mai mic sau cel mult echivalent cu al unui autobuz electric, având un giroscop de doar câteva sute de kilograme, în loc de tonele de baterii.

Cert e că de multe ori istoria ascunde concepte fascinante de tehnologii, care au fost imperfecte pentru timpul lor, dar, privite dintr-o perspectivă modernă, aplicând şi tehnologii mai noi, inventate şi dezvoltate între timp, pot da şansa unor soluţii noi neaşteptat de bune. Pentru că, de multe ori, la aceleaşi probleme deja s-au gândit mulţi alţi oameni de dinaintea noastră, şi ar merită să privim la aceste studii, experimente şi concepte din trecut, pentru a găsi, eventual, o cheie mai bună pentru necesităţile curente şi de viitor.