Istoria curioasă a primei locomotive electrice din lume pentru transportarea pasagerilor, de acum peste 140 de ani

În zilele noastre, vorbim tot mai mult de maşinile electrice, dar mare salt tehnologic în propulsia electrică a fost făcut încă mai bine de 150 de ani în urmă, odată cu inventarea electromotorului şi generatorului practic, cu electromagneţi în loc de magneţi naturali, urmat de prima locomotivă electrică drept una din cele mai elocvente şi practice demonstraţii a noii epoci. Toate tipurile de propulsie electrică de azi îşi au originea în acel moment istoric şi în acel salt tehnologic şi chiar dacă majoritatea locomotivelor din lume sunt de multă vreme electrice, pensionându-le pe cele cu abur şi împingându-le în minoritate pe cele diesel, istoria acelei prime locomotive electrice e deosebit de curioasă.

Acea primă locomotivă electrică din lume, care a reuşit să transporte pasageri în rol de demonstraţie a tehnologiei, a fost prezentată publicului la 31 mai 1879, iar ingineria sa se baza pe saltul tehnologic de care vorbeam mai sus, făcut în 1866 prin descoperirea principiului dinamoelectric şi a lanţului de tehnologii conexe ce a urmat. Simplu spus, până la anul 1866 omenirea folosea electricitate doar generată prin dinamuri simple, cu magneţi permanenţi, care aveau o eficienţă scăzută, şi de cele mai multe energia era stocată în baterii electrochimice, cu tot soiul de lichide în interior. Toată electricitatea era de voltaj şi putere mică, însă, pentru că nu existau surse fiabile de generare constantă a electricităţii de mare putere, deşi oamenii îşi imaginau deja cum ar putea-o folosi. Mai mult ca atât, chiar şi o primă locomotivă cargo electrică a fost creată în 1837 de chimistul Robert Davidson, ea fiind alimentată din baterii. Ea a transportat 6 tone de încărcătură la o viteză de 6 km/h pe o distanţă de 2,4 km, până energia din baterie s-a epuizat.

Foto: Locomotiva electrică cargo, pe baterii, din 1837, a lui Robert Davidson

Inginerii intuiau că dacă dinamurile simple ar putea folosi magneţi electrici în loc de cei permanenţi, energia generată în urma transformării mişcării rotative într-una electrică ar fi mai mare şi mai stabilă. Dar exista problema electrificării acelor circuite pentru ca ele să devină magneţi. Lipsea acea inducţie iniţială, numită mai târziu autoinducţie. Au urmat ani de experimentare cu un design fiabil de dinam şi cu rezolvarea acestei, până când s-a ajuns la un design în formă de dublu T, mult mai eficient, care avea nevoie de o mică mişcare mecanică iniţială pentru a putea folosi câmpul magnetic al pământului pentru a obţine acel prim impuls. Dezlegarea acestui efect de autoinducţie fusese făcută de britanicul Henry Wilde, însă combinaţia de tehnologii fusese realizată de Werner von Siemens, asistat de fratele său, William Siemens, fondatorii companiei Siemens, care există şi azi. Practic, în acel moment al istoriei s-a reuşit crearea generatoarelor electrice care nu aveau nevoie de magneţi permanenţi naturali, ci creau câmpul magnetic prin electricitate.

Foto: Unul din generatoarele Simens, realizat prin noua tehnologie

Comparativ cu dinamurile care foloseau magneţi permanenţi, noile produse puteau fi mai uşoare cu 85%, consumau cu 35% mai puţină energie mecanică şi erau cu 75% mai ieftine în producţie, pentru a asigura aceeaşi putere. Sigur, nu însemna că generatoarele electrice trebuiau să rămâne la fel de slabe, dimpotrivă, asta însemna că se puteau construit generatoare la scară mare, pentru centrale electrice, dar şi electromotoare puternice. Din acel moment au apărut generatoare de electricitate mari şi primele centrale mari care puteau capta energia mecanică şi o transforma în electricitate de mare putere şi de voltaj stabil. Şi tot aceeaşi tehnologie a dat un progres uriaş în motoarele electrice, pentru că era, în esenţă, aceeaşi tehnologie, abordată în două direcţii. Au fost ani de progres rapid la nivel de electrificare a ţărilor şi oraşelor şi peste doar 13 ani tot fraţii Siemens au şi creat prima locomotivă electrică, despre care vorbim azi. De fapt, nu era doar locomotiva, ci un întreg tren cu 3 vagoane, adus la expoziţia din Berlin.

Foto: Schiţa inginerească a locomotivei electrice Siemens din 1879

Fraţii Siemens şi-au dorit să convingă astfel publicul şi industria feroviară că viitorul trenurilor e electric şi e timpul să se renunţe la locomotivele cu aburi deja. Locomotiva lor era propulsată de un electromotor de 2,2 kW, adică 3 CP, şi era alimentată de la o a treia şină electrificată, dar izolată, de 150 V de curent continuu, integrată în interiorul ecartamentului de cale ferată. Trenul fusese plasat pe o asemenea cale ferată improvizată circulară de 300 metri lungime, montată în curtea expoziţiei, şi atingea 13 km/h. Timp de 4 luni, cât a durat expoziţia, acest tren, construit drept o modestă demonstraţie, a transportat 90.000 pasageri, uneori ajungând la 1.000 pasageri pe zi, iar aceste cifre uriaşe au făcut lumea să înţeleagă cât de mare ar fi potenţialul trenurilor electrice.

Foto: Aşa arăta prima locomotivă electrică şi cele 3 vagoane pentru transportul pasagerilor, din 1879

Fraţii Siemens ştiau ce aveau de făcut — de mărit scara tehnologiei lor prin motoare mai puternice şi locomotive în mărime completă, pentru a putea transporta garniturile cu sute de tone. Reticenţă a mai existat, însă, şi ei au trebuit să mai scoată bani din buzunar pentru alte proiecte de demonstraţie mai mari, inclusiv un prim tramvai electric în Berlin.

Foto: Primul tramvai electric, construit de fraţii Siemens în Berlin în 1881

Dar progresul oricum a venit repede, iar unele ţări au înţeles mai repede ca altele cât de benefic pentru aerul ţărilor lor va fi să renunţe la trenurile cu aburi, care ardeau cărbune, în favoarea celor electrice. Elveţia a înţeles asta peste doar 12 ani de la acea primă locomotivă electrică din Berlin şi deja în 1891 în Zurich era concepută prima locomotivă electrică practică, cu curent alternativ. În 1904 în Elveţia se electrifica prima linie de cale ferată, iar în 1908 deja căile ferate noi construite erau electrice. Şi nu doar electrice, dar trenurile trebuiau să fie alimentate doar cu electricitate generată din hidrocentralele pe care operatorul de trenuri din Elveţia trebuia să şi le construiască, pentru acest scop, după cum descriam în detaliu într-un alt articol, dedicat acestei viziuni elveţiene, publicat acum câteva zile. Şi acolo vorbeam de o viziune a unei ţări, concepută acum peste 100 de ani!

Prin urmare, toate sistemele de generare a electricităţii pe care le avem azi îşi au originea în acel moment cheie din 1866, cu descoperirea principiului dinamoelectric, iar toate vehiculele electrice pe care le avem azi — de la maşini electrice, camioane, nave sau avioane electrice vizionare ale viitorului, până la banalele troleibuze, tramvaie şi locomotive electrice îşi au originea în această locomotivă electrică miniaturală Siemens, care, într-o vară din 1879, a transportat 90.000 de pasageri ai unei expoziţii şi a fascinat lumea.

Foto: Tren Siemens modern, din zilele noastre