V pokroku, který jsme udělali s železem během posledních let, jsme dospěli doslova k limitům možností jeho dalšího vylepšování. Nemůžeme doufat v podstatné zvýšení jeho pevnosti v tahu, tvrdosti nebo kujnosti, ani nemůžeme očekávat další pokrok v jeho magnetických vlastnostech. Nedávno byl zaznamenám významný pokrok přidáním malého procenta niklu do železa, ale dále již není mnoho prostoru pro další vylepšování v tomto směru. Mohou být očekávány nové objevy, ale ty nemohou významně ovlivnit vlastnosti kovu, avšak mohou značně zlevnit výrobu. Bezprostřední budoucnost železa spočívá v jeho láci a v jeho bezkonkurenčních mechanických a magnetických vlastnostech. Jsou takové, že je v současné době nemůže žádný jiný materiál nahradit. Ale nemůže být pochyb o tom, že v nepříliš vzdálené době železo v mnoha nyní bezkonkurenčních doménách předá žezlo dalšímu kovu: nastupující věk bude věkem hliníku.
Příchod věku hliníku - záhuba měděného průmyslu – velký civilizační potenciál tohoto nového kovu
Teprve před sedmdesáti lety tento podivuhodný kov objevil Woehler a průmysl hliníku, ztěží čtyřicet let starý, nyní přitahuje pozornost celého světa. Takový rychlý růst nebyl dosud v historii civilizace dosud zaznamenán. Ještě nedávno byl hliník prodáván za fantastické ceny třicet nebo čtyřicet dolarů za libru; dnes může být v jakémkoli množství získán za stejné množství centů. Navíc, není daleko doba, kdy i tato cena bude považována za fantastickou, protože existují velké možnosti ve zdokonalování metod jeho výroby. Většina kovu je nyní vyráběna v elektrické peci kombinací tavení a elektrolýzy, která nabízí množství výhod, ale přirozeně zahrnuje velké plýtvání elektrickou energií. Mé odhady ukazují, že cena hliníku může být podstatně redukována zavedením metod do jeho výroby, které jsou podobné těm, co jsem navrhl pro výrobu železa. Libra hliníku vyžaduje pro tavbu jenom kolem sedmi procent tepla, které je potřeba pro roztavení libry železa, a protože váha hliníku je proti železu zhruba třetinová, stejnou tepelnou energií vyrobíme čtyřicetkrát větší objem hliníku než železa. Ale studený elektrolytický proces výroby je ideálním řešením a vkládám v něj velké naděje. Absolutně nevyhnutelným důsledkem rozvoje průmyslu hliníku bude zánik průmyslu mědi. Ty nemohou existovat a prosperovat současně a naposled jmenovaný průmysl bude zničen bez naděje na obnovu. Dokonce nyní je levnější vést elektrický proud hliníkovými dráty než měděnými; lití hliníku stojí méně a v mnoha domácích a dalších použitích nemá měď šanci úspěšně konkurovat. Další snížení ceny hliníku bude pro měď osudné. Ale pokrok ve výrobě hliníku nebude probíhat nekontrolovaně, protože, jak se v takových případech stává, větší průmysl pohltí ten menší: obrovské měděné společnosti budou brzdit zatím ještě malé hliníkové společnosti a pomalu kráčící měď bude zpomalovat krok hliníku. To jenom oddálí, avšak neodvrátí hrozící katastrofu.
Hliník se však nezastaví u porážky mědi. Během času svede nelítostný boj se železem, ale tohoto protivníka nebude snadné porazit. Výsledek zápasu bude z velké části záležet na tom, zda železo bude nezbytné v elektrických strojích. O tom rozhodne jedině budoucnost. Magnetismus, jaký se vyskytuje u železa, je v přírodě ojedinělý fenomén. Co způsobuje, že se tento kov tak radikálně liší od ostatních materiálů v tomto ohledu, nebylo dosud zjištěno, přestože bylo vypracováno mnoho teorií. Pokud jde o magnetismus, molekuly různých těles se chovají jako duté břevno částečně naplněné těžkou tekutinou a vyvažované uprostřed jako houpačka. V přírodě evidentně existují rušivé vlivy, které způsobují, že každá molekula se, podobně jako břevno, vychýlí na jednu nebo na druhou stranu. Jestliže jsou molekuly vychýleny jedním způsobem, těleso je magnetické; když jsou vychýleny jinak, těleso je nemagnetické; ale obě polohy jsou stabilní, jak by bylo v případě dutého trámu, kdyby se tekutina přelila na jednu stranu. Zvláštní je na tom to, že molekuly většiny látek se vychylují jedním způsobem, zatímco molekuly železa se vychylují jiným způsobem. Mohlo by se zdát, že tento kov má jiný původ než ostatní kovy na zeměkouli. Je vysoce nepravděpodobné, že objevíme nějaký jiný a levnější materiál, který se vyrovná nebo předčí magnetické vlastnosti železa.
Dokud neprovedeme radikální změnu v charakteru elektrického proudu, který používáme, železo bude nepostradatelné. Přesto výhody, jež poskytuje, jsou pouze zdánlivé. Pokud využíváme slabé magnetické síly, zdaleka předčí ostatní materiály; ale když najdeme způsoby, jak vytvářet velké magnetické síly, potom bude lepších výsledků dosaženo bez něho. Vlastně jsem již vyrobil elektrické transformátory, v nichž není železo použito, které jsou schopné vykonat desetkrát víc práce na libru váhy než transformátory se železným jádrem. Tohoto výsledku lze dosáhnout použitím elektrických proudů o velmi vysoké frekvenci, získaných novými způsoby, na rozdíl od obyčejných proudů nyní používaných v průmyslu. Také jsem úspěšně vyzkoušel elektrické motory bez železa, napájené takto rychle vibrujícími proudy, ale výsledky byly dosud horší než u běžných motorů konstruovaných se železem, ačkoli teoreticky by motory bez železa měly být schopné vykonat nesrovnatelně více práce na jednotku hmotnosti než ty se železem. Ale zdánlivě nepřekonatelné překážky, které nám nyní leží v cestě, mohou být nakonec překonány, a elektrické motory budou místo ze železa vyráběny z hliníku za směšně nízké ceny. To by byla prudká, pokud ne osudná, rána železu. V mnoha dalších odvětvích průmyslu, jako je stavba lodí, nebo všude tam, kde je vyžadována lehká konstrukce, bude postup nového kovu mnohem rychlejší. Pro takové použití je neobyčejně vhodný a je jisté, že dříve nebo později nahradí železo. Je vysoce pravděpodobné, že s postupem času dáme hliníku takové vlastnosti, kterých si tolik ceníme u železa.
Ačkoli je nemožné říci, kdy tato průmyslová revoluce bude dovršena, nemůže být pochyb o tom, budoucnost patří hliníku, a že v příštích dobách bude hlavním prostředkem ke zvyšování lidské výkonnosti. V tomto ohledu má mnohem větší možnosti než kterýkoli jiný kov. Odhaduji, že jeho civilizační potenciál je oproti železu stonásobný. Tento odhad, přestože je překvapivý, není vůbec přehnaný. Za prvé, nesmíme zapomínat, že člověk má k dispozici, co do objemu, třicetkrát víc hliníku než železa. Toto samo o sobě nabízí velké možnosti. Za druhé, tento nový kov je mnohem snadněji zpracovatelný, což mu dodává na hodnotě. Díky mnoha svým vlastnostem má charakter drahých kovů. Jeho elektrická vodivost, která je pro danou hmotnost ze všech kovů největší, ja sama o sobě dostačující, aby se stal jedním z nejdůležitějších faktorů budoucího pokroku lidstva. Jeho extrémní lehkost umožňuje snadnou přepravu hliníkových výrobků. Díky této vlastnosti způsobí revoluci v lodních konstrukcích a usnadní přepravu nákladu a cestování. Ale věřím, že největší civilizační hodnotou bude cestování vzduchem, k němuž hliník velkou měrou napomůže. Telegrafické přístroje pomalu osvítí barbary. Elektrické motory a lampy to udělají rychleji, ale nejrychleji to udělají létající stroje. Cestování se stane nejlepším prostředkem ke sjednocení heterogenních elementů lidstva. Jako první krok k tomuto cíli bude vyrobení lehčích akumulátorových baterií nebo získání více energie z uhlí.
Úsilí k získání více energie z uhlí – Elektronický přenos- Plynový motor – Studené uhelné baterie
Vzpomínám si, že kdysi jsem považoval výrobu elektřiny spalováním uhlí v baterii za největší vymoženost pokroku civilizace a nyní s překvapením zjišťuji, jak nepřetržité studium této problematiky změnilo můj pohled na věc. Nyní mi připadá, že spalování uhlí, jakkoli efektivní, je pouhé nouzové řešení, etapa vývoje k něčemu dokonalejšímu. Konec konců, při generování elektřiny tímto způsobem jsme nuceni ničit materiál a to je barbarský proces. Měli bychom být schopni získávat energii, kterou potřebujeme, bez spotřeby materiálu. Ale rozhodně nesnižuji hodnotu takové efektivní metody spalování uhlí. V současné době většina pohonné síly pochází z uhlí a buď přímo, nebo prostřednictvím jeho produktů nesmírně zvyšuje lidskou energii. Naneštěstí ve všech nyní používaných procesech je velká část energie z uhlí promrhána. Nejlepší parní stroje využívají pouze malou část celkové energie. Dokonce i ve spalovacích motorech, v nichž, zvláště v poslední době, byly získány lepší výsledky, dochází k barbarskému plýtvání. V našich systémech elektrického osvětlení stěží využíváme jednu třetinu procenta a při osvětlení plynem mnohem menší zlomek celkové energie uhlí. Bereme-li v úvahu různé způsoby využití uhlí po celém světě, určitě nevyužíváme víc než dvě procenta jeho energie teoreticky dostupné. Člověk, který by dokázal zastavit toto nesmyslné plýtvání, by byl velkým dobrodincem lidstva, ačkoli řešení, které by nabídl, by nemohlo být trvalé, protože by nakonec vedlo k vyčerpání zásob této suroviny. Úsilí k získávání více energie z uhlí směřuje nyní dvěma směry – generování elektřiny a výroba plynu pohonné účely. V obou těchto oborech bylo již dosaženo pozoruhodných úspěchů.
Příchod systému přenosu střídavého proudu znamenal nástup epochy hospodárného využívání energie z uhlí. Je zřejmé, že všechna elektrická energie získaná z padající vody, šetřící tolik paliva, je čistý zisk lidstva, která je o to efektivnější, že její využívání stojí málo lidského úsilí a je nejdokonalejší ze všech známých metod získávání energie ze slunce, která přispívá k pokroku civilizace. Ale elektřina nám také umožňuje získávat z uhlí mnohem víc energie než bylo možné starými způsoby. Místo transportu uhlí do vzdálených míst spotřeby, pálíme je blízko dolu, vyvíjíme elektřinu v dynamech a přenášíme proud do vzdálených míst, což má za následek značné úspory. Místo pohonu strojů v továrně starým, nehospodárným způsobem pomocí řemenů a hřídelů, generujeme elektřinu pomocí energie páry, kterou poháníme elektromotory. Tímto způsobem se běžně získává s dvakrát až třikrát větší účinností hnací síla z paliva a kromě toho se nám dostává mnoho dalších výhod. Přenos energie na velkou vzdálenost systémem střídavého proudu pomocí ideálně jednoduchých strojů způsobil průmyslovou revoluci. Ale v mnoha oborech tento pokrok dosud nebyl plně pocítěn. Například parníky a vlaky jsou dosud poháněny přímou aplikací parní energie. Mnohem větší procento tepelné energie paliva by mohlo být transformováno na pohybovou energii použitím, místo parních strojů na lodích a v lokomotivách, dynam, poháněných speciálně konstruovaných vysokotlakých parních nebo plynových motorů a využitím generované elektřiny pro pohon. Účinnost využití energie z uhlí tímto způsobem by byla od padesáti do sta procent. Je těžké pochopit, proč tak jasná a zřejmá fakta nepoutá větší pozornost inženýrů. U zaoceánských parníku by takové zdokonalení bylo zvláště žádoucí, protože by odstranilo hluk a zvýšilo jejich rychlost a přepravní kapacitu.
Ještě víc energie je nyní získáváno z uhlí pomocí plynového motoru, který byl v poslední době zdokonalen, jehož účinnost je v průměru dvakrát vyšší než účinnost nejlepšího parního stroje. Zavedení plynového motoru bude usnadněno důležitostí plynového průmyslu. S rozšiřováním použití elektrického osvětlení bude plyn stále více používán pro vytápění a pohon strojů. V mnoha ohledech je plyn dobýván podobně jako uhlí a je přepravován do vzdálených míst spotřeby. Převodem na elektrickou energii dojde v obou případech ke značným úsporám nákladů na přepravu. Za současného stavu mechaniky a elektrotechniky je nejracionálnější způsob získávání energie z uhlí jeho přeměnou na plyn v blízkosti uhelných dolů a tento využít buď na místě, nebo pro generování elektřiny pro průmyslové účely pomocí dynam poháněných plynovými motory. Komerční úspěch takové továrny je z velké části závislý na výrobě plynových motorů o velkém jmenovitém výkonu, která, soudě podle čilé aktivity na tomto poli, brzy přijde. Místo obvyklé přímé spotřeby uhlí by z něho měl být vyráběn plyn, který by se ekonomicky spaloval.
Ale všechna tato zdokonalení by neměla být ničím větším než přechodnou fází směrem k něčemu ještě dokonalejšímu, protože nakonec musíme být úspěšní při získávání energie z uhlí přímočařejším způsobem bez velkých tepelných ztrát. Zda lze uhlí oxidovat studeným procesem, je stále otázka. Jeho slučování s kyslíkem je vždy spojeno s vývinem tepla, a zda energie slučování kyslíku s jiným prvkem může být přímo přeměněna na elektrickou energii, nebylo dosud stanoveno. Za jistých podmínek bude kyselina dusičná spalovat uhlík a přitom generovat elektrický proud, ale tento proces není chladný. Byly navrženy další metody oxidace, ale ty neposkytly žádný příslib vedoucí k efektivnímu procesu. Můj neúspěch byl úplný, ačkoli jistý náznak úspěchu zde byl. Tento problém je na chemikovi, aby jej vyřešil. To není práce pro fyzika, který určuje všechny své výsledky předem, takže, když dojde k experimentu, nemůže selhat. Chemie, přestože je pozitivní vědou, nemůže dosud připustit řešení pomocí takových pozitivních metod, jako jsou ty, které se používají pro řešení řady fyzikálních problémů. K výsledku, pokud je možný, se dojde spíš pomocí pokusů než dedukcí nebo kalkulací. Brzy však přijde doba, kdy chemik bude schopen předem si naplánovat výsledek, a kdy proces jeho dospění k žádoucímu výsledku bude čistě instruktivní. Studená uhelná baterie by dala velkou hybnou sílu rozvoji elektřiny; vedla by velmi přímočaře k praktickému létajícímu stroji a velmi by usnadnila nástup automobilu. Ale tyto a další problémy by vyřešila lépe a vědečtěji baterie na sluneční energii.
Energie z okolního média – Větrný mlýn a Solární motor – Hnací síla ze zemního tepla – Elektřina z přírodních zdrojů
Vedle paliv existuje hojnost materiálu, z něhož můžeme získávat energii. Nesmírné množství energie je například uzamčeno ve vápenci a lze pohánět stroje uvolněním kyseliny uhličité pomocí kyseliny sírové nebo jiným způsobem. Kdysi jsem zkonstruoval takový stroj a fungoval uspokojivě. Ale pokud jde o primární zdroje energie budoucnosti, musíme být racionální a získávat energii bez spotřeby jakéhokoli materiálu. Již dávno jsem dospěl k tomuto závěru a domnívám se, že tohoto výsledku lze dosáhnout pouze dvěma způsoby – buď využít energii ze slunce uloženou v okolním médiu, nebo přenášet skrze médium sluneční energii do vzdálených míst z určité oblasti, kde ji lze získat bez spotřeby materiálu. V té době jsem odmítl druhou metodu jako zcela neproveditelnou a začal jsem zkoumat možnosti první metody.
Je těžké tomu uvěřit, ale faktem je, že odnepaměti měl člověk k dispozici dost dobrý stroj, který mu umožňoval využívat energii okolního média. Tím strojem je větrný mlýn. Navzdory všeobecné představě, energie, jíž lze získat z větru, je značná. Mnoho zklamaných vynálezců strávilo roky svého života úsilím o využití energie přílivu a někteří dokonce navrhovali stlačovat vzduch pomocí energie příboje nebo vln jako zdroj energie. Nikdy nepochopili význam větrného mlýnu na kopci, jehož lopatky se téměř bez ustání otáčely. Je pravdou, že motor založený na energii přílivu nebo vln by měl malou šanci komerčního úspěchu v porovnání s větrným mlýnem, který je mnohem lepším strojem, umožňujícím získat mnohem víc energie jednodušším způsobem. Energie větru měla ve starých dobách pro člověka neocenitelnou hodnotu, umožnila mu křižovat oceány, a to je dokonce i dnes velmi důležitý faktor cestování a přepravy. Ale existují velká omezení této ideálně jednoduché metody využití sluneční energie. Tyto stroje jsou pro daný výstupní výkon příliš velké a energie větru je nestálá, takže by bylo nutné energii skladovat, což by výrobu energie prodražilo.
Mnohem lepším způsobem získávání energie by bylo využívat sluneční paprsky, které neustále dopadají na zemi a jejichž výkon je za nejpříznivějších podmínek více než čtyři miliony koní na čtvereční míli. Přestože roční průměrná energie dopadající ze slunce na jednu čtvereční míli je pouze malým zlomkem tohoto množství, objevem nějaké účinné metody využití slunečních paprsků by se nám otevřel nevyčerpatelný zdroj energie. Jediný racionální způsob, který mi byl znám v době, kdy jsem tento problém začal studovat, spočíval v sestrojení nějaký druh termodynamického motoru poháněného prchavou tekutinou, která by se vypařovala v nádobě zahřívané teplem slunečních paprsků. Ale bližší zkoumání této metody a výpočty ukázaly, že by se tímto způsobem dalo využít pouze malé procento energie, která bez přestání proudí ze slunce. Kromě toho, množství sluneční energie dopadající na zemský povrch značně kolísá a omezení tohoto způsobu získávání energie jsou podobná jako u větrného mlýnu. Po dlouhém studiu této metody získávání hnací síly ze slunce, přičemž jsem bral v úvahu nezbytnost velké nádoby pro ohřev vody, nízkou účinnost tepelného motoru, dodatečné náklady na akumulaci energie a další nevýhody, jsem dospěl k závěru, že “solární motor”, až na několik výjimek, by nemohl být s úspěchem průmyslově využíván.
Dalším způsobem získávání hnací síly z média bez spotřeby jakéhokoli materiálu je využití tepla obsaženého v zemi, vodě nebo vzduchu pro pohon motoru. Je všeobecně známou skutečností, že vnitřní vrstvy zeměkoule jsou velmi horké, teplota se zvyšuje, jak pozorování ukazují, s rostoucí hloubkou zhruba o jeden stupeň na sto stop. Potíže s vyhloubením šachet a umístěním boilerů řekněme do hloubky dva tisíce stop, kde je teplota kolem 120 stupňů Celsia, nejsou nepřekonatelné a jistě bychom mohli mít prospěch z využití zemského tepla tímto způsobem. Vlastně bychom nemuseli hloubit vůbec žádné šachty, abychom získali energii zemského tepla. Povrchové vrstvy země a ovzduší při zemi mají dostatečně vysokou teplotu, aby dokázaly vypařit extrémně těkavé látky, které můžeme použít v boilerech místo vody. Není pochyb o tom, že loď může být poháněna na moři motorem naplněným takovou těkavou látkou, přičemž by se využívalo tepla získaného z vody. Ale množství energie, kterou by bylo možno získat tímto způsobem, by, bez dalších opatření, bylo velmi malé.
Elektřina produkovaná přírodními zdroji je dalším zdrojem energie, který by bylo možné využít. Výboje atmosferické elektřiny ve formě blesku představují velké množství elektrické energie, kterou můžeme využít tak, že ji transformujeme a uložíme ji. Před několika lety jsem uvedl ve známost metodu elektrické transformace, která usnadňuje první část tohoto úkolu. Ale uložení energie blesku by bylo velmi obtížné. Je také dobře známé, že elektrický proud probíhá permanentně zemí a že mezi zemí a vrstvami vzduchu existuje rozdíl potenciálů, který se mění s výškou.
V souvislosti s výše uvedeným jsem při svých experimentech nedávno objevil dvě nové skutečnosti. Jednou z nich je, že v drátu, který je natažen od země do velké výšky, je generován elektrický proud. Tento proud je způsobený rotačním a pravděpodobně také posuvným pohybem Země. Není to sice velký proud, ale teče neustále, pokud není umožněno, aby elektřina unikla do vzduchu. Její únik je velmi usnadněn připojením horního konce drátu na vodivé těleso o velkém povrchu s mnoha ostrými hroty a hranami. Můžeme tedy získat stálý zdroj elektrické energie pouhým vztyčením drátu do velké výšky, ale bohužel množství elektrické energie, kterou lze takto získat, je malé. Druhým faktem, který jsem zjistil, je, že horní vrstvy atmosféry jsou permanentně nabíjeny elektřinou opačné polarity proti potenciálu země. Tak jsem alespoň interpretoval svá pozorování, dle nichž se mi jeví, že země, se svým přilehlým izolujícím a vnějším vodivým obalem, tvoří vysoce nabitý elektrický kondenzátor obsahující, s největší pravděpodobností, velké množství elektrické energie, kterou by člověk mohl využívat, kdyby byl schopen s drátem dosáhnout do velkých výšek.
Je možné, a dokonce pravděpodobné, že s časem se nám otevřou další zdroje energie, o nichž dnes nic nevíme. Dokonce můžeme najít způsoby aplikací sil, jako je magnetismus nebo gravitace, pro pohon strojů bez použití dalších prostředků. Takové realizace, přestože jsou velice nepravděpodobné, nejsou nemožné. Příklad nejlépe objasní myšlenku, v co můžeme doufat, ale čeho nikdy nebudeme moci nedosáhnout. Představte si disk z nějakého homogenního materiálu, jehož středem by procházel hřídel. Tento hřídel by byl vodorovně uložen v určité výšce nad zemí v ložiscích bez tření. Je možné, že se můžeme naučit, jak takový disk roztočit, aby neustále vykonával práci s využitím gravitačních sil bez přísunu další energie; ale to je naprosto nemožné, nelze točit diskem a navíc vykonávat práci bez přísunu vnější energie. Kdyby to bylo možné, bylo byto něco, čemu se vědecky říká “perpetuum mobile”, stroj, který se sám pohání. Abychom tento disk roztočili, gravitační silou, stačilo by, abychom vynalezli stínění proti této síle. Tímto stíněním bychom zabránili, aby gravitační síla působila na polovinu disku, čímž by došlo k nerovnováze a disk by se roztočil. Tuto možnost nemůžeme vyloučit, dokud přesně nebudeme znát povahu gravitační síly. Předpokládejme, že tato síla je způsobena pohybem nějakého média směrem do středu země. Působení takového proudu by bylo stejné na obě poloviny disku; ale kdyby jednu polovinu disku bylo možné odstínit deskou, která by tento proud zastavila, disk by se roztočil.
- pokračovanie -
Nikola Tesla
Preklad: Ladislav Kopecký
Zdroj: Kopecky.rtyne.net
Všetky časti seriálu nájdete postupne na tejto adrese.
