Elektrische Luftschiffe 1883–1884

Artikel von James Herne

200 Aussteller zeigten ihre Stromgeneratoren, Elektromotoren, Batterien und Batteriebestandteile auf der Internationalen Elektrizitätsausstellung in Paris. Das Jahr? 1881. Nicht 1981. 1881.

Das 19. Jahrhundert war voller Erfindungen. Schauen wir uns einige davon an:

1859 – Planté erfand die wiederaufladbare Batterie. Seine Erfindung lebt in den 12-V-Autobatterien weiter.
1873 – Siemens entwickelte den ersten kommerziell praktischen Stromgenerator. Dieser funktionierte auch als Elektromotor.
1879 – Siemens baute eine kleine Elektrolokomotive, die 3 Wagen ziehen konnte, von denen jeder Sitzplätze für 6 Personen hatte.
1880 – Trouvé verbesserte den Wirkungsgrad des Siemens-Motors.
1881 – Trouvé erfand das elektrische Dreirad und den elektrischen Außenbordmotor für ein Boot.

Die ersten Spaßfahrzeuge wurden also von Gustave Trouvé gebaut, und diese Fahrzeuge waren elektrisch. Fossile Kohle wurde für Dampfmaschinen verwendet, aber fossiles Öl war noch nicht im Einsatz.

Wie wir aus der Karikatur von 1881 sehen können, waren König Dampf und König Kohle besorgt über das Neugeborene, das Elektrizität genannt worden war:

Nachdem er am 26. Mai 1881 Trouvés Elektroboot auf der Seine in Paris gesehen hatte, kam Gaston Tissandier die Idee, ein Luftschiff mit Elektromotor zu bauen. Tissandier war seit über zehn Jahren mit Heißluftballons geflogen und meldete nun, ohne Zeit zu verlieren, am 9. Juni 1881 ein Patent für die „Anwendung der Elektrizität auf die Luftschifffahrt“ an. Tissandier hatte zudem begonnen, ein 4 m langes Modell im Maßstab seines Traumluftschiffs für die bevorstehende Elektrizitätsausstellung zu bauen.

Die Internationale Elektrizitätsausstellung 1881 in Paris war das mit Abstand wichtigste Ereignis der Menschheitsgeschichte zur Förderung praktischer Anwendungen der Elektrizität. Die Ausstellung war vier Monate lang jeden Tag geöffnet. Die strahlenden Stars der Veranstaltung waren die elektrischen Lampen, und das war der Grund, warum die Ausstellung von frühmorgens bis spätabends geöffnet war.

„Am Abend wird die Ausstellung ein märchenhaftes Aussehen annehmen; sie wird eine wahrhaft blendende Lichtershow sein. Das Publikum wird nicht müde, all die wissenschaftlichen Wunderwerke zu studieren und zu bewundern, die derzeit in diesem Monument zusammengetragen sind, das man den Tempel der Elektrizität nennen könnte.“ — Zeitschrift „La Nature“, 20.08.1881

Das Gerät zur Erzeugung von Elektrizität wurde Maschine genannt (übrigens ist „machine“ ein französisches Wort). Wurde eine Stromquelle an diese Maschine angeschlossen, wurde die Maschine Motor genannt. Im Jahr 1881 lag der Hauptfokus darauf, die Maschinen zur Stromerzeugung zu nutzen. Auf der Ausstellung waren verschiedene Maschinen zu sehen: Gleichstrommaschine mit Permanentmagneten, Wechselstrommaschine mit Permanentmagneten und Gleichstrommaschine mit Elektromagneten (die Wechselstrommaschine mit Elektromagneten wurde einige Jahre später, 1888, von Nikola Tesla patentiert).

Ein einzigartiges Exponat auf der Ausstellung war ein Modell von Tissandiers zukünftigem elektrischem Luftschiff. Dieses riesige Modell wurde in nur 2 Monaten gebaut. Das Modell hatte wiederaufladbare Planté-Batterien. Der kleine Elektromotor, gebaut von Trouvé, wog nur 220 Gramm.

Tissandier berechnete, dass ein Luftschiff, das zehnmal größer als das Modell wäre, den Transport mehrerer Personen ermöglichen würde.

Victor Hugo schrieb im Alter von 79 Jahren, nachdem er die Elektrizitätsausstellung von 1881 besucht hatte:

„Der Tag ist nah, an dem die Oberfläche des Erdballs dazu dienen wird, Sonnenwärme zu speichern; /-/ in Elektrizität umgewandelt, wird diese Wärme überall verteilt werden, nachts die öffentlichen Straßen beleuchten, Maschinen antreiben, Lokomotiven ziehen. /-/ Die Zukunft wird glänzend, gerecht, befreiend sein. Sie wird schön und gut sein. Ihr, die ihr jung seid, werdet diese Wunder sehen. Ich dagegen werde sie nicht sehen, aber ich weiß, dass sie kommen werden.“

„Von allen Naturkräften ist die Kraft des Windes die am wenigsten kostspielige und am gleichmäßigsten verteilte, und doch ist sie auch die am meisten vernachlässigte.“ — Zeitschrift „La Nature“, 14.07.1883

Vor dem Zeitalter des fossilen Öls hatten die Ingenieure gerade erst Ideen entwickelt, wie man die Energie der Sonne und des Windes nutzen könnte. Noch bevor das Auto erfunden wurde, wurde ein Luftschiff mit Elektromotor gebaut!

Die Brüder Tissandier hatten weder Zeit noch Geld, um einen Hangar zu bauen, sodass sie die großen Komponenten ihres Luftschiffs im Freien fertigen mussten. Die Größe des Aerostaten wurde durch Tissandiers Grundstück in Paris bestimmt. Wie wir aus dem Plan sehen können, betrug die geplante Länge des Luftschiffs 27 m:

Gaston Tissandier beschäftigte sich mit dem Bau des Elektromotors, der Batterie und des Apparats zur Herstellung des Wasserstoffs für den Ballon, während sich sein Bruder Albert Tissandier der Herstellung des Luftschiffs widmete.

Im Jahr 1882 gab Gaston Tissandier den Bau eines leistungsstarken und leichten Batteriepakets in Auftrag. Damals bedeutete das, dass das etwa 5-kWh-Batteriepaket 180 kg wog. Zink- und Kohleplatten wurden abwechselnd in einem Batteriegehäuse aus Ebonit angeordnet. Der Strom wurde durch eine Flüssigkeit erzeugt, die aus Wasser, Schwefelsäure (H2SO4) und Kaliumdichromat (K2Cr2O7) bestand.

Auf Bestellung von Gaston Tissandier wurde in Paris von Siemens ein leichter Motor gebaut. Der neue Motor wog 55 kg. Bei der maximalen Leistung des Batteriepakets von 1,8 kW (40 V, 45 A) konnte der Motor 1 kW abgeben. Der Wirkungsgrad des Motors lag bei 55 % (zum Vergleich: der Wirkungsgrad moderner Elektromotoren liegt bei etwa 95 %).

Der Motor trieb den Propeller über ein Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:10 an. Bei einer maximalen Motordrehzahl von 1800 U/min drehte sich der Propeller mit 180 U/min. Der Propeller hatte einen Durchmesser von 2,85 m und wog 7 kg.

Anfangs wurden 24 separate Batterien für Tests verwendet, doch dann wurden vier 6-zellige Batterien gebaut, um Platz in der Gondel zu sparen. Ein Drehschalter ermöglichte die Nutzung von 6, 12, 18 oder 24 Batteriezellen, was 4 verschiedene Propellerdrehzahlen ergab.

Berechnungen ergaben, dass die Höchstgeschwindigkeit des Luftschiffs 15 km/h nicht überschreiten würde. Die Windgeschwindigkeit liegt nur bei ruhigem Wetter unter diesem Wert. Im Januar 1883 schrieb Gaston Tissandier in der Zeitschrift „La Nature“, dass sie, falls es finanziell möglich wäre, einen größeren Aerostaten bauen würden, der einen 5-kW-Motor tragen könnte. Die französische Armee nahm diese Information schweigend zur Kenntnis.

Als das Luftschiff der Brüder Tissandier fertiggestellt war, war es 28 Meter lang. Der mit Wasserstoff gefüllte Ballon mit 1060 m3 Volumen hatte eine Tragkraft von 1250 kg. Damit der erste Testflug einfach werden würde, wurde beschlossen, dass das Startgewicht nur 10 kg unter der Tragkraft liegen sollte, also bei 1240 kg. Das Gewicht des Luftschiffs betrug 704 kg einschließlich Motor und Batterien. Die Brüder und die mitgeführten Instrumente wogen zusammen 150 kg. Damit blieben 386 kg für den abwerfbaren Ballast. Abwerfbarer Ballast war nötig, um den Aufstieg zu regulieren. Für den Abstieg wurde ein Teil des Wasserstoffs aus dem Ballon abgelassen.

Am 8. Oktober 1883 war der große Tag gekommen. Zuschauer versammelten sich im Hof der Tissandiers und beobachteten, wie das erste elektrisch angetriebene Luftschiff abhob. Es wurde von Gaston Tissandier (1843–1899) und Albert Tissandier (1839–1906) gesteuert.

Bei der maximalen Propellerdrehzahl von 180 Umdrehungen pro Minute war das Luftschiff in der Lage, einem Wind von 3 m/s (10 km/h) standzuhalten. Der Wind frischte auf und trug das Luftschiff mit sich, sodass eine Rückkehr nach Hause unmöglich wurde. Sie landeten außerhalb von Paris. Es wurde überdeutlich, dass das Luftschiff mehr Leistung brauchte.

Die französischen Hauptleute Renard und Krebs beobachteten genau, was die Brüder Tissandier beim Bau eines elektrischen Luftschiffs gelernt hatten. Auf Grundlage dieser Informationen bauten sie heimlich ein elektrisches Luftschiff für die französische Armee. Die militärische Ballonbasis Chalais-Meudon lag nur 6,5 km von der Werkstatt der Brüder Tissandier in Paris entfernt.

Die Batteriebestandteile wurden von der Armee geheim gehalten. Es wurde nur bekanntgegeben, dass die Batterie in vier Sektionen unterteilt war, die für einen längeren Flug parallel oder für einen schnelleren Flug in Reihe geschaltet werden konnten. Bei den maximalen 8,2 kW aus dem Batteriepack betrug die Motorleistung 5,7 kW. Somit lag der Wirkungsgrad des Motors bei 70 %.

Bei maximaler Leistung drehte sich der Propeller mit 7 m Durchmesser 46 Mal pro Minute.

Das Luftschiff von Renard und Krebs war das erste Luftfahrzeug mit einem Propeller an der Front. Selbst das erste Flugzeug, der Flyer der Gebrüder Wright von 1903, hatte keinen Propeller vorne.

Das Luftschiff „La France“ von Renard und Krebs war fast doppelt so groß wie das Luftschiff der Brüder Tissandier. Der Ballon war 50 m lang. 1864 m3 Wasserstoff sorgten für eine Auftriebskraft von rund 2100 kg.

Auf ihrem Jungfernflug am 8. August 1884 konnten Renard und Krebs mit ihrem elektrischen Luftschiff zur Basis zurückkehren. Nach einigen Manövern vorwärts und rückwärts, unbeholfen wie ein Dampfer, landeten sie in der Nähe des Hangar Y in Meudon, wo das Luftschiff gebaut worden war (der Hangar existiert noch, siehe https://hangar-y.com). Dies war der erste vollständig gesteuerte Flug der Geschichte.

Das Luftschiff „La France“ absolvierte 1884–1885 mehrere Testflüge. Die Schwachstelle der Konstruktion von Renard und Krebs war, dass der Propeller bei der Landung beschädigt werden konnte.

„Fragen der Persönlichkeit müssen zurückstehen, wenn die Interessen der Wissenschaft auf dem Spiel stehen, und wir werden den Erfolg unserer Nachahmer stets begrüßen.“ —Gaston Tissandier (in seinem Buch „Mes ascensions, 1868-1888“)

Die ersten Jahre der 1880er waren ein gesegneter Moment in der Geschichte der Menschheit, da die Zukunft elektrisch zu werden schien. Dann kamen die mit fossilen Brennstoffen betriebenen Motoren. 1885 war das Jahr, in dem die flüssigkraftstoffbetriebenen Verbrennungsmotoren von Benz und von Daimler-Maybach für den praktischen Einsatz bereit waren.

Um zu verstehen, wie falsch sich die Dinge entwickelten—der Schriftsteller Karl August Hindrey schrieb 1927 über frische Luft, sie „fühle sich himmlisch an nach den Benzin- und Rauchschwaden von Paris“. Hundert Jahre später erzeugen die Menschen immer noch übermäßig viel CO2 ohne wirklichen Grund.

Die fossile Brennstoffindustrie lässt sich im Vergleich zu sauberem Strom mit einem Fischtrawler und einem Bauern vergleichen, die zu denselben Bedingungen konkurrieren müssen, wobei der eine einfach die Natur ausbeutet und der andere die harte Arbeit leistet, die unerlässlich ist, um den Planeten für unsere Nachkommen zu retten.

Wir sollten die Elektrizität lieben, wir sollten das Kind unterstützen, das unsere Welt rettet!