Dirigibili elettrici 1883-1884

Articolo di James Herne

200 espositori mostrarono i loro generatori di elettricità, motori elettrici, batterie e componenti per batterie all’Esposizione Internazionale di Elettricità di Parigi. L’anno? 1881. Non 1981. 1881.

Il XIX secolo fu ricco di invenzioni. Guardiamone alcune:

1859 – Planté inventò la batteria ricaricabile. La sua invenzione vive ancora nelle batterie auto da 12 V.
1873 – Siemens creò il primo generatore di elettricità commercialmente pratico. Questo funzionava anche come motore elettrico.
1879 – Siemens creò una piccola locomotiva elettrica che poteva trainare 3 vagoni, ognuno con posti a sedere per 6 persone.
1880 – Trouvé migliorò l’efficienza del motore Siemens.
1881 – Trouvé inventò il triciclo elettrico e il motore fuoribordo elettrico per una barca.

Dunque, i primi veicoli divertenti furono realizzati da Gustave Trouvé, e quei veicoli erano elettrici. Il carbone fossile veniva usato per le locomotive a vapore, ma il petrolio fossile non era ancora in uso.

Come possiamo vedere dalla caricatura del 1881, Re Vapore e Re Carbone erano in ansia per il neonato, che era stato chiamato Elettricità:

Dopo aver visto la barca elettrica di Trouvé sulla Senna a Parigi il 26 maggio 1881, Gaston Tissandier ebbe l’idea di creare un dirigibile con motore elettrico. Tissandier volava con mongolfiere da oltre dieci anni e, senza perdere tempo, il 9 giugno 1881 registrò un brevetto per “Applicazione dell’Elettricità alla Navigazione Aerea”. Tissandier aveva anche iniziato a costruire un modello in scala lungo 4 m del suo dirigibile dei sogni per la prossima esposizione sull’elettricità.

La Esposizione Internazionale di Elettricità del 1881 a Parigi fu il singolo evento più importante nella storia dell’umanità per promuovere gli usi pratici dell’elettricità. L’esposizione fu aperta tutti i giorni per 4 mesi. Le stelle lucenti dell’evento erano le lampade elettriche ed è per questo che l’esposizione era aperta dalle prime ore del mattino fino a tarda sera.

“La sera, l’Esposizione assumerà un aspetto fiabesco; sarà un vero e proprio abbagliante spettacolo di luci. Il pubblico non si stanca mai di studiare e ammirare tutte le meraviglie scientifiche attualmente riunite in questo monumento, che si potrebbe chiamare il tempio dell’Elettricità.” — rivista ‘La Nature’, 20-08-1881

Il dispositivo per generare elettricità era chiamato macchina (tra l’altro, “machine” è una parola francese). Quando a questa macchina veniva collegata una sorgente di elettricità, la macchina veniva chiamata motore. Nel 1881, l’attenzione principale era rivolta all’uso delle macchine per generare elettricità. All’esposizione erano disponibili diverse macchine: macchina a corrente continua con magneti permanenti, macchina a corrente alternata con magneti permanenti e macchina a corrente continua con elettromagneti (il motore a corrente alternata con elettromagneti fu brevettato da Nikola Tesla qualche anno più tardi, nel 1888).

Un’esposizione unica alla mostra era un modello del futuro dirigibile elettrico di Tissandier. Questo enorme modello fu costruito in soli 2 mesi. Il modello aveva batterie ricaricabili Planté. Il piccolo motore elettrico, costruito da Trouvé, pesava solo 220 grammi.

Tissandier calcolò che un dirigibile 10 volte più grande del modello avrebbe permesso di trasportare diverse persone.

Victor Hugo, all’età di 79 anni, dopo aver visitato l’esposizione di elettricità del 1881, scrisse:

“È vicino il giorno in cui la superficie del globo sarà concepita per immagazzinare il calore solare; /-/ Trasformato in elettricità, questo calore sarà distribuito ovunque, illuminando le vie pubbliche di notte, azionando le macchine, trainando le locomotive. /-/ Il futuro sarà splendido, giusto, liberatore. Sarà bello e buono. Voi che siete giovani vedrete queste meraviglie. Quanto a me, non le vedrò, ma so che verranno.”

“Di tutte le forze naturali, quella meno costosa e più uniformemente distribuita è la forza del vento, e tuttavia è anche la più trascurata.” — rivista ‘La Nature’, 14-07-1883

Prima dell’era del petrolio fossile gli ingegneri avevano appena trovato idee su come sfruttare l’energia del sole e del vento. Ancora prima che l’automobile fosse inventata, fu creato un dirigibile con motore elettrico!

I fratelli Tissandier non avevano tempo e denaro per costruire un hangar, quindi dovettero realizzare i grandi componenti del loro dirigibile all’aperto. Le dimensioni dell’aerostato erano definite dal terreno di Tissandier a Parigi. Come possiamo vedere dalla pianta, la lunghezza prevista del dirigibile era di 27 m:

Gaston Tissandier si occupò della costruzione del motore elettrico, della batteria e dell’apparato per produrre l’idrogeno per il pallone, mentre suo fratello Albert Tissandier si dedicò alla realizzazione del dirigibile.

Nel 1882, Gaston Tissandier ordinò la costruzione di un pacco batterie potente e leggero. All’epoca ciò significava che il pacco batterie da circa 5 kWh pesava 180 kg. Lastre di zinco e carbone erano collocate alternativamente all’interno di un contenitore per batterie in ebanite. La corrente veniva generata da un liquido composto da acqua, acido solforico (H2SO4) e bicromato di potassio (K2Cr2O7).

Su ordine di Gaston Tissandier, un motore leggero fu costruito dalla Siemens a Parigi. Il nuovo motore pesava 55 kg. Alla potenza massima del pacco batterie di 1,8 kW (40 V, 45 A), il motore era in grado di fornire 1 kW. L’efficienza del motore era del 55% (per confronto, l’efficienza dei moderni motori elettrici è intorno al 95%).

Il motore azionava l’elica tramite un rapporto di trasmissione di 1:10. A una velocità massima del motore di 1800 giri/min, l’elica ruotava a 180 giri/min. L’elica, con un diametro di 2,85 m, pesava 7 kg.

Inizialmente, per i test furono usate 24 batterie separate, ma poi furono costruite quattro batterie da 6 celle per risparmiare spazio nella gondola. Un commutatore rotativo permetteva di utilizzare 6, 12, 18 o 24 celle della batteria, il che forniva 4 diverse velocità dell’elica.

I calcoli mostrarono che la velocità massima del dirigibile non avrebbe superato i 15 km/h. La velocità del vento è inferiore a questa cifra solo in caso di tempo calmo. Nel gennaio 1883, Gaston Tissandier scrisse sulla rivista ‘La Nature’ che, se fosse stato finanziariamente possibile, avrebbero costruito un aerostato più grande in grado di trasportare un motore da 5 kW. L’Esercito francese prese nota in silenzio di questa informazione.

Quando il dirigibile dei fratelli Tissandier fu pronto, misurava 28 metri di lunghezza. Il pallone da 1060 m3 riempito di idrogeno aveva una forza di sollevamento di 1250 kg. Per facilitare il primo volo di prova, si decise che il peso al decollo dovesse rimanere appena 10 kg al di sotto della forza di sollevamento, a 1240 kg. Il peso del dirigibile era di 704 kg inclusi il motore e le batterie. I fratelli e gli strumenti che portavano con sé pesavano in totale 150 kg. Questo lasciava 386 kg per il zavorramento da gettare. Il zavorramento da gettare era necessario per regolare la salita. Per la discesa, parte dell’idrogeno veniva rilasciato dal pallone.

L’8 ottobre 1883 arrivò il giorno importante. Gli spettatori si radunarono nel cortile di Tissandier e guardarono mentre il primo dirigibile azionato elettricamente decollava. Fu pilotato da Gaston Tissandier (1843–1899) e Albert Tissandier (1839–1906).

Alla massima velocità di 180 giri al minuto dell’elica, il dirigibile era in grado di reggere un vento di 3 m/s (10 km/h). Il vento aumentò e trascinò il dirigibile, rendendo impossibile il rientro alla base. Atterrarono fuori Parigi. Divenne chiarissimo che il dirigibile aveva bisogno di più potenza.

I capitani dell’esercito francese Renard e Krebs osservarono da vicino ciò che i fratelli Tissandier avevano imparato costruendo un dirigibile elettrico. Sulla base di queste informazioni, costruirono segretamente un dirigibile elettrico per l’esercito francese. La base aerostatica militare di Chalais-Meudon si trovava a soli 6,5 km dall’officina parigina dei fratelli Tissandier.

I componenti della batteria furono mantenuti segreti dall’esercito. Si rivelò solo che la batteria era suddivisa in quattro sezioni che potevano essere collegate in parallelo per un volo più lungo o in serie per un volo più veloce. Alla potenza massima di 8,2 kW del pacco batterie, la potenza del motore era di 5,7 kW. L’efficienza del motore era quindi del 70%.

Alla massima potenza, l’elica con diametro di 7 m compiva 46 giri al minuto.

Il dirigibile Renard-Krebs fu il primo aeromobile ad avere un’elica anteriore. Persino il primo aeroplano, il Flyer del 1903 dei fratelli Wright, non aveva un’elica davanti.

Il dirigibile Renard-Krebs “La France” era quasi il doppio del dirigibile Tissandier. Il pallone era lungo 50 m. 1864 m3 di idrogeno fornivano una forza di sollevamento di circa 2100 kg.

Al loro volo inaugurale dell’8 agosto 1884, Renard e Krebs riuscirono a tornare alla base con il loro dirigibile elettrico. Dopo alcune manovre avanti e indietro, goffe come quelle di un battello a vapore, atterrarono vicino all’Hangar Y a Meudon, dove il dirigibile era stato costruito (l’hangar esiste ancora, vedi https://hangar-y.com). Questo fu il primo volo completamente controllato della storia.

Il dirigibile “La France” effettuò diversi voli di prova nel 1884-1885. Il punto debole del progetto Renard-Krebs era che l’elica poteva essere danneggiata in fase di atterraggio.

“Le questioni personali devono scomparire quando sono in gioco gli interessi della scienza, e applaudirermo sempre il successo dei nostri imitatori.” —Gaston Tissandier (nel suo libro “Mes ascensions, 1868-1888”)

La prima parte degli anni 1880 fu un momento benedetto nella storia dell’umanità, poiché il futuro appariva elettrico. Poi arrivarono i motori alimentati da combustibili fossili. Il 1885 fu l’anno in cui i motori a combustione interna a carburante liquido sia di Benz che di Daimler-Maybach furono pronti per l’uso pratico.

Per capire quanto le cose siano andate storte — lo scrittore Karl August Hindrey scrisse nel 1927, a proposito dell’aria fresca, che essa “sembra celestiale dopo i fumi di benzina e di fumo di Parigi”. Cent’anni dopo, le persone continuano ancora a produrre CO2 in eccesso senza un vero motivo.

L’industria dei combustibili fossili può essere paragonata all’elettricità pulita come un peschereccio a strascico e un agricoltore che devono competere alle stesse condizioni, mentre uno si limita a sfruttare la natura e l’altro svolge il duro lavoro essenziale per salvare il pianeta per i nostri discendenti.

Dovremmo amare l’Elettricità, dovremmo sostenere il bambino che salva il nostro mondo!