Dirigíveis elétricos 1883–1884

Artigo de James Herne

200 expositores apresentaram seus geradores de eletricidade, motores elétricos, baterias e componentes de baterias na Exposição Internacional de Eletricidade em Paris. O ano? 1881. Não 1981. 1881.

O século 19 foi repleto de invenções. Vamos ver algumas delas:

1859 – Planté inventou a bateria recarregável. Sua invenção continua viva nas baterias automotivas de 12 V.
1873 – Siemens criou o primeiro gerador de eletricidade comercialmente prático. Ele também funcionava como um motor elétrico.
1879 – Siemens criou uma pequena locomotiva elétrica que podia rebocar 3 vagões, cada um com lugares para 6 pessoas.
1880 – Trouvé melhorou a eficiência do motor Siemens.
1881 – Trouvé inventou o triciclo elétrico e o motor de popa elétrico para barco.

Portanto, os primeiros veículos divertidos foram feitos por Gustave Trouvé, e esses veículos eram elétricos. O carvão fóssil era utilizado em máquinas a vapor, mas o petróleo fóssil ainda não era utilizado.

Como podemos ver na caricatura de 1881, o Rei Vapor e o Rei Carvão estavam apreensivos com o recém-nascido, que havia sido chamado de Eletricidade:

Depois de ver o barco elétrico de Trouvé no rio Sena em Paris em 26 de maio de 1881, Gaston Tissandier teve a ideia de criar um dirigível com motor elétrico. Tissandier vinha pilotando balões de ar quente havia mais de dez anos e, sem perder tempo, em 9 de junho de 1881 registrou uma patente para a “Aplicação da Eletricidade à Navegação Aérea”. Tissandier também havia começado a construir um modelo em escala de 4 m do seu dirigível dos sonhos para a próxima exposição de eletricidade.

A Exposição Internacional de Eletricidade de 1881 em Paris foi o evento mais importante da história da humanidade para promover usos práticos da eletricidade. A exposição ficou aberta todos os dias durante 4 meses. As estrelas brilhantes do evento eram as lâmpadas elétricas, e é por isso que a exposição ficava aberta desde cedo pela manhã até tarde da noite.

“À noite, a Exposição assumirá uma aparência de conto de fadas; será uma verdadeira e ofuscante mostra de luzes. O público nunca se cansa de estudar e admirar todas as maravilhas científicas atualmente reunidas neste monumento, que se poderia chamar de templo da Eletricidade.” — revista ‘La Nature’, 20-08-1881

O dispositivo para gerar eletricidade era chamado de máquina (aliás, “machine” é uma palavra francesa). Quando uma fonte de eletricidade era conectada a essa máquina, ela passava a ser chamada de motor. Em 1881, o foco principal era o uso das máquinas para gerar eletricidade. Na exposição, havia diferentes máquinas disponíveis: máquina de corrente contínua com ímãs permanentes, máquina de corrente alternada com ímãs permanentes e máquina de corrente contínua com eletroímãs (um motor de corrente alternada com eletroímãs foi patenteado por Nikola Tesla alguns anos depois, em 1888).

Uma exposição única na mostra era o modelo do futuro dirigível elétrico de Tissandier. Esse enorme modelo foi construído em apenas 2 meses. O modelo tinha baterias recarregáveis de Planté. O pequeno motor elétrico, construído por Trouvé, pesava apenas 220 gramas.

Tissandier calculou que um dirigível 10 vezes maior que o modelo permitiria transportar várias pessoas.

Victor Hugo, aos 79 anos, após visitar a exposição de eletricidade de 1881, escreveu:

“Está próximo o dia em que a superfície do globo será projetada para armazenar o calor solar; /-/ Transformado em eletricidade, esse calor será distribuído por toda parte, iluminando as vias públicas à noite, acionando máquinas, puxando locomotivas. /-/ O futuro será esplêndido, justo, libertador. Será belo e bom. Vocês, que são jovens, verão essas maravilhas. Quanto a mim, não as verei, mas sei que virão.”

“De todas as forças naturais, a menos dispendiosa e mais uniformemente distribuída é a força do vento, e no entanto é também a mais negligenciada.” — revista ‘La Nature’, 14-07-1883

Antes da era do petróleo fóssil, os engenheiros acabavam de encontrar ideias de como aproveitar a energia do sol e do vento. Mesmo antes de o automóvel ser inventado, foi criado um dirigível com motor elétrico!

Os irmãos Tissandier não tinham tempo nem dinheiro para construir um hangar, então precisaram montar os grandes componentes do seu dirigível ao ar livre. O tamanho do aeróstato foi definido pelo terreno de Tissandier em Paris. Como podemos ver no plano, o comprimento previsto do dirigível era de 27 m:

Gaston Tissandier ocupou-se da construção do motor elétrico, da bateria e do aparelho para produzir o hidrogênio para o balão, enquanto seu irmão Albert Tissandier dedicou-se à fabricação do dirigível.

Em 1882, Gaston Tissandier encomendou a construção de um pacote de baterias potente e leve. Na época, isso significava que o pacote de baterias de cerca de 5 kWh pesava 180 kg. Placas de zinco e carbono foram colocadas alternadamente dentro de uma caixa de bateria feita de ebonite. A corrente era gerada por um líquido constituído de água, ácido sulfúrico (H2SO4) e dicromato de potássio (K2Cr2O7).

Por encomenda de Gaston Tissandier, um motor leve foi construído pela Siemens em Paris. O novo motor pesava 55 kg. Com a potência máxima do pacote de baterias de 1,8 kW (40 V, 45 A), o motor era capaz de fornecer 1 kW. A eficiência do motor era de 55% (para comparação, a eficiência dos motores elétricos modernos é de cerca de 95%).

O motor acionava a hélice por meio de uma relação de engrenagem de 1:10. Na rotação máxima do motor de 1800 rpm, a hélice girava a 180 rpm. A hélice, com um diâmetro de 2,85 m, pesava 7 kg.

Inicialmente, 24 baterias separadas foram usadas para testes, mas depois foram construídas quatro baterias de 6 células para economizar espaço na gôndola. Um comutador rotativo permitia o uso de 6, 12, 18 ou 24 células de bateria, o que proporcionava 4 velocidades diferentes da hélice.

Os cálculos mostraram que a velocidade máxima do dirigível não ultrapassaria 15 km/h. A velocidade do vento fica abaixo desse valor apenas em tempo calmo. Em janeiro de 1883, Gaston Tissandier escreveu na revista ‘La Nature’ que, se fosse financeiramente possível, eles construiriam um aeróstato maior que pudesse transportar um motor de 5 kW. O Exército francês tomou nota silenciosamente dessa informação.

Quando o dirigível dos irmãos Tissandier ficou pronto, media 28 metros de comprimento. O balão de 1060 m3 cheio de hidrogênio tinha uma força de sustentação de 1250 kg. Para que o primeiro voo de teste fosse fácil, decidiu-se que o peso de decolagem deveria ficar apenas 10 kg abaixo da força de sustentação, em 1240 kg. O peso do dirigível era de 704 kg, incluindo o motor e as baterias. Os irmãos e os instrumentos que levaram com eles pesavam ao todo 150 kg. Isso deixava 386 kg para a lastro descartável. O lastro descartável era necessário para regular a subida. Para a descida, uma parte do hidrogênio era liberada do balão.

Em 8 de outubro de 1883, chegou o grande dia. Espectadores se reuniram no pátio de Tissandier e observaram enquanto o primeiro dirigível movido a eletricidade decolava. Ele foi pilotado por Gaston Tissandier (1843–1899) e Albert Tissandier (1839–1906).

Com o máximo de 180 rotações por minuto da hélice, o dirigível conseguia manter-se contra um vento de 3 m/s (10 km/h). O vento aumentou e levou o dirigível adiante, tornando impossível voltar para casa. Eles pousaram fora de Paris. Ficou abundantemente claro que o dirigível precisava de mais potência.

Os capitães do exército francês Renard e Krebs observaram de perto o que os irmãos Tissandier haviam aprendido ao construir um dirigível elétrico. Baseados nessas informações, eles construíram secretamente um dirigível elétrico para o exército francês. A base de balões militares Chalais-Meudon ficava a apenas 6,5 km da oficina dos irmãos Tissandier em Paris.

Os componentes da bateria foram mantidos em segredo pelo exército. Apenas foi revelado que a bateria estava dividida em quatro seções que podiam ser conectadas em paralelo para um voo mais longo ou em série para um voo mais rápido. Com o máximo de 8,2 kW do conjunto de baterias, a potência do motor era de 5,7 kW. Assim, o rendimento do motor era de 70%.

Na potência máxima, a hélice com 7 m de diâmetro girava a 46 rotações por minuto.

O dirigível Renard-Krebs foi a primeira aeronave a ter uma hélice na frente. Nem mesmo o primeiro avião, o Flyer de 1903 dos irmãos Wright, tinha uma hélice na frente.

O dirigível Renard-Krebs “La France” era quase duas vezes maior que o dirigível de Tissandier. O balão tinha 50 m de comprimento. 1864 m3 de hidrogênio forneciam uma força de sustentação de cerca de 2100 kg.

Em seu voo inaugural em 8 de agosto de 1884, Renard e Krebs conseguiram retornar à base com seu dirigível elétrico. Depois de algumas manobras para frente e para trás, desajeitadas como as de um navio a vapor, pousaram perto do Hangar Y em Meudon, onde o dirigível foi construído (o hangar ainda existe, veja https://hangar-y.com). Este foi o primeiro voo totalmente controlado da história.

O dirigível “La France” realizou vários voos de teste em 1884–1885. A parte fraca do projeto de Renard-Krebs era que a hélice podia ser danificada no pouso.

“Questões de personalidade devem desaparecer quando os interesses da ciência estão em jogo, e nós sempre aplaudiremos o sucesso de nossos imitadores.” — Gaston Tissandier (em seu livro “Mes ascensions, 1868-1888”)

A primeira parte da década de 1880 foi um momento abençoado na história da humanidade, pois o futuro parecia elétrico. Depois vieram os motores movidos a combustíveis fósseis. 1885 foi o ano em que os motores de combustão interna a combustível líquido, tanto de Benz quanto de Daimler-Maybach, ficaram prontos para uso prático.

Para entender o quão errado tudo saiu — o escritor Karl August Hindrey escreveu em 1927 sobre o ar fresco que ele “parece celeste depois dos gases de gasolina e fumaça de Paris”. Cem anos depois, as pessoas ainda estão criando CO2 em excesso sem um motivo real.

A indústria de combustíveis fósseis pode ser comparada à eletricidade limpa como um arrastão de pesca e um fazendeiro que devem competir em pé de igualdade, enquanto um simplesmente explora a natureza e o outro faz o trabalho árduo que é essencial para salvar o planeta para nossos descendentes.

Devemos amar a Eletricidade, devemos apoiar a criança que salva o nosso mundo!