Říká se, že úspěch má hodně otců, zato neúspěch je sirotkem. Elektromotor, tedy stroj, který přeměňuje elektrickou energii v energii mechanickou, má v historii zapsaných otců opravdu hodně. I odborníků ze společnosti Siemens. Také to je dokladem toho, o jak úspěšný vynález jde.
Poznání základního principu elektromotoru, v němž elektrický vodič stále obíhá kolem trvalého magnetu, se připisuje anglickému fyzikovi Michaelu Faradayovi. Popsal to v roce 1821, ovšem navázal na poznatky, které před ním publikovali André-Marie Ampčre a Dominique François Jean Arago. Jako hlavní vynálezci, kteří dokázali zkonstruovat první opravdový elektromotor, se uvádějí dva.
Buď jím byl pruský, v Rusku působící vynálezce Moritz Hermann Jacobi. Anebo uherský, na Slovensku narozený kněz, univerzitní profesor fyziky a vynálezce Štefan Anián Jedlík. Jacobi svůj elektromotor sestavoval v letech 1834 až 1838. Jedlíkovi se totéž povedlo už v letech 1827 až 1829. Není však zcela jasné, do jaké míry svůj návrh také realizoval v praxi. Zřejmě jej používal pouze při výuce svých studentů. Nicméně jeho přínos nevyzvedávají jenom Maďaři a Slováci, ale zaznamenávají jej i světové historické publikace. Ty také uvádějí, že Jedlík například pět let před Wernerem von Siemens formuloval zřejmě dobře fungující princip dynama, tedy „obráceného elektromotoru“: dynamo přeměňuje mechanickou energii na (stejnosměrnou) elektřinu. Jenže ani v tomto případě Jedlík svůj nápad nedotáhl do praktického konce. Na rozdíl od Wernera von Siemense, který proměnil své myšlenky ve svůj pravděpodobně nejúspěšnější vynález a v jeden z výrobních pilířů firmy Siemens. Siemensova dynama, která používala namísto trvalých magnetů elektromagnety buzené z baterie budicím vinutím, dokázala oproti svým předchůdcům při zachování stejného výkonu snížit hmotnost pohonné jednotky o 85 %, potřebný výkon pohonu přibližně o 35 % a cenu stroje o 75 %. Za povšimnutí stojí, že když pak byly některé Jedlíkovy přístroje vystaveny na Světové výstavě ve Vídni v roce 1873, získal tam Štefan Anián Jedlík na doporučení společnosti Siemens cenu „Pokrok“. Mimochodem, to bylo vynálezci 73 let, zemřel pak ještě o 22 let později. Mezi otce elektromotoru se však řadí rovněž Brit William Sturgeon, Američan Thomas Davenport a další a další, včetně odborníků ze společnosti Siemens, kteří jej rozvíjeli až do dnešní podoby.
Brzy po vynálezu elektromotoru jej začali technici využívat pro pohon dopravních prostředků. V roce 1835 jej inženýr Sibrandus Stratingh z nizozemského Groningenu a o rok později Giuseppe Domenico Botto v italském Turíně použili k pohonu silničního vozu, tedy elektromobilu. Již zmíněný Moritz Jacobi vyrobil v roce 1838 větší elektromotor, kterým pak poháněl motorový člun na petrohradské řece Něvě. Člun byl dlouhý 8 m a uvezl podle některých pramenů dvanáct, podle jiných i čtrnáct pasažérů. Jak na silnici, tak na vodě se však už tehdy ukázal problém, který si dopravní prostředky poháněné elektromotory stále nesou s sebou: zdroj elektřiny, tedy baterie, byl těžký, nevydržel dlouho a proud z něj byl drahý. I když tedy vůz poháněný elektřinou poprvé vyjel na cesty o půlstoletí dříve, než se rozjel první automobil se spalovacím motorem, k praktickému využití mu to nepomohlo. Elektromobily se pak vyvíjely paralelně s automobily poháněnými spalovacími motory. Ve Spojených státech ještě na počátku 20. století jezdilo víc elektromobilů než vozů se spalovacím motorem. Pak se situace obrátila, spalovací motor díky snadno doplnitelné palivové nádrži triumfoval a elektromobil se naopak stal spíše kuriozitou. Opětovná změna se začíná projevovat zase až v posledních letech, kdy elektromobily nabírají nový dech. Zčásti k tomu přispívá množství technických vylepšení. Avšak velký podíl na změně má samozřejmě legislativní podpora, která všude ve vyspělém světě tlačí na snížení emisí oxidu uhličitého ze spalování fosilních paliv.
„Ve Spojených státech ještě na počátku 20. století jezdilo víc elektromobilů než vozů se spalovacím motorem.“
Elektromotory však nezůstaly jenom na zemi, dokážou vzlétnout i do oblak a pohánět letadla. S určitým zjednodušením by se dalo říci, že dopravní letectví zažilo jen pár hlavních revolucí. První se začala zvolna chystat poté, co bratři Wrightové v americké Severní Karolíně prokázali v roce 1903, že letoun těžší než vzduch a poháněný benzinovým motorem se může vznášet ve vzduchu – byť při prvních letech se v něm udržel jen desítky sekund. Nicméně vývoj pokračoval. Provoz první regulérní letecké linky pro běžné cestující byl zahájen v srpnu 1919 mezi Londýnem a Paříží. Cestující seděli v otevřených kabinách, dostávali teplé oblečení. Cesta trvala tři hodiny, a občas se stalo, že stroj musel kvůli opravám nebo doplňování paliva přistát v polích. Letenka na toto dobrodružství zpočátku stála 42 liber, což tehdy odpovídalo výdělku běžného zaměstnance asi za půl roku... Za druhou revoluci v našem cestování letadly se dá považovat zavedení tryskových motorů do letadel pro pasažéry. Ani to nebylo hned po vynálezu. Prvním proudovým letounem na světě byl německý Heinkel He 178. Poprvé vzlétl 27. srpna 1939, byl zamýšlen jako vojenská stíhačka, ale představitele letectva tehdy nezaujal. Pasažéři začali nastupovat do proudových letounů až v polovině minulého století. Prvenství získal britský čtyřmotorový de Havilland DH 106 Comet nasazený na standardní letecké linky v roce 1952. A teď jsme možná u zrodu třetí letecké revoluce: vzniku letadel poháněných elektřinou. A přispěla k němu i společnost Siemens. Tak jako sílí požadavky na snížení emisí skleníkových plynů z dopravních prostředků na Zemi, rostou tlaky i na omezení emisí z letadel. Možnou cestou by mohly být letouny na elektrický pohon. Nedá se od nich čekat, že nahradí trysková dálková letadla, šanci mají z dnešního pohledu zatím spíše na regionálních tratích. Současnou základní variantou elektrického letadla jsou stroje poháněné vrtulemi. Ty jsou napojeny na elektromotory, které mohou využívat energii uloženou v bateriích anebo ji brát ze slunečních panelů. Čistě sluneční energii využívaly letouny Solar Impulse, které konstruoval stejnojmenný švýcarský projekt. Stroj poháněný čtyřmi elektromotory dokončil v roce 2016 oblet zeměkoule. Elektřinu z fotovoltaických panelů na křídlech stroj ve dne využíval k letu a její přebytek ukládal do čtyř lithiumiontových baterií pro pohon v noci. Letoun unesl jen jednoho člověka při denní cestovní rychlosti 90 km/h a noční kvůli nižší spotřebě energie jen asi 45 km/h. Už to ukazuje, že do podoby dopravního letadla je ještě hodně daleko. Projekt Solar Impulse se také nyní více soustředí na sluncem poháněné bezpilotní drony, které by se dlouhé týdny držely ve vzduchu, zprostředkovávaly připojení k internetu nad odlehlými oblastmi, sledovaly meteorologická data nebo kontrolovaly dopravní situaci na silnicích. Poněkud větší sci-fi představuje koncept, který na sklonku roku 2018 představil tým z Massachusettské techniky (MIT) ve vědeckém časopise Nature. Popsali v něm svůj létající stroj, který zatím létá jen ve sportovní hale. Má rozpětí křídel 5 m, ale díky lehounkým materiálům váží jen 2,5 kg. Nikdo v něm nelétá, je řízen dálkově. Elektrický letoun má elektrody, které vytvářejí nabité částice a vysílají je směrem k zadní části letounu. Srážkami s molekulami vzduchu vzniká tlaková síla, která letoun tlačí vpřed (funguje tedy bez elektromotoru). Tento princip zvaný elektroaerodynamika (nebo také iontový pohon) je známý od 60. let, ale až teď se díky složitým počítačovým propočtům uplatnil. Ani konstruktéři z MIT však nevěří, že by stroj mohl komerčně létat dřív než za desítky let.
Koncept, na kterém se podílela společnost Siemens, je oproti tomu mnohem realističtější. Jde v něm o vrtulové letadlo poháněné speciálně konstruovaným lehkým elektrickým motorem, který může energii brát nejenom z baterií, ale také z palivových článků. V nich se lehký vodík z nádrže a kyslík odebíraný přímo ze vzduchu přeměňují rovnou v elektřinu a elektřina pak pohání motor. Při vývoji elektrických letadel Siemens spolupracoval i s dalšími průmyslovými partnery, například Airbusem. „Když jsme začínali, celý svět si myslel, že elektrický pohon pro letadla je nesmysl. I my, stejně jako lidé z Airbusu, jsme si to mysleli. Ale brzy se ukázalo, že to opravdu může fungovat,“ popisuje Frank Anton, jeden ze šéfů vývoje nových letadel v Siemensu. Laika možná u prototypu dvoumístného elektrického letadla nejvíc zaujalo, že při letu vydávalo jen minimální hluk. I piloti si pochvalovali, že v kabině si mohou povídat bez sluchátek. Bohužel, také v tomto případě byl pokrok zaplacen lidskými životy: v květnu 2018 havaroval tento letoun poblíž maďarského města Pécs (česky zvaném také Pětikostelí) a dvoučlenná posádka zahynula. Žádné technické problémy pohonu však nebyly zjištěny. Následujícího roku Siemens svůj útvar eAircraft, vyvíjející pohony pro elektrická letadla, prodal společnosti Rolls-Royce. Siemens však zůstává zapojen do elektrifikace leteckého provozu svými digitálními řešeními.
Elektromotory pro rozmanité využití vyrábí Siemens také v severomoravském Frenštátě pod Radhoštěm, v Mohelnici na Olomoucku či v Drásově u Brna.
Elektromotory Siemens vyrobené v Česku jsou určeny i do nejnáročnějších prostředí, kde musí vydržet teploty od -50 do +85 °C. Pohánějí tedy třeba lanovky vysoko v horách anebo pracují v oblastech s přímořským klimatem, kde je navíc pozinkování po dlouhou dobu ochrání před korozí způsobenou mořskou solí.
Především při rekonstrukcích dálnic a silnic se využívají drtiče kamene a betonu. Starý vybagrovaný beton a kamenivo se nasypou do drtiče a ten je rozdrtí na drobné kusy podobné štěrku, které se znovu využijí při stavbě. V každém drtiči najdeme podle jeho velikosti čtyři až osm elektromotorů.
Jiné elektromotory míří na moře. Pohánějí tam stavební plošiny na výstavbu větrných elektráren, případně na volném moři zvedají plošiny pro těžbu ropy a zemního plynu z mořského dna až do výše 50 m.
Elektromotory najdete třeba v tunelu Blanka v Praze. Pohánějí zde ventilátory odvádějící exhalace, které vypouštějí průměrně dva miliony aut, jež tu každý měsíc projedou.
Vypravte se s námi do historie české energetiky, společně ale nahlédneme i do její budoucnosti. Hostem podcastu je Tomáš Hüner, ředitel divize chytré infrastruktury v českém Siemensu, který se oblasti energetiky věnuje již více než 30 let.
Průmyslové metaverzum – nový svět, který zrcadlí a simuluje skutečné stroje, továrny, města, dopravní sítě a ostatní i velmi složité systémy – nabídne svým aktérům interaktivní reprezentace a simulace skutečného světa v reálném čase. V dějinách průmyslu představuje zcela novou kapitolu, kterou začínáme společně psát.
Reprezentativní budova Opery v Dubaji, hlavním městě stejnojmenného emirátu, v sobě skrývá špičková zařízení Siemens, která symbolizují pronikání moderních technologií této společnosti nejenom do exkluzivních koncertních sálů. Jsou také příkladem pro budování inteligentních měst.
Budoucím trendem zemědělství je udržitelné pěstování plodin s méně zdroji a bez použití chemických přípravků. Aby zemědělci mohli vyhovět těmto novým nárokům a požadavkům, musejí úzce spolupracovat s průmyslem, který jim dokáže poskytnout potřebné nástroje. Jak dobře může taková spolupráce fungovat, názorně předvádí FRAVEBOT – robot, který na brněnské rodinné farmě Ráječek monitoruje a sklízí jahody.
