Galvani, détruit en 1838 : l'histoire tragique du premier véhicule électrique
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La première locomotive électrique au monde est sortie des mains d'un chimiste écossais : Robert Davidson a transformé son moteur électromagnétique, mis au point en 1837, en une machine à pleine échelle en quelques années, et a fait rouler sa locomotive baptisée Galvani sur la voie ferrée Édimbourg–Glasgow en septembre 1842. Une locomotive sans charbon, sans fumée, sans feu - mais l'histoire a aussi un côté tragique : Le Galvani fut détruit par des personnes qui craignaient la machine elle-même ou qui y voyaient une menace pour leurs métiers, et pas un seul fragment de l'original n'est parvenu jusqu'à nous.
À retenir
- Robert Davidson est né à Aberdeen le 18 avril 1804 ; il a testé le Galvani en septembre 1842
- La locomotive mesurait environ 16 pieds (4,9 m) de long et pesait, selon les sources, entre 5 et 7 tonnes
- La vitesse d'essai était d'environ 4 mph (6,4 km/h) ; la distance parcourue était d'environ 1,5 mile (2,4 km)
- La locomotive a été détruite avant que Davidson ne puisse la récupérer ; les partisans de la vapeur sont soupçonnés d'être les auteurs
- Aucun vestige physique du Galvani original n'a survécu jusqu'à nos jours ; une réplique fonctionnelle du moteur est exposée dans un musée à Alford
Qui était Robert Davidson ? Le passe-temps d'électromagnétisme d'un chimiste d'Aberdeen
Davidson n'était pas ingénieur des chemins de fer. Né à Aberdeen, il avait passé presque toute sa vie dans cette même ville en tant que chimiste et teinturier. Il a suivi des cours au Marischal College - aujourd'hui partie de l'Université d'Aberdeen - entre 1819 et 1821 ; il a financé lui-même cette formation en travaillant comme assistant de laboratoire. Dans les années 1820, il a établi sa propre activité près du canal Aberdeen–Inverurie : d'abord la fourniture de levure, puis la production chimique. Il exerçait aussi, à titre annexe, le polissage et la parfumerie. Un détail qui mérite d'être noté : ce qui finançait son passe-temps d'électromagnétisme, c'étaient les gains tirés de la production de levure synthétique.
Il a également conçu lui-même ses propres batteries chimiques. Pour quelqu'un qui associait la fourniture de produits chimiques et les compétences d'atelier, cela n'était pas une tâche difficile compte tenu des moyens de l'époque. Ainsi, la première locomotive électrique n'a pas été produite par un atelier de locomotives de l'ère de la vapeur, mais par l'atelier d'un producteur de levure - et c'est l'un des détails les plus ironiques de l'histoire de l'ingénierie.
Comment fonctionnait la locomotive Galvani ?
Le processus de développement de Davidson s'est déroulé étape par étape. En 1837, il a produit son premier moteur électromagnétique fonctionnel et un modèle de locomotive électrique. En 1839, il a réalisé un véhicule électrique à quatre roues, un tour électrique et une presse d'imprimerie électrique - ce véhicule à quatre roues est considéré comme le premier véhicule électrique à quatre roues connu. En 1840, il a ouvert à Aberdeen une Exposition électromagnétique ouverte au public : une locomotive maquette transportant deux personnes, un tour électrique, une presse d'imprimerie et un électroaimant soulevant 2 tonnes. Des milliers de personnes ont payé un shilling chacune pour les voir ; autrement dit, les machines de Davidson fonctionnaient encore au stade de l'invention non pas sur le papier, mais devant les yeux du public.
Le nom du Galvani à grande échelle venait du scientifique italien Luigi Galvani, le premier à avoir mis en évidence le lien entre électricité et mouvement. La chaîne de fonctionnement de la machine reposait sur la même logique fondamentale que les véhicules électriques actuels :
- Batterie galvanique : des piles primaires produisant du courant continu, utilisant des plaques de zinc dans un électrolyte acide. Le point critique était le suivant : ces cellules n'étaient pas rechargeables ; produire du courant signifiait consommer le zinc.
- Moteur électromagnétique : deux moteurs, un par essieu. Des électroaimants attirent des barres de fer fixées autour d'un cylindre en bois rotatif ; un commutateur coupe le courant au bon moment, rendant la séquence d'attraction continue.
- Transmission : directement aux roues en fer via des engrenages. Pas de feu, pas de charbon, pas de vapeur, pas de fumée.
Vu avec les yeux d'un ingénieur moderne, il faut noter un détail intéressant : le moteur de Davidson était une forme précoce de ce que nous appelons aujourd'hui le moteur à réluctance commutée (switched reluctance motor). Le fait qu'un principe retrouve une valeur industrielle 180 ans plus tard montre à quel point Davidson était sur un terrain solide.
| Caractéristique | Valeur |
|---|---|
| Période de construction | 1837–1841 |
| Longueur | Environ 16 pieds (4,9 m) |
| Poids | Entre 5 et 7 tonnes (selon les définitions) |
| Source d'énergie | Cellules galvaniques (zinc-acide) non rechargeables |
| Moteur | Deux moteurs électromagnétiques, un par essieu |
| Vitesse d'essai | Environ 4 mph (6,4 km/h) |
| Lieu d'essai | Chemin de fer d'Édimbourg et de Glasgow |
Si le poids oscillait entre 5 et 7 tonnes, c'est parce que différents registres mesuraient la machine selon des définitions différentes ; ce qui est certain, c'est que le Galvani était une machine de plusieurs tonnes, à l'allure d'une promenade.
Septembre 1842 : Le premier voyage électrique sur la ligne Édimbourg–Glasgow
L'essai eut lieu sur le chemin de fer d'Édimbourg et de Glasgow. La ligne, première ligne interurbaine d'Écosse, n'avait été ouverte au trafic de voyageurs que le 21 février 1842 - l'essai de Davidson eut donc lieu sept mois après l'ouverture de la ligne, sur l'un des chemins de fer les plus modernes du monde. En septembre 1842, le Galvani avança à environ 4 mph sur une distance d'environ 1,5 mile. Le trajet était court, la vitesse faible ; mais le concept était prouvé : les roues tournaient sans avoir besoin de la puissance de la vapeur.
Alors qu'une source affirme que la locomotive a remorqué une charge de 6 tonnes sur cette distance, les récits institutionnels relatifs au travail de Davidson indiquent que la machine ne transportait que son propre poids. Quelle que soit l'interprétation retenue pour les mesures, le tableau ne change pas : ce n'était pas une pièce d'exposition, mais une véritable locomotive fonctionnant sur rail. Ce n'est pas pour rien que les institutions d'ingénierie britanniques la définissent encore aujourd'hui comme la première locomotive électrique du monde.
Le détail le plus frappant résidait dans l'attitude de la direction du chemin de fer : Les directeurs n'avaient pas été suffisamment convaincus pour faire avancer le concept. La technologie était chère et n'intéressait pas les compagnies ferroviaires. Cette évaluation, comme nous le verrons dans la section suivante, était le résultat d'une analyse chimique et des coûts - et non d'un préjugé.
La destruction du Galvani : Qui, Pourquoi, Où ?
La fin de la locomotive est aussi peu documentée que son histoire. Galvani a probablement été détruit alors qu'il était entreposé dans un dépôt de locomotives à Perth - et anéanti avant que Davidson ne puisse le récupérer. L'identité du coupable demeure inconnue ; mais les personnes soupçonnées d'être des partisans des machines à vapeur figurent parmi les suspects les plus sérieux.
Le récit répandu veut que la locomotive ait été détruite par des cheminots craignant la perte de leurs emplois. Cette interprétation est plausible : Une locomotive sans feu signifiait la fin du chauffeur, du mécanicien de chauffe et de la chaîne d'approvisionnement en charbon - c'est-à-dire l'avenir de dizaines de métiers dépendant de la vapeur qui était en jeu. Il faut néanmoins être clair : Alors que la peur des ouvriers demeure l'explication traditionnelle, qui a précisément accompli cette destruction, où exactement et quand, n'est pas documenté avec certitude. La seule certitude est que la machine a bien été détruite. En tant qu'ingénieur en machines, il faut noter que l'histoire offre peu d'exemples où une invention a été physiquement effacée avant même d'être économiquement vaincue ; Galvani en fait partie.
L'économie de l'échec commercial : La chimie a perdu, pas l'ingénierie
La véritable raison de la fin de Galvani n'était pas technique, mais économique. Le problème ne résidait pas dans l'ingénierie, mais dans la chimie : Les piles galvaniques primaires consomment du zinc en produisant du courant, le zinc était cher et le charbon bon marché. Chaque mètre parcouru signifiait littéralement brûler de l'argent. Cette équation ne tenait pas avec les prix du marché de l'époque.
L'affirmation selon laquelle le coût au kilomètre de Galvani était environ 40 fois supérieur à celui d'une machine à vapeur est répandue ; mais ce chiffre circule comme un résumé élaboré ultérieurement plutôt que comme un document direct datant de 1842. À la même période, en Russie, Moritz von Jacobi avait lui aussi mesuré la consommation de zinc de ses moteurs et était parvenu à la même conclusion : Les moteurs électriques n'étaient pas économiques en raison du prix élevé du zinc. Que deux chercheurs indépendants soient parvenus à la même conclusion économique éclaire clairement le fait que le problème ne se trouvait pas dans l'ingénierie de Davidson, mais dans la chimie de la pile.
La pièce manquante : La batterie rechargeable
Un seul composant manquait pour rendre le Galvani de Davidson commercialement viable : la batterie rechargeable. Ce composant arriva en 1859, lorsque le physicien français Gaston Planté inventa la batterie rechargeable plomb-acide - soit exactement sept ans plus tard, alors que les pièces de Galvani étaient depuis longtemps dispersées. Le destin de la traction électrique dépendait du calendrier d'une seule invention chimique.
Pourquoi Davidson est-il oublié et Siemens commémoré ?
La date officielle de naissance du chemin de fer électrique figure dans la plupart des calendriers comme 1879 : Werner von Siemens présenta à l'Exposition industrielle de Berlin sa locomotive alimentée par un générateur et recevant le courant d'un troisième rail ; elle tracts trois wagons sur une voie de 300 mètres et transporta 90 000 passagers au cours des quatre mois de l'exposition. C'était une démonstration impressionnante - mais elle suivait Davidson de 37 ans. La différence ne résidait pas dans la technique, mais dans l'infrastructure et l'économie : Siemens rendit la traction électrique rentable grâce à la batterie rechargeable de Planté et à la technologie des générateurs ; Davidson, lui, avait prouvé le concept mais n'avait pas réussi à le commercialiser. L'histoire, elle, retient généralement le vainqueur. C'est pourquoi certains registres encyclopédiques indiquent encore aujourd'hui que la première application réussie de traction électrique date de 1879 et ne comptent pas la tentative de Davidson de 1842 dans ce chiffre.
La priorité de Davidson ne fut largement reconnue qu'en 1890, lorsque ouvrit le London City & South London Railway, la première ligne souterraine électrique profonde au monde. La presse redécouvrit cette année-là Davidson, âgé de 86 ans, comme le plus vieil électricien vivant ; une revue d'ingénierie électrique le célébra en affirmant qu'il était le premier à avoir démontré de manière pratique la possibilité de la traction électrique. Davidson n'avait pas perdu sa confiance en lui : il fit imprimer sur ses cartes de visite « Père de la Locomotive Électrique ».
Il faisait en réalité partie d'une génération de pionniers sans précédent : Thomas Davenport, maréchal-ferrant du Vermont aux États-Unis, obtint en février 1837 le premier brevet américain pour un moteur électrique et fit rouler un chariot modèle sur une courte piste ; Moritz von Jacobi fit fonctionner en septembre 1838 un bateau électrique à rames transportant des passagers sur la Neva à Saint-Pétersbourg. On dit que l'Écossais Robert Anderson construisit entre 1832 et 1839 un rudimentaire véhicule électrique terrestre ; cependant, aucun brevet, aucun registre contemporain fiable ni aucune preuve physique de l'engin n'existe pour Anderson, et il est souvent confondu avec Davidson - tous deux sont des Écossais de la même décennie utilisant des piles galvaniques. La priorité d'Anderson est théoriquement possible, mais son niveau de documentation est bien inférieur à celui de Davidson.
Que reste-t-il de Galvani ?
Rien. Pas un seul élément du locomotive original, de son moteur ou de ses piles n'est parvenu jusqu'à nous. La maison et le lieu de travail de Davidson sur Canal Road furent démolis. Il mourut à 90 ans le 16 novembre 1894 ; sur sa tombe au St Peter's Cemetery d'Aberdeen figure seulement le mot chemist - chimiste. La pierre ne porte même pas le nom d'une seule invention ; une conclusion bien loin de rendre justice à une machine disparue.
Pourtant, la mémoire ne s'est pas totalement effacée. Le Grampian Transport Museum de la ville d'Alford, dans l'Aberdeenshire, expose une réplique fonctionnelle du moteur de Galvani à l'échelle réelle, une réplique de pile galvanique et une maquette du locomotive. Un livre racontant l'histoire de Davidson a également été publié, et son nom recommence à être compté parmi les inventions écossaises. Du point de vue de l'ingénierie, ce qui reste n'est pas un objet physique, mais un résultat mesurable : une machine qui roulait sur rail, propulsée par ses propres batteries, avançant grâce à ses propres moteurs et validant publiquement le concept. C'était une réalité en 1842 et c'est toujours une réalité aujourd'hui.
L'histoire de Galvani résume à elle seule le premier siècle du transport électrique : la bonne ingénierie, la mauvaise chimie et un calendrier repoussé. Le moteur de Davidson fut reconnu, débattu et exposé dans le contexte scientifique et industriel de son époque - puis physiquement détruit et relégué aux archives pour cause d'invabilité économique. Sa redécouverte est quelque peu piquante : Aujourd'hui, alors que des milliers de batteries parcourent les routes dans des véhicules électriques, il faut se tourner vers une réplique, une maquette et la pierre tombale d'un chimiste pour commémorer la première locomotive électrique du monde.