Para, Elektryczność, Benzyna: Wyścig Trójki

Około 1900 roku samochody benzynowe w Ameryce wcale nie były faworytami: na czele rynku stały pojazdy parowe, na drugim miejscu elektryczne, a silnik spalinowy wciąż walczył o trzecie miejsce. Mimo to w ciągu kilku dekad zwycięzca tego wyścigu został rozstrzygnięty. W tym wyścigu technologii między parą, elektrycznością i benzyną zwyciężył silnik benzynowy - i to dzięki taniej produkcji, obfitym zapasom paliwa oraz elektrycznemu rozrusznikowi, który Kettering wynalazł w 1912 roku. Jak więc się stało, że technologia po stronie przegranych sto lat później znów jest na scenie? Zbudujmy tę historię od nowa.

Dlaczego pierwszy samochód napędzała para?

Pierwszy w historii samobieżny pojazd lądowy narodził się nie z pompy benzynowej, lecz z kotła parowego. Francuski inżynier Nicolas-Joseph Cugnot w latach 1769-1770 zbudował swój pojazd parowy o nazwie "fardier à vapeur". Cel był bardzo praktyczny: ciągnięcie ciężkich dział. Pojazd opierał się na ciężkiej ramie z dębowych belek i przypominał bardziej gigantyczny wojskowy samochód ciężarowy niż "samochód" w dzisiejszym rozumieniu. Zaprojektowano go nie do pokazów, lecz do pracy - czysto inżynierskie myślenie.

W kolejnym stuleciu próbowano samochodów parowych, ale się nie upowszechniły; sprawy poważniały, gdy Richard Trevithick opracował parę wysokociśnieniową. Zaleta pary była oczywista: było to znane źródło energii, sprawdzone w fabrykach i pociągach. Parowe samochody wyjeżdżające na drogi od lat 70. XIX wieku również były mocnymi i płynnie pracującymi maszynami. Problem leżał gdzie indziej: w zimną pogodę przygotowanie pojazdu do jazdy mogło czasem zająć 45 minut. Pomyśl o tym jak o włączeniu ogrzewania i wyjściu po kawę - z tą różnicą, że nawet po powrocie z kawą samochód wciąż nie byłby gotowy do wyjazdu. Ponadto konieczność nalewania wody ograniczała zasięg.

Para i Doble: ostatnie mrugnięcie oka

Mimo to nie warto bagatelizować napędu parowego. Na początku lat 1900. blisko połowa rynku amerykańskiego była zdominowana przez napędy parowe; czyli lider był już jasny - i nie była to benzyna. Marki takie jak Stanley produkowały czyste, ciche i szybkie maszyny. Silnik tych pojazdów nagrzewał się jak piec, a pojazd wyruszał w drogę, gdy woda zamieniała się w parę. W mieście i jego okolicach sprawdzało się to znakomicie.

Najjaśniejszą (i najpóźniej urodzoną) gwiazdą tego nurtu był Doble. Bracia Doble zbudowali zaawansowane samochody parowe, które znacznie skracały długi czas nagrzewania; stali się ulubieńcami kolekcjonerów i miłośników pary. Ale wyobraźcie sobie ten moment w czasie: Do lat 20. XX wieku sieć drogowa się rozrosła, benzyna była tania i łatwo dostępna, a fabryki przestawiły się na produkcję seryjną. Doble był technologicznie doskonały, ale konkurentem nie był już silnik, lecz cała gospodarka. Para przegrała nie dlatego, że przegrała wyścig, lecz dlatego, że zmieniły się warunki wyścigu.

Wczesna złota era pojazdów elektrycznych: Ciche, eleganckie, prestiżowe

Historia linii elektrycznej zaczyna się około 1890 roku w Des Moines w stanie Iowa: Pojazd elektryczny Williama Morrisona, mogący przewozić sześciu pasażerów i jechać z prędkością 14 mil na godzinę, uznawany jest za pierwszy udany samochód elektryczny w USA. Co więcej, elektryki nie tylko istniały - były popularne. W Nowym Jorku działało ponad 60 flot elektrycznych taksówek. Ferdinand Porsche w 1898 roku opracował elektrycznego P1 i pierwszy na świecie samochód hybrydowy.

Przewaga pojazdów elektrycznych w codziennym życiu była bardzo namacalna: były ciche, nie wydzielały zapachu, nie wymagały korbienia ręcznego i były bardzo łatwe w obsłudze. Dlatego Marketing kierowano je szczególnie do kobiet za kierownicą; marki takie jak Baker i Detroit Electric produkowały eleganckie, wyższej klasy "elektryczne karety". Nawet seniorzy rodziny byli za: Thomas Edison był znany z preferowania elektryków do codziennego użytku, a Clara Ford była żoną jeżdżącą elektrykiem zamiast pojazdami firmy swojego męża Henry'ego. Nawet Woodrow Wilson używał Milburn Electric; jego żona Edith zapisała się do historii jako pierwsza kobieta jeżdżąca samochodem elektrycznym w Waszyngtonie w 1904 roku.

Zasięg też nie był wcale zły: denwerski Fritchle produkował w 1914 roku modele oferujące zasięg 60-100 mil na ładowanie, a Oliver Fritchle pokonał w 29 dni trasę około 1800 mil z Lincoln do Nowego Jorku, ze średnią 90 mil na ładowanie. Nawet około 1914 roku Henry Ford i Thomas Edison współpracowali nad taniim, praktycznym samochodem elektrycznym - projekt niestety nie doszedł do skutku. Ale nawet wtedy przy stole wciąż istniała poważna alternatywa.

Dlaczego i jak silnik spalinowy wygrał wyścig?

Zwycięstwo było dziełem nie jednego wynalazku, lecz kilku warunków, które zrównały się w tym samym czasie. Do 1905 roku samochody benzynowe, dzięki większemu zasięgowi i łatwości tankowania, już prześcignęły pojazdy parowe i elektryczne. Potem na scenę wjechał Ford Model T w 1908 roku, a produkcja seryjna sprowadziła benzynowego w zasięg każdego portfela. W 1912 obraz był jasny: samochód benzynowy kosztował około 650 dolarów, a elektryczny roadster 1750 dolarów - prawie trzykrotna różnica w cenie. Krótki zasięg akumulatorów ołowiowo-kwasowych elektryków oraz brak sieci elektrycznej na wsi; w miarę rozszerzania się sieci dróg między miastami zasięg dalekobieżny stawał się decydujący. Teksaska ropa naftowa sprawiła, że benzyna była tania i powszechnie dostępna, a stacje benzynowe rozprzestrzeniały się po całym kraju.

Jak niebezpieczna była korbka rozruchowa?

I właśnie tutaj była najsłabsza strona obozu benzynowego: rozruch ręczny. Aby uruchomić wczesne samochody benzynowe, trzeba było ustawić dłoń na przedniej korbie i nagle ją przekręcić. Nie było to łatwe zadanie - gdy silnik odbijał (kickback), korbka mogła wrócić w stronę twarzy, a właściwie dłoni. Efekt: połamane kciuki, złamane nadgarstki, wybite stawy, urazy kolan, nadwerężone plecy. Uruchamianie samochodu było każdego poranka jak małe hazardowe zakładanie się, a w niektóre dni hazard nie miał zwycięzcy.

Punkt zwrotny tej historii przyszedł wraz z tragicznym wydarzeniem: Byron Carter, założyciel Cartercara, zmarł na skutek dolegliwości wywołanych odbiciem korby. Ta śmierć rozpaliła poszukiwanie rozwiązania, które na zawsze usunie niebezpieczną korbę. Człowiekiem, który miał przynieść to rozwiązanie, był Charles Kettering - inżynier z miasteczka Loudonville w Ohio. Punkt wyjścia był prosty: prośba Edwarda Deedsa o zamontowanie rozrusznika w jego samochodzie. Kettering i jego zespół opracowali rozrusznik zasilany elektrycznie; wniosek patentowy złożono 15 czerwca 1911 roku. System, wraz z samoczynnym zapłonem włączanym kluczykiem, wprowadzono w Cadillacach w 1912 roku, a patent zarejestrowano 17 sierpnia 1915 roku jako "engine-starting device". Cadillac z 1912 roku przeszedł tym samym do historii jako pierwszy seryjnie produkowany samochód benzynowy z rozrusznikiem.

Dlaczego było to tak kluczowe? Bo korbka rozruchowa była największą nieuczciwą konkurencją silnika benzynowego. Gdyby ulubioną cechą samochodów elektrycznych nie było to, że "uruchamia się je kluczykiem", benzynowe zawsze wyglądałyby jak "połowa zalety, połowa ryzyka". Rozrusznik Ketteringa, dając samochodom benzynowym komfort uruchamiania kluczykiem, przesądził o losach wyścigu. Gdy korbka schodziła ze sceny historii, największy argument sprzedażowy aut elektrycznych dosłownie wyparował.

Co ta historia mówi nam dzisiaj?

Znasz dalszy ciąg: samochody elektryczne do 1935 roku niemal całkowicie zniknęły z rynku, a silnik benzynowy rządził przez cały wiek. Ale historia tam się nie kończy. W USA liczba samochodów elektrycznych na drogach między 2011 a 2021 rokiem wzrosła z około 22 000 do ponad 2 milionów; w 2021 roku mediana zasięgu na jednym ładowaniu skoczyła z 68 do 234 mil. Krótko mówiąc, druga runda wyścigu się rozpoczęła, a tym razem strona elektryczna nie niesie żadnego handicapu w rodzaju korbki rozruchowej - wręcz przeciwnie.

Moim zdaniem lekcja jest taka: zwycięska technologia nie zawsze jest "najlepsza" - jest tą, która najlepiej pasuje do okoliczności. Na początku XX wieku to było ogromne - tania benzyna, rozrastające się drogi, produkcja seryjna i rozrusznik zmieniły wszystkie proporcje sił. Dziś taniejące baterie, rozbudowująca się sieć ładowania i rewolucja zasięgu po raz kolejny wystawiają tę równowagę na próbę. Twoim zdaniem, kto wygra tę rundę? Jedziemy samochodem w świecie, w którym elektryki, które przegrały sto lat temu, mają szansę na rewanż - a ci, którzy znają historię, doskonale wiedzą, jak realne to jest.

Źródła

• The History of the Electric Car
• Early Cars: Fact Sheet for Kids
• Technological Choices | National Museum of American History
• Early modes of transport in the United States
• Energy Use and the Internal Combustion Engine
• 38% Of American Cars Were Electric In 1900 - What about in the future?
• Steam car
• The History of Steam-Powered Cars
• Tampa Bay Automobile Museum - Preview the Archive
• June 15, 1911 - The electric starter is patented
• Electric Automobile Self-Starter Is Patented
• Charles F. Kettering, wynalazca elektrycznego rozrusznika
• This Day in History - Patented
• Invention of the Automotive Electric Starter
• How Cars Started Back in the Early Days
• Early vehicles really cranked up the injuries
• Doble: Last of the Red Hot Steamers
• EVs Were Outselling Gas Cars 100 Years Ago