publikováno 24. 4. 2016

Problém zvyšování lidské energie V
Železo a hliník

Tesla

Článek Nikoly Tesly publikovaný v červnu 1900 v Century Illustrated Magazine.

Ohromné plýtvání při výroě železa

Železo je zdaleka nejdůležitějším faktorem moderního pokroku. Přispívá více než jakýkoli jiný průmyslový produkt k síle urychlující lidský pohyb. Využití tohoto kovu je tak všeobecné a je tak úzce spojeno s různými stránkami našeho života, že se pro nás železo stalo stejně nepostradatelné jako vzduch, který dýcháme. Jeho jméno je synonymem pro užitečnost. Ale ať je vliv železa na současný vývoj lidstva jakkoli velký, nepřidává sílu pohánějící člověka kupředu v takové míře, jaké by mohlo. Především je jeho výroba spojena se strašným plýtváním palivem - to jest s plýtváním energií. Dále je jenom část vyrobeného železa použita pro prospěšné účely. Jeho velká část je použita na vytváření třecího odporu a ještě větší část je použita na vyvíjení negativních sil silně zpomalujících lidský pohyb.

Průmysl bez zbrojení

Negativní síla války je téměř výhradně zprostředkovávána pomocí železa. Je nemožné odhadnout, s dostatečnou přesností, velikost této největší ze všech zpomalujících sil, ale je jistě obrovská. Kdyby současná pozitivní hnací síla, způsobená užitečnými aplikacemi železa, byla přestavována například číslem deset, myslím, že nebudu přehánět, když řeknu, že negativní síla války by odpovídala číslu šest. Na základě tohoto bude efektivní urychlující síla v kladném směru dána rozdílem těchto čísel, což jsou čtyři. Ale kdyby, vlivem nastolení celosvětového míru, výroba válečné mašinérie přestala, a všechen boj o nadvládu mezi národy by se změnil na zdravé, aktivní a produktivní komerční soutěžení, potom kladná urychlující síla, způsobená železem, by byla dána součtem těchto dvou čísel, což je šestnáct - to znamená, že urychlující síla železa by se oproti své současné hodnotě zvýšila čtyřikrát. Záměrem uvedení tohoto příkladu bylo poskytnout představu o tom, jak nesmírně by se zvýšil užitečný výkon lidstva, kdyby došlo k radikální reformě železářského průmyslu, který dodává materiál pro zbrojení.

Plýtvání uhlím

Podobně nevyčíslitelných úspor energie dostupné člověku bychom dosáhli, kdybychom přestali s plýtváním s uhlím, jež je neoddělitelně spjato se současnými metodami výroby železa. V některých zemích, jako je Velká Británie, jsou škodlivé účinky tohoto mrhání palivem již cítit. Cena uhlí konstantně roste a chudí musí stále více trpět. Ačkoli jsme dosud daleko od vyčerpání ložisek uhlí, filantropie nám velí vynalézt nové metody výroby železa, které nebudou zahrnovat takové barbarské plýtvání touto hodnotnou surovinou, z níž dnes vyrábíme většinu energie. Je naší povinností vůči příštím generacím zanechat tyto zásoby energie pro ně, nebo alespoň se jich nedotýkat, dokud se nám nepodaří vyvinout efektivnější proces spalování uhlí. Ti, kteří přijdou po nás, budou palivo potřebovat víc než my. Měli bychom být schopni vyrábět železo s využitím sluneční energie, aniž bychom plýtvali uhlím. Pro tento cíl se sama nabízí myšlenka tavit železnou rudu elektrickým proudem získaným z energie padající vody. Já sám jsem strávil mnoho času úsilím vyvinout takový praktický proces, který by umožnil levně vyrábět železo. Po dlouhém zkoumání tohoto problému jsem zjistil, že by bylo nevýhodné použít generovaný proud přímo pro tavbu rudy, vymyslel jsem metodu, která je mnohem ekonomičtější.

Elektrolytická výroba železa

V průmyslovém projektu, který jsem vypracoval před šesti lety, jsem zamýšlel využít elektrický proud pocházející z energie padající vody nikoli pro přímé tavení rudy, ale pro rozklad vody, jako předběžný krok. Abych snížil cenu výrobního zařízení, navrhl jsem způsob generování proudu pomocí výjimečně levných a jednoduchých dynam, které jsem zkonstruoval pouze pro tento účel. Vodík uvolněný při elektrolytickém rozkladu vody měl být spalován nebo slučován s kyslíkem, ne s tím, od něhož byl oddělen, ale s atmosferickým kyslíkem. Takže téměř všechna elektrická energie použitá pro rozklad vody by byla využita pro spalování vodíku. Tímto teplem by se tavila ruda. Kyslík, získaný jako vedlejší produkt, při rozkladu vody jsem zamýšlel použít při jiných průmyslových procesech, které by pravděpodobně byly finančně návratné vzhledem k tomu, že toto je nejlevnější způsob získávání tohoto plynu ve velkém množství. V každém případě by mohl být použit ke spalování všech druhů odpadů, levných uhlovodíků nebo uhlí té nejhorší kvality, které by nebylo možné spalovat na vzduchu nebo jinak výhodně použito, a tak by bylo k dispozici opět velké množství tepla pro tavbu rudy.

Pro zvýšení úspornosti tohoto procesu jsem dále uvažoval použít takové uspořádání, že rozžhavený kov a produkty hoření, vycházející z pece, by své teplo předaly studené rudě, která přichází do pece, aby se při tavení ztratilo poměrně málo tepelné energie. Spočítal jsem, že touto metodou by se dalo vyrobit přibližně čtyřicet tisíc liber železa za rok výkonem jedné koňské síly. Přitom jsem počítal se ztrátami, které by byly dvojnásobkem teoreticky dosažitelné hodnoty. Spoléhajíc na tento odhad a na praktické údaje s odkazem na jistý druh písčité rudy, jež se hojně vyskytuje v oblasti Velkých jezer, včetně nákladů na dopravu a pracovní sílu, jsem zjistil, že v určitých lokalitách by se železo dalo vyrábět touto metodou levněji než kterýmkoli jiným způsobem. Tohoto výsledku by bylo dosaženo tím spíš, kdyby kyslík získaný z vody, místo aby byl použit k tavbě rudy, byl využit jiným výnosnějším způsobem. Poptávka po tomto plynu by zajistila vyšší příjmy hutí, a tudíž levnější železo. Tento projekt byl vypracován pouze pro účely průmyslu. Doufám, že jednoho dne ze zaprášené a hrubé kukly vylétne nádherný průmyslový motýl.

Zdokonalování železa

Výroba železa z písčité rudy procesem magnetické separace je velmi zavrženíhodná nikoli proto, že při ní dochází k plýtvání uhlím, ale proto, že užitečnost této metody je silně omezena nutností následné tavby železa. Tuto metodu bych považoval za racionální jedině tehdy, kdyby se energie pro tavbu získávala z vody nebo nějakým jiným způsobem bez nutnosti spalovat uhlí. Elektrolytický studený proces, který by umožnil získávat železo levně, a také mu dát požadované formy bez nutnosti používat palivo by, podle mého názoru, byl velkým pokrokem ve výrobě železa. Společně s některými ostatními kovy železo dosud odolává elektrolytickému zpracování, ale nemůže být pochyb o tom, že takovýto studený proces v metalurgii nakonec nahradí současnou hrubou metodu výroby železa, čímž se odstraní ohromné plýtvání palivem, které je spojeno s opakovaným zahříváním železa ve slévárnách. Před několika desetiletími byla užitečnost železa téměř úplně založena na jeho pozoruhodných mechanických vlastnostech, ale s příchodem komerční výroby dynam a elektromotorů se jeho hodnota pro lidstvo významně zvýšila díky jeho jedinečným magnetickým vlastnostem. Tyto vlastnosti železa se v poslední době velmi zlepšily. Signál k pokroku v tomto směru dal před třinácti lety můj objev, že použitím ušlechtilé Bessemerovy oceli v střídavém motoru, místo tvářeného železa, které se tehdy používalo, se jeho výkon zdvojnásobí. Tento fakt jsem předestřel panu Albertu Schmidovi, jehož neúnavné úsilí a schopnosti jsou z velké části důvodem americké nadvlády ve výrobě elektrických strojů, a který byl tehdy vrchním dozorčím jisté průmyslové společnosti, působící na tomto poli. Podle mých návrhů zkonstruoval transformátory z oceli a ty vykazovaly stejně významné zlepšení parametrů. Potom pokračoval systematický výzkum pod vedením pana Schmida, z oceli byly postupně odstraňovány nečistoty z "oceli" (což byla ocel pouze podle jména, ve skutečnosti to bylo čisté železo) a brzy byl získám produkt, na němž už bylo málo co zlepšovat.

Budoucnost patří aluminiu

V pokroku, který jsme udělali s železem během posledních let, jsme dospěli doslova k limitům možností jeho dalšího vylepšování. Nemůžeme doufat v podstatné zvýšení jeho pevnosti v tahu, tvrdosti nebo kujnosti, ani nemůžeme očekávat další pokrok v jeho magnetických vlastnostech. Nedávno byl zaznamenám významný pokrok přidáním malého procenta niklu do železa, ale dále již není mnoho prostoru pro další vylepšování v tomto směru. Mohou být očekávány nové objevy, ale ty nemohou významně ovlivnit vlastnosti kovu, avšak mohou značně zlevnit výrobu. Bezprostřední budoucnost železa spočívá v jeho láci a v jeho bezkonkurenčních mechanických a magnetických vlastnostech. Jsou takové, že je v současné době nemůže žádný jiný materiál nahradit. Ale nemůže být pochyb o tom, že v nepříliš vzdálené době železo v mnoha nyní bezkonkurenčních doménách předá žezlo dalšímu kovu: nastupující věk bude věkem hliníku. Teprve před sedmdesáti lety tento podivuhodný kov objevil Woehler a průmysl hliníku, ztěží čtyřicet let starý, nyní přitahuje pozornost celého světa. Takový rychlý růst nebyl dosud v historii civilizace dosud zaznamenán. Ještě nedávno byl hliník prodáván za fantastické ceny třicet nebo čtyřicet dolarů za libru; dnes může být v jakémkoli množství získán za stejné množství centů. Navíc, není daleko doba, kdy i tato cena bude považována za fantastickou, protože existují velké možnosti ve zdokonalování metod jeho výroby. Většina kovu je nyní vyráběna v elektrické peci kombinací tavení a elektrolýzy, která nabízí množství výhod, ale přirozeně zahrnuje velké plýtvání elektrickou energií. Mé odhady ukazují, že cena hliníku může být podstatně redukována zavedením metod do jeho výroby, které jsou podobné těm, co jsem navrhl pro výrobu železa. Libra hliníku vyžaduje pro tavbu jenom kolem sedmi procent tepla, které je potřeba pro roztavení libry železa, a protože váha hliníku je proti železu zhruba třetinová, stejnou tepelnou energií vyrobíme čtyřicetkrát větší objem hliníku než železa. Ale studený elektrolytický proces výroby je ideálním řešením a vkládám v něj velké naděje. Absolutně nevyhnutelným důsledkem rozvoje průmyslu hliníku bude zánik průmyslu mědi. Ty nemohou existovat a prosperovat současně a naposled jmenovaný průmysl bude zničen bez naděje na obnovu. Dokonce nyní je levnější vést elektrický proud hliníkovými dráty než měděnými; lití hliníku stojí méně a v mnoha domácích a dalších použitích nemá měď šanci úspěšně konkurovat. Další snížení ceny hliníku bude pro měď osudné. Ale pokrok ve výrobě hliníku nebude probíhat nekontrolovaně, protože, jak se v takových případech stává, větší průmysl pohltí ten menší: obrovské měděné společnosti budou brzdit zatím ještě malé hliníkové společnosti a pomalu kráčící měď bude zpomalovat krok hliníku. To jenom oddálí, avšak neodvrátí hrozící katastrofu.

Hliník se však nezastaví u porážky mědi. Během času svede nelítostný boj se železem, ale tohoto protivníka nebude snadné porazit. Výsledek zápasu bude z velké části záležet na tom, zda železo bude nezbytné v elektrických strojích. O tom rozhodne jedině budoucnost. Magnetismus, jaký se vyskytuje u železa, je v přírodě ojedinělý fenomén. Co způsobuje, že se tento kov tak radikálně liší od ostatních materiálů v tomto ohledu, nebylo dosud zjištěno, přestože bylo vypracováno mnoho teorií. Pokud jde o magnetismus, molekuly různých těles se chovají jako duté břevno částečně naplněné těžkou tekutinou a vyvažované uprostřed jako houpačka. V přírodě evidentně existují rušivé vlivy, které způsobují, že každá molekula se, podobně jako břevno, vychýlí na jednu nebo na druhou stranu. Jestliže jsou molekuly vychýleny jedním způsobem, těleso je magnetické; když jsou vychýleny jinak, těleso je nemagnetické; ale obě polohy jsou stabilní, jak by bylo v případě dutého trámu, kdyby se tekutina přelila na jednu stranu. Zvláštní je na tom to, že molekuly většiny látek se vychylují jedním způsobem, zatímco molekuly železa se vychylují jiným způsobem. Mohlo by se zdát, že tento kov má jiný původ než ostatní kovy na zeměkouli. Je vysoce nepravděpodobné, že objevíme nějaký jiný a levnější materiál, který se vyrovná nebo předčí magnetické vlastnosti železa.

Nepotřebnost železa

Dokud neprovedeme radikální změnu v charakteru elektrického proudu, který používáme, železo bude nepostradatelné. Přesto výhody, jež poskytuje, jsou pouze zdánlivé. Pokud využíváme slabé magnetické síly, zdaleka předčí ostatní materiály; ale když najdeme způsoby, jak vytvářet velké magnetické síly, potom bude lepších výsledků dosaženo bez něho. Vlastně jsem již vyrobil elektrické transformátory, v nichž není železo použito, které jsou schopné vykonat desetkrát víc práce na libru váhy než transformátory se železným jádrem. Tohoto výsledku lze dosáhnout použitím elektrických proudů o velmi vysoké frekvenci, získaných novými způsoby, na rozdíl od obyčejných proudů nyní používaných v průmyslu. Také jsem úspěšně vyzkoušel elektrické motory bez železa, napájené takto rychle vibrujícími proudy, ale výsledky byly dosud horší než u běžných motorů konstruovaných se železem, ačkoli teoreticky by motory bez železa měly být schopné vykonat nesrovnatelně více práce na jednotku hmotnosti než ty se železem. Ale zdánlivě nepřekonatelné překážky, které nám nyní leží v cestě, mohou být nakonec překonány, a elektrické motory budou místo ze železa vyráběny z hliníku za směšně nízké ceny. To by byla prudká, pokud ne osudná, rána železu. V mnoha dalších odvětvích průmyslu, jako je stavba lodí, nebo všude tam, kde je vyžadována lehká konstrukce, bude postup nového kovu mnohem rychlejší. Pro takové použití je neobyčejně vhodný a je jisté, že dříve nebo později nahradí železo. Je vysoce pravděpodobné, že s postupem času dáme hliníku takové vlastnosti, kterých si tolik ceníme u železa.

Hliník v letectví

Ačkoli je nemožné říci, kdy tato průmyslová revoluce bude dovršena, nemůže být pochyb o tom, budoucnost patří hliníku, a že v příštích dobách bude hlavním prostředkem ke zvyšování lidské výkonnosti. V tomto ohledu má mnohem větší možnosti než kterýkoli jiný kov. Odhaduji, že jeho civilizační potenciál je oproti železu stonásobný. Tento odhad, přestože je překvapivý, není vůbec přehnaný. Za prvé, nesmíme zapomínat, že člověk má k dispozici, co do objemu, třicetkrát víc hliníku než železa. Toto samo o sobě nabízí velké možnosti. Za druhé, tento nový kov je mnohem snadněji zpracovatelný, což mu dodává na hodnotě. Díky mnoha svým vlastnostem má charakter drahých kovů. Jeho elektrická vodivost, která je pro danou hmotnost ze všech kovů největší, ja sama o sobě dostačující, aby se stal jedním z nejdůležitějších faktorů budoucího pokroku lidstva. Jeho extrémní lehkost umožňuje snadnou přepravu hliníkových výrobků. Díky této vlastnosti způsobí revoluci v lodních konstrukcích a usnadní přepravu nákladu a cestování. Ale věřím, že největší civilizační hodnotou bude cestování vzduchem, k němuž hliník velkou měrou napomůže. Telegrafické přístroje pomalu osvítí barbary. Elektrické motory a lampy to udělají rychleji, ale nejrychleji to udělají létající stroje. Cestování se stane nejlepším prostředkem ke sjednocení heterogenních elementů lidstva. Jako první krok k tomuto cíli bude vyrobení lehčích akumulátorových baterií nebo získání více energie z uhlí.

ZDROJ INFORMACÍ:

Související články