الفصل 251: الكهربة ومحركات الاحتراق الداخلي

الفصل 251: الكهربة ومحركات الاحتراق الداخلي

بعد أن تأكد كارلوس من أن تسلا سيوازن حياته بين العمل في الأكاديمية الملكية للعلوم والدراسة فيها، لم يعد مترددًا، ورتب له منصبًا وظيفيًا وتخصصًا دراسيًا

رغم أن تسلا كان واسع المعرفة في البحث العلمي، فإن أشهر ما عُرف به كان قدراته في التيار المتناوب والراديو

لهذا السبب، قرر كارلوس أن ينضم تسلا إلى مختبر غرام للكهرباء للمشاركة في الأبحاث المتعلقة بالكهرباء والمحركات

في الوقت الحالي، كان مختبر غرام للكهرباء يبحث في نقل الطاقة لمسافات طويلة وتخزينها. وكان من المعتقد أن انضمام تسلا سيمنح غرام مزيدًا من الإلهام، وربما يسرّع اعتماد الكهرباء في إسبانيا

إضافة إلى العمل في مختبر غرام للكهرباء، سيواصل تسلا دراسته أيضًا في الأكاديمية الملكية الإسبانية للعلوم للحصول على درجات ماجستير في الفيزياء والرياضيات والميكانيكا

وعد كارلوس تسلا شخصيًا بأنه إن استطاع إكمال برامج الماجستير في التخصصات الثلاثة بنجاح وبدرجات ممتازة خلال 3 سنوات، فسيسمح له كارلوس بإنشاء مختبر خاص به لإجراء أبحاثه الخاصة

عندما سمع تسلا بأمل تأسيس مختبره الخاص، وافق على الفور. فرغم أن تسلا كان في ذلك الوقت مجرد خريج جامعي، فإن امتلاك مختبر خاص كان إغراءً لا يقاوم لأي عالم يحب البحث العلمي

ولكي لا يشعر تسلا بالضياع بعد دخوله مختبر غرام للكهرباء، أوصى كارلوس غرام على وجه الخصوص بأن يقود تسلا بنفسه عبر بعض التجارب الكهربائية، لمساعدته على فهم عمل المختبر

وبسبب تعليمات كارلوس، أولى غرام أهمية كبيرة أيضًا لتسلا، الذي انضم إلى مختبر الكهرباء في منتصف الطريق

ورغم أن الطرف الآخر كان خريجًا جامعيًا يبلغ 22 عامًا، فإن غرام رأى إمكانات تسلا خلال تفاعلهما القصير

كان غرام قد اشتكى إلى كارلوس منذ وقت طويل من نقص المواهب الرفيعة في مختبر الكهرباء. ورغم أن تسلا كان شابًا، فإنه كان بالفعل موهبة موثوقة في مجال الكهرباء

ولهذا السبب، لم يشعر غرام بأي استياء من اضطراره إلى اقتطاع وقت من جدول أعماله المزدحم لمساعدة تسلا على إتقان بيانات المختبر ومواده. بل كان يأمل أن يتكيف تسلا بسرعة مع إيقاع المختبر تحت إرشاده، وأن يقدم مزيدًا من الإلهام والأفكار لتجاربهم

لا يعتمد البحث العلمي على قدرة العالم وموهبته وحدهما، بل يختبر خياله أيضًا. أحيانًا يكون الفارق بين نجاح تجربة وفشلها مجرد فكرة واحدة؛ وقد تحدد فكرة تبدو غير مهمة النتيجة كلها

وبصفته عالمًا مجنونًا مشهورًا في الأجيال اللاحقة، فإن موهبة تسلا في البحث العلمي لا تحتاج إلى شرح. ورغم أنه كان قد انضم للتو إلى مختبر الكهرباء، فإنه كثيرًا ما طرح أسئلة يصعب على الآخرين التفكير فيها، مما سرّع تقدم المختبر فعليًا

بعد أكثر من 10 أيام، قدّم غرام شخصيًا تقريرًا إلى كارلوس عن أداء تسلا، وأثنى عليه بوصفه عبقريًا لا يظهر إلا مرة كل قرن في صناعة الكهرباء

وعندما علم غرام أن تسلا يتابع درجات دراسات عليا في الفيزياء والرياضيات والميكانيكا في الأكاديمية الملكية للعلوم، طلب شخصيًا من كارلوس أن يكون مشرف تسلا في الدراسات العليا لمادتي الفيزياء والميكانيكا

كان استعداد أكاديمي من الأكاديمية الملكية للعلوم ليكون مشرفًا على تسلا أمرًا جيدًا بلا شك

وفوق ذلك، كان الشخص المستعد للإشراف هو غرام، أحد رواد صناعة الكهرباء وعالمًا مشهورًا في هذا العصر

لولا إسهامات غرام وغيره من رواد الكهرباء، لما كانت هناك حرب التيارات بين إديسون وتسلا

ومن دون حرب التيارات، لم يكن ليظهر الاستخدام التجاري للكهرباء بطبيعة الحال. ورغم أن هذا قد يكون مبالغة، فإن إسهامات غرام وغيره من الرواد في صناعة الكهرباء كانت كبيرة، وكانوا يستحقون الثناء والإشادة

في الوقت الحالي، يمتلك مختبر غرام للكهرباء كثيرًا من نتائج الأبحاث، وأهمها المحركات الكهربائية والمولدات الكهربائية والمصابيح الكهربائية

كان أكثر شوارع مدريد ازدهارًا قد جُهز بالكامل بمصابيح الشوارع، مع توفير إضاءة مجانية كل ليلة من 6:30 مساءً إلى 10:30 مساءً

أما في آخر الليل بعد 10:30 مساءً، فلم تكن مصابيح الشوارع ضرورية بطبيعة الحال. ففي النهاية، كان هذا العصر مختلفًا عن الأجيال اللاحقة؛ ومن يخرجون في منتصف الليل إما مسؤولون حكوميون أو عناصر خطرة

وبناءً على ردود أفعال مواطني مدريد، كان الناس مغرمين جدًا بمصابيح الشوارع التي توفر الإضاءة ليلًا

وبالطبع، من أجل توفير 4 ساعات من الإضاءة لهذا الشارع الأكثر ازدهارًا في مدريد، بنى مختبر غرام للكهرباء محطتي طاقة حرارية كبيرتين في ضواحي مدريد، ولم تلبيا بالكاد إلا احتياجات الإضاءة لشارع واحد

استخدمت بعض قاعات المؤتمرات الحكومية الكبيرة والقصر الملكي لكارلوس مصابيح كهربائية للإضاءة أيضًا، وكانت الطاقة التي تستهلكها هذه المصابيح تُزوّد من محطات طاقة حرارية أخرى

ورغم أن الكهرباء تُستخدم حاليًا في الغالب للإضاءة، فإن الإضاءة وحدها تُظهر فائدة الكهرباء بوضوح

قبل ولادة المصباح الكهربائي، كانت أساليب الإضاءة لدى الناس تعتمد أساسًا على النار. وسواء كانت مصابيح كيروسين أو مشاعل، فإن اللهب الناتج كان خافتًا ويتذبذب باستمرار

وعلى النقيض من ذلك، كانت المصابيح الكهربائية توفر إضاءة أكثر استقرارًا، وكانت أشد سطوعًا بكثير من مصابيح الكيروسين أو المشاعل. ولولا مشكلة نقل الطاقة، لكانت بعض المصانع في ضواحي مدريد بدأت بالفعل تفكر في شراء مصابيح كهربائية للإضاءة

إذا تمكنت المصانع من تجهيز نفسها بأعداد كبيرة من المصابيح الكهربائية، فهذا يعني أنها تستطيع تطبيق نظام ورديتين، وردية نهارية وأخرى ليلية

قد لا يكون الأمر مهمًا كثيرًا في الصيف، لكن في الشتاء، عندما يحل الظلام مبكرًا، تصبح فائدة المصابيح الكهربائية واضحة جدًا

ومع إضاءة المصابيح الكهربائية الساطعة بما يكفي، يستطيع العمال ضمان سلامتهم أثناء الإنتاج ليلًا. ففي النهاية، لا يستطيع العمال الابتعاد عن المناطق الخطرة إلا إذا رأوا محيطهم بوضوح

كان غرام يعرف بطبيعة الحال الأسباب الرئيسية التي تعيق تسويق الكهرباء. وكان مختبر الكهرباء حاليًا يبحث بقوة في طرق نقل الطاقة وتخزينها

وبالطبع، توجد أيضًا مسألة قدرة المولدات الكهربائية. في الوقت الحالي، لا تتجاوز القدرة القصوى لمولدات مختبر الكهرباء 6.5 كيلوواط، ولا يمكنها إلا تشغيل محرك كهربائي صغير أو توفير الإضاءة لنحو 100 مصباح

ومع إضافة المقاومة وفقدان الطاقة أثناء النقل، لا يُستفاد إلا من ثلاثة أرباع الكهرباء التي تنتجها محطة الطاقة على الأكثر، بينما يُستهلك الربع خلال عملية النقل

ولتلبية احتياجات الطاقة في القصر الملكي والمباني الحكومية، ركبت محطة الطاقة الحرارية القريبة من القصر 3 مجموعات من المولدات الحرارية، بقدرة توليد قصوى تبلغ 19.5 كيلوواط، مما جعلها بلا شك أكبر محطة طاقة في العالم

لكن بسبب الفقد أثناء النقل، حتى محطة الطاقة الحرارية هذه، الأكبر في العالم، لا تستطيع إلا تلبية احتياجات الطاقة للقصر الملكي والمباني الحكومية؛ أما مبنى البرلمان الأبعد فلا يمكن تزويده بالطاقة

ولتعزيز الاستخدام التجاري للكهرباء الآن، سيكون من الضروري بناء محطة طاقة حرارية عند كل مصنع وكل موقع يحتاج إلى الكهرباء

لكن هذا مستحيل تمامًا، وهذا القيد الكبير هو ما يجعل تعزيز الكهرباء وتسويقها أمرًا صعبًا

واستغلالًا لانضمام تسلا إلى مختبر الكهرباء، وافق كارلوس على مزيد من تمويل البحث والتطوير للمختبر، وطلب من وكالة الاستخبارات الأمنية الملكية البحث عن المزيد من المواهب الكهربائية في أنحاء أوروبا، سعيًا إلى تجاوز تحديات نقل الطاقة في وقت أقصر

ما دامت مشكلتا نقل الطاقة والقدرة التوليدية الكبيرتان قد حُلّتا، فيمكن للكهرباء أن تدخل عصر الاستخدام التجاري

ففي النهاية، يتطور تسويق أي تقنية ببطء؛ ومن المستحيل الانتظار حتى يضاهي نظام الطاقة أنظمة الأجيال اللاحقة قبل بدء الاستخدام التجاري

عندما تدخل الكهرباء مرحلة التسويق والترويج الشامل في المستقبل، سيُعاد تنظيم مختبر غرام للكهرباء ليصبح الشركة الوطنية الإسبانية للكهرباء، وسيكون مسؤولًا عن تعزيز استخدام الكهرباء وتسويقها في أنحاء إسبانيا

وفي المستقبل، ستعمل القواعد الصناعية في مدريد وإشبيلية وبرشلونة كلها بقوة على تعزيز استخدام الكهرباء

لقد جعل عصر الكهربة ألمانيا والولايات المتحدة لؤلؤتين لامعتين تتعاقبان في العالم، وبطبيعة الحال كان كارلوس يريد أن تحصل إسبانيا على نصيبها من الكعكة

وبصفتها أكبر مستفيد من الثورة الصناعية الأولى، تمتعت الإمبراطورية البريطانية بما يكفي من المجد والتاريخ اللامع

والآن جاء وقت إسبانيا لتستمتع بهذا الشعور. يجب أن تصبح إسبانيا واحدة من داعمي الكهربة وأحد أكبر المستفيدين منها

ولا يزال تحقيق ذلك ممكنًا جدًا. فرغم أن بريطانيا أنشأت نظامًا صناعيًا ضخمًا إلى حد كبير بفضل الثورة الصناعية الأولى، فإنها أنجبت أيضًا عددًا كبيرًا من أصحاب المصانع والرأسماليين الذين أصبحوا أثرياء عبر التطور الصناعي

إن تعزيز الكهربة في دول مثل ألمانيا والولايات المتحدة وإسبانيا أسهل من القيام بذلك في بريطانيا

والسبب أن الكهربة تقنية جديدة تمامًا مقارنة بالتقنيات التي ولدت من الثورة الصناعية الأولى

إذا أرادت بريطانيا تعزيز الكهربة بالكامل، فعليها أن تستبدل تمامًا المعدات والمصانع القادمة من الثورة الصناعية الأولى

واستبدال المعدات الصناعية على نطاق واسع يعني نفقات هائلة، كما يؤثر في إنتاج تلك المصانع ومصالح أصحابها

هل سيوافق أولئك الرأسماليون، الذين لا ترى أعينهم سوى المال، على فعل ذلك؟ بالطبع لن يفعلوا

تحتاج بريطانيا فقط إلى مواصلة استخدام تقنية الثورة الصناعية الأولى لتحقيق نمو ثابت في صناعتها. وبما أن الأمر كذلك، فلماذا تخاطر باستخدام تقنية الكهربة؟

رغم أن التقنيات الجديدة تمتلك إمكانات أكبر، فإنها غالبًا ما ترمز إلى مشكلات أكثر ومخاطر خفية محتملة

ولهذا السبب تحديدًا، فشلت بريطانيا في النهاية في مجاراة الثورة الصناعية الثانية، وتجاوزتها الولايات المتحدة وألمانيا في الحجم الصناعي واحدة تلو الأخرى

ربما رأت الحكومة البريطانية هذه المشكلات، لكنها لم تستطع تغييرها. فتعزيز الكهربة بالكامل يعني الوقوف في مواجهة أصحاب المصانع والرأسماليين القائمين، وهذا شيء يستحيل على بريطانيا الحالية فعله

لأن ذلك سيضر أساس بريطانيا نفسه، ويجعل النظام الصناعي الضخم للإمبراطورية البريطانية هشًا في لحظة، وربما يؤدي حتى إلى اضطرابات وأزمات داخلية أكبر

إضافة إلى دفع ميزانية بحثية إضافية لمختبر غرام للكهرباء، دفع كارلوس أيضًا صندوقًا للبحث والتطوير إلى مختبر بنز للسيارات

مرّت قرابة 4 سنوات منذ أن صنع بنز نموذجًا أوليًا بسيطًا لسيارة، وحقق مختبر السيارات مزيدًا من النتائج خلال هذه السنوات الأربع

ومع ذلك، وبسبب عدم كفاية المستوى الصناعي، لا يمكن إنتاج السيارات بكميات كبيرة بعد، ولا يتجاوز الإنتاج السنوي بضع مئات من المركبات

وحتى الآن، اشترت الحكومة الإسبانية ما يزيد مجموعه على 400 سيارة، وأصبح نصفها تقريبًا مركبات حصرية لوزراء مجلس الوزراء ورؤساء الإدارات المهمة

ورغم أن هذه السيارات البسيطة لا تزال تعاني كثيرًا من المشكلات، فإنها أسرع بكثير من العربات التي تجرها الخيول

خذ السيارة التي يركبها كارلوس مثالًا. فقد جُهزت سيارة كارلوس بأحدث محرك طوره مختبر أبحاث المحركات، ولا تحتاج إلى صيانة إلا مرة واحدة في المتوسط كل 350 كيلومترًا

وحتى مع تعديل مقصورة عربة كارلوس بإضافة صفائح فولاذية مدمجة وزيادة مساحتها، لا تزال هذه السيارة المخصصة لكارلوس قادرة على بلوغ سرعة تقارب 25 كيلومترًا في الساعة

ليس من المبالغة أن يبلغ حصان حرب سريع سرعة 25 كيلومترًا في الساعة، لكن بالنسبة إلى عربة، فإن سرعة كهذه مبالغ فيها إلى حد ما

وبسبب نشر السيارات البسيطة على نطاق واسع، أصبح التواصل بين إدارات الحكومة الإسبانية أكثر سهولة. في السابق، إذا كان التنقل بعربة خيل، فقد تستغرق الزيارة بين إدارتين نحو نصف ساعة

وبعد أن تغيرت وسيلة النقل إلى سيارات بسيطة، لم يعد التنقل بين إدارتين يستغرق سوى نحو 10 دقائق، مما وفر كثيرًا من الوقت الذي يحتاجه المسؤولون للذهاب والإياب بين الإدارات

لا تزال سيارة كارلوس المعدلة خصيصًا قادرة على بلوغ سرعة 25 كيلومترًا في الساعة؛ أما السيارات التي لم تُعدل كثيرًا، أو لم تُعدل أساسًا، فتستطيع بلوغ سرعات تقارب 30 كيلومترًا في الساعة

في الوقت الحالي، كان المسؤولون داخل الحكومة راضين جدًا عن هذه السيارات، بل إن بعض المسؤولين اقترحوا شراء سيارة للاستخدام الخاص

ونظرًا إلى أن هذه السيارات تحتاج إلى فحص كل ما يزيد قليلًا على 300 كيلومتر لمنع حدوث مشكلات أثناء القيادة، رفض كارلوس في النهاية اقتراح المسؤولين

ومع ذلك، أصدر كارلوس أيضًا أمرًا إلى بنز والآخرين بتحسين استقرار المحرك بأسرع ما يمكن، بهدف رفع مسافة القيادة المستقرة للسيارات من 350 كيلومترًا إلى أكثر من 500 كيلومتر

ومن منظور السرعة والقوة، فإن هذه السيارات تؤدي بالفعل دورًا مهمًا للغاية. لكن بسبب ضعف استقرار المحرك، فإنها تتعطل من وقت إلى آخر

وهذا جعل دخول السيارات مرحلة التسويق أمرًا صعبًا. وجعل كارلوس الحكومة الإسبانية تشتري أكثر من 400 سيارة للاستخدام العام، وكان ذلك جزئيًا لتزويد مختبر السيارات بمزيد من البيانات ذات الصلة عبر تجربة واسعة النطاق

يمثل مختبر غرام للكهرباء أمل إسبانيا في تعزيز كهربة الصناعة، بينما يمثل مختبر بنز للسيارات أمل إسبانيا في قيادة العالم في محركات الاحتراق الداخلي

أهمية الكهربة لا تحتاج إلى شرح، وأهمية محرك الاحتراق الداخلي لا تقل عنها على الإطلاق

فالأسلحة الثقيلة المستقبلية مثل الطائرات والدبابات ستستخدم كلها محرك الاحتراق الداخلي مصدرًا للقوة، كما ستستخدم السيارات والآلات الأخرى محركات الاحتراق الداخلي على نطاق واسع

إذا استطاعت إسبانيا أن تسلك طريقين في وقت واحد في الكهربة ومحركات الاحتراق الداخلي، فستمتلك حقًا الثقة لتحدي قوى عظمى فائقة مثل بريطانيا وألمانيا

وإذا استطاعت إسبانيا أن تقود العالم في تطوير الدبابات والطائرات، فستضمن حصولها على مصالح هائلة في الحربين العالميتين المستقبليتين، وبذلك تصبح حقًا قوة عظمى فائقة

إضافة إلى تحسين استقرار المحرك رباعي الأشواط، يحتاج بنز وفريقه أيضًا إلى استكشاف طريقة الإنتاج بخط التجميع التي اقترحها كارلوس قدر الإمكان، من أجل زيادة إنتاج السيارات

حدد كارلوس موعدًا نهائيًا: تعزيز التسويق التجاري للسيارات قبل عام 1885، وجعل السيارات الإسبانية تنتشر عالميًا

وقبل ذلك، يجب على بنز وفريقه أن يضمنوا على الأقل ألا تواجه منتجات السيارات النهائية مشكلات خلال رحلة واحدة لمسافة 500 كيلومتر أو 15 ساعة من القيادة المتواصلة

ولتسهيل الإصلاحات في الوقت المناسب لأصحاب السيارات عند ظهور المشكلات، تحتاج شركة السيارات التي ستُعاد هيكلتها من مختبر السيارات أيضًا إلى بناء ورش إصلاح سيارات في المناطق الرئيسية من إسبانيا، بل وفي أنحاء أوروبا، لمساعدة المالكين على اكتشاف مشكلات السيارات وإصلاحها بسرعة أكبر

ولا يمكن تسويق السيارات رسميًا إلا بعد إنجاز كل هذا. لأن الناس لن يكونوا مستعدين لشرائها إلا بعد حل المشكلات التي تظهر أثناء استخدام السيارات

وإلا، مهما أظهرت السيارة من إمكانات أو فائدة، فإن لم يوجد من يحل مشكلاتها، فلن يشتري أحد واحدة أبدًا

إضافة إلى بناء ورش إصلاح السيارات، تحتاج إسبانيا أيضًا إلى إنشاء محطات إمداد بالطاقة في كل مكان. فمهما كان نوع الطاقة المستخدمة لتشغيل محرك الاحتراق الداخلي، فإنه يحتاج إلى إمداد مستمر بالطاقة لتوفير القوة

في الوقت الحالي، يمكن القول إن المحرك الغازي رباعي الأشواط المستخدم في مختبر بنز للسيارات هو أحد أفضل المحركات في العالم، لكن الكفاءة الحرارية لهذا المحرك لا تتجاوز نحو 11 في المئة إلى 13 في المئة

ومقارنة بالكفاءة الحرارية لمحركات الأجيال اللاحقة، التي غالبًا ما تتجاوز 40 في المئة، فإن هذه الكفاءة الحرارية متأخرة بوضوح

ما يُسمى بالكفاءة الحرارية هو في الحقيقة معدل الاستفادة من حرارة الطاقة التي يستهلكها المحرك. وتعني هذه البيانات أيضًا أنه حتى بالنسبة إلى المحركات المتقدمة جدًا في الأجيال اللاحقة، فإن الكفاءة الحرارية أقل من النصف، وأن أكثر من نصف الوقود يُهدر

وفي هذا العصر، لأن الكفاءة الحرارية ضئيلة، عند 11 في المئة إلى 13 في المئة، فهذا يعني أن 87 في المئة من الطاقة على الأقل يُهدر

ورغم أن ذلك مؤسف، فلا توجد طريقة لتجاوزه. لا يمكن تحسين الكفاءة الحرارية للمحركات إلا مع التقدم المستمر للتقنية، ومع تكرار البحث العلمي وجهود العاملين المختصين في التجارب

وقبل أن تتقدم التقنية، حتى لو كان كارلوس مستعدًا لإغراق الأمر بالمال، فلن يحدث تغير كبير في هذا الجانب

لحسن الحظ، فإن النفط، مصدر الطاقة المهم في المستقبل، لا يزال حاليًا في حالة غير مطورة. ولم تُكتشف بعد حقول النفط الكبيرة في الشرق الأوسط، وتأمل إسبانيا في الحصول على قطعة أرض في الشرق الأوسط بوسائل مختلفة، من أجل السيطرة على قدر معين من احتياطيات النفط

معظم هذه الأراضي في الشرق الأوسط صحراء غير مأهولة حاليًا، لذلك فإن الحصول على قطعة أرض أمر بسيط نسبيًا

بريطانيا هي القوة العظمى الوحيدة التي تستعمر الشرق الأوسط، وهذا أيضًا نطاق نفوذ الإمبراطورية العثمانية. وبالنسبة إلى إسبانيا، ما دامت تحصل على إذن من البريطانيين، فإن أخذ قطعة أرض في الشرق الأوسط ليس مهمة صعبة؛ بل يمكن حتى القول إنها سهلة