Otec parných turbín

Slovensko je rodiskom mnohých významných osobností vedy a techniky, ktorých objavy a vynálezy využívajú milióny ľudí po celom svete. Jedným z nich je Aurel Stodola, ktorého 160. výročie narodenia si tento rok pripomíname.

Liptovskomikulášsky garbiar Ondrej Stodola spolu s manželkou Annou vychovali štyroch synov, z ktorých najslávnejším sa stal ich druhorodený syn Aurel. Práve jeho historici právom označujú za otca parných turbín, pretože položil vedecké základy projekcie a stavby parných a spaľovacích turbín. O jeho výnimočnosti svedčí aj skutočnosť, že v internetovom vyhľadávači je vyše 32 000 odkazov spojených s jeho menom.

Túžba po vedomostiach

Aurel Bohuslav Stodola (11. 5. 1859 – 25. 12. 1942) získal základné vzdelanie v Liptovskom Mikuláši, na nemeckej reálke v Levoči a na Vyššej štátnej reálke v Košiciach absolvoval stredoškolské štúdium.

Vo svojej činnosti sa zameriaval na oblasť teórie automatickej regulácie strojov, položil vedecké základy projekcie stavby parných a spaľovacích turbín.

Po maturite v Košiciach sa v roku 1877 rozhodol pre štúdium techniky v Budapešti, odkiaľ v roku 1878 odišiel študovať na Technickú vysokú školu v Zürichu (Eidgenossische technische Hochschule). Táto škola mala už od čias svojho vzniku v roku 1855 medzinárodný charakter. Pôsobili tu Nemci, Angličania, Američania, profesori z vtedajšieho cárskeho Ruska, z Rakúsko-Uhorska. Aj zloženie študentov bolo medzinárodné – keď prišiel Aurel Stodola do Zürichu, viac ako polovica študentov techniky bola zo zahraničia. V Zürichu študoval Stodola metafyziku, logiku, psychológiu, geometriu a súčasne navštevoval prednášky z angličtiny a francúzštiny. Keďže odmala ho rodičia viedli aj k hudbe a výborne vedel hrať na klavíri, hral aj v študentskom orchestri. V rokoch 1881 – 1883 pracoval v Strojárňach štátnych uhorských železníc v Budapešti, ale v roku 1883 opäť pokračoval v štúdiu na Vysokej škole technickej v berlínskom Charlottenburgu, kde sa zameral na štúdium fyziky a národného hospodárstva. V roku 1884 prešiel do Paríža, kde opäť popri zamestnaní vo firme Hermann-Lachapelle študoval na parížskej Sorbonne, kde aj svoje štúdiá ukončil.

Rýchly rast v Rustonke

Po dvojročnej pomoci (1884 – 1886) pri obnove a modernizácii otcovej továrne v Liptovskom Mikuláši, ktorú zničil požiar, sa mladý inžinier zamestnal ako konštruktér vo firme Ruston a spol. v Prahe, ktorá bola všeobecne známa pod ľudovým názvom Rustonka. Išlo o jeden z prvých strojárenských podnikov v Prahe, ktorý v roku 1832 založili britskí podnikatelia bratia Thomasovci ako továreň na parné stroje. Tá v roku 1850 prešla do majetku významného britského podnikateľa Josepha Rustona, ktorého priezvisko potom dalo firme jej trvalý názov. Joseph Ruston bol britský lodný staviteľ a podnikateľ v riečnej plavbe, prevádzkoval Pražskú paroplavebnú spoločnosť. Jeho firma vtedy vyrábala na mnohých miestach v Európe najmä rôzne strojné zariadenia a diely pre riečne aj zaoceánske lode určené lodiarom v Rakúsku a v Nemecku.

V Prahe sa stavali najmä riečne plavidlá, zväčša parníky, no vyrábali sa tu aj parné stroje určené nielen pre paroplavbu. V Rustonke sa Aurel Stodola vypracoval na vynikajúceho technika a konštruktéra, pričom sa zdokonalil aj v technickom kreslení. Nadriadení si veľmi rýchlo všimli Stodolove schopnosti a začali mu zverovať stavbu strojov. Ako konštruktér robil výpočty parných strojov, vodných turbín a kompresorov. Ani nie po roku pôsobenia v Rustonke sa stal hlavným inžinierom v sekcii parných strojov, piestových čerpadiel a dúchadiel. Z početných strojných zariadení konštruovaných v Rustonke sa so Stodolovým menom spája najmä čerpadlo pre Javorno systému Corliss-Compound, parné stroje pre firmu Bedřich Kubinský v Beroune či strojné zariadenie pre vodáreň v Linci. Vypracoval aj návrh parníka Cisárovná Mária Terézia, ktorý premával na hladine Bodamského jazera. Zemská jubilejná výstava v Prahe v roku 1891 predstavila veľkolepú prehliadku vtedajšieho strojárenstva. Vo viacerých pavilónoch bolo umiestnených celkovo šesťdesiat parných strojov rôznych systémov, z ktorých väčšinu predstavili návštevníkom za chodu. Niektoré z nich vyvinul a postavil tím pod vedením Aurela Stodolu.

Láska zvaná turbína

Devätnáste storočie bolo storočím pary. Bol to však práve slovenský rodák Aurel Stodola, ktorý stál pri zrode novej generácie rotačných tepelných strojov – parných a plynových turbín, čo znamenalo koniec parnému stroju dominujúcemu v 19. storočí. Aurel Stodola totiž veľmi rýchlo pochopil, že piestové parné stroje musia nahradiť oveľa výkonnejšie motory – parné turbíny. Aj keď sa tento slovenský vedec označuje za otca parných turbín, nebol ich vynálezcom, ale bol konštruktérom prvého tepelného čerpadla na svete. Len mimochodom – ním zostrojené tepelné čerpadlo z roku 1928 doteraz pracuje vo Švajčiarsku a vykuruje radnicu v Ženeve s odoberaním tepla z vody z jazera (ide o uzavretý kruh). Aurel Stodola sa dokonale oboznámil s projektom rovnotlakovej parnej turbíny, ktorú si v roku 1883 patentoval švédsky inžinier Gustaf de Laval (1845 – 1913). Len o rok neskôr skonštruoval britsko-írsky vynálezca a technik Charles Algernon Parsons (1854 – 1931) pretlakovú, viacstupňovú turbínu, ktorá bola už lepšie použiteľná v praxi. Plynová turbína je tepelný stroj, ktorý transformuje tepelnú energiu plynov na mechanickú prácu. Do plynovej turbíny sú privedené pracovnou látkou ohriate plyny alebo spaliny vznikajúce v iných strojoch. Plyny pri prechode turbínou odvádzajú svoju kinetickú energiu jej lopatkám. Parná turbína je klasickým typom plynovej turbíny pre veľké výkony, ktorá sa využíva ako pohon generátorov v jadrových a tepelných elektrárňach. Aurel Stodola vypracoval teóriu prúdenia pár, navrhol najúčinnejšie trysky a lopatkovanie a začal snívať o turbíne s výkonom 60 MW, ktorá by nahradila 35 veľkých parných strojov.

Návrat do Zürichu

V roku 1892 dostal Aurel Stodola na odporúčanie svojho bývalého profesora H. Doerfla ponuku od predsedu školskej rady Vysokej školy technickej v Zürichu, ktorej bol sám absolvent, učiť na tejto vysokej škole. Hoci sa takáto možnosť neodmieta, tridsiatnik Stodola ju vážne zvažoval. O jeho skromnosti svedčí aj list rodine do Liptovského Mikuláša: List z Zürichu ako bomba udrel do mojej mysle, a stojím pred tak veľkým odhodlaním, že mi je ťažko nájsť zakľúčenia. Ja idem písať najprv, že sa necítim povolaným na miesto prvého rangu, ako je Zürich, a k tomu ešte v matematickom odbore, a spýtam sa, ako si tí páni sami predstavujú moje položenie, ak by som nezodpovedal? Vás tiež prosím, odpíšte mi, čo je z vášho stanoviska vaša mienka (ale neodkladne). Nevedno, aká prišla odpoveď spod Tatier, ale mladý vedec napokon ponuku z Zürichu prijal a ešte v tom istom roku odišiel učiť na prestížnu zürišskú polytechniku. Zostal jej verný až do svojho dôchodku, teda celých 37 rokov, a to aj napriek iným výhodným či finančne lukratívnym ponukám z ôsmich európskych univerzít či viacerých strojárenských firiem. Vo svojej činnosti sa zameriaval na oblasť teórie automatickej regulácie strojov, položil vedecké základy projekcie stavby parných a spaľovacích turbín. Pre paru vypočítal a aplikoval tzv. Mollierov entropický diagram, ktorý stále dopĺňal. Na poste vedúceho katedry stavby strojov sa venoval novému odboru parných turbín a plynových (spaľovacích) turbín. Predvídal nesmierny rozvoj a využitie týchto tepelných strojov tak presne, že jeho teoretické štúdie a matematické výpočty sú aktuálne doteraz.

R