Od hřmících kaskád k elektrické revoluci: Niagarské vodopády rozsvítily Buffalo a pomohly změnit svět

Za hezkého počasí uslyšíte jejich hřmot na mnoho kilometrů. S klesající vzdáleností se zarývá do hlavy, a jakmile konečně stanete v blízkosti vodopádů, obklopí vás mlžný svět. Vzduch je nasycený drobounkými kapkami, které vás v minutě promočí na kost, přičemž ohlušující rachot připomíná bouřku.

Niagarské vodopády rozhodně nejsou rekordní, co se týká výšky: Na světě existuje nejméně 500 vyšších, jenže jde většinou o pouhé „potůčky“ rozevláté větrem, zatímco v případě obra na americko-kanadském pomezí padá každou sekundu z výšky 57 metrů neuvěřitelných 3 100 tun vody. Pohled na hřmící monstrum vám navždy uvízne v paměti – a nebudete první ani poslední.

Niagarské vodopády představovaly po staletí cennou „trofej“. Řeka Niagara spojuje rozlehlá jezera Erie a Ontario, z nějž pak vytéká řeka Svatého Vavřince a vlévá se do Atlantiku. Celá soustava Velkých jezer přitom odpradávna sloužila jako důležitá dopravní a obchodní tepna. Kdo kontroloval vodopády – přesněji jedinou bezpečnou pěší cestu okolo nich – ten kontroloval obchodní trasy a výběr poplatků. Oblast kolem Niagary se proto stávala dějištěm konfliktů mezi indiánskými kmeny a později i mezi Brity a Francouzi.

Mimořádný význam vodní cesty velmi rychle pochopili také podnikatelé z rodících se Spojených států. Na rozdíl od domorodců ovšem v masivním toku neviděli jen dopravní spojnici, ale především zdroj levné energie.

A co takhle tunel?

První nápady na spoutání síly vodopádů se objevily už počátkem 18. století. Francouz Chabert Joncaire svedl roku 1759 část vody na americké straně mělkým kanálem ke své pile, což za několik let napodobili i kanadští podnikatelé. Trvalo pouze několik dekád, než okolo toku vyrostly další továrny – nejen pily, ale také koželužny, železárny a papírny. Jejich úspěch stál na velmi jednoduchém principu: Proudící voda roztáčela vodní kola a později turbíny, jejichž mechanická energie se přenášela na stroje v továrnách.

Mnohem větší potenciál vodopádů rozeznal inženýr Thomas Evershed. Mělké kanály přestávaly rostoucím továrnám stačit a bylo jasné, že je potřeba přijít se zcela novým technickým řešením. Evershed tak v roce 1886 navrhnul vybudovat na horním toku Niagary tunel vedoucí podzemím.

Umísťování dalších a dalších lopatkových kol blíž ke kaskádám se totiž ukázalo jako málo efektivní, a hlavně problematické kvůli náročné údržbě. Permanentní vodní tříšť se usazovala na železných konstrukcích, urychlovala korozi a v zimě nebezpečně namrzala. Svedení vody do tunelu s poměrně velkým spádem by tudíž vyřešilo mnoho potíží.

Americká smetánka

Byl to smělý plán, ale proveditelný. Už tunelování pod Temží roku 1825 ukázalo, že lze budovat rozsáhlou infrastrukturu dokonce pod říčním dnem – i když za cenu mučivě pomalé práce a často fatálního hazardu se životy. Evershed počítal s přívodními kanály, které by zásobovaly 238 továrních stanovišť s vlastními turbínami či vodními koly o výkonu zhruba 500 koní. Poté by se voda sváděla do jediného mohutného podzemního tunelu a vypouštěla by se pod vodopády. Potřebnou částku inženýr odhadl na 2,2 milionu dolarů, dnešních téměř sto milionů.

Principiálně se však stále jednalo jen o vylepšení starého „mechanického“ systému pro místní průmysl. Nedaleké Buffalo se přitom rychle rozvíjelo a představa, že by mohlo využívat také energii Niagary, se zdála čím dál lákavější. Obloukové lampy už tehdy zářily například v Clevelandu a bylo zřejmé, že elektřina nabízí zcela nové možnosti. Její spolehlivý a hospodárný přenos na dálku nicméně zůstával nevyřešeným technickým problémem.

Stavba tunelu tak nakonec započala v době, kdy ještě nebylo jasné, jak se vlastně bude energie z Niagary do města přenášet. Zpočátku se kvůli uvedené nejistotě nedařilo přitáhnout investory – až se nakonec do podniku zapojila skupina mimořádně bohatých Američanů: Edward Dean Adams, J. P. Morgan, John Astor a rodina Vanderbiltů. A jejich risk se vyplatil.

Všechny dílky skládačky

Největší díl práce na sebe vzal vlivný podnikatel a bankéř Edward Dean Adams, pro kterého industrializace Niagarských vodopádů znamenala finanční projekt i osobní poslání. Sám sice neřešil technické detaily, ale představoval nepostradatelný mozek, jenž rozhodoval o prioritách, volil dílčí řešení, a především přesvědčoval investory, že jejich peníze nejsou v ohrožení.

Z jeho iniciativy tak v roce 1890 vznikla mezinárodní komise s úkolem najít nejlepší způsob, jak obrovskou energii Niagary využít a přenášet k zákazníkům. V soutěži s odměnou ve výši dvaceti tisíc dolarů se sešla řada návrhů z několika zemí, většinu z nich ovšem komise vrátila k přepracování. Postupně se přesto podařilo vyřešit jednotlivé dílky skládačky: Pro turbíny padla volba na návrh švýcarské firmy Faesch & Piccard, zatímco slavný experiment mezi německými městy Lauffen a Frankfurt z roku 1891 přesvědčivě ukázal, že lze elektrickou energii pomocí třífázového střídavého napětí přenášet zhruba na vzdálenost 175 kilometrů.

Adams následně najal britského elektroinženýra George Forbese, aby teorii převedl do praxe. V roce 1893 pak společnost Westinghouse získala zakázku na deset obřích generátorů a zářná budoucnost se začala odvíjet.

Špinavci stavějí zázrak

Dělníci vyhloubili dvoukilometrový tunel o rozměrech 5,5 × 6,4 metru, který vedl zhruba padesát metrů pod povrchem. Šlo o gigantický úkol. Kopáči označovaní jako muckers čili „špinavci“ využívali výbuchy k lámání skály a následně vyvezli na povrch přes 300 tisíc tun horniny. K vyzdění tunelu bylo třeba dvacet milionů cihel a statisíce trámů. Navíc se časem ukázalo, že cihly špatně snášejí tlak a vlhkost podloží, takže inženýři museli tunel dodatečně zpevnit betonem.

Na míru vyrobené turbíny byly umístěny do vertikálních šachet o hloubce padesáti metrů, kam voda proudila ocelovými přivaděči. Po roztočení lopatek pak mířila kratšími odtokovými kanály do podzemního tunelu a do výpusti pod vodopády – zatímco dlouhé svislé hřídele spojovaly turbíny s generátory v elektrárně vysoko nad nimi.

Jednalo se o skutečný zázrak techniky, vykoupený tou nejtvrdší dřinou. Investorům se však bohatě vyplatil: V listopadu 1896, po letech neustálých finančních injekcí, se poprvé podařilo přenést elektrickou energii z Niagary do třicet kilometrů vzdáleného Buffala. Adams následně skoupil volnou půdu v okolí a pronajímal ji ke stavbě továren náročných na provoz. Jedním z prvních zákazníků se stala Pittsburgh Reduction Company, pozdější Alcoa, která se zaměřila na výrobu hliníku coby „kovu budoucnosti“.

Šest milionů dolarů utopených v konstrukci se pomalu začalo vracet, což také znamenalo pobídku pro ostatní investory. V průběhu několika dekád tak v okolí vodopádů vyrostly hned tři další hydroelektrárny.

Potěšení pro oko

Samotné kaskády se mezitím proměnily ve vyhledávanou turistickou atrakci. V roce 1885 ustavil stát New York okolní území jako vůbec nejstarší státní park v USA. Úřady vyplatily majitele starých výrobních hal a nechaly průmyslové budovy zbourat, takže pohled na majestátní vodopády už nic nehyzdilo. A přišel čas na další ohromný zdroj peněz – turismus. Okolo vodopádů vyrostly můstky, věžičky i pozorovací platformy (viz Ze všech možných úhlů) a dnes ročně přilákají na čtrnáct milionů turistů, kteří v místě utratí v průměru 100–300 dolarů, tedy asi 2–6 tisíc korun. Započítáme-li dodatečné náklady na hotely a další atrakce jako výlety lodí, přitečou do místní ekonomiky tři miliardy dolarů ročně.

Na vrcholu letní sezony tak nastává paradoxní situace: Zatímco turistický průmysl vyžaduje co největší průtok vody, aby vodopády vypadaly majestátně a lidé neodcházeli zklamaní, domácnosti i firmy potřebují víc elektrické energie kvůli ochlazování budov klimatizací. Víc vody v turbínách však znamená méně vody v kaskádách, protože část toku se nahoře odvádí do kanálů a podzemních tunelů směřujících k elektrárnám.

Energie do zásoby

Protichůdné požadavky se každopádně podařilo nakonec sladit. Průtok pomáhá regulovat systém osmnácti bran asi 800 metrů nad Podkovou, který přehrazuje zhruba poloviny řeky. Konstrukce připomíná nedokončený most pouze mírně vyčnívající nad hladinu, přičemž manipulací s bránami lze ovlivňovat hladinu nad vodopády, a tím i množství vody dostupné pro kaskády a hydroelektrárny. Na obou stranách hranice navíc fungují přečerpávací systémy s velkými rezervoáry, kam se v době nižší spotřeby čerpá voda za využití přebytečné elektrické energie. Při větší poptávce se pak stavidla otevřou a voda z rezervoárů zamíří zpět přes turbíny, takže pomáhá vykrývat energetické špičky. Turisté jsou tedy spokojení a domácnosti ani průmysl netrpí.

Regulace toku navíc výrazně zpomaluje erozi, tudíž dnes okraje vodopádů ustupují řádově jen o desítky centimetrů za dekádu, kdežto v minulosti se jednalo zhruba o metr ročně.

Električtí obři

Od Adamsovy éry prodělala oblast skutečně skokový rozvoj. Původní elektrárna dodávala na svoji dobu impozantní desítky megawattů, zatímco dnešní hlavní komplexy na obou stranách Niagary nabízejí dohromady téměř pět gigawattů – čili víc než dvojnásobek v porovnání s Temelínem. A právě v tom tkví, kromě estetiky lahodící oku turisty, skutečné unikum Niagarských vodopádů. Mimořádně příhodně se u nich totiž kombinují dva klíčové přírodní faktory nutné k výrobě elektřiny: obrovský objem vody a její dostatečný spád.

Na kanadské straně se nacházejí dvě hydroelektrické stanice, Sir Adam Beck 1 a 2 s deseti a šestnácti generátory, které napájejí tři tunely. Poslední z nich, uvedený do provozu v roce 2013, má úctyhodný průměr přesahující dvanáct metrů.

Na americké straně pak v elektrárně Robert Moses Niagara Hydroelectric Power Station přivádějí obdobné tunely vodu ke třinácti generátorům. Poblíž zmíněných stanic se přitom tyčí vysoké úzké konstrukce, jež připomínají jakési tenké paneláky bez oken a neznalé návštěvníky dokonale matou. Ukrývají však čtyřsettunové ocelové brány, které umožňují přítok vody do podzemních tunelů hydroelektráren regulovat, nebo i zcela uzavřít.

Niagarské vodopády zkrátka představují skutečný poklad, jak pro Kanaďany, tak pro Američany. Kouzlo gigantických kaskád ovšem nespočívá pouze v kráse, kterou jim dala do vínku příroda – nýbrž také v ohromném množství práce a vynalézavosti, jež lidé vynaložili k jejich zkrocení.