Áttekintés
A tizennyolcadik századi ipari forradalom előtt számos energiaforrást használtak. A rabszolgamunka alkalmazása volt az első nagyüzemi erőforrás. Ezt követte az állati erőfejlesztés, amelyet az olyan eszközök feltalálása tett lehetővé, mint például a lónyakörv. Még jelentősebb volt a középkori technológia sikere a víz- és szélenergia hasznosításában. A vízkerék az ember által ismert egyik legrégebbi erőforrás. Ez volt az első olyan típusú, ember által hasznosított energia, amelyet nem állatok vagy emberek állítottak elő. A vízkereket a megfelelő berendezésekkel kombinálva malomként használták a gabona őrlésére, fűrészmalmok hajtására, esztergák működtetésére, szivattyúk mozgatására, fúvókák kovácsolására, növényi olajok előállítására és textilmalmok működtetésére. Ez volt a középkori Európa fő energiaforrása, és ez tette szükségessé, hogy a legtöbb városnak víz közelében kellett lennie ahhoz, hogy ezt a fajta energiaforrást ki tudja használni. A Domesday Book (I. Vilmos 1086-os angliai felmérésén alapuló könyv) becslései szerint Angliában akkoriban közel 6000 vízimalom működött, és sok forrás szerint ez a szám a következő kétszáz évben több mint kétszeresére nőtt. A vízimalom az ipari forradalom idején a gőzgép megjelenéséig elsődleges energiaforrásként szolgált.
Modern szemszögből nézve a vízzel hajtott malom működési elve meglehetősen egyszerű. Az energiatermelés érdekében a vizet egy kerékre irányítják, és azt körkörös mozgásba hozzák. A forgó kerék az energiát egy hajtótengelyre továbbítja, amely számos berendezés mozgatására használható. Ezeket eredetileg malomkövek forgatására és a gabona őrlésére használták. Később ezt a megtermelt energiát más típusú szerszámok meghajtására is hasznosították.
Háttér
Bizonyítékok vannak arra, hogy Egyiptomban már legalább i. e. 300 óta használják a vízenergiát. Lehetséges, hogy ezt a technológiát olyan kultúrákból adaptálták, mint a perzsák vagy a kínaiak. A vízimalmok legkorábbi ismert példái a vízerő múltbeli példáit használták a vízre lapos, vízszintes kialakítású, közvetlenül a hajtótengelyhez csatlakozó kerekek felhasználására. Amikor a kerék elfordult, a hajtótengely is elfordult. Mivel ez a fajta beállítás nem volt hatékony, hamarosan függőleges kialakítású vízikerekeket kezdtek gyártani. Ezek a típusok más mérnöki munkát igényeltek, mivel fogaskerekekre és fogaskerekekre volt szükség az erőnek a malmokba történő átviteléhez. Ebben az időben kétféle függőleges vízkerék volt használatban. Az alulcsapott kerék közvetlenül a patakban nyugszik, és a víz erejétől függ, hogy a kereket a víz mozgatja. Ezért állandó vízszint és vízhozam nélkül a kerék nem tud nagy erőt kifejteni, és alacsony vízhozam idején használhatatlan. A túlnyíló modell sokkal hatékonyabb, és sokkal kevésbé függ a víz mennyiségétől és erejétől, mivel a gravitációs erőt használja a kerék meghajtásához. A vizet egy csatornán vagy csövön keresztül vezetik a kerékhez, és közvetlenül a kerék lapátjára csepegtetik. A kerék megpördül és meghajtja a tengelyt, lehetővé téve az erő felhasználását a felhasználó megítélése szerint. A technológia fejlődésével a későbbi középkor felé haladva a malomipari műveletek egyre összetettebbé váltak.
A gabona két kő közötti őrlésének legkorábbi formáját vízimalomra adaptálták. A gabonát két malomkő között addig őrölték, amíg lisztté nem vált. Az alsó malomkő rögzített volt, míg a felső malomkő, amelyet a vízkerék hajtott, szétválasztható volt, hogy szabályozni lehessen, mennyire legyen durva a liszt. Mindkét kő hullámos volt, így a felső kő őrlőmozgása a kívánt állagúra aprította a lisztet. A felső kövön lévő nyíláson keresztül további őrölni kívánt búzát lehetett a malomba adagolni. A lisztet ezután szitákon szitálták át, hogy lisztet kapjanak.
A középkorban a vízimalom-technológiát teljes mértékben kihasználó személyek egy csoportja a ciszterci szerzetesek voltak. Ezt a szerzetesrendet 1098-ban alapították, közvetlenül azután, hogy a vízikerék forradalmasította Nyugat-Európát. A tizenkettedik század elején Szent Bernát (1090-1153) vette át a rendet, és a vízimalmok felhasználásával próbált társadalmi szabadságot szerezni, hogy pénzügyi függetlenséget biztosítson. A következő 50 évben a ciszterciek elérték a vízenergia és a mezőgazdasági technológia élvonalát. A kolostorokat mesterségesen előállított csatornákra építették, amelyek végigfutottak az egész komplexumon. Ez a folyóvízforrás olyan tevékenységekhez biztosított energiát, mint a malomipar, a favágás, a fémek kovácsolása és az olívaolaj előállítása. Ez volt a mindennapi szükségletekhez szükséges édesvíz forrása is, és kielégítette a szennyvízelvezetés igényeit. A ciszterci kolostorok nagyszerű példái voltak a szervezett gyáraknak, amelyek fontosnak bizonyultak a korabeli kereskedelemben.
A középkorban megjelenő további energiaforrások a szélmalom és az árapálymalom voltak. A szélmalom a XII. század vége előtt jelent meg. Bár az uralkodó szél erősségétől való függés miatt nem volt hatékony, a szélmalmok képesek voltak gabonát őrölni és más, a vízimalmokhoz hasonló feladatokat ellátni. A technológia fejlődésével egyre hatékonyabb szélmalmokat fejlesztettek ki. Ezek lehetővé tették, hogy a vízforrásoktól távol eső területeken is hasznosítani lehessen az energiát, feltéve, hogy megbízhatóan fúj a szél. Az árapálymalom, amely nagyjából ugyanebben az időben jelent meg, a változó dagály erejét próbálta felhasználni a malom energiaellátására. Bár használatuk nem tűnt széles körben elterjedtnek, az árapálymalom több mint valószínű, hogy jelentős kedvező hatást gyakorolt az azt használó helyi lakosságra.
Impact
A vízimalmok segítettek megváltoztatni az életmódot a középkori Európában, és a társadalom minden szintjére hatással voltak, az egyes emberektől kezdve az egész országokig. A vízimalmok minden bizonnyal azonnali és közvetlen hatással voltak az őket működtető emberekre. Ez a pozitív hatás elsősorban az idő- és pénzmegtakarításban nyilvánult meg. Az emberek nagyobb mennyiségű munkát tudtak elvégezni rövidebb idő alatt és alacsonyabb költségek mellett egy vízzel működő malom segítségével. Bár általában nem tekintik az ipari forradalom részének, a malom ennek a korszaknak az előfutára volt. Az emberi munkaerő ára meglehetősen drága volt, ezért nagyon költséghatékony volt, hogy a munka nagy részét egy malom végezze el. A vízkerék által termelt erő segítségével egyetlen ember is elvégezhette ugyanazt a munkát, mint sokan mások. Úgy tűnik azonban, hogy nem sokan használták ezt a technológiát a szabadidejük növelésére. Inkább úgy tűnik, hogy ezt a technológiai fejlődést arra használták, hogy bizonyos áruk és anyagok gyártását nagymértékben növeljék az eladás és a profit érdekében.
A malom gyakran arra szolgált, hogy az ipari szervezetet és a hatalmat a városi központokból a vízforrásokhoz közelebb eső vidéki területekre helyezze át. Így a városok erősebbé váltak, gyakran a városok rovására. Ennek egyik jó példája volt a vízenergia alkalmazása a töltésnek nevezett ipari folyamatban. A fúvás a szövetek zsugorításának és sűrítésének folyamata volt. Mielőtt a XIII. században a vízimalmokban alkalmazták volna, a bolyhozást úgy végezték, hogy az emberek lábbal taposták vagy ütővel verték a ruhát. Ez nyilvánvalóan nagyon időigényes és munkaigényes folyamat volt. A tömőmalom lehetővé tette, hogy a munkát vízzel hajtott fakalapácsokkal végezzék. Most már csak egy emberre volt szükség ahhoz, hogy a szövet megfelelően mozogjon a gépezeten. Ez az eljárás forradalmasította az iparágat, és reformot indított el. A munka nagy része most már a városi központok helyett a vidéki területeken összpontosult.
Az a hatás, amelyet ez a gépesítés a nemzeti piacok kialakítására gyakorolt, nem hagyható figyelmen kívül. Most, hogy az árukat gyorsabban, nagyobb mennyiségben és kevesebb költséggel állították elő, új gazdasági határokat lehetett felfedezni. Nagy nemzeti piacok jöttek létre, hogy a megnövekedett árukínálatnak felvevőpiacot találjanak. A vízimalmok csökkentették az emberi munkaerő költségeinek nagy részét azáltal, hogy energiát biztosítottak a gabona és más áruk őrléséhez, a bőrök cserzéséhez, a zöldségek olajsajtolásához, a fa fűrészeléséhez, a fémek kovácsolásához, a páncélok csiszolásához, a kőzet porításához, a kohók fúvókájának működtetéséhez és a sörhöz szükséges cefre zúzásához. A vízimalom volt a fő energiaforrás a gőzgép feltalálása előtt. Technológiáját folyamatosan fejlesztették, és új felhasználási módokat találtak a megtermelt energiára.
A vízimalom fejlesztéséhez vezető technológiai fejlesztéseket végül más területeken is alkalmazták. Például a vízszintes vízikerékről a függőleges vízikerékre való áttérés miatt a hajtásláncban fogaskerekeket kellett alkalmazni az erőátvitelhez. Ez a gépesített folyamat az egymást követő fejlesztésekkel meglehetősen bonyolulttá vált, és ezeket az ötleteket később kisebb léptékben órák és más hasonló mechanikus eszközök gyártására adaptálták.
A vízimalmok a hatalmi egyensúly megváltoztatását is szolgálták, mind helyi, mind országos szinten. Helyi szinten az rendelkezett a legnagyobb hatalommal, aki a malmot üzemeltette és irányította. Egy működő malommal a város fellendülhetett a kereskedelem növekedéséből. A megnövekedett árutermelés fokozta a nyersanyagok iránti keresletet, amelyet nagyrészt a helyi kereskedők elégítettek ki. A bevételek növekedésével a város nagyobb védelmet engedhetett meg magának, és ezáltal biztonságosabbá vált. Ugyanezeket az elképzeléseket nagyobb léptékben, országos szinten is alkalmazni lehetett. A vízimalmok használata lehetővé tette az olyan országok számára, mint Anglia, hogy új piacokat nyissanak, és jelentős hasznot húzzanak ebből a kereskedelemből. A vízimalom jelentős hatással volt a középkori társadalomra, és számos szinten nyomot hagyott.”
JAMES J. HOFFMANN
További olvasmányok
Gies, F. és J. Gies. Katedrális, kovácsműhely és vízikerék: Technológia és találmányok a középkorban. London: HarperTrade, 1995.
Holt, R. The Mills of Medieval England. London: Longman, 1988.