Przegląd
Przed rewolucją przemysłową XVIII wieku istniało wiele źródeł energii. Pierwszym źródłem energii na dużą skalę było wykorzystanie pracy niewolników. Po nim nastąpił postęp w zakresie siły zwierząt, który był możliwy dzięki wynalezieniu narzędzi takich jak obroża dla konia. Jeszcze większe znaczenie miał sukces średniowiecznej technologii w wykorzystaniu siły wody i wiatru. Koło wodne jest jednym z najstarszych znanych człowiekowi źródeł energii. Był to pierwszy rodzaj energii wykorzystany przez człowieka, który nie był generowany przez zwierzęta lub ludzi. W połączeniu z odpowiednim wyposażeniem młyna, koła wodne były używane do mielenia ziarna, napędzania tartaków, napędzania tokarek, pomp, kucia miechów, produkcji olejów roślinnych i napędzania młynów tekstylnych. Służyły jako główne źródło energii dla średniowiecznej Europy i sprawiły, że większość miast musiała istnieć w pobliżu wody, aby móc korzystać z tego rodzaju źródła energii. W Domesday Book (książce opartej na badaniach Anglii przeprowadzonych przez Wilhelma I w 1086 r.) oszacowano, że w tym czasie w Anglii było prawie 6000 młynów wodnych, a wiele źródeł uważa, że liczba ta wzrosła ponad dwukrotnie w ciągu następnych dwustu lat. Młyn wodny służył jako podstawowe źródło zasilania aż do pojawienia się silnika parowego podczas rewolucji przemysłowej.
Z nowoczesnej perspektywy, zasady działania młyna napędzanego wodą są dość proste. Aby wygenerować energię, woda jest kierowana do koła i napędza je w ruchu okrężnym. Obracające się koło przenosi moc na wał napędowy, który może być użyty do poruszania wielu elementów wyposażenia. Pierwotnie były one używane do obracania kamieni młyńskich i mielenia ziarna. Później, ta generowana moc została wykorzystana do napędzania innych rodzajów narzędzi.
Tło
Istnieją dowody, że energia wodna była używana od co najmniej 300 p.n.e. w Egipcie. Jest możliwe, że ta technologia mogła zostać zaadaptowana z kultur takich jak Persowie czy Chińczycy. Najwcześniejsze znane przykłady młynów wodnych używane przeszłość przykłady energii wody do wykorzystania kół, które były płaskie na wodzie i dołączone bezpośrednio do wału napędowego w konstrukcji poziomej. Kiedy koło obrócił, więc nie wału napędowego. Ponieważ ten typ ustawienia był nieefektywny, koła wodne z pionową konstrukcją były wkrótce produkowane. Te typy wymagały innej inżynierii, ponieważ istniała potrzeba zastosowania kół zębatych i trybików, aby przenieść moc do młynów. W tym czasie wprowadzono do użytku dwa rodzaje pionowych kół wodnych. Koło podsiębierne spoczywa bezpośrednio w strumieniu i zależy od siły wody do popychania koła. Dlatego też, bez stałego poziomu i przepływu wody, koło nie jest w stanie wygenerować dużej siły i jest bezużyteczne w czasach niskiego przepływu wody. Model overshot jest znacznie bardziej wydajny i zależy znacznie mniej od ilości i siły wody, ponieważ wykorzystuje siłę grawitacji do pomocy w napędzaniu koła. Woda jest kierowana do koła przez koryto lub rurę i spada bezpośrednio na łopatki koła. Koło obraca się i napędza wał, pozwalając na wykorzystanie mocy w sposób, jaki użytkownik uzna za stosowny. Wraz ze wzrostem technologii w kierunku późniejszego średniowiecza, operacje mielenia stawały się coraz bardziej złożone.
Najwcześniejsza forma mielenia ziarna pomiędzy dwoma kamieniami została zaadaptowana do użytku w młynie wodnym. Ziarno było ubijane pomiędzy dwoma kamieniami młyńskimi, aż do uzyskania mączki. Dolny kamień młyński był nieruchomy, podczas gdy górny, który był napędzany kołem wodnym, mógł być oddzielony, aby kontrolować, jak gruba jest mączka. Oba kamienie były pofałdowane tak, że ruch mielący górnego kamienia miażdżył mączkę do pożądanej konsystencji. Dodatkowa pszenica, która miała być zmielona, mogła być dodawana do młyna przez otwór w górnym kamieniu. Mączka była następnie przesiewana przez sita w celu uzyskania mąki.
Grupą osób, które w pełni wykorzystały technologię młyna wodnego w średniowieczu byli cystersi. Ten zakon został założony w roku 1098, zaraz po tym jak koło wodne zrewolucjonizowało zachodnią Europę. Na początku XII wieku, św. Bernard (1090-1153) przejął zakon i próbował uzyskać wolność społeczną poprzez wykorzystanie młynów wodnych do zapewnienia niezależności finansowej. W ciągu następnych 50 lat cystersi osiągnęli przewagę w dziedzinie energii wodnej i technologii rolniczej. Klasztory były budowane na sztucznie wytworzonych kanałach, które biegły przez cały kompleks. To źródło bieżącej wody dostarczało energii do takich działań jak młynarstwo, cięcie drewna, kucie metali i produkcja oliwy z oliwek. Było to również źródło słodkiej wody dla codziennych potrzeb i spełniało potrzeby związane z usuwaniem ścieków. Klasztory cystersów były doskonałym przykładem zorganizowanych fabryk, które okazały się ważne w handlu tamtych czasów.
Innymi źródłami energii, które pojawiły się w średniowieczu były wiatrak i młyn pływowy. Wiatrak pojawił się przed końcem XII wieku. Choć nie był wydajny ze względu na zależność od ilości panującego wiatru, wiatraki mogły mielić zboże i wykonywać inne zadania podobne do młynów wodnych. W miarę postępu technologicznego powstawały coraz bardziej wydajne wiatraki. Umożliwiały one wykorzystanie energii na obszarach oddalonych od źródeł wody, pod warunkiem, że wiatr był niezawodny. Młyn pływowy, który pojawił się mniej więcej w tym samym czasie, próbował wykorzystać siłę zmieniającego się pływu do zapewnienia energii dla młyna. Podczas gdy ich zastosowanie nie wydawało się być powszechne, młyny pływowe miały najprawdopodobniej znaczący korzystny wpływ na lokalne społeczności, które ich używały.
Wpływ
Młyny wodne pomogły zmienić sposób życia w średniowiecznej Europie i miały wpływ na wszystkie poziomy społeczeństwa, od pojedynczych osób po całe kraje. Z pewnością młyny wodne miały natychmiastowy i bezpośredni wpływ na ludzi, którzy je obsługiwali. Ten pozytywny wpływ polegał przede wszystkim na oszczędności czasu i pieniędzy. Ludzie mogli wykonać większą ilość pracy w krótszym czasie i przy niższych kosztach dzięki młynowi napędzanemu wodą. Choć zwykle nie uważa się go za część rewolucji przemysłowej, młyn był prekursorem tej epoki. Cena ludzkiej pracy była dość wysoka, więc umożliwienie młynowi wykonywania większości zadań było bardzo opłacalne. Jedna osoba mogła teraz wykonać tę samą pracę, co wiele innych, z pomocą mocy generowanej przez koło wodne. Nie wydaje się jednak, by wielu ludzi korzystało z tej technologii, by zwiększyć ilość wolnego czasu. Raczej wydaje się, że ten postęp technologiczny został wykorzystany do zwiększenia znacznie produkcji niektórych towarów i materiałów na sprzedaż i zysk.
Młyn często służył do przesunięcia organizacji przemysłowej i władzy z centrów miejskich do bardziej wiejskich obszarów bliżej źródeł wody. W ten sposób miasta stały się potężniejsze, często kosztem miast. Jednym z dobrych przykładów tego było zastosowanie energii wodnej w procesie przemysłowym znanym jako pełnienie. Fulling był procesem kurczenia i zagęszczania tkanin. Zanim w trzynastym wieku zaczęto stosować młyny wodne, proces ten wykonywano za pomocą osób tupiących nogami w tkaninę lub bijących ją kijem. Był to oczywiście proces bardzo czasochłonny i pracochłonny. Młyn fularski umożliwiał wykonywanie tej pracy za pomocą drewnianych młotków napędzanych wodą. Teraz tylko jeden człowiek był potrzebny, aby zapewnić prawidłowe przesuwanie się tkaniny przez maszynę. Proces ten zrewolucjonizował przemysł i zapoczątkował reformę. Większość pracy była teraz skoncentrowana w obszarach wiejskich zamiast centrów miejskich.
Wpływ, że ta mechanizacja miała na ustanowienie rynków krajowych nie może być pominięty. Teraz, że towary były produkowane w szybszym tempie, z większą ilością i przy mniejszych kosztach, nowe granice gospodarcze mogą być zbadane. Powstały wielkie rynki krajowe, aby znaleźć rynek zbytu dla zwiększonej dostępności towarów. Młyny wodne zmniejszały koszty pracy ludzkiej, dostarczając energii do mielenia zboża i innych towarów, garbowania skór, tłoczenia warzyw na olej, piłowania drewna, kucia metali, polerowania zbroi, mielenia skał, obsługi miechów wielkopiecowych i rozdrabniania zacieru na piwo. Młyn wodny służył jako główne źródło energii przed wynalezieniem silnika parowego. Jego technologia była stale ulepszana i znajdowano nowe zastosowania dla generowanej mocy.
Te postępy w technologii, które doprowadziły do ulepszenia młyna wodnego, zostały ostatecznie zastosowane w innych dziedzinach. Jako przykład, przejście z poziomego do pionowego koła wodnego wymagało przekładnie być używane na pociąg napędowy do przeniesienia mocy. Ten zmechanizowany proces stał się dość skomplikowany z kolejnych ulepszeń, a te pomysły zostały później dostosowane na mniejszą skalę, aby zegary i inne podobne urządzenia mechaniczne.
Młyny wodne również służył do zmiany równowagi władzy, zarówno lokalnie i na poziomie krajowym. Na poziomie lokalnym, ktokolwiek obsługiwał i kontrolował młyn, miał największą władzę. Z działającym młynem, miasto mogło prosperować dzięki wzrostowi handlu. Większa produkcja towarów zwiększała popyt na surowce, który w dużej mierze był zaspokajany przez miejscowych kupców. Wraz ze wzrostem dochodów miasto mogło sobie pozwolić na większą ochronę i dzięki temu było bezpieczniejsze. Te same pomysły można było zastosować na większą skalę w skali całego kraju. Zastosowanie młynów wodnych umożliwiło krajom takim jak Anglia otwarcie nowych rynków i czerpanie znacznych korzyści z tego handlu. Młyn wodny miał znaczący wpływ na średniowieczne społeczeństwo i pozostawił swój ślad na wielu poziomach.
JAMES J. HOFFMANN
Dalsza lektura
Gies, F., and J. Gies. Cathedral, Forge, and Waterwheel: Technology and Invention in the Middle Ages. London: HarperTrade, 1995.
Holt, R. The Mills of Medieval England. London: Longman, 1988.
.