Översikt
För den industriella revolutionen på 1700-talet användes många kraftkällor. Användningen av slavarbete var den första källan till storskalig makt. Detta följdes av framsteg inom djurkraft som möjliggjordes genom uppfinningen av verktyg som hästhalsbandet. Ännu viktigare var den medeltida teknikens framgång när det gällde att utnyttja vatten- och vindkraft. Vattenhjulet är en av de äldsta kraftkällor som människan känner till. Det var den första typ av kraft som utnyttjades av människan och som inte genererades av djur eller människor. När vattenhjulen kombinerades med rätt utrustning för att bilda en kvarn användes de för att mala korn, driva sågverk, driva svarvar, driva pumpar, smida bälgar, framställa vegetabiliska oljor och driva textilkvarnar. Det fungerade som den viktigaste kraftkällan i det medeltida Europa och gjorde att de flesta städer behövde ligga i närheten av vatten för att kunna utnyttja denna typ av kraftkälla. I Domesday Book (en bok som bygger på Vilhelm I:s undersökning av England år 1086) uppskattades det att det fanns nästan 6 000 vattenkvarnar i England vid den tiden, och många källor menar att detta antal mer än fördubblades under de följande tvåhundra åren. Vattenkvarnen fungerade som den primära kraftförsörjningen fram till ångmaskinens intåg under den industriella revolutionen.
Från ett modernt perspektiv är driftsprinciperna för den vattendrivna kvarnen ganska enkla. För att generera energi leds vatten till ett hjul och driver det i en cirkelrörelse. Det snurrande hjulet överför kraften till en drivaxel som kan användas för att flytta många delar av utrustningen. Dessa användes ursprungligen för att vrida kvarnstenar och mala korn. Senare utnyttjades denna genererade kraft för att driva andra typer av verktyg.
Bakgrund
Det finns bevis för att vattenkraft har använts sedan åtminstone 300 f.Kr. i Egypten. Det är möjligt att denna teknik kan ha anpassats från kulturer som perserna eller kineserna. De tidigaste kända exemplen på vattenkvarnar använde tidigare exempel på vattenkraft för att utnyttja hjul som låg platt på vattnet och som var direkt fastsatta på drivaxeln i en horisontell utformning. När hjulet vände sig, gjorde också drivaxeln det. Eftersom denna typ av uppställning var ineffektivt tillverkades snart vattenhjul med vertikal utformning. Dessa typer krävde annan teknik eftersom det behövdes kugghjul och kugghjul för att överföra kraften till kvarnarna. Det fanns två typer av vertikala vattenhjul som togs i bruk vid denna tid. Det underskottshjulet vilar direkt i strömmen och är beroende av vattnets kraft för att driva hjulet. Utan en konstant vattennivå och vattenflöde kan hjulet därför inte generera någon större kraft, och det är oanvändbart när vattenflödet är lågt. Den överskjutande modellen är mycket effektivare och är mycket mindre beroende av mängden och kraften från vattnet eftersom den använder gravitationskraften för att driva hjulet. Vattnet leds till hjulet via en ränna eller ett rör och släpps direkt på hjulets paddel. Hjulet snurrar och driver axeln så att kraften kan utnyttjas som användaren vill. I takt med att tekniken ökade mot senare medeltiden blev kvarnverksamheten alltmer komplex.
Den tidigaste formen av att mala korn mellan två stenar anpassades för användning i en vattenkvarn. Spannmålet stampades mellan två kvarnstenar tills det blev till mjöl. Den nedre kvarnstenen var fast medan den övre kvarnstenen som drevs av vattenhjulet kunde skiljas åt för att styra hur grovt mjölet blev. Båda stenarna var räfflade så att den övre stenens malningsrörelse skulle krossa mjölet till önskad konsistens. Ytterligare vete som skulle malas kunde läggas till kvarnen genom en öppning i den översta stenen. Mjölet siktades sedan genom silar för att få fram mjöl.
En grupp individer som utnyttjade vattenkvarnstekniken fullt ut under medeltiden var cisterciensermunkarna. Denna klosterorden grundades år 1098, strax efter att vattenhjulet hade revolutionerat Västeuropa. I början av 1100-talet tog Sankt Bernhard (1090-1153) över ordern och försökte få social frihet genom att utnyttja vattenkvarnar för att skapa ekonomiskt oberoende. Inom de följande 50 åren hade cistercienserna nått fram till spetsen för vattenkraft och jordbruksteknik. Klostren byggdes på artificiellt tillverkade kanaler som löpte genom hela komplexet. Denna källa till rinnande vatten gav kraft till aktiviteter som kvarnar, träskärning, smide av metaller och framställning av olivolja. Det var också en källa till färskvatten för de dagliga behoven och uppfyllde behoven av avloppsrening. Cisterciensklostren var bra exempel på organiserade fabriker som visade sig vara viktiga i den tidens handel.
Andra kraftkällor som dök upp under medeltiden var väderkvarnen och tidvattenkvarnen. Väderkvarnen dök upp före slutet av 1100-talet. Även om de inte var effektiva på grund av att de var beroende av den förhärskande vindens styrka, kunde väderkvarnarna mala säd och utföra andra uppgifter som liknade vattenkvarnar. I takt med att tekniken utvecklades utvecklades effektivare väderkvarnar. Dessa gjorde det möjligt att utnyttja kraft i områden som låg långt från vattenkällor, förutsatt att det fanns en pålitlig mängd vind. Tidvattenkvarnen, som dök upp vid ungefär samma tid, försökte utnyttja kraften från det skiftande tidvattnet för att ge energi till kvarnen. Även om deras användning inte verkade vara utbredd, hade tidvattenkvarnen mer än troligt en betydande gynnsam inverkan på de lokalbefolkningar som använde dem.
Inverkan
Vattenkvarnar bidrog till att förändra levnadssättet i det medeltida Europa och påverkade alla samhällsnivåer, från den enskilde individen till hela länder. Visst hade vattenkvarnarna en omedelbar och direkt inverkan på de människor som använde dem. Denna positiva påverkan skulle främst ha bestått i att man sparade tid och pengar. Människor kunde utföra en större mängd arbete på kortare tid och till lägre kostnader med en vattendriven kvarn. Även om kvarnen vanligtvis inte anses vara en del av den industriella revolutionen var den en föregångare till den eran. Priset på mänsklig arbetskraft var ganska dyrt, så att låta en kvarn utföra merparten av arbetet var mycket kostnadseffektivt. En person kunde nu utföra samma arbete som många andra med hjälp av den kraft som genererades av vattenhjulet. Det verkar dock inte som om många människor använde denna teknik för att öka sin fritid. Snarare verkar det som om detta tekniska framsteg användes för att kraftigt öka tillverkningen av vissa varor och material för försäljning och vinst.
Kvarnen tjänade ofta till att förflytta den industriella organisationen och makten från stadscentra till mer lantliga områden närmare vattenkällor. På så sätt blev städerna mäktigare, ofta på städernas bekostnad. Ett bra exempel på detta var tillämpningen av vattenkraft på den industriella process som kallas fulling. Fulling var en process för att krympa och förtjocka tyg. Innan den användes i vattenkvarnar på 1200-talet utfördes vallningen av personer som trampade på tyget med fötterna eller slog det med ett slagträ. Detta var uppenbarligen en mycket tidskrävande och arbetsintensiv process. I fullingkvarnen kunde arbetet utföras med trähammare som drevs av vatten. Nu behövdes bara en man för att se till att tyget rörde sig ordentligt genom maskineriet. Denna process revolutionerade industrin och inledde en reform. Majoriteten av arbetet var nu centrerat på landsbygden i stället för i städerna.
Den effekt som denna mekanisering hade på upprättandet av nationella marknader kan inte förbises. Nu när varor producerades i snabbare takt, i större mängd och till lägre kostnad kunde nya ekonomiska gränser utforskas. Stora nationella marknader upprättades för att hitta avsättningsmöjligheter för den ökade tillgången på varor. Vattenkvarnar minskade en stor del av de mänskliga arbetskostnaderna genom att tillhandahålla kraft för att mala spannmål och andra varor, garva hudar, pressa grönsaker till olja, såga trä, smida metaller, polera rustningar, pulverisera stenar, driva blästugnsbälgar och krossa mäsk till öl. Vattenkvarnen var den viktigaste kraftkällan innan ångmaskinen uppfanns. Dess teknik förbättrades ständigt och nya användningsområden hittades för den genererade kraften.
Dessa tekniska framsteg som ledde till en förbättring av vattenkvarnen tillämpades så småningom på andra områden. Som exempel kan nämnas att övergången från det horisontella till det vertikala vattenhjulet krävde att man använde kugghjul på drivlinan för att överföra kraften. Denna mekaniserade process blev ganska komplex med successiva förbättringar och dessa idéer anpassades senare i mindre skala för att tillverka klockor och andra liknande mekaniska anordningar.
Vattenkvarnar tjänade också till att förändra maktbalansen, både lokalt och nationellt. På lokal nivå hade den som drev och kontrollerade kvarnen mest makt. Med en fungerande kvarn kunde staden blomstra tack vare den ökade handeln. Den ökade produktionen av varor intensifierade efterfrågan på råvaror, som till stor del tillgodosågs av lokala köpmän. I takt med att intäkterna ökade kunde staden erbjuda större skydd och blev därmed säkrare. Samma idéer skulle kunna tillämpas i större skala för en landsomfattande nivå. Användningen av vattenkvarnar gjorde det möjligt för länder som England att öppna nya marknader och dra betydande fördelar av denna handel. Vattenkvarnen hade ett betydande inflytande på det medeltida samhället och satte sina spår på många nivåer.
JAMES J. HOFFMANN
Fördjupad läsning
Gies, F., och J. Gies. Katedral, smedja och vattenhjul: Technology and Invention in the Middle Ages. London: HarperTrade, 1995.
Holt, R. The Mills of Medieval England. London: Longman, 1988.