Vannoccio Biringuccio (cirka 1480-1539) var en italiensk renæssanceingeniør. Han arbejdede især med metalliske materialer og støbte kanoner for fyrsterne i Venedig og Firenze.
I 1540 udgav han en bog om pyroteknikken, det første samlede værk om metallurgi. Det var på et tidspunkt i historien, hvor teknisk viden ellers primært blev videregivet af mundtlige kilder og i øvrigt helst holdt hemmelig.
Biringuccio beskæftigede sig med ild, men han var også klar over vandets store betydning for teknologiens fremskridt. Rigelig vandkraft, skrev han, var det første, man skulle sikre sig, når man opbyggede et smelteværk:
»Af alle ulemper er manglen på vand den værste og bør først og fremmest undgås (…), for vandhjulets løftekraft er meget stærkere og mere sikker end et hundrede mænds.«
Biringuccios udsagn er vidne om vandkraftens store betydning for den teknologi- og samfundsudvikling, der fandt sted i løbet af middelalderen og den tidlige renæssance.
Middelalderen var ikke en mørk udørk, sådan som mange historieskrivere i renæssancen og oplysningstiden gerne ville fremstille den. Middelalderen var tværtimod præget af en rivende udvikling inden for landbrugsteknologi, metallurgi, glasfremstilling, pottemageri, byggekunst og brug af naturlige energikilder som vind og vand.
Vandmøller fandtes i middelalderen
Et af de mest iøjnefaldende vidnesbyrd om vandmøllens udbredelse i middelalderen er Dommedagsbogen fra England, der indeholdt oplysninger om blandt andet ejendomme og befolkning, indsamlet i 1085-1086.
Bogen angiver 5.624 vandmøller på over 3.000 forskellige placeringer. Stort set alle vandløb i det sydlige og østlige England var dækket med møller. I mange områder var der godt en kilometer mellem møllerne, nogle steder kun nogle få hundrede meter.
Det svarede til en mølle for hver 50 husholdninger, og møllen betød stor arbejdsbesparelse for befolkningen. På det tidspunkt var England ikke mere teknologisk udviklet end Mellem- og Sydeuropa, og vandmøller var sandsynligvis endnu mere udbredte her, men vi ved det ikke med sikkerhed.
Vandmøller blev brugt i Danmark i slutningen af 900-tallet
I Danmark var vandmøller i brug fra slutningen af 900-tallet. Det var især i forbindelse med oprettelse af klostre, at vandmøllerne vandt frem. Munke stod for driften og for den nødvendige udveksling af viden.
Af Jyske Lov fra 1241 fremgår det, at mølleerhvervet var et frit erhverv for alle, der havde det nødvendige damsted. Som møllerne voksede, blev det mere og mere omkostningstungt at slå sig ned som møller, og større mølleanlæg blev opført og drevet af kirke, konge og adel.
Vandmøllen var datidens vigtigste energikilde
Vandmøllen var middelalderens vigtigste energikilde og udgjorde et naturligt samlingssted i lokalsamfundet. Møllerne blev primært brugt til at formale korn, og mens nogle møllere havde specialiseret sig i at male bygmalt til ølbrygning, malede andre mel til bagning.
Selv om møllerne medførte en højere udnyttelse af kornet og kunne male finere mel end håndkværne, var middelalderens mel meget groft i forhold til det mel, vi kender i dag.
Der var ikke noget alternativ til det grove mel, og klids gode virkning på fordøjelsen var allerede velkendt dengang. Ud over at male korn blev vandmøller også brugt til at save brænde, fremstille papir, drive blæsebælge ved smedjer og smelteovne og forarbejde uld.
Hastig teknologisk udvikling i middelalderen
Vandmøllen var en vigtig teknologi i middelalderen, men også vigtig for vores historiske forståelse af den teknologiske udvikling i perioden.
Forestillingen om, at der i middelalderen – i modsætning til antikken – fandt en hastig teknologisk udvikling sted, bygger blandt andet på information om udbredelsen af forskellige typer af vandmøller.
På baggrund af denne viden konkluderede flere teknologihistorikere, at man i antikken ikke helt havde forstået mulighederne i den nye kraftteknologi, sikkert fordi der var slaver nok at tage af.
Romerriget havde deres egne mølleanlæg
Nyere arkæologisk forskning har vist, at vandmøller også var udbredte i Romerriget, og at der fandtes mange forskellige slags møller. Romerne brugte vandmøller til at male korn og havde endda også udviklet en slags tidlige produktionsmøller, som blev brugt i forbindelse med håndværk.
Endvidere er mange af de opfindelser, for eksempel brug af kamaksel og drivhammer, som man før har tilskrevet middelalderens møllere, også blevet fundet ved romerske mølleanlæg.
Senere brugt til produktion af materielle varer
I løbet af 1600- og 1700-tallet blev vandkraft i stigende grad brugt til produktion af varer som tekstiler og redskaber, og vandmøller udgjorde dermed grundlaget for den tidlige industrialisering i Europa.
Samtidig opstod der interesse for effektivisering af møllernes vandhjul. Den svenske Christopher Polhem (1661-1751) var en af de første, der udviklede forsøgsapparatur for at eksperimentere med vandhjulsmodeller. I 1697 etablerede han sit 'laboratorium mechanicum', som var en mekanisk forsøgs- og uddannelsesinstitution.
Polhem konkluderede, at overfaldshjulet er mere effektivt end underfaldshjulet, en konklusion som også franskmanden Antoine Deparcieux (1703-1768) og briten John Smeaton (1724-1792) nåede frem til senere i 1700-tallet. Polhems resultater blev ikke publiceret og var ikke kendt af Deparcieux og Smeaton.
Vandmøller blev nu bygget på teori
Hvor tidligere vandmøller var udviklet med brug af erfaringsbaseret viden, var Polhems, Deparcieux’ og Smeatons eksperimenter for første gang i historien bygget på teori, modeller og systematiske målinger.
Deres forsøg med vandhjul var nogle af de allertidligste eksempler på en videnskabelig tilgang inden for de praktisk-tekniske fag – det, som vi i dag vil kalde ingeniørvidenskab.
De var alle praktiserende ingeniører, samtidig med at de var medlemmer af deres respektive landes videnskabelige akademier. Kombinationen af det praktisk-faglige og det teoretisk-videnskabelige gjorde dem i stand til at udvide grænserne for både teknologien og videnskaben.
Eksperimenterne viste, at den gældende teori for vandhjuls effektivitet, udviklet af den franske matematiker Antoine Parent (1666-1716) i begyndelsen af 1700-tallet, var fejlagtig.
Parent havde beregnet, at et vandhjul maksimalt kunne opnå en effektivitet på 15 procent, men Smeatons tal viste 33 procent for underfaldshjul og hele 67 procent for overfaldshjul. I løbet af anden halvdel af 1700-tallet fik man yderligere empirisk viden om forskellige vandhjuls effektivitet.
Mange søgte at forbedre den teoretiske forståelse af vandhjulet, heriblandt den franske søfartsingeniør Jean Charles de Borda (1733-1799). Bordas analyser vandt anerkendelse i begyndelsen af 1800-tallet og blev brugt til forbedringer af vandhjulet.
Det er et klassisk eksempel på, at den praktisk funderede viden virker som inspiration til teoretisk forskning, som så igen inspirerer den teknologiske udvikling.
Poncelet-hjulet forbedrede energieffektivitet
Den franske ingeniør Jean-Victor Poncelet (1788-1867) opfandt i 1823 et vandhjul med kurvede skovle frem for flade, som var det traditionelle design.
Det var et forsøg på at imødekomme Bordas teori om, at den største effektivitet blev opnået, hvis skovlens hastighed var så tæt på vandets som mulig. De kurvede skovle var netop tilpasset vandets strømning.
Poncelethjulet gav en væsentlig forbedring af vandmøllernes energieffektivitet, og det var en forløber for senere udviklinger af vandturbinen.
En anden afgørende faktor for de nye vandhjul ud over Bordans teoretiske arbejde var, at man nu kunne udføre skovlene i bøjet metal af en tilstrækkelig høj kvalitet. Nyudviklinger inden for metalproduktion var med til at gøre de nye vandhjul mulige.
Industrier med fokus på drivkraft blomstrede frem
I første halvdel af 1800-tallet var der stor efterspørgsel på drivkraft i Europas fremvoksende industrier. Vandhjul bygget i metal var mere effektive, mere holdbare og kunne laves i langt større skala end de traditionelle vandhjul af træ.
Vandkraft var den altdominerende kraftkilde og generelt set en velkendt og udbredt teknologi. Men vandkraften havde også visse begrænsninger:
For det første var den stedbundet til større vandløb og floder, for det andet var den ikke helt stabil, og for det tredje kunne vandmøller – trods forbedringerne – ikke levere energi i de mængder, som den tiltagende industrialisering krævede.
Ved 1800-tallets afslutning havde dampmaskinerne stort set overtaget rollen som industriens vigtigste kraftkilde. I Danmark var antallet af vandmøller på sit højeste i 1890’erne.
Vandkraft fik en ny betydning for befolkningen
Det var også ved 1800-tallets slutning, at ordet vandkraft gradvist fik ny betydning. Her begyndte de første elproducerende vandkraftværker at skyde op i USA og Europa. Fremkomsten af højspændingsnet og udvikling af højtydende vandturbiner betød, at det gav mening at satse på vandkraft som en vigtig del af elforsyningen.
I 1920’erne blev godt 40 procent af USA’s elektricitet produceret med vandkraft. Tendensen gik i retning af større og større vandkraftværker, og det blev nødvendigt at lovgive i forhold til dæmningsanlæg og landindvinding.
Danmarks største vandkraftværk er Gudenåcentralen, også kendt som Tangeværket, der blev indviet 8. januar 1920. I 1920’erne producerede værket 20 procent af Jyllands samlede elforbrug.
Tangeværket laver stadig strøm svarende til 3.000 husstandes årlige forbrug, og den nuværende koncession løber frem til 2045.
På verdensplan står vandkraft i dag for omtrent 20 procent af den samlede elproduktion, og mange steder i verden er man stadig helt afhængig af vandets drivende kraft.
