Människans försök att fånga  vinden

FRÅN VAKNA!:S MEDARBETARE I SPANIEN

VAD kommer du att tänka på när du ser väderkvarnen här intill? Ett holländskt landskap kanske? Eller Don Quijote, den uppdiktade spanske adelsmannen som trodde att väderkvarnar var farliga jättar? Kanske får bilden dig att tänka på en restaurerad väderkvarn som nu är en sevärdhet i din hemtrakt.

Väderkvarnar finns fortfarande här och var på landsbygden i många delar av världen, även om de nu för tiden kanske mest betraktas som charmiga påminnelser om en svunnen tid. Men i hundratals år representerade väderkvarnarna den allra modernaste tekniken. Och på senare tid, efter att praktiskt taget ha varit bortglömd i årtionden, har själva principen bakom väderkvarnarna upplevt en renässans som folk överallt får nytta av. I den här artikeln får du veta mer om historien bakom väderkvarnarna och om hur de anpassats i takt med att nya vindar har blåst och nya behov har uppstått.

Malning utan möda

Det hela började med det grundläggande behovet av bröd. Forntida folk, exempelvis israeliterna, malde säd med hjälp av ”handkvarnar” för att få mjöl till bröd. (4 Moseboken 11:7, 8) Men att dra runt en tung sten som var placerad ovanpå en annan sten var slitsamt. Med tiden blev det allt vanligare att man använde tyngre kvarnstenar som fick ”dras runt av en åsna” eller något annat dragdjur. (Matteus 18:6) Men det fanns nackdelar också med de djurdrivna kvarnarna.

Människan hade redan lärt sig att utnyttja vattenkraft med hjälp av vattenhjulet och att driva segelfartyg med hjälp av vindkraft. Och kanske var det någon gång på 600-talet, någonstans på de torra stäpperna i Asien eller Mellanöstern, som dessa två principer kombinerades för att få vinden att driva runt en kvarnsten. De vinddrivna seglen på den här nya uppfinningen drev en lodrät axel som var fäst vid en kvarnsten. * Den här enkla väderkvarnen användes till att mala vete eller korn och till att pumpa upp vatten. Det är verkligen sant att nöden är uppfinningarnas moder!

Förändringar i konstruktionen

De tidiga väderkvarnarna, vars segel roterade runt en lodrät drivaxel, var inte speciellt effektiva. Men verkningsgraden blev betydligt högre när man upptäckte att mer kraft kunde alstras genom att man fäste seglen eller vingarna vid en horisontell axel som stack ut genom ett torn. När den horisontella axeln roterade, överfördes rörelsen med hjälp av ett antal kugghjul till en lodrät axel som i sin tur drev runt kvarnstenen. Den här förändringen gjorde att väderkvarnarna bättre kunde ta vara på vindens energi. De nya kvarnarna var kraftfulla nog att driva tunga maskiner, som exempelvis cirkelsågar.

Men oavsett vad kvarnarna användes till behövdes en konstant energiförsörjning. Och vinden är ju som bekant ganska nyckfull och byter riktning titt som tätt. Hur skulle man kunna få vingarna att alltid vara vända mot vinden? En tidig lösning var den svängbara kvarnen, eller stolpkvarnen. Den här kvarnen var byggd  kring en stolpe, vilket gjorde att hela anordningen, med vingar och allt, kunde vridas mot vinden.

De vridbara kvarnarna kunde förstås inte göras hur stora som helst, och därför bestämde sig andra kvarnbyggare för att göra underbyggnaden fast och i stället ha en vridbar överdel, eller hätta. Hos sådana väderkvarnar skjuter drivaxeln ut från hättan, vilket gör det möjligt att vrida hättan och vingarna mot vindriktningen, från vilket håll det än blåser. Men hur gjorde mjölnaren för att vrida hättan, med tanke på den sammanlagda vikten av drivaxeln, vingarna och bromsanordningen? Titta en gång till på fotot av en väderkvarn i Cartagena i Spanien på föregående sida. Där kan du se en bom som skjuter ut från hättan bakom kvarnen och når ända ner till marken. Den kanske ser ut att vara en stödbjälke men är i själva verket en hävstång. Bommen kan skjutas eller dras av människor eller djur, så att hättan vrids till dess vingarna är riktade mot vinden.

Andra väderkvarnar har ett litet propellerliknande vindhjul som sitter på baksidan av hättan. Med hjälp av vindhjulet vrider sig vingarna automatiskt i rätt riktning. Hur går det till? Tänk dig att de stora vingarna är riktade rakt mot vinden och snurrar för fullt. Plötsligt börjar det blåsa från ett annat håll, så att hastigheten på vingarna avtar. Vindhjulet, som sitter fästat i rät vinkel mot vingarna, fångar nu vinden och börjar snurra. Rörelsen sätter i gång ett antal kugghjul som automatiskt vrider hättan och vingarna tills de återigen står rakt mot vinden.

Från segel till luckor

Något annat som gör vinden svårfångad är att den alltid varierar i styrka. De tidiga väderkvarnarna, vars segel påminde om fartygssegel, var besvärliga att anpassa till olika vindhastigheter. Om man belastade bromsarna för mycket kunde friktionsvärmen göra att det började brinna. Starka vindbyar kunde orsaka att vingarna brakade in i varandra eller in i själva kvarnen med enorma skador som följd. Ibland kunde det hända att bromsarna gav efter just när mjölnaren befann sig på en vinge för att reva seglen, så att han slungades upp i luften!

År 1772 löstes det här problemet. En skotsk kvarnbyggare ersatte seglen med luckor som öppnades och stängdes automatiskt och som påminde om jalusier. I boken Windmills sägs det: ”När det kommer en stark vindby blir trycket på luckorna högre än spänningen på fjädern så att luckorna öppnas, släpper igenom luft och får vingarna att sakta farten. När vinden avtar, blir spänningen på fjädern högre än vindtrycket så att luckorna stängs, vilket gör att vindfånget blir större och vingarnas hastighet bibehålls.”

Väderkvarnarna, med sina vridbara överdelar och vingar med automatisk justering, hade sina glansdagar i slutet av 1800-talet, då det beräknades att de europeiska väderkvarnarna hade en sammanlagd effekt på omkring 1 500 megawatt. * Men sedan började  förändringens vindar blåsa, och den nya tekniken introducerade elektriciteten, ångturbinen och förbränningsmotorn. Väderkvarnarna kunde inte konkurrera med de nya maskinernas flexibilitet och effektivitet, och det verkade som om deras vingar hade slutat snurra för gott. Men så uppstod det ett oväntat behov.

Moderna motsvarigheter

Energikrisen på 1970-talet gjorde att man började undersöka andra former för elproduktion som inte var beroende av fossila bränslen. Ungefär samtidigt ökade oron för luftföroreningar orsakade av fossila bränslen. Sökandet efter ”ren” energi tog därmed sin början. Plötsligt blev vindkraft ett populärt alternativ, och utvecklingen av vindkraftverk satte fart.

Dagens ”väderkvarnar” är mycket smalare än sina föregångare. Till skillnad från den traditionella väderkvarnen förbrukas kraften från de moderna vindturbinerna normalt inte inom anläggningen. Varje turbin omvandlar vindkraften till elenergi, som ofta överförs till det allmänna elnätet. År 1988 producerade de nya ”väderkvarnarna” i Europa 1 500 megawatt elenergi, lika mycket som deras föregångare gjorde hundra år tidigare.

Moderna vindparker, med vad som liknar ljusa, enorma träd, placerade på framträdande höjder, har blivit ett nytt inslag i landskapsbilden på många håll. Vindkraftverken är kanske inte vackra, men många anser att ett mindre trevligt synintryck är ett lågt pris att betala för de tiotusentals megawatt ren energi som de producerar. De här moderna väderkvarnarna är ett betydelsefullt bidrag till de ansträngningar som görs världen över för att minska växthuseffekten, något som alla får nytta av.

Men varken traditionella väderkvarnar eller moderna vindkraftverk skulle fungera utan den obegränsade mängd ”ren” energi som finns i själva vinden. Vi kan verkligen vara tacksamma mot Honom som har ”skapat vinden”! (Amos 4:13)

[Fotnoter]

[Bild på sidan 23]

El Molino Zabala, spansk väderkvarn med åtta segel

[Bild på sidorna 24, 25]

Moderna vindkraftverk, Cádiz, Spanien

[Bilder på sidan 25]

1. Consuegra, Spanien

2. Mallorca, Spanien

3. Aruba, Små Antillerna

[Bildkällor]

Godo-Foto

Godo-Foto