Fram till 1700-talet hade mänskligheten som vi hittills sett varit nästintill helt beroende av den kemiska energi som finns lagrad i växter och djur. Genom matsmältningen kan vi omvandla denna energi till mekanisk energi i form av muskelkraft. Det mänskliga livet hade varit begränsat av denna energiomvandling, ”vilket innebar att nästan alla människor ständigt skulle förbli fattiga och tvingas slita i sitt anletes svett för sitt dagliga ris eller bröd”.86 Det satt således innan 1700-talet ett energilås på utvecklingen, ett övre tak bestämde hur stort välstånd det mänskliga samhället kunde nå. Ångmaskinen kom att bli nyckeln.
I och med industrialiseringen trädde mänskligheten in i den exosomatiska energiregimen. De fossila bränslena ersatte muskelkraften som främsta energikälla. Denna förändring kom successivt att omvälva samhällsstrukturen från grunden. Det centrala i förändringen var de maskiner som kunde omvandla den kemiska energi som lagrats i hundratals miljoner års till mekanisk kraft.87
Stenkol hade använts i England i hundratals år innan industrialiseringen, då främst till uppvärmning. England hade stora koltillgångar, men innan kanalbyggen erbjöd effektiva transportmöjligheter var det inte lönsamt att använda kol i någon större utsträckning. Då transporterna ökade kom kolet att väga upp den engelska bristen på mark.
86 McNeill & McNeill (2006), s. 254. 87 McNeill (2003), s. 30ff.
Kolproduktionen 1815 genererade en energimängd motsvarande den en möjlig skog lika stor som den brittiska huvudön. England höll på att omvandlas till ett högenergisamhälle.88 Detta var möjligt just på grund av att kol har ett långt mycket högre energivärde än biomassa som till exempel ved.89
Ett problem med kolutvinningen var att gruvorna lätt svämmades över av såväl grund- som regnvatten. Varken de människor, djur eller den vind- och vattenkraft som användes för att forsla vattnet ur gruvorna gav tillräckliga resultat. En annan lösning krävdes.90 Lösningen kom att bli ångmaskinen som uppfanns av engelsmannen Thomas Newcomen 1712. Maskinen byggde på att vatten hettades upp till ånga med hjälp av kol. Ångan sprutades sedan växelvis in i en cylinder för att där pressa upp en kolv som var fäst vid en balansbom. För att kolven skulle dras neråt sprutades kallt vatten in så att ångan kondenserades till en liten mängd vatten, ett vakuum uppstod. Kolvens rörelse gjorde att balansbommen kunde vippas fram och tillbaka.91 Maskinens konstruktion gjorde dock arbetet med att pumpa upp vatten ur kolgruvorna ineffektivt. Newcomen-maskinen hade en verkningsgrad på bara en halv procent.92
James Watt kom att bli den som förbättrade ångmaskinens verkningsgrad avsevärt. Det var när skotten Watt reparerade en Newcomen-maskin 1764 som han kom på att den ödslade energi. Genom att spruta in kallt vatten i den varma cylinder uppstod den energiförlust som höll maskinens verkningsgrad så pass låg. Watt experimenterade med att leda in ångan i en separat närliggande behållare för att kondenseras. Tekniken kom att revolutionera ångkraften och Watts maskin gav tre gånger så mycket användbar energi än Newcomens.93
När Watts patent på ångmaskinen gick ut kring 1800 fanns det cirka 2000 ångmaskiner i England. Kolpriserna sjönk och det kom snart nya förbättringar av ångmaskinen. Detta ledde i sin tur till att maskinens användningsområden blev flera. Istället för att bara pumpa vatten ur gruvor användes nu ångmaskinen inom textil-, porslins- och järnindustrin. Sedermera dök även de rörliga ångmaskinerna upp i form av lokomotiv och ångfartyg, vilka ytterligare hjälpte till att underlätta transporten och utnyttjandet av kolets energi.94
88 McNeill & McNeill (2006), s. 254f. 89 Crosby (2006), s. 61f.
90 Crosby (2006), s. 70. 91 Crosby (2006), s. 72f.
92 Smil, Vaclav (1999), Energies – An Illustrated Guide to the Biosphere and Civilization, Cambridge: MIT Press, s.
143.
93 Crosby (2006), s. 76.
I Alla tiders historia Maxi behandlas ångmaskinen och stenkolet på en rad olika ställen. Författarna lyfter fram många aspekter av stenkolets användningsområden, men också vad det tillsammans med ångmaskinen fick för betydelse för transportssystemet. Det stycke vi här lyfter fram rör dock bara uppfinnandet och utvecklandet av ångmaskinen.
Ångkraften var ingen nyhet för 1700-talet – principen att använda ånga som kraftkälla var känd sedan antiken. I början av 1700-talet hade britten Newcomen konstruerat en ångmaskin för att pumpa upp vatten ur de allt djupare kolgruvorna. På 1760-talet fick instrumentmakaren James Watt vid Glasgows universitet in en Newcomen-maskin för reparation. Medan han lagade den funderade han på hur maskinen skulle kunna bli effektivare. 1769 tog Watt ut det första patentet, och efterhand förbättrade han verkningsgraden så att endast en fjärdedel av kolets erfordrades för samma effekt. På 1780-talet lyckades Watt också omvandla upp- och nedgående pumprörelse till en roterande rörelse. […] Ångmaskinen gjorde det möjligt att lägga fabrikerna där det bäst passade, oberoende av vattenkraft, t.ex. vid flodmynningar, hamnar eller kolfyndigheter.95
Epos avhandlar ångmaskinens och dess skapare i en faktaruta friställd från den löpande
texten. Den fokuserar på James Watt och hans livsgärning. I avsnittet ”Den industriella revolutionen” ligger tyngdpunkten för den löpande texten på textilindustrin där berörs även ångkraften.
Men det dröjde till början av 1700-talet innan ångkraften för praktiska ändamål. […] Den spreds i gruvområdena under 1700-talet men var inte helt lyckad då den förbrukade för mycket kol. Det blev istället en skotsk ingenjör och instrumentmakare vid universitetet i Glasgow, James Watt, som kom att räknas som ångmaskinens uppfinnare. Han började med att bygga om Newcomens maskin så att kolåtgången minskade avsevärt.96
På 1780-talet blev fabriksägarna inte längre beroende av vattenfall för att få energi. 1785 startade nämligen den första spinnmaskinen som drevs av ångkraft. Nu kunde fabrikerna läggas i stora städer nära hamnar och koldistrikt.97
Perspektiv på historien A delar upp sin beskrivning av den industriella revolutionen i två
separata delar. Den första fokuserar på ”Stenkol, ångkraft och järn” medan den andra belyser ”Stål, elektricitet och olja”.
Den industriella revolutionen betydde inte bara att man började använda maskiner utan också att energiförsörjningen och transportsystemet omdanades. Även här gick England i spetsen. Motorn i
95 Almgren m.fl. (2002), s. 232. 96 Sandberg m.fl. (2003), s. 289. 97 Sandberg m.fl. (2003), s. 288.
utvecklingen var utvinning av stenkol, den viktigaste energikällan i ett land som hade brist på både vattenkraft och skogar. Det var för att pumpa upp vatten ur kolgruvorna som ångmaskinen utvecklades. I slutet av 1700-talet lyckades pionjärer som James Watt och Matthew Boulton förbättra verkningsgraden och kraftöverföringssytemet så att mekanisk kraft från ångmaskiner kunde användas inte bara i gruvorna, utan också i andra industriella processer. Nu behövde inte längre fabrikerna placeras i närheten av vattendrag utan där det passade bäst med tanke på transporter och avsättningsmarknader.98
Kommentarer: I samband med ångmaskinen blir energibegreppet tydligare i läroböckerna.
Författarna till de tre läroböckerna behandlar alla att Watt förbättrade verkningsgraden.
Alla tiders historia Maxi och Perspektiv på historien A gör det direkt, Epos indirekt genom att
nämna en minskad kolåtgång. Det är främst Perspektiv på historien A som sätter in uppfinnandet av ångmaskinen i ett större sammanhang. Författarna menar att samhällets energiförsörjning omdanades. Människan började utnyttja en ny energiresurs; fossil energi i form av energislaget stenkol. Detta gjordes enligt författarna för att det rådde en brist på andra energiresurser. Ingen av framställningarna pekar tydligt på att ångmaskinens fördel var att den kunde omvandla kemisk energi till mekanisk energi.
Ångmaskinen innebar början på den exosomatiska energiregimen. Förtjänstfullt kan maskinens uppkomst och verkningar förklaras med en klar och tydlig energikoppling. Utnyttjandet av den fossila energiresursen inleds på stor skala i samband med ångmaskinens användande av stenkol. Detta lägger grunden för det högenergisamhälle vi ser runt omkring oss idag. För att kunna förstå och tolka vårt samhälle idag krävs den historiska kunskapen om att de fossila energislagen förändrade våra levnadsvillkor, detta på grund av deras höga energivärde. Ångmaskinen skapades för att åstadkomma en energitjänst; pumpandet av vatten ur kolgruvorna. Genom den positiva återkopplingseffekt som detta skapade möjliggjordes fler energitjänster, till exempel inom transportsystemet.