Primele surse de energie ale omenirii

La inceput,singura sursa de energie de care dispunea omul a fost propia sa forta fizica.Iar cand omul a vazut ca aceasta nu-i era suficienta pentru o anumita activitate,a trebuit sa se asocieze cu alti oameni ,sau sa-si sporeasca propia-i forta ,nascocind diverse unelte.Cea dintai unealta ,si cea mai importanta,a fost parghia.Pe principiul parghiei se bazeaza si cele patru unelte ,cel mai mult folosite in Antichitate(pe care in sec I d.Chr Heron din Alexandria le-a descris perfect in „Mechanica ” sa):cuiul ,surubul,macaraua si scripetele multiplu.Pe acelasi principiu al parghiei se bazeaza si alte unelte;de pilda ,teascul pentru storsul strugurilor si maslinelor,cunoscut in Grecia cu cel putin 16 secole inainte de Christos.Dar cine poate spune de cate zeci de mii de ani dateaza vasla?Despre arcul cu sageti stim din desenele preistorice din paleoliticul superior ca era intrebuintat la vanatoare sau in lupta cam de acum 30.000 de ani.

Arcul cu sageti

Arcul cu sageti ,insa,-o unealta de alt tip decat cele precedente,ce acumuleaza energie pentru a o elibera brusc in momentul necesar-are la baza un alt principiu:acela al fortei resortului elastic,pentru care omul preistoric gasea numeroase modele in natura.Aceasta unealta care folosea energia acumulata a avut o importanta incalculabila in istoria omenirii,daca ne gandim ,de pilda,la varianta ei ,balestra(care a ramas timp de secole arma principala in Europa)sau ,la acea balestra uriasa care era catapulta-principala arma a artileriei antichhitatii(Vitruvius mentioneaza catapulte exceptionale care puteau arunca bolovani de 135 kg).Dar nu numai in domeniul militar si-a gasit aplicarea resortul elastic,ci si ca arc de ceasornic,incepand din sec XIV d,Chr(pana atunci orologiile functionau prin actiunea greutatilor atarnate).Toate aceste unelte -surse de energie tin exclusiv de forta propie a omului.Un moment important a fost acela cand omul a inceput sa foloseasca forta unor animale domestice -la transportul poverilor ,apoi la tractiune.Cam de prin sec V i.Chr asinii si catarii  actionau si morile de macinat minereul de argint din minele Greciei,iar doua secole mai tarziu,morile de macinat grane.La tractiune insa,calul nu a putut sa dea un randament deosebit:in medie forta calului este de 16 ori mai mare ca a omului ,dar din cauza harnasamentului primitiv calul nu va putea inlocui mai mult decat forta a patru oameni.

Sursele naturale de energie

In istoricul evolutiei surselor de energie invantate si folosite de om ,momentul cel mai important este marcat de utilizarea surselor naturale de energie.Nu vom vorbi de energia termica si forta vaporilor,energia solara,electrica sau nucleara,pentru ca folosirea acestora este o cucerire relativ recenta.Ne oprim la cele mai vechi si mai importante de-a lungul veacurilor:la sursele de energie furnizate de apa si vant.

Primele mori de apa aveau axul vertical si roata orizontala.Acest tip cunoscut sub numele de ”moara greceasca”(desi era originar din Orientul Apropiat)a fost folosit timp de 3.000 de ani,-in unele regiuni din nordul Europei pana acum jumatate de secol. Foarte raspandit in Europa in tot Evul Mediu,a servit la macinatul granelor.

Celalat tip de moara de apa,pe care-l cunoastem cu totii,adica cel cu axul rotii orizontal ,a fost proiectat abia in sec I i.Chr. de Vitruvius(dar practic a fost folosita doar incepand din sec II d.Chr).Avand o roata cu diametrul de 2 metri actionata de curentul apei curgand la baza rotii,aceasta moara putea macina cam 180 de kilograme de grau intr-o ora-in timp ce o moara cu roata actionata de doi oameni sau de un catar daca macina 4-5 kilograme de grau pe ora.

Mult mai eficiente erau morile actionate de sus,prin caderea apei,adusa printr-un canal de scurgere.O astfel de moara romana,cu 16 roti actionand printr-un angrenaj de lemn putea macina 3.000 de kilograme de grau intr-o ora.

Alte doua varietati erau morile plutitoare si cele actionate de maree-cunoscute inca din sec X,dar majoritatea datand din secolul XVIII,fara sa fi avut ,insa,o mare importanta ca surse de energie.

Bineinteles ca energia hidraulica nu servea numai la macinatul granelor.Mii de mori de apa erau folosite pentru a actiona joagarele,teascurile pentru struguri,masline sau seminte uleioase,pisalogii pentru minereu,foalele pentru cuptoarele de topit ,etc.Timp de trei veacuri (din sec XVI pana in sec XIX )roata actionata de apa a fost cea mai importanta sursa de energie mecanica cunoscuta in Europa si America.

In fine ,energia furnizata de forta vantului a fost folosita mai intai captata de panzele corabiilor in urma cu cinci milenii.In schimb moara de vant,ca sursa de energie ,nu este atat de veche ca moara de apa:se pare ca afost folosita pentru prima data in Persia in sec VII d.Chr,mai intai la pomparea apei pentru irigatie ,apoi pentru macinat.Chinezii si indienii o foloseau pentru extractia sucului din trestia de zahar.Din Orient,arabii au adus-o in Spania,iar cruciatii ,in restul Europei.Primele mori de vant aveau ,ca si cele de apa,axul rotii vertical.Celalat tip ,cu axul orizontal ,tipul obisnuit in toata Europa,are un randament mult mai mare ,pentru ca forta vantului actioneaza neintrerupt pe intreaga suprafata a tuturor aripilor.O problema pentru morile de vant era orientarea lor in directia vantului.La inceput, intreaga structura (si aripile si moara de macinat)putea fi rotata,dupa nevoie.Abia in sec XIV d.Chr s-au construit morile cu turn,in care numai partea superioara a turnului ,cu aripile ,era rotat.Moara de vant avea multiple intrebuintari.In Tarile de Jos,unde functionau peste 8.000 de mori ,multe serveau la evacuarea apei in sistemul de canale prin care regiuni vaste au fost smulse marii si destinate agriculturii.

Inconvienintul morilor de vant si a celor de apa era ca energia generata de ele nu putea fi folosita decat pe locul unde erau instalate.Arabii,in special,au incercat si sisteme de transmitere la oarecare distanta a energiei produse,dar cu prea mari pierderi.Cu toate acestea ,rotile morilor hidraulice si aripile morilor de vant -care nu puteau produce o forta decat de cel mult 10 cai putere-au fost (pana la revolutia industriala de la mijlocul sec XVIII )singurii generatori importanti de energie.