в какой стране ветряные мельницы
В стране ветряных мельниц (Нидерланды)
Поездка вглубь этой сказочной страны стоила нам потери одного дня в Амстердаме (из двух запланированных по программе тура). Но, я нисколько не жалею, ведь мы увидели совсем другую — пасторальную Голландию. С Юлей, которая живет с мужем Яном в небольшом голландском городке, мы познакомились на фото сайте. И, когда мы отправлялись в тур по пяти столицам Европы, она с радостью согласилась показать нам несколько своих любимых мест в Голландии. Одно из которых — местечко Ursem, что непадолеку от деревушки Маркен. Там мы наяву попали в сказку, потому что раньше никогда не видели столько мельниц в одном месте…
В Голландии традиционно существовали разные типы ветряных мельниц: мукомольная — молола зерно, мельница-водокачка — откачивала воду в реки, мельница с «толчеями» — отжимала масло из семян, бумажная — использовалась для изготовления бумаги, лесопильная — для распиливания лесоматериалов. Одно из самых главных предназначений мельниц было — осушение земель, ведь Голландия — страна, отвоеванная у моря. Первая такая мельница появилась в XV веке. В этих мельницах вполне можно было жить — в них был жилой отсек. В наше время в Голландии около 150 мельниц до сих пор являются обитаемыми. В них живут мельники со своими семьями.
И вот еще интересный момент. Около 300 лет назад спрос на ветряные мельницы был очень велик. В разобранном виде их грузили на корабли и отправляли в другие государства. Страну наводнили иностранцы, которые предлагали мастерам мельничного дела работу за границей. Вскоре голландские мельницы стали появляться в других странах, что нанесло урон мельничному делу в самой Голландии. К середине XVIII века правительство приняло правильное решение, и запретило экспорт ветряных мельниц…
Благо усилиям самоотверженных добровольцев древние мельницы сохраняются в хорошем состоянии, а туристы могут любоваться теми же самыми мельницами, которые некогда вдохновляли живописцев на создание шедевров.
История создания ветряных мельниц
Эпизод 1. Пробуждение силы
Происхождение ветряных мельниц затеряно во тьме веков. Стандартная для рунета формулировка «мельницы впервые упоминаются в 1750 году до н. э. в кодексе вавилонского царя Хаммурапи» терпит научный крах, стоит только открыть месопотамский свод законов. Невероятно прогрессивный для своего времени, этот кодекс регламентирует все на свете, но мельниц не упоминает. В нем встречаются устройства по орошению земли, но мельницы ли это – тайна, сравнимая с падением Вавилона.
Следующей на роль родителя загадочного механизма пробуется Греция. Математик Герон Александрийский в I веке н. э. в трактате «Pneumatica» описывает устройство, похожее на прототип ветряной мельницы. Древние рукописи страдают от переводов и интерполяций, современные ученые доверяют им с опаской – слово anemurion, например, может трактоваться и как мельница, и как флюгер. Древний грек похоже писал о ветряке из бумаги, простой детской игрушке. Патент на ветряную мельницу Эллада не получает. Вопрос о том, где и когда построены первые ветряные мельницы, остается открытым.
Первое упоминание ветряных мельниц приходится на Персию и X век н. э.
Наступают темные века, средневековый период с падения Западной Римской империи и до эпохи Возрождения. В темноте не разглядеть и ветряных мельниц: даже если они уже крутили свои лопасти, их движение скрыто от глаз историков. Сирия, Месопотамия и Персия становятся частью исламского мира, и греческое наследие попадает в руки арабов. Многие греческие трактаты переводятся и дополняются, инструменты заимствуются. След ветряных мельниц теряется в переселениях и захватнических войнах, чтобы вновь появиться на Востоке, где сыщики с историческим образованием впервые обнаружили ветряные мельницы.
Эпизод 2. Новая надежда
Первое настоящее упоминание ветряных мельниц приходится на Персию и X век н. э. «…Земля ветров и песка. Там ветер гонит мельницы и поднимает воду из ручьев, чтобы орошать сады. Нигде в мире нет места, где ветра используются чаще», – путешественники оставляли такие описания персидских владений. Археологи нашли остатки тех мельниц.
Великаны, чей исторический след так тяжело было обнаружить, имели от 6 до 12 лопастей-рук. Эти мельницы работали почти как сегодняшние. Вращаясь в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, лопасти приводили в движение шестеренки – совсем как в часах, а те в свою очередь запускали похожие на каменные блины жернова. В них-то и происходил процесс помола. Материалы – зерно или краски – попадали в жернов и в движении измельчались.
Есть мнение, что подобный жернов – одна из первых конструкций в истории человечества, старше даже самого дедушки колеса. Карл Маркс в «Капитале» переносит статус первенца и на всю ветряную мельницу в принципе. Для него она – важнейшее изобретение человека, в котором отразились, как в зеркале истории, все изменения подходов производства.
Легенды из географических трактатов гласят, что в 644 году н. э. в исламской столице Медине халиф Омар был убит рабом – пленным персидским техником. На допросе по делу убийства раб утверждал, что может строить мельницы, движимые ветром. В другом варианте рассказа халиф просто спросил ремесленника, может ли он построить мельницу, управляемую ветром, на что тот ответил: «Я построю мельницу, о которой будет говорить мир».
Исламские ученые настаивают, что популяризацию мельниц в Европе обеспечили Крестовые походы. Если крестоносцы, захватив предметы роскоши, позаимствовали и идею ветряных мельниц, то впервые они приметили их, наверное, после удара буйного сарацина, потому что в Европу мельница пришла перевернутой на 90 градусов – в буквальном смысле. Персидские мельницы были горизонтальными, европейцы построили вертикальные.
Эпизод 3. Атака клонов
Первая вертикальная мельница появилась в 1185 году в маленькой деревне Йоркшир, откуда она, перешагнув Ла-Манш, отправилась блуждать по Европе, как и должно великану, гигантскими шагами. В XIV веке мельницы стали главным источником силы. Примерно 3 тыс. ветряных мельниц приходилось на Бельгию, 10 тыс. – на Англию и 9 тыс. – на Голландию. Самым уважаемым человеком в округе был тот, кто подчинил себе ветер, – владелец мельницы, чаще всего – крупный феодал. Богатство жителей определялось по количеству мельниц в регионе, а близость крупного города распознавали по крутящимся лопастям, совсем как сейчас она заметна по черному дыму заводов.
Мельницы помогали во всем – от производства специй до помола зерна и резки пиломатериалов, но дерево быстро изнашивалось, и тогда на помощь мельникам пришел камень. Первую каменную ветряную мельницу построили в Дувре в 1295 году. Строительство из камня обходилось очень дорого, его могли позволить себе только дворяне и правительство. Чтобы сэкономить, каменные мельницы строили прямо в башнях старых замков.
Лучшие башенные мельницы принадлежали Нидерландам, государству мельниц. Одна из самых густонаселенных стран Европы, Голландия чувствовала острую нехватку плодородной почвы. В XVI веке изобретатель Ян Лигвотер приспособил ветряные мельницы для осушения глубоких водоемов и разработал систему последовательной перекачки воды. После этого площадь Нидерландов увеличилась на 10 %. Ни одна страна ни в то время, ни после не могла конкурировать с Нидерландами ни по качеству, ни по количеству мельниц. Именно голландцы придумали поворачивать мельницу в сторону ветра, что позволило получать больше энергии ;– еще один буквальный поворот в развитии технологии. Мельник, как капитан корабля, поворачивал свой штурвал вслед за ветром, натягивая паруса лопастей и указывая курс. Штурвал крепился к мельнице и был похож на простую подпорку. Позже технологию модернизировали и поворачивать стали только верх мельницы с главным механизмом.
Изображение ветряных мельниц, 1344 г. Фото: lezart.free.fr
Суммарное количество ветряных мельниц в мире в 1850 году доходило до 200 тысяч. Они применялись для перекачки воды, как лесопилки, при изготовлении специй, какао, табака, горчицы, красок, мела и многого другого. Некоторый функционал старых мельниц похож на выдумку сценаристов фентези-саг: они были движущей силой для бронированных колесниц или использовались, чтобы бросать пчелиные улья на стены укреплений подобно катапульте.
Эпизод 4. Империя наносит ответный удар
Великаны мирно соседствовали с людьми, в XVIII–XIX веках ветряные мельницы стали привычным элементом любого пейзажа. От мельницы для нужд семьи человечество перешло к массовому производству мельниц на заводах. Мельницы штамповали, как сейчас ноутбуки и телефоны. Ими пользовались всюду – от Америки до Японии. Годовой выпуск в развитых странах составлял сотни тысяч ветряков. Если бы инопланетяне решили тогда познакомиться с человечеством, они бы подумали, что планету населяют ветряные мельницы, а люди только помогают им.
На юго-востоке США вылов дождевых червей с помощью метода «ворчание червя» является довольно прибыльным бизнесом. По деревянному колу, воткнутому в землю, совершают ритмичные постукивания. Вибрации вызывают червей на поверхность. Нет достоверной информации о том, почему черви ведут себя именно так, но предполагают, что они восприимчивы к низкочастотным импульсным колебаниям почвы. Вероятно, для червей подобные колебания схожи со стуком дождевых капель. Подобные же звуковые вибрации вызывает вращение лопастей мельниц, и черви у мельниц лезут наружу.
Эпизод 5. Возвращение джедая
Ветряные мельницы спасла Скандинавия. Страны, у которых почти нет собственных запасов нефти, были вынуждены покупать ее у соседей. Во время Первой мировой войны поставки нефти в Данию практически прекратились, и нужда заставила страну обратиться к энергии ветра. В 1939 году Вторая мировая война вызвала очередной перерыв в поставках топлива, и прежние помощники понадобились вновь. Осознав уязвимость своей экономики, правительства скандинавских стран запустили исследовательские программы для распространения и развития идеи альтернативной энергии.
Самые высокие башенные ветряные мельницы в мире – 30-метровая ветряная мельница Moulton Windmill в Англии и 33,5–42,5-метровые ветряные мельницы De Nolet в Нидерландах.
Энергия ветра потенциально может дать человечеству весь необходимый объем электричества. Дания успешно размещает ветряные фермы в море, мельницы там могут работать больше 90 % времени. Дания, Нидерланды и Германия планируют заложить остров в Северном море, адаптировав его под нужды самого масштабного ветропарка в истории – целый остров отполированных до блеска великанов нового поколения.
Международный музей ветряных и ;водяных мельниц. Фото: www.suedheide-gifhorn.de
Из 10 тыс. ветряных мельниц, которыми пользовалась Голландия в 1850 году, примерно тысяча все еще стоит. За некоторыми ухаживают добровольцы, другие до сих пор работают в коммерческих целях, страхуя современные насосные станции. Район Заан был настоящим царством мельниц, к концу XVIII века там насчитывалось 600 действующих ветряков. Этот регион и сейчас полон ветряных великанов, каменных и деревянных – туристы едут туда за духом средневековья и красивыми фотографиями.
Эпизод 6. Скрытая угроза
Несмотря на преимущества ветроэнергетики, некоторые люди выступают против массового строительства ветряков. Экологическая обстановка, угроза птицам и эстетическое несоответствие привычному пейзажу – претензий к мельницам много, но не все они имеют под собой реальное обоснование, хотя животные действительно часто страдают от работы лопастей, особенно – птицы и черви.
Взгляд изнутри на ветряную мельницу в Австралии. Фото: Verhoeven.roel
Единственная реальная проблема мельниц связана с утилизацией лопастей. К 2035 году масса уже отработанных лопастей вырастет до 200 тыс. тонн, а человечество все еще не решило, как от них экологично избавиться. Все способы, которыми мы располагаем сейчас, связаны с загрязнением окружающей среды, так что философия энергии ветра в этом случае прихрамывает на пару лопастей.
– Да где же эти великаны? – спросил Санчо Панса.
– Да вот они перед тобой! – ответил Дон Кихот. – Видишь, какие у них огромные руки? У иных чуть ли не в две мили длиной.
– Поверьте, ваша милость, – это вовсе не великаны, а ветряные мельницы. А то, что вы называете руками, вовсе не руки, а крылья, которые вертятся от ветра и приводят в движение жернова.
Ветряные заводы: история (и будущее) промышленных мельниц
Вот нашла очень хорошую статью о мельницах. Начало расследования было положено здесь http://lada-3.livejournal.com/tag/мельницы
В 1930-х и 1940-х годвх, несколько десятилетий после появения парового двигателя, сделавшего энергии ветра устаревшими, голландские исследователи упрямо продолжали улучшение – и без того очень сложных традиционных ветряных мельниц. Результаты были впечатляющими, и нет сомнений в том, что сегодня армия ecogeeks может улучшить их еще больше. Имеет ли смысл оживлять промышленные мельницы и снова преобразовывать кинетическую энергию в механическую?
Ветряные и водяные мельницы не были новыми технологиями – обе появились ещё в древности и используемые в последущие средние века технически ничем не отличались. Однако древние цивилизации, как греки и римляне едва использовали их, возможно из-за религиозных причин и из-за достаточно большого запаса людей рабского труда.
Водяные мельницы были более многочисленными, чем ветряные мельницы. Это вполне логично, так как они представляют из себя более простые и более надежные технологии; поток реки может меняться в зависимости от сезона, но в целом река всегда содержит воду. Кроме того путем использования каналов и шлюзовых ворот можно точно контролировать поток воды для обеспечения скорости или нагрузки.
Сколько было ветряных мельниц?
Количество ветряных мельниц в раннем средневековье остается неизвестным, поскольку те несколько кадастров, которые могли бы быть изучены не различают между водояными и ветряными мельницами. Например, мы знаем, что было от 10 000 до 12 000 заводов в Великобритании в 13-м веке, но мы не знаем, сколько из них были ветряными (их должно был меньшинство). У нас есть все данные на отдельные ветряные мельницы, которые начинают появляться в конце 12-го века. Только в 1700-х и 1800-х годах, когда технология ветряной мельницы действительно стала популярной, появляются более точные кадастры.
В 1750-х насчитывалось от 6000 до 8000 ветряных мельниц в Нидерландах, в 1850 году там уже было их 9000. Для сравнения это почти в 5 раз больше чем есть ветряных турбин в Нидерландах сегодня (1,974 турбины по состоянию на сентябрь 2009 года). В Великобритании было 5000 до 10000 ветряных мельниц в 1820 году. Франция имела 8700 ветряных мельниц (и 37 000 мельниц) в 1847 году. Германия 18,242 ветряные мельницы в 1895 году (по сравнению с около 18 000 ветровых турбин сегодня) и Финляндии 20 000 ветряных мельниц в 1900 году. Португалия, Испания, несколько средиземноморских островов и многие страны Восточной Европы и Скандинавии имели тоже много ветряных мельниц.
Общее количество ветряных мельниц в Европе составляла около 200 000 (на пике), по сравнению с около 500 000 водяных. Ветряные мельницы были построены в сельской местности и в городах и даже на стенах крепостей и укреплений для того, чтобы поймать больше ветра.
В 16-м веке, появилось много новых промышленных применений ветряным мельницам: пилорамы-мельницы, бумажные фабрики, горчичные мельницы, мельницы табака.
Хлеб и овёс были основным продуктом питания средневековья (мясо, рыба и овощи были доступны только для богатых) и зерна использовались дробленые или молотые. Один человек мог взять с ручной мельницы за два часа в день достаточно муки для средней семьи. Измельчение зерна оставалось наиболее важным видом использования ветряных мельниц до конца 19-го века. Однако уже в 16-м веке появилось много новых применений ветряных мельниц.
Текстиль был другой отраслью, в которой сила ветра пришла на помощь: ветряные мельницы дробления льна, подготовка конопляных волокон (для производства веревки и парусины), валяния (для создания мягкой шерсти), краски и дубления шкур животных.
Одно из самых зрелищных развитий технологии энергии промышленного ветра произошло в районе Заан, регион, расположенный чуть выше Амстердама в Нидерландах. Хотя район окружен водой, потенциал энергии воды был ограничен, поскольку земля там равнина и поэтому сила потока рек довольно низка. Ветра, с другой стороны, там сильны. Многие из применений ветряных мельниц, описанных выше появились впервые (и иногда только) в районе Заан.
Говорят, что регион является первым в мире промышленно развитым районом. От 1600-х до 1750-х годов, когда Нидерланды стали важной экономической силой, около 1000 ветряных мельниц были построены и работали здесь (см. карту). Мельницы имели имена, как и корабли.
Первая лесопилка («Het juffertje» или «Мисси») была построена в городе Зандам Корнелисом в 1596 году. В 1630 году уже насчитывалось 83 лесопилки к северу от Амстердама, из которых 53 были расположены в районе Заан. Пик был достигнут в 1731 году когда в Нидерландах было 450 лесопилки, 256 из них в районе Заан.
Другое раннее промышленное применение энергии ветра в районе Заан было производство бумаги – это было, в конце эпохи, в которой появился печатный станок. Первая ветряная мельница («De Gans» или «Гусь» 1605 г.) и в 1740 году насчитывалось бумагоделательных 40 мельниц. В середине XVII века голландская бумажная фабрика была существенно улучшена, что позволило добиться белизны бумаги и создавать её быстрее.
Источник резервного питания: Животные
В странах, где потенциал энергии воды недостаточен некоторые из этих работ совершались при помощи животных, главным образом лошадей. Например, в Нидерландах, в 1850 году, насчитывалось 1800 ветряных мельниц для измельчения кукурузы, а также 1300 horsemills для измельчения гречки – зерно, которое требует более устойчивого источника питания для измельчения.
Столбовые мельницы и мельницы-башни.
Ранние средневековые ветряные мельницы были простыми машинами, производными от водяных. Однако в течение следующих столетий, ветряные мельницы стали очень сложной технологии. Ветряные мельницы являются гораздо более сложными машинами чем водяными, потому что скорость ветра и направление меняются постоянно. Ранее ветряные мельницы в Иране и Афганистане были горизонтального типа на вертикальной оси и таким образом не должны были адаптироваться к изменениям в направлении ветра. Но эти машины, которые были гораздо менее эффективными, никогда не использовались в Европе.
Первоначально средневековые монтажники решали проблему разного направления ветра, поворачивая всю мельницу на центральной оси так, чтобы появлялась возможность противостоять ветру. Это была так называемая «столбовая мельница». В 14 м веке появился второй тип ветряной мельницы, в котором только крыша и крылья поворачиваются а тело мельницы остаётся стационарным. Это была так называемая «мельница башня», которая позже была совершенствована голландцами.
Башни мельницы были также преобладающим типом вокруг Средиземного моря, но это были менее эффективные машины с очень разнообразными крвльями. Потому что этот стационарный, основной корпус башни мельницы должен был быть построен из камня или кирпича, для стойкости. Оба типа по-прежнему используются, но многие столбовые мельницы были заменены на башни мельницы между 16-м и 18-м веками.
Настройка крыльев против ветра
В наши дни, ветровые турбины настраиваются против ветра автоматически с помощью электронного оборудования. Когда ветер становится слишком сильным, электроника прячет лопасти от ветра, чтобы их не разорвало в клочья. Средневековые монтажники не имели микрочипов, и поэтому они должны были найти другое решение.
На протяжении многих веков ветряные мельницы направлялись против ветра вручную. Двигали большой хвостовой столб на задней части мельницы, перенесили его в требуемое положение и снова фиксиорвали на одном из двенадцати позиций, затем погружали в землю в круге вокруг мельницы.
Это не простая задача, потому что тело такой мельницы нужно повернуть с весом всех механизмов внутри. Некоторые заводы были оборудованы лебедкой в конце столба, что облегчало задачу немного. Крыша мельницы башни поворачивалась аналогичным образом, с помощью гораздо большего хвоста достигающего земли. Вентиляционные отверстия были пробурены в сторонах тела мельницы – когда ветер начал дуть через одно из этих отверстий, мельник знал, что изменилось направление ветра.
Регулировка крыльев: сложная задача
Опять же на протяжении веков, мельник продолжал это делать вручную. В принципе существует два способа, чтобы приспособиться к изменению скорости ветра. Незначительные различия в скорости ветра могут быть покрыты внутри мельницы, путем увеличения или уменьшения нагрузки. Например в кукурузной мельнице адаптация к более высокой скорости ветра может быть создана путем расширения разрыва между жерновами и добавки зерна. Поскольку нагрузка увеличивается, количество витков ветрила остается более или менее тем же, несмотря на более высокие скорости ветра.
Когда изменения в скорости ветра становились слишком большим, мельнику ничего не оставалось как выбраться из мельницы и отрегулировать ветрило. Традиционные ветряные мельницы не были оборудованы лопастями, но имели крылья-паруса – главным образом деревянный каркас обтянутый холстом (в холодном климате, холст, как правило, был заменен на крылья из древесины, которые были легче обрабатывать в холодных условиях).
Вернуться к традиционным ветряным мельницам?
Сегодня ветряные мельницы и водяные, которые преобразуют кинетическую энергию непосредственно в механическую считаются устаревшими, и в то время как некоторые выжили, лишь немногие из них имеют какие-либо коммерческие функции в развитых странах. Ветровые турбины теперь превращают возобновляемые источники энергии в электричество, которое впоследствии может быть преобразовано обратно в механическую энергию.
Конечно невозможно управлять телевизором с плоским экраном или ноутбуком с помощью механической энергии, но многие другие процессы могут в принципе по-прежнему осуществляться тем старомодным. Зерно до сих пор мелется, древесина еще пилится, семена еще должны быть нажаты, но теперь мы используем электричество для привода машин, которые выполняют те же процессы. Это электричество может создаваться с помощью современных ветровых турбин, или других возобновляемых источников энергии и это будущее, о котором мечтают многие.
