Aandrijving, de basis van industrialisatie en transport

De uitvindingen die aan de basis stonden van de industriële revolutie waren die welke de automatische aandrijving, dat wil zeggen de voortstuwing, van machines en voertuigen mogelijk maakten. Met machines die aangezwengeld moesten worden door mens of dier kwam er van industrialisatie niet zoveel terecht. Er was een op kolen werkende stoommachine nodig om een voorzichtig begin te maken, maar ook dat was niet afdoende. In de loop van de 19de eeuw kwamen er steeds meer vormen van aandrijving bij zoals stoomturbines, benzinemotoren en elektromotoren. Deze ontwikkeling bewoog twee kanten op: enerzijds werden de turbines steeds groter en indrukwekkender, anderzijds kwamen er de alsmaar kleinere, lichtere en compactere motoren, waarvoor tal van nieuwe toepassingen kwamen.

Adolph von Menzel - Eisenwalzwerk (ijzerwalserij) 1875. Zware industrie waar nog erg veel arbeiders voor nodig waren. Bovendien moesten ze onder lastige omstandigheden werken en dat, toen nog, zes lange dagen in de week. Vaak werden deze mannen niet zo oud.

Wat is aandrijving?

Het is gemakkelijk om het aandrijfmechanisme van een machine te verwarren met de brandstof of de toelevering van brandstof en dat gebeurt dan ook vaak. Dit is echter niet correct en verwarrend. De term aandrijving verwijst naar dat onderdeel van een machine dat ervoor zorgt dat de door de brandstof aangeleverde energie daadwerkelijk wordt omgezet in beweging. Deze beweging zet dan een verder proces in gang dat ervoor zorgt dat een machine of voertuig gaat lopen. Dit wordt ook wel de voortstuwing genoemd.

Vooral de toelevering van elektriciteit als brandstof kan in dit kader verwarring opleveren. Gecompliceerde apparaten als dynamo's en generatoren die worden gebruikt voor de opwekking van elektriciteit lijken wel iets op bijvoorbeeld een stoomturbine. Anderzijds kunnen batterijen en accu's gemakkelijk worden verward met bijvoorbeeld een motor.

Er is echter een duidelijk verschil in functie tussen een leverancier van energie enerzijds en een aandrijfmechanisme anderzijds. Vandaar dat in dit artikel alleen motoren en turbines worden besproken.     

Ludovic Bassarab - Het dorsen. Datum onbekend (grofweg rond 1900). Het wordt vaak vergeten, maar ook landbouwmachines gebruikten stoomaandrijving. Dat werd vaak gedaan met behulp van een zogeheten locomobiel, een op een locomotief lijkende, verplaatsbare stoommachine.

Het onheil van de stoommachine

De stoommachine, zoals in 1769 gepatenteerd door James Watt, heeft de wereld compleet en totaal veranderd. Hij zette een proces van industrialisatie in gang dat niet meer viel te stoppen. Dankzij de stoommachine maakte de mensheid een reuzensprong vooruit in zijn ontwikkeling, niet voor niets industriële revolutie genoemd. Als gevolg hiervan nam in de westerse wereld de welvaart explosief toe.

Dat alles neemt echter niet weg dat een stoommachine een onding is. Het is een groot en lomp apparaat en er moeten wagonladingen kolen gestookt worden om hem gaande te houden. Vervolgens braakt dit gevaarte een ontzagwekkende hoeveelheid rook uit, die alles in de directe omgeving zwart van de roet achterlaat.

Dat besefte de westerse mens zich te laat. Men was al te zeer verknocht aan de voordelen van de industrialisatie en de wereld vol nieuwe mogelijkheden die er was opengegaan. De massale toevoer van consumptiegoederen, de nieuwe reismogelijkheden door de trein, de relatief hoge lonen die voormalige landarbeiders in de fabriek konden verdienen, de winsten voor de ondernemers; men wilde dat niet meer kwijt. Integendeel, men wilde vooral meer.

Claude Monet - De trein. 1872.

De uitdaging waar men aldus voor kwam te staan, was het zoeken naar een betere weg. De industrialisatie diende letterlijk en figuurlijk te worden voortgestuwd op manieren die minder belastend waren dan de stoommachine. De sleutel hiertoe was het uitvinden van nieuwe vormen van aandrijving: compacter of juist in staat veel meer vermogen te realiseren dan de stoommachine, maar altijd minder vervuilend en zuiniger met brandstof.

Turbines: groter en efficiënter

De ontwikkelingen rondom de stoommachine zelf stonden nooit stil. Al in de jaren '30 van de negentiende eeuw besefte men dat hij voor de aandrijving van sommige fabrieksmachines en voor de alsmaar groter wordende stoomboten niet krachtig genoeg was. Gewoon grotere stoommachines bouwen kon echter ook niet omdat dan de benodigde hoeveelheid kolen niet was aan te slepen.

Kortom, de bestaande stoommachine moest een stuk efficiënter gaan werken om een veel krachtigere vorm van aandrijving mogelijk te maken. Het antwoord op dit vraagstuk werd gevonden in de stoomturbine. Deze werkte ook op stoom, maar maakt daar relatief gezien een stuk zuiniger gebruik van. Nadeel van de turbine was echter dat deze vrij groot van afmeting zou blijven.

Zie voor meer informatie over stoomturbines het artikel over stoomboten.

Stoomturbines voor de SS Imperator in aanbouw bij bouwer AG Vulcan Works in 1912. Zie rechts het groepje mensen om de afmetingen mee te vergelijken.

Motoren: een compactere aandrijving

Stoommachines en turbines maakten door hun omvang vooral industrialisatie op grote schaal mogelijk. Al snel ontstond er echter ook behoefte aan kleinschaligere vormen van mechanisatie. Die zouden in plaats van de grote juist de kleine ondernemer ten gunste komen. Deze ondernemers hadden immers niet genoeg ruimte en kapitaal voor een stoommachine beschikbaar.

Daarom zochten uitvinders al vanaf de jaren '20 van de 19de eeuw naar een compactere vorm van aandrijving voor een kleiner type machine. lange tijd bleef dat echter zonder succes. Uiteindelijk kwam het echter toch tot de uitvinding van twee typen motoren, namelijk de verbrandingsmotor en de elektromotor. Deze kwamen vanaf ongeveer 1880 ter beschikking, waarna er nog jarenlang de ene na de andere verbetering werd aangebracht.

Uiteindelijk zouden motoren, net als de stoommachine, bijpassende nieuwe soorten van transport opleveren. Daar waar de stoommachine met de stoomboot en de trein grootschalige vormen van transport mogelijk maakte, zorgde de motor juist voor kleinschalige en veel individuelere vormen van vervoer als de auto en de bus.

Jules Chéret - Affiche voor Benzo-Moteur. 1901. Dit merk benzine werd aldus de poster geleverd in 'gelode blikjes en capsules'. Benzinestations, bezinepompen en plastic jerrycans kende men immers nog niet.

Een nieuwe tijdperk

Al deze uitvindingen brachten een nieuwe fase van industrialisatie voort die voorzichtig begint in 1876, maar vanaf 1900 op volle toeren draait. Ondanks de indrukwekkendheid van veel stoomturbines wordt de nieuwe fase toch vooral gekleurd door de vele mogelijkheden die tot stand worden gebracht door de motoren. Het gemotoriseerde tijdperk is aangebroken.

Bronnen

• Meidenbauer J. (red.) - 'Het grote boek van uitvindingen en ontdekkingen.' Lisse 2004
• Bodanis D. - 'Het elektrisch universum: een geschiedenis van de elektriciteit.' Amsterdam 2005
• Hart-Davis A. (red.) - 'Wetenschap, de grote ontdekkingen. Deel 3:  De industriële revolutie I, 1700-1890'. 2010 
• Hart-Davis A. (red.) - 'Wetenschap, de grote ontdekkingen. Deel 4:  De industriële revolutie II, 1700-1890'. 2010 
• Wikipedia (nl.wikipedia.org) - 'Stoomturbine' (2-11-2012) 

Afbeeldingen

• Wikimedia Commons (commons.wikimedia.org)