Table of Contents ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1. ΤΟ ΝΕΡΟ ΣΤΗ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ 1.1 ΥΔΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ page 1 / 37
1.2 ΥΔΡΟΚΙΝΗΣΗ ΤΗΝ ΠΡΟΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΕΠΟΧΗ 1.2.2 Η ΥΔΡΟΚΙΝΗΣΗ ΣΗΜΕΡΑ 2. ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ : ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΕΝΕΡΗΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ 2.1 ΝΕΡΟΜΥΛΟΣ 2.1.1 ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΟΥ ΝΕΡΟΜΥΛΟΥ 2.1.2 ΝΕΡΟΜΥΛΟΙ ΣΤΟΝ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΧΩΡΟ page 2 / 37
page 3 / 37
page 4 / 37
2.2 Ο ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ WANKEL 2.2.1 ΟI ΦΑΣΕΙΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΕΙΝΑΙ ΙΔΙΕΣ ΜΕ ΑΥΤΕΣ ΕΝΟΣ ΠΑΛΙΝΔΡΟΜΙΚΟΥ page 5 / 37
2.3 ΥΔΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΤΥΠΟΥ PICO ΜΕ ΣΤΡΟΒΙΛΟ PELTON 3. Αλιεία 3.1 Ιστορία της αλιείας 3.1.1 Προϊστορία 3.1.2 Αρχαία Αίγυπτος 3.1.3 Αρχαία Ινδία 3.1.4 Αρχαία Ελλάδα 4. Εξοικονόμηση νερού 4.1 ΕΠΑΝΑΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΝΕΡΟΥ 5. ΚΟΙΝΩΝΙΚΕΣ ΣΥΓΡΟΥΣΕΙΣ ΕΞΑΙΤΙΑΣ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ Πηγές ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ (ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΝΕΡΟΥ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΕΣ ΣΥΓΚΡΟΥΣΕΙΣ) ΟΝΟΜΑ ΟΜΑΔΑΣ ΥΔΡΑΥΛΙΚΟΙ ONOMATA ΜΕΛΩΝ ΙΚΑΡΟΣ ΑΥΔΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΓΙΑΝΝΑΚΟΠΟΥΛΟΣ ΑΝΔΡΕΑΣ ΣΙΑΜΠΟΥΡΔΑΝΗΣ ΜΑΤΘΑΙΟΣ ΠΑΤΗΝΙΩΤΗΣ page 6 / 37
ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ.ppt Details Download 272 KB ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το νερό παίζει σημαντικό ρόλο στην οικονομία μιας χώρας, στη γεωργία, στη βιομηχανία, αλλά και στον τουρισμό. Δε μπορεί να υπάρξει καμιά γεωργική, βιομηχανική ή τουριστική δραστηριότητα χωρίς τη χρήση νερού! Ιδιαίτερα στη σύγχρονη εποχή, που η ζωή μας είναι απόλυτα δεμένη με ένα πλήθος καταναλωτικών προϊόντων! Πράγματι, η γεωργία, η βιομηχανία και ο τουρισμός αποτελούν, σήμερα,σημαντικές πηγές εσόδων και απασχολούν ένα μεγάλο μέρος του πληθυσμού. Η λειτουργία τους συνδέεται απόλυτα με το νερό! Πόσο νερό, όμως,χρησιμοποιούμε στον κάθε τομέα; Σε παγκόσμιο επίπεδο στην γεωργία καταναλώνεται 30-87%, στη βιομηχανία 8-60%,ενώ για οικιακή χρήση μόνο 5-12%. Συνειδητοποιούμε, δηλαδή ότι στη γεωργία, κυρίως, αλλά και στη βιομηχανία δεσμεύεται το περισσότερο νερό του πλανήτη και μάλιστα πολύ περισσότερο από αυτό που χρησιμοποιούμε στα σπίτια μας! Και βέβαια, το νερό είναι απαραίτητο, αλλά δυστυχώς, δε χρησιμοποιείται σωστά, ξοδεύεται άσκοπα ή ρυπαίνεται επικ 1. ΤΟ ΝΕΡΟ ΣΤΗ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ Στις χρήσεις του νερού στη Βιομηχανία περιλαμβάνονται η ψύξη ή θέρμανση του νερού για την παραγωγή ενέργειας, η χρήση του ως διαλύτη πολλών ουσιών, μεταξύ των οποίων και πολλοί ρυπαντές, και στα ορυχεία ως βοήθημα για τις εξορύξεις. Η συνολική απαίτηση νερού των βιομηχανιών υπολογίζεται στο ποσοστό του 21% της συνολικής χρήσης, όμως οι απαιτήσεις αυτές αυξάνονται πολύ γρηγορότερα απ'ότι οι αντίστοιχες της γεωργίας. Μια σοβαρή επίπτωση στο περιβάλλον είναι πως το μεγαλύτερο ποσοστό του νερού που page 7 / 37
χρησιμοποιείται από τη βιομηχανία επιστρέφει στη φύση και στον υδρολογικό κύκλο, συχνά μέσω ενός ποταμού ή λίμνης, δυστυχώς όμως αρκετά ρυπασμένο από χημικά ή βαριά μέταλλα, και συχνά θερμότερο. Συγχρόνως όμως, σε έναν αυξανόμενο αριθμό χωρών, οι τοπικές αρχές θέτουν αυστηρά μέτρα διαχείρισης των νερών που χρησιμοποιούνται από τη βιομηχανία, συνήθως με τη χρηματική επιβάρυνση των ίδιων των βιομηχανιών. Από το 1970 η διαχείριση του νερού σε πολλές βιομηχανίες έχει αναπτυχθεί σημαντικά. Έτσι έχουμε μεγαλύτερη οικονομία νερού και μείωση του κόστους της διαχείρισης των αποβλήτων. Παρ' όλα αυτά, μελέτες γύρω από την όξινη και τοξική βροχή μας δείχνουν πως βιομηχανικά απόβλητα εισβάλλουν στον υδρολογικό κύκλο και με άλλους τρόπους, εκτός της εκροής υδατικών αποβλήτων. Η εμφάνιση νέας, φιλικότερης προς το περιβάλλον τεχνολογίας είναι μια πολύ σημαντική πρόσφατη τάση της βιομηχανικής ανάπτυξης. Κάποια στοιχεία αυτής της τεχνολογίας βοηθούν στη μείωση των αποβλήτων, χρησιμοποιώντας πιο εποικοδομητικά τις πρώτες ύλες και την ενέργεια. Η ανάπτυξη της βιοτεχνολογίας οδήγησε στην αποτελεσματικότερη διαχείριση της εκροής των βιομηχανικών αποβλήτων. Μερικές βιομηχανικές διαδικασίες είναι ιδιαίτερα υδροβόρες. Για την παραγωγή ενός τόνου χάλυβα, χαρτιού, σιταριού, αμμωνίας, χρησιμοποιούνται αρκετές εκατοντάδες τόνοι νερού, ενώ για την παραγωγή ενός τόνου πλαστικού, συνθετικών νημάτων, συνθετικού καουτσούκ ή νικελίου, χρειάζονται μερικές χιλιάδες τόνοι νερού. Το μεγαλύτερο ποσοστό νερού βιομηχανικής χρήσης χρησιμοποιείται για ψύξη. Θερμά και υγρά απόβλητα, όμως, απορριπτόμενα σε υδάτινους αποδέκτες, αυξάνουν το μεταβολισμό των υδρόβιων οργανισμών και μειώνουν την ποσότητα του διαλυμένου οξυγόνου στα νερά. Γι' αυτό υπάρχει και η απαίτηση, οι βιομηχανίες να ψύχουν τα θερμά υδατικά τους απόβλητα πριν από την απόρριψή τους. Οι χώρες με τις μεγαλύτερες καταναλώσεις νερού για βιομηχανική χρήση είναι οι ΗΠΑ, η πρώην Σοβιετική Ένωση (οι δυό αυτές χώρες καταναλώνουν το 50% του νερού για βιομηχανική χρήση παγκόσμια), η Ιαπωνία, η πρώην Δυτική Γερμανία και η Κίνα. Η βιομηχανική κατανάλωση νερού αυξάνεται συνεχώς. Υπολογίζεται να φτάσει το 26% της παγκόσμιας κατανάλωσης κατά το έτος 2000. (Γεωργόπουλος, 1997) page 8 / 37
Κατά τη βιομηχανική χρήση του νερού υπάρχουν οι δυνατότητες ανακύκλωσής του, δεδομένου πως δεν αναλίσκεται, αλλά μόνο θερμαίνεται ή ρυπαίνεται. Η τάση εξοικονόμησης νερού εμφανίστηκε εντυπωσιακά στην Ιαπωνία, στις ΗΠΑ, στην πρώην Δυτική Γερμανία και στη Σουηδία. Σε όλες αυτές τις χώρες η χρήση νερού από τις βιομηχανίες χημικών, χάλυβος, πετρελαιοειδών και χαρτιού, οι οποίες είναι από τις πιο υδροβόρες, μειώνεται συνεχώς κατά την τελευταία εικοσαετία, ενώ ταυτόχρονα αυξάνεται η παραγωγικότητα των βιομηχανιών αυτών, γεγονός που σημαίνει πως χρησιμοποιούν το νερό πολύ πιο αποτελεσματικά (Postel, 1993). Έτσι στις ΗΠΑ οι κατασκευαστές ατσαλιού κατάφεραν να μειώσουν την κατανάλωση νερού σε μερικούς μόνο τόνους (αντί μερικές εκατοντάδες τόνους) ανά παραγόμενο τόνο ατσαλιού, εξοικονομώντας μέσω της ανακύκλωσης την υπόλοιπη ποσότητα νερού που χρειάζονται. Παραδείγματα ρύπανσης υγροτόπων από βιομηχανίες υπάρχουν σε κάθε περιοχή της Ελλάδας, άρα η παράθεσή τους εδώ περιττεύει. Η Ελλάδα προσπαθεί κάτι να κάνει, χωρίς επιτυχία ως τώρα, για να μειώσει τη ρύπανση από τα απόβλητα των βιομηχανιών της. Διαμαρτύρεται επίσης, και δίκαια, για τη ρύπανση που προκαλούν όμορες χώρες στους διασυνοριακούς ποταμούς. Το νερό είναι η ύλη που η βιομηχανία χρησιμοποιεί περισσότερο από κάθε άλλη για την παραγωγή αγαθών. Παγκοσμίως η βιομηχανία καταναλώνει το 23% της συνολικής ποσότητας νερού που χρησιμοποιείται. Τα ποσοστά αυτά κυμαίνονται ανάλογα με το βαθμό βιομηχανικής ανάπτυξης των διαφόρων)περιοχών. Στην Ευρώπη η βιομηχανία καταναλο3νει το 55% της συνολικής ζήτησης νερού, ενώ τα αντίστοιχα ποσοστά είναι για τη Βόρεια και Κεντρική Αμερική 42%, για την Αφρική 4%, για την Ασία8% και για τη Νότια Αμερική 22%. Καθώς οι αναπτυσσόμενες χώρες βιομηχανοποιούνται, οι απαιτήσεις τους σε νερό για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για τις βιομηχανίες, για τις μεταλλευτικές επιχειρήσεις και για την κατεργασία προ 3 ετών υλών αυξάνεται ραγδαία. Μεγάλη χρήση νερού γίνεται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Όμως η υδροηλεκτρική ενέργεια δεν απαιτεί την αφαίρεση νερού από ένα ποτάμι ή λίμνη ή άλλο υδατικό απόθεμα.η παραγωγή των αγαθών που χρησιμοποιούνται στην καθημερινή μας ζωή απαιτεί τεράστιες ποσότητες νερού. Η παραγωγή 1 κιλού χαρτιού μπορεί να απαιτήσει μέχρι και 700 κιλά νερό, ενώ η παραγωγή ενός τόνου ατσαλιου μπορεί να απαιτήσει και 280 τόνους. Στη βιομηχανία μόνο ένα μικρό μέρος νερού καταναλώνεται. Στην πραγματικότητα οι μεγάλες ποσότητες χρησιμοποιούνται 0)ς μέσον σε άλλα στάδια. Τυπικό παράδειγμα είναι το εργοστάσιο κονσερβοποιίας όπου το νερό χρησιμοποιείται page 9 / 37
για να καθαρίσει το προϊόν και τις κονσέρβες, να κρυώσει τους φούρνους, να βράσει το προϊόν, να απομακρύνει τα απόβλητα. Το περισσότερο νερό είτε ανακυκλώνεται για άλλη χρήση, είτε επιστρέφει στη φύση. Σε αντίθεση λοιπόν με το νερό που χρησιμοποιείται στη γεωργία, μόνο ε να μικρό τμήμα του βιομηχανικού νερού αναλώνεται πλήρως. Το μεγαλύτερο μέρος του χρησιμοποιείται για ψύξη, κατεργασία και άλλες δραστηριότητες που μπορεί να θερμαίνουν ή να ρυπαίνουν το νερό, αλλά δεν το αναλίσκουν. Αυτό δημιουργεί τη δυνατότητα ανακύκλωσης της παροχής μέσα στο εργοστάσιο, επιτυγχάνοντας μεγαλύτερη απόδοση από κάθε κυβικό μέτρο που χρησιμοποιείται σ' αυτή την επιχείρηση. 1.1 ΥΔΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Η υδροηλεκτρική ενέργεια σήμερα καλύπτει το 1/5 της παραγόμενης ενέργειας παγκοσμίως. Τα μικρά έργα φαίνεται να καλύπτουν καλύτερα τις ενεργειακές ανάγκες, χωρίς να προκαλούν κοινωνική και οικολογική ενόχληση. Όσο μεγαλύτερα είναι τα φράγματα, τόσο μεγαλύτερες είναι οι εκτάσεις που θα κατακλύσουν με νερό και οι οχλήσεις που προκαλούν. Το ίδιο, όμως, μεγάλες θα είναι και οι ποσότητες των φερτών υλικών που θα παγιδευτούν εκεί, στερώντας τα κατάντι των ποταμών από τη "λιπαντική" τους επίδραση, αλλά, επίσης, ανάλογα μεγάλος θα είναι και ο πληθυσμός που θα αναγκαστεί να εγκαταλείψει τα σπίτια του. Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί αντιπροσωπεύουν σήμερα στην Ελλάδα μόνο το 25% του τεχνικά και οικονομικά εκμεταλλεύσιμου υδατικού δυναμικού της. Είναι σημαντική η συνεισφορά των σταθμών αυτών στη μείωση της ρύπανσης (λόγω της μείωσης της ποσότητας συμβατικών καυσίμων που χρησιμοποιούνται από τους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς) και στηνεξοικονόμησησυναλλάγματος που θα δινόταν για την εισαγωγή πετρελαίου, ενώ κάποιοι από αυτούς εξυπηρετούν πολλαπλούς σκοπούς (Γεωργόπουλος, 1997). Αυτό το είδος αξιοποίησης ενέργειας, και μάλιστα από μικρής δυναμικότητας σταθμούς, είναι ιδιαίτερα πρόσφορο για την ανάπτυξη ορεινών απομονωμένων περιοχών και για την οικονομικότερη παραγωγή ηλεκτρισμού χωρίς τις απώλειες λόγω μεταφοράς του. page 10 / 37
Στις αναπτυσσόμενες χώρες δεν πραγματοποιήθηκαν μεγάλης κλίμακας υδροηλεκτρικά έργα, λόγω οικονομικών κυρίως δυσχερειών. Εξαίρεση, και με δυσμενέστατες επιπτώσεις, είναι το παρακάτω παράδειγμα. Το φράγμα του Ασουάν στον ποταμό Νείλο, στην Αίγυπτο, δημιούργησε μια τεχνητή λίμνη μήκους 500 χιλιομέτρων και μέγιστου βάθους 70 μέτρων. Όμως, τα νερά κατέκλυσαν μια έκταση 5.000 km2 στερώντας την από καλλιέργειες. Η ποσότητα νερών που εξατμίζεται (10.000 δισεκατομμύρια m3) είναι πολύ μεγαλύτερη από πριν. Οι στερεές ύλες που έφταναν προηγουμένως στο Δέλτα του Νείλου σταμάτησαν, με αποτέλεσμα η θάλασσα να εισχωρεί στην ξηρά διαβρώνοντας την. Η εύφορηιλύςπου μεταφερόταν από το ποτάμι και παρέμενε στα παραποτάμια χωράφια, τώρα παγιδεύεται στον πυθμένα της τεχνητής λίμνης και στερεί τα θαλάσσια λιβάδια κοντά στις εκβολές από τα θρεπτικά συστατικά που βοηθούσαν την ανάπτυξη της θαλάσσιας χλωρίδας και των ψαριών που τρέφονταν απ' αυτήν. Έτσι μεταξύ των αλιευμάτων που μειώθηκαν δραστικά ήταν οι σαρδέλες. Τέλος ένα είδος σαλιγκαριού που ζει στο Νείλο, και είναι ξενιστής ενός παράσιτου που προκαλεί την ασθένειασχιστοσωμίοση,διαδόθηκε μέσω των αρδευτικών καναλιών. Η ασθένεια αυτή έχει προσβάλλει σχεδόν τα 3/4 των αγροτών της περιοχής του Ασουάν, γιατί αυτοί κυκλοφορούν ξυπόλυτοι μέσα στα αρδευτικά κανάλια (Simonnet, 1985). Ένα από τα κοινωνικά αποτελέσματα της κατασκευής των μεγάλων φραγμάτων είναι η μαζική μετεγκατάσταση δεκάδων χιλιάδων ανθρώπων που έμεναν στα μέρη όπου δημιουργούνται οι τεχνητές λίμνες. Περίπου 120.000 αγρότες του Ασουάν αναγκάστηκαν να εγκαταλείψουν τις περιοχές όπου ζούσαν και να μετοικήσουν (Clarke, 1991). Τα προβλήματα που συνδέονται με την κατασκευή μεγάλων φραγμάτων είναι: (1) η μείωση του όγκου των αποθηκευόμενων υδάτων, λόγω διάβρωσης εδαφών στα ανάντι των ποταμών, και άρα αυξημένων φερτών υλικών, που εκτοπίζουν το νερό μειώνοντας την ποσότητά του, μειώνοντας έτσι δραστικά το χρόνο ζωής των φραγμάτων, και μαζί την αρδευτική αλλά και υδροηλεκτρική ικανότητά τους. Επίσης, (2) η μείωση της γονιμότητας των καλλιεργούμενων εκτάσεων στα κατάντι των ποταμών, λόγω της παγίδευσης των θρεπτικών συστατικών στα φράγματα. Τα προηγούμενα, σε συνδυασμό με (3) το υψηλό κόστος των αρδευτικών έργων, οδήγησαν στην όλο και επιβραδυνόμενη αύξηση των αρδευόμενων εδαφών παγκοσμίως. Από τα μέσα της δεκαετίας του '60 η ταχύτητα αύξησης των αρδευόμενων εδαφών μειώθηκε σε πλανητική κλίμακα page 11 / 37
1.2 ΥΔΡΟΚΙΝΗΣΗ ΤΗΝ ΠΡΟΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΕΠΟΧΗ Η χρήση της ενέργειας που μπορεί να προσφέρει στον άνθρωπο το νερό (υδροενέργεια ή υδραυλική ενέργεια) θεωρήθηκε ως το πιο σημαντικό βήμα στην εξέλιξη των μέσων που χρησιμοποιούσε για παραγωγικούς σκοπούς (άλεσμα, άντληση, πριόνισμα κ.ά.). Ως την αρχή της χρήσης της ατμομηχανής, στα τέλη του 18ου αιώνα, η υδροενέργεια ήταν η μόνη φυσική πηγή εργαστηριακής παραγωγής μηχανικής ενέργειας, με εξαίρεση την αιολική. Στον Ελληνικό χώρο λειτούργησαν δύο τύποι νερόμυλοι: ο «ρωμαϊκός» με την όρθια εξωτερική φτερωτή (όπου η ροή του νερού ήταν μεγάλη) και κυρίως ο «ανατολικός» ή «ελληνικός» με τη μικρότερη εσωτερική οριζόντια φτερωτή ( όπου η ποσότητα του νερού ήταν μικρή και γινόταν εκμετάλλευση πίεσης από εκτόξευση ή υδατόπτωση). Ο νερόμυλος με την οριζόντια φτερωτή φαίνεται ότι διαδόθηκε γρήγορα στο Βυζαντινό κράτος (γι αυτό και ονομάστηκε «ανατολικός») και ως το τέλος της λειτουργίας του δεν παρουσίασε σημαντική εξέλιξη. Στους οριζόντιους νερόμυλους που λειτουργούσαν με λίγο νερό, ήταν απαραίτητη η παράλληλη κατασκευή έργων υποδομής συγκέντρωσης, αποθήκευσης και διοχέτευσης του νερού (δηλαδή νεροκράτες, λίμνες, αγωγοί, αυλάκια, γέφυρες, δεξαμενές, βαγένια, κάναλοι), των οποίων η αξία ήταν πολλές φορές μεγαλύτερη από την αξία του ίδιου του μύλου. Στην προβιομηχανική περίοδο το βασικότερο προϊόν για τη διαβίωση του ανθρώπου ήταν το σιτάρι το οποίο μεταποιούνταν σχεδόν αποκλειστικά σε ψωμί. Καθώς οι χειρόμυλοι δεν επαρκούσαν στο άλεσμα, η χρήση των νερόμυλων ήταν απολύτως απαραίτητη. Έτσι, μετά την ίδρυση του Ελληνικού κράτους, αναφέρονταν 6.000 νερόμυλοι σε όλη την επικράτεια. Τα κτίσματα των μύλων είναι λιθόκτιστα (συνήθως ένας ορθογώνιος χώρος με πατάρι καμιά φορά για τη διανυκτέρευση του μυλωνά). Η κατασκευή της στέγης είναι προσαρμοσμένη στην τοπική αρχιτεκτονική με ξύλινη σκεπή σκεπασμένη με κεραμίδια ή σχιστολιθικές πλάκες. Στη μια άκρη του κτίσματος υπήρχε συνήθως ο αλεστικός μηχανισμός, ενώ στην άλλη περίμεναν οι πελάτες, γίνονταν οι συναλλαγές και η αποθήκευση. Ο μηχανισμός του νερόμυλου αποτελείτο από δύο μέρη: το κινητικό, που το αποτελούσαν η φτερωτή και τα εξαρτήματά της, και το αλεστικό, που περιλάμβανε τις μυλόπετρες και τα εξαρτήματα λειτουργίας. 1.2.2 Η ΥΔΡΟΚΙΝΗΣΗ ΣΗΜΕΡΑ Σήμερα η υδραυλική ενέργεια αξιοποιείται κυρίως στην παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Οι τουρμπίνες στα υδροηλεκτρικά εργοστάσια παίρνουν ενέργεια από το νερό με τον ίδιο σχεδόν τρόπο με τον οποίο ενεργοποιούνται οι νερόμυλοι. Σε μερικές περιπτώσεις το νερό πέφτει από μεγάλο ύψος και η ενέργειά του οφείλεται στη μεγάλη του ταχύτητα. Σε άλλες πάλι περιπτώσεις δεν προέρχεται από μεγάλο ύψος, οπότε δεν πέφτει στην τουρμπίνα με μεγάλη ταχύτητα, αλλά η ποσότητά του είναι τέτοια, ώστε να μεταβιβάζει αρκετή ενέργεια. Δίπλα σε υδροηλεκτρικά εργοστάσια, στα οποία το νερό δεν προέρχεται από μεγάλο ύψος, συνήθως χτίζεται και ένα φράγμα κατά μήκος του ποταμού, έτσι ώστε πίσω από αυτό να δημιουργείται μια μεγάλη δεξαμενή νερού. Το νερό μετακινείται από εκεί στις τουρμπίνες. Μεταφέρεται έτσι σ αυτές ένα μέρος από την ενέργειά του, το οποίο, μέσω της περιστροφής, μεταβιβάζεται σε ηλεκτρικές γεννήτριες. Καθώς λειτουργούν οι γεννήτριες, η λόγω περιστροφής ενέργειά τους μετατρέπεται -πάντοτε εν μέρει- σε ηλεκτρική ενέργεια. Τα περισσότερα υδροηλεκτρικά εργοστάσια είναι τεράστιες εγκαταστάσεις που τροφοδοτούν με ενέργεια βιομηχανικά συγκροτήματα αλλά και ολόκληρες πόλεις. Σε περιοχές με «λίγα νερά» είναι δυνατόν να δημιουργηθούν μικρές υδροηλεκτρικές μονάδες. Αυτές θα μπορούσαν να τροφοδοτούν page 12 / 37
ενεργειακά νοικοκυριά που βρίσκονται μακριά από τον πολιτισμό. 2. ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ : ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΕΝΕΡΗΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ Η λειτουργία των υδροκίνητων μηχανισμών γινόταν μέσω μικρού ή μεγάλου υδροτροχού (φτερωτής), όρθια ή οριζόντια τοποθετημένου, τον οποίο με διάφορους τρόπους περιέστρεφε η δύναμη του κινούμενου νερού. Οι όρθιοι υδροτροχοί καθιερώθηκαν ως «ρωμαϊκοί», διότι η εξάπλωσή τους έγινε στο ρωμαϊκό κράτος, ενώ οι μεταγενέστεροι οριζόντιοι ως «ελληνικοί» ή «ανατολικοί», διότι χρησιμοποιήθηκαν στη βυζαντινή επικράτεια. Και οι δύο αρχικά κινούσαν μόνο αλεστικούς νερόμυλους. Από το νερό μπορούμε να εκμεταλλευτούμε ενέργεια δύο μορφών: την κινητική, αυτή που έχει το νερό όταν κινείται, και τη δυνατότητα, αυτή που δίνει όταν μειώνεται η διαφορά στάθμης της επιφάνειάς του. Και οι δύο αυτές μορφές χρησιμοποιούνται από την εποχή της προβιομηχανικής τεχνολογίας ως τις μέρες μας για κίνηση πολλών ειδών, μορφών, χρήσεων και παραγωγικής ικανότητας υδροκίνητων μηχανών. Πρώτα χρησιμοποιήθηκε η κινητική ενέργεια που παράγεται από τη φυσική και μόνο ροή των ποταμών με την τοποθέτηση όρθιων μικρών φτερωτών πάνω από το ρεύμα του νερού, το οποίο παρασύροντας προεξέχοντα και βυθισμένα πτερύγια, τις περιέστρεφε. Πολύ αργότερα χρησιμοποιήθηκε με τον ίδιο τρόπο η ροή της παλίρροιας (παλιρροιόμυλοι), όπως και η ροή μεγάλων πλωτών ποταμών σε μύλους προσαρμοσμένους σε δεμένα ποταμόπλοια. Για να έχουν την επιθυμητή αλλά και σταθερή απόδοση οι όρθιοι υδροτροχοί που τοποθετούνταν πάνω από την επιφάνεια με το κάτω τμήμα τους βουτηγμένο στο νερό, έπρεπε η ποσότητά τους να είναι συνεχώς ικανοποιητική και αναγκαστικά οι τροχοί ακολουθούσαν την κοίτη. Το πρόβλημα έλλειψης μεγάλης ποσότητας νερού σε πολλά μέρη λύθηκε με την εφεύρεση της οριζόντιας τοποθετούμενης και με πολύ μικρότερη διάμετρο φτερωτής, η οποία είχε την ικανότητα να περιστρέφεται με πολύ λιγότερη ποσότητα. Με τους οριζόντιους υδροτροχούς άρχισε ουσιαστικά και η εκμετάλλευση της δυναμικής ενέργειας που παράγεται από τη υδροστατική πίεση, η οποία οφείλεται στη διαφορά στάθμης του νερού. Παράλληλα όμως χρησιμοποιείτο και η κινητική ενέργεια (η υδατόπτωση συνδυάζει και τις δύο). Οι υδροτροχοί ήταν πάντοτε τοποθετημένοι στο χαμηλότερο σημείο της διαδρομής του νερού, το οποίο εκτοξευόταν στα πτερύγιά τους σχεδόν οριζόντια. Όπου η ροή ήταν διακεκομμένη ή πολύ μικρή σε ορισμένες εποχές του χρόνου και δεν επαρκούσε, κάτω από στέρνα που μάζευε το νερό, κατασκευαζόταν χτιστός υδατόπυργος ανεστραμμένης κωνικής διατομής εσωτερικά, ο οποίος αφού γέμιζε, το νερό εκτοξευόταν από στόμιο, που βρισκόταν στο κάτω μέρος του, στη φτερωτή. Με την πάροδο του χρόνου γενικεύτηκε η χρήση της υδραυλικής ενέργειας με την εφεύρεση πολλών σύνθετων μηχανισμών κι έτσι ο ρόλος της εξελίχθηκε σε πρωταρχικό για την τεχνολογία και την οικονομία. Η μετάδοση της κίνησης από τη φτερωτή προς το μηχανισμό που κινούσε και ανάλογα με τον τρόπο λειτουργίας του γινόταν με συστήματα αξόνων και γραναζιών, αν έπρεπε να παραμείνει κυκλική (π.χ. μύλοι), ή με τη βοήθεια εκκεντροφόρου (π.χ. μαντάνια), ή στροφαλοφόρου (π.χ. νεροπρίονα) άξονα, αν μετατρεπόταν σε παλινδρομική. Στην Ελλάδα ως τον Β Παγκόσμιο Πόλεμο, η υδραυλική ενέργεια κινούσε μηχανισμούς μύλων (αλευρόμυλοι, μπαρουτόμυλοι, ταμπακόμυλοι), νεροπρίονων, μαντανιών, λιοτριβιών κ.ά., για άλεσμα, πριόνισμα, κρούση, τριβή και σύνθλιψη, για παραγωγή των αντίστοιχων προϊόντων. Από την αρχαιότητα, το ψωμί ήταν το σημαντικότερο, το κυρίαρχο και πρωταρχικό στοιχείο διατροφής και επιβίωσης των Ελλήνων μέχρι πρόσφατα. Έτσι οι μύλοι και προ page 13 / 37
παντός οι νερόμυλοι συνδέονται άμεσα και ευρύτατα με τη μεταποίηση των δημητριακών σε αλεύρι και είναι στενά συνυφασμένοι με τη ζωή του ελληνικού λαού. 2.1 ΝΕΡΟΜΥΛΟΣ Ο νερόμυλος είναι η πρώτη μηχανή παραγωγής έργου που κατασκεύασε ο άνθρωπος με τη χρήση φυσικής, ήπιας και ανανεώσιμης πηγής ενέργειας. Με τη δύναμη που δημιουργεί η πτώση του νερού από ψηλά ή η ροή του και με τη βοήθεια του τροχού, εφεύρεση που άλλαξε την ανθρώπινη ιστορία, κινήθηκαν απλές και στη συνέχεια πολύπλοκες μηχανές, που κάλυψαν τις περισσότερες ανάγκες των προβιομηχανικών κοινωνιών, αντικαθιστώντας στις πρώιμες μηχανές την ανθρώπινη ή ζωϊκή δύναμη (χειρόμυλοι και ζωόμυλοι), κινητήριες δυνάμεις πριν το νερό και τον αέρα. 2.1.1 ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΟΥ ΝΕΡΟΜΥΛΟΥ Η ιστορία του νερόμυλου αρχίζει με την νερομηχανή, που αναφέρεται χωρίς λεπτομέρειες σε επιγραφές των Σουμερίων. Πιστεύεται ότι στην Ουρ χρησιμοποιήθηκαν τροχοί με φτερά από κεραμικές πλάκες για υδροδότηση και πιθανόν για άλεση σιταριού. Ο παλιότερος γνωστός νερόμυλος αναφέρεται ως «υδραλέτης» από τον Στράβωνα. Βρισκόταν κατά την παράδοση στα Κάβειρα, στο παλάτι του Μιθριδάτη ΣΤ του Ευπάτορα, βασιλιά του Πόντου, όπου το 64 π.χ. τον είδαν οι Ρωμαίοι κατακτητές. Ο Βιτρούβιος στο έργο του περί αρχιτεκτονικής τον περιγράφει, ενώ ο Πλίνιος τον αναφέρει ως νέα μηχανή. Οι Ρωμαίοι έδειξαν μια αμφιλεγόμενη στάση προς τη μηχανική και ειδικότερα τις μηχανικές επιστήμες που δεν ήταν δεκτές σαν σοβαρά αντικείμενα απλά δεν είχαν απαιτήσεις να χρησιμοποιήσουν επινοήσεις που περιορίζουν το μόχθο του ανθρώπου. Πράγματι ενθάρρυναν τη χρησιμοποίηση σκληρής και επίπονης δουλειάς για να κρατήσουν απασχολημένη τη μεγάλη τους «λίμνη των δούλων». Έτσι στην εποχή του Διοκλητιανού (284 303 μ.χ.) το σιτάρι το αλέθουν με χειρόμυλους ή στην καλύτερη περίπτωση με μύλους που τους κινούσαν βόδια. Ο ανεμόμυλος ακόμη δεν είχε εφευρεθεί και οι νερόμυλοι θεωρούνταν επιστημονικό αξιοπερίεργο. Αν και ο νερόμυλος αποτελεί αναντίρρητα εφεύρεση του αρχαίου κόσμου δεν είχε σημαντική χρήση στο μεσαίωνα. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι ο νερόμυλος δεν ήταν από την αρχή η τέλεια μηχανή δουλειάς, που θεωρούσαν δεδομένη. Η χρήση του παρεμποδίζονταν για μακρά περίοδο, όχι όμως από έλλειψη ενδιαφέροντος στη μηχανολογική και τεχνολογική πρόοδο, αλλά από σοβαρά μειονεκτήματα στην κατασκευή του. Τον 6ο μ.χ. αι. κατασκευάστηκαν από τον Βελισάριο μύλοι πάνω σε πλοία που δούλευαν με τη ροή του ποταμού Τίβερη κατά την πολιορκία της Ρώμης από τους Γότθους, ενώ αργότερα στη ΒΔ Ευρώπη, αλλά και το νησί του Μουράνο στη Βενετία χρησιμοποιήθηκε η κίνηση της παλίρροιας καθώς το νερό ανεβαίνει ή κατεβαίνει. Στη Χαλκίδα αναφέρεται επίσης από τους περιηγητές η λειτουργία νερόμυλων με την κίνηση της παλίρροιας. Οι αιώνες περνούν. Πολύ νερό κύλησε στα μυλαύλακα από τότε. Δεν υπάρχει χωριό στην Ευρώπη από τον Ατλαντικό μέχρι τα Ουράλια που να μην έχει τον μυλωνά του και ένα τροχό που να κινείται με τη ροή του νερού. Ο νερόμυλος αποτελεί σταθμό της Ιστορίας της Τεχνολογίας γιατί είναι η πρώτη μηχανή που κινήθηκε με τη βοήθεια φυσικής πηγής ενέργειας, το νερό, αντικαθιστώντας τον άνθρωπο ή τα ζώα που κινούσαν ως τότε τους μύλους. page 14 / 37
2.1.2 ΝΕΡΟΜΥΛΟΙ ΣΤΟΝ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΧΩΡΟ Οι νερόμυλοι λειτούργησαν από πολύ νωρίς στην Ελλάδα. Ένας από τους αρχαιότερους γνωστούς νερόμυλους της Ευρώπης είναι της αρχαίας Αγοράς στην Αθήνα, που δούλευε από το 450 580 μ.χ.βυζαντινός θεωρείται και ο νερόμυλος της Βόλβης. Στην Κρήτη ήταν γνωστοί οι νερόμυλοι κατά τη β Βυζαντινή περίοδο. Στο Αρμυρό Ηρακλείου αναφέρονται το 1415 πολλοί νερόμυλοι, που ανήκαν στο βενετικό δημόσιο. Οι νερόμυλοι αναφέρονται σε πολλά χρυσόβουλα και αυτοκρατορικές γραφές. Αναφέρονται ακόμη και τα μυλαύλακα (αγωγοί, δρόμοι ύδατος), οι πωλήσεις μύλων και οι συχνές προστριβές με τους παρακείμενους ιδιοκτήτες κατά την παροχέτευση από «τον δρόμον του ύδατος» του νερού προς το μύλο. Η χρησιμοποίηση του νερόμυλου οδήγησε στο διαχωρισμό του επαγγέλματος του μυλωνά από το επάγγελμα του φούρναρη, γιατί ήταν ανάγκη ο μύλος να χτιστεί σε κάποια απόσταση από την πόλη και το φούρνο του για να έχει κινητήρια δύναμη, δηλαδή κοντά σε κάποιο ρέμα ή ποτάμια με πλούσια νερά. Οι κάτοικοι του βυζαντινού χωριού εκτός από τα ζώα και τα γεωργικά τους εργαλεία είχαν νερόμυλους και μύλους, στους οποίους χρησιμοποιούσαν ζώα για κινητήρια δύναμη. Κατά την τουρκοκρατία υπήρχε και ειδικός φόρος για τους νερόμυλους, που καταβάλλονταν σε είδος και σε χρήμα. Οι ελληνικοί νερόμυλοι συνήθως λειτουργούσαν με ένα ζευγάρι μυλόπετρες (με ένα μάτι, μονόφθαλμοι), ενώ σπανιότερα, όπου υπήρχε νερό με μεγάλη δύναμη, με δυο (με δυο μάτια, διόφθαλμοι) ή και με περισσότερα ζευγάρια μυλόπετρες. Για το λόγο αυτό αιώνιοι αντίζηλοι των αγροτών για το νερό ήταν οι μυλωνάδες. Στον ανταγωνισμό τους οι αγρότες ήταν εκείνοι που τις περισσότερες φορές αναγκάζονταν να υποχωρήσουν και να χρησιμοποιήσουν τα νερά ελάχιστες μέρες της εβδομάδας και συχνά το βράδυ, ώστε να μην εμποδίζεται η σωστή λειτουργία των μύλων. Όπου υπήρχαν εξίσου οι προϋποθέσεις να λειτουργήσει νερόμυλος και ανεμόμυλος προτιμούσαν πάντοτε τον πρώτο γιατί, εκτός των άλλων, υπήρχε η πεποίθηση ότι ο νερόμυλος κάνει καλύτερο αλεύρι. Οι μυλόπετρες, που ήταν το κύριο εξάρτημα κάθε μύλου, προέρχονταν κατά κανόνα από το νησιωτικό τρίγωνο Μήλου Κιμώλου Πολυαίγου, που τα εδάφη τους είναι ηφαιστειογενή. Αυτές ήταν οι καλύτερες, αλλά οι ακριβότερες. Κατασκευάζονταν βέβαια και από διάφορα τοπικά πετρώματα, όπως από στουρναρόπετρα της Ηπείρου ή από μυλόπετρα της Φώκαιας της Μικράς Ασίας, αλλά ήταν κατώτερης ποιότητας. Οι μικρές οριζόντιες φτερωτές αρχικά ήταν κατασκευασμένες ξύλινες, που αποτελούνταν από ένα σκελετό σταυροειδή και την περιφερειακή ρόδα, όπου ήταν στερεωμένα τα φτερά (κουταλάκια),στα οποία κτυπούσε το νερό. Οι μορφές τόσο του σκελετού όσο και των κουταλιών διέφεραν από τόπο σε τόπο και κατασκευάζονταν επί τόπου με τα άλλα ξύλινα εξαρτήματα. Αργότερα, προστέθηκαν στις φτερωτές μεταλλικά στοιχεία (τσέρκια κ.ά.), ώστε να γίνουν πιο γερές, για να καταλήξουν τελικά σε πολλών μορφών μεγέθη σιδερένιες, που κατασκευάζονταν σε μηχανουργεία και έρχονταν έτοιμες στο μύλο. Την ίδια περίπου πορεία ακολουθούσαν και οι όρθιες. Σημαντική εξέλιξη υπήρχε και στα βαγένια: αρχικά ήταν κι αυτά ξύλινα και κατασκευάζονταν επί τόπου, όπως ακριβώς και τα βαρέλια (βαγένι = βαρέλι). Οι διαστάσεις και η μορφή τους ποίκιλλαν: από λεπτά μακρόστενα ως κοντά και χοντρά, ανάλογα με το ύψος που έφτανε το νερό και την page 15 / 37
ποσότητα που είχε. Πάντοτε στο πάνω μέρος τους είχαν πιο μεγάλη διάμετρο. Με το πέρασμα του χρόνου, κυρίως όμως επειδή τα ξύλινα χρειάζονταν συνεχή συντήρηση και επισκευές, μετατράπηκαν και αυτά σε μεταλλικά από λαμαρίνα ή από έτοιμες σωλήνες. Και τα ξύλινα και τα μεταλλικά βαγένια ήταν στερεωμένα σε χτιστή πέτρινη κρέμαση, στην οποία κατέληγε το νεραύλακο, ή στην κεκλιμένη απόληξη υδραγωγείου. Ο αριθμός των νερόμυλων από τους οποίους σώζονται ίχνη ξεπερνά τις 20.000 στην Ελλάδα. Μετά την επανάσταση του 1821 στα όρια του τότε ελληνικού κράτους βρέθηκαν 6.000 νερόμυλοι, από τους οποίους 5.500 περιήλθαν στο δημόσιο, κατά τα ¾ καταστραμμένοι. «Που ναι τόσα μιλιούνια δάνεια, που είναι οι πρόσοδοι, που ναι οι καλύτερες γαίες, που ναι οι μύλοι, που ναι τ αργαστήρια των Τούρκων και σπίτια, που ναι τα περιβόλια και οι σταφιδότοποι; Ποιος τα χει παρμένα;», αναρωτιέται ο Μακρυγιάννης το 1840. Ο Π. Μωραϊτίνης ανεβάζει τους μύλους το 1869 σε 3.000. Καταγραφή των νερόμυλων στην Ήπειρο και τη Μακεδονία που ανήκαν τότε στην Οθωμανική Αυτοκρατορία, έκανε ο ταγματάρχης του μηχανικού Νικόλαος Σχινάς στο έργο «Οδοιπορικαί σημειώσεις» το 1886 1887. Νερόμυλους στην τελευταία δεκαετία του προηγούμενου αιώνα αναφέρει ο Χ. Μακρίδης στον «Οδηγό της Ελλάδος». Από το 1905 1930 τους νερόμυλους του ελληνικού χώρου κατέγραψε ο Νικόλαος Ιγγλέσης. Γενικά παρατηρούμε ότι υπήρχε προτίμηση προς το νερόμυλο ακόμα και σε μέρη, όπου οι συνθήκες ήταν ευνοϊκές για την ανάπτυξη του ανεμόμυλου, επειδή η δαπάνη, οι δυσκολίες και ο χρόνος της κατασκευής του ήταν πολύ μικρότερες, η λειτουργία του δεν ήταν εξαρτημένη από τις καιρικές συνθήκες ώστε να επηρεάζεται η ποιότητα και η ποσότητα του παραγόμενου αλέσματος, οι κίνδυνοι ήταν λιγότεροι, ενώ οι και οι φθορές του μύλου ελάχιστες και ο κόσμος του μυλωνά μικρότερος. Ακόμη δεν υπήρχαν περιορισμοί ανέγερσης άλλων κτισμάτων κοντά και μπορούσε να συνδυαστεί με την κατοικία της οικογένειας του μυλωνά. Τέλος, υπήρχε σε πολλά μέρη διαδεδομένη η πεποίθηση ότι ο νερόμυλος κάνει το καλύτερο αλεύρι. Μέχρι το πρώτο μισό του 20ου αι. οι ανάγκες του αγροτικού κυρίως πληθυσμού στο βασικότερο είδος της διατροφής, το αλεύρι, καλυπτόταν από το παραδοσιακό δίκτυο ανεμόμυλων και page 16 / 37
νερόμυλων. Οι πρώτοι ατμόμυλοι που λειτούργησαν κατά τη δεκαετία του 1860 στα μεγαλύτερα αστικά κέντρα της εποχής, ελάχιστοι σε αριθμό, τριπλασιάστηκαν σχεδόν στη επόμενη δεκαετία και εξαπλώθηκαν σε περισσότερες πόλεις. Αυτό έγινε, επειδή σε ορισμένα κέντρα ο αστικός πληθυσμός ξεπέρασε το όριο, το οποίο μπορούσε να καλυφθεί από τα παραδοσιακά μέσα επεξεργασίας των δημητριακών. Από εδώ και πέρα η παρακμή των νερόμυλων, όσοι τουλάχιστον βρίσκονταν κοντά σε αναπτυσσόμενα αστικά κέντρα, ήταν αναπόφευκτη. Περιπτώσεις κατά τις οποίες νερόμυλοι εξελίσσονται σε εργοστάσια είναι ελάχιστες. Ο νερόμυλος μπαίνει οριστικά στο περιθώριο μετά τον Β παγκόσμιο πόλεμο, όταν η επέκταση του οδικού δικτύου έφερε πιο κοντά τα αστικά κέντρα, όπου εγκαταστάθηκαν αλευρόμυλοι, στα απομακρυσμένα χωριά των ορεινών περιοχών. Οι νερόμυλοι ήταν ιδιόκτητοι ή μοναστηριακοί, που νοικιάζονταν σε επαγγελματίες μυλωνάδες. Το μίσθωμα πληρωνόταν με ποσοστό επί των εισπράξεων ή σε είδος (αλεύρι ή δημητριακά). Όταν όμως ο μύλος ήταν ιδιοκτησία μοναστηριού, το άλεσμα του σταριού της μονής γινόταν χωρίς να κρατά ο μυλωνάς την αμοιβή του. Στην ηπειρωτική Ελλάδα και στα νησιά, όπου υπήρχε νερό, κτίστηκαν χιλιάδες. Χρησιμοποιήθηκαν κατά κύριο λόγο για το άλεσμα των δημητριακών και λιγότερο ως ταμπακόμυλοι (βυρσοδεψεία), ως μπαρουτόμυλοι ή για το άλεσμα οικοδομικών υλικών. Συχνά το κτίσιμο ενός νερόμυλου συνοδευόταν και από το κτίσιμο της κατοικίας του μυλωνά, με αποτέλεσμα να δημιουργηθούν, σε αρκετές περιοχές, μυλοχώρια, όπου το κάθε σπίτι είχε και το page 17 / 37
νερόμυλό του. Περίπου 400 νερόμυλοι υπήρχαν στην Αρκαδία. Ακόμα υπήρχαν πάνω από 100 νερόμυλοι, μπαρουτόμυλοι και νεροτριβές κατά μήκος του Λούσιου. Στην περιοχή της Δημητσάνας οι πρώτοι νερόμυλοι άρχισαν να εμφανίζονται το 16ο αιώνα. Οι μυλόπετρες που χρησιμοποιούνταν προέρχονταν από τη Μήλο. Τις έφερναν σε κομμάτια και τις συναρμολογούσαν επί τόπου δένοντάς τες με τσέρκια (μεταλλικά στεφάνια). Η φτερωτή ήταν οριζόντια και εσωτερική.οι νερόμυλοι ήταν ιδιόκτητοι ή μοναστηριακοί, που νοικιάζονταν σε επαγελματίες μυλωνάδες. Το μίσθωμα πληρωνόταν με ποσοστό επί των εισπράξεων ή σε είδος (αλεύρι ή δημητριακά). Η αμοιβή των μυλωνάδων (αλεστικό ή αξάι) ήταν επίσης σε είδος και μόνο τα τελευταία χρόνια της λειτουργίας τους ήταν σε χρήματα. Όταν όμως ο μύλος ήταν ιδιοκτησία μοναστηριού, το άλεσμα του σταριού της μονής γινόταν χωρίς να κρατά ο μυλωνάς την αμοιβή του. Η αλεστική ικανότητα ενός μύλου έφτανε περίπου τις 100 οκάδες/ώρα και, με το 12ωρο που δούλευαν, η ημερήσια παραγωγή έφτανε τις 1.200 οκάδες. Οι μύλοι συνήθως εξυπηρετούσαν τις τοπικές ανάγκες και άλεθαν κυρίως κριθάρι και σμιγάδι (μείγμα από σιτάρι-κριθάρι) και σπανιότερα καλαμπόκι, σιτάρι και ζωοτροφές. Στην επαρχία της Μεγαλόπολης λειτούργησαν μέχρι τα πρώτα μεταπολεμικά χρόνια 65 υδροκίνητες μονάδες. Οι περισσότεροι νερόμυλοι εγκαταλείφθηκαν απ τη δεκαετία του 1950. Το υδάτινο περιβάλλον και η ανθρώπινη επέμβαση ή αδιαφορία γρήγορα τους εξαφανίζουν. Επειδή, όμως, ο ρόλος τους πριν τη χρήση του ατμού και του πετρελαίου στις προβιομηχανικές κοινωνίες, καθώς και οι τεχνολογικές λεπτομέρειες είναι σημαντικά στοιχεία για την ιστορία και τις ποικίλες πολιτιστικές εκφράσεις των τοπικών κοινωνιών, οφείλουν η πολιτεία και οι πολίτες να τους διασώσουν. page 18 / 37
Ο Ν. 3028/2002 του ΥΠ.ΠΟ. «Για την προστασία των Αρχαιοτήτων και εν γένει της Πολιτιστικής Κληρονομιάς» ορίζει στο άρθρο 2 παρ. 2β την έννοια των μνημείων ως «πολιτιστικά αγαθά που αποτελούν υλικές μαρτυρίες που ανήκουν στην πολιτιστική κληρονομιά της χώρας και των οποίων επιβάλλεται η ειδικότερη προστασία» βάσει των διακρίσεων σε αρχαία, βυζαντινά και μεταβυζαντινά έως το 1830, καθώς και νεώτερα μετά το 1830 ακίνητα και κινητά. Αναλυτικότερα, στο άρθρο 6 παρ. 1 ορίζονται ως ακίνητα μνημεία: α) τα αρχαία που χρονολογούνται έως και το 1830, β) τα νεότερα προγενέστερα των 100 ετών, γ) τα νεότερα που ανάγονται στην περίοδο των εκάστοτε τελευταίων εκατό ετών και χαρακτηρίζονται μνημεία λόγω της ιδιαίτερης αρχιτεκτονικής, πολεοδομικής, κοινωνικής εθνολογικής, λαογραφικής τεχνικής, βιομηχανικής ή εν γένει ιστορικής, καλλιτεχνικής ή επιστημονικής σημασίας. Όμως, ενώ στα αρχαία δεν απαιτείται έκδοση διοικητικής πράξης (6,4) για τα ακίνητα των 6β και 6γ του άρθρου 6 παρ. 1, η Υπουργική Απόφαση (ΦΕΚ) εκδίδεται με εισήγηση της Υπηρεσίας και γνώμη του σχετικού Συμβουλίου. Επειδή στον ελλαδικό χώρο υπολογίζονται περισσότερα των 40.000 υδροκίνητα εργαστήρια, απλοί νερόμυλοι, ή σύνθετα υδροκίνητα συγκροτήματα, απαιτείται ο επιτόπιος εντοπισμός και η καταγραφή τους ανά Δήμο ή Νομαρχία, η αξιολόγηση και η ανάλογη μουσειακή ή άλλη χρήση στις σχετικές προτάσεις διάσωσής τους. 2.1.3 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΝΕΡΟΜΥΛΟΥ Ο μηχανισμός του νερόμυλου αποτελείτο από δύο μέρη: το κινητικό, που το αποτελούσαν ηφτερωτή και τα εξαρτήματά της, και το αλεστικό, που περιλάμβανε τις μυλόπετρες με τα εξαρτήματα λειτουργίας. Υπήρχαν και βοηθητικά συστήματα, π.χ. ρύθμισης των μυλόπετρων, μεταφοράς καιμετατροπής της κίνησης, σταματήματος κ.ά., τα οποία παρουσίαζαν διαφορές από περιοχή σε περιοχή. Οι μυλόπετρες προέρχονταν συνήθως από τη Μήλο και την Κίμωλο, των οποίων τα εδάφη είναι ηφαιστειογενή. Η ποιότητά τους ήταν άριστη, γεγονός που τις καθιστούσε ακριβότερες. Αναφορά στην εξαιρετική τους ποιότητα βρίσκουμε σε έγγραφο του 1321 του Ενετού χαρτογράφου Μαρίνου Σανούδου του Πρεσβυτέρου. page 19 / 37
2.1.4 ΜΕΡΗ ΝΕΡΟΜΥΛΟΥ Η δέση, το μυλαύλακο (φυσικό και τεχνητό), η κόφτρα, η παλουκαριά, το μυλοβάγενο, ο κορμός, τα πετσώματα, το σιφούνι (σιφώνι), η χούρχουρη (χούνη), η καντάνη (κολόκα), η μπάλα (μπίλια), ο άξονας, το αβρόχι, η φτερωτή, οι μυλόπετρες ή μυλόλιθοι, η γούλη, η χελιδόνα, το επανωμύλι, η σκαφίδα, το καρπολόι, το βαρδάρι, η αλευροθήκη, ο γύρος, ο σταματήρας, ο σταυρός και το κτίριο. ΤΙ ΣΥΝΑΝΤΟΥΜΕ ΣΤΟ ΠΕΡΑΣΜΑ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΑΠΟ ΤΟ ΜΕΡΟΣ ΟΠΟΥ ΕΡΧΕΤΑΙ ΚΑΙ ΜΕΧΡΙ ΝΑ ΦΤΑΣΕΙ ΣΤΑ ΚΑΡΟΥΤΙΑ ΚΑΙ ΑΠΟ ΕΚΕΙ ΣΤΗ ΦΤΕΡΩΤΗ Μακριά από το νερόμυλο (500-1500μ περίπου) και σε κατάλληλη τοποθεσία, ο μυλωνάς φτιάχνει ένα φράγμα μέσα στο ποτάμι. Κόβει δηλαδή ένα μέρος του ποταμίσιου νερού και το κατευθύνει σε άλλη κοίτη. Το φράγμα αυτό οι μυλωνάδες το λένε «δέση». Από εδώ λοιπόν που αρχίζει και παίρνει την κινητήρια δύναμη το νερό, αρχίζουν και τα σύνορα, η περιοχή ας πούμε του νερόμυλου. Όλο το βάρος της εργασίας του ο μυλωνάς το ρίχνει στη δημιουργία μιας καλής δέσης. Η κατασκευή της προϋποθέτει ορισμένες γνώσεις καθώς και τα απαραίτητα εργαλεία και υλικά, που μόνο οι μυλωνάδες τα γνωρίζουν. Μέσα στο ποτάμι και σε άνοιγμα τόσο, όσο νερό χρειάζεται να παίρνει ο μύλος, τοποθετούν χοντρούς πασσάλους από πεύκα ή πλατάνια ή από άλλα σκληρά δένδρα μήκους 2-3 μ. και σε απόσταση 1-2μ. το ένα από το άλλο. Αυτά τα στερεώνουν καλά μέσα στο χώμα, γιατί αποτελούν το πιο σπουδαίο μέρος της δέσης. Η δέση γίνεται πάντοτε το καλοκαίρι, όταν το ποτάμι δεν έχει πολύ νερό. Οι χοντροί αυτοί κορμοί λέγονται και «μάννες». Από τη δέση το νερό εισέρχεται στην κοίτη του μυλαύλακου. page 20 / 37
Το μυλαύλακο είναι ένα αυλάκι, που αρχίζει από την δέση και τελειώνει στην καρούτα (κάδη, βαρέλια του νερόμυλου).το πλάτος του δεν είναι σταθερό, αλλά εξαρτάται από τη μικρή ή μεγάλη «κρέμαση» ή «κάναλη». Συνήθως τα μυλαύλακα κυμαίνονται μεταξύ του ενός έως 1,50μ. περίπου στο πλάτος και ενός έως τριών μ. στο βάθος. Στην αρχή του αυλακιού, φτιάχνουν μια «αμπουριά», ένα φράχτη κάπως στερεό και σταθερό από διάφορα ξύλα βαλμένα σταυρωτά. Η αμπουριά αυτή είναι χρήσιμη γιατί εμποδίζει το πέρασμα στα χοντρά ξύλα ή άλλα αντικείμενα που φέρνει το νερό και όταν μπουν στο αυλάκι εμποδίζουν την κανονική ροή του, αλλά βοηθά επίσης στο να φτάνει το νερό στα καρούτια (βαρέλια) καθαρό. Ένα δεύτερο πράγμα απαραίτητο στο μυλαύλακο είναι η κόφτρα, που βρίσκεται πιο μακριά απ το νερόμυλο. Επειδή το χειμώνα υπάρχει πολύ νερό και είναι δυνατόν να προξενήσει ζημιές στο μύλο, κοντά στην αμπουριά κόβουν το αυλάκι και ανοίγουν ένα στόμιο, από το οποίο περνά το παραπανίσιο νερό και οδηγείται πάλι στο ποτάμι. Υπάρχει όμως και μια δεύτερη κόφτρα που είναι πολύ κοντά στον μύλο, την οποία χρησιμοποιεί ο μυλωνάς για να διοχετεύει όλο το νερό του αυλακιού προς το ποτάμι, να εργάζεται ανενόχλητα και να μην βρέχεται απ το νερό, όταν θέλει να επισκευάσει διάφορα εξαρτήματα του μύλου. Όταν το νερό πλησιάζει στο μύλο, πρέπει οπωσδήποτε να περάσει από τα «καρούτια» (κάδες ή βαρέλια). Παλιότερα γίνονταν από ξύλο και αργότερα από τσίγκο ή τσιμέντο. Τα καρούτια στον κάθε νερόμυλο, μπορεί να είναι ένα ή δύο, ανάλογα με το μέγεθος και τον αριθμό των μυλόπετρων. Παίρνουν την κατάλληλη λοξή θέση ακουμπώντας το επάνω μέρος σε τσιμεντένια πλάκα και το κάτω σε μια πέτρα ή ξύλο που λέγεται κολοβούτς. Στο κάτω μέρος του κολοβούτς μπαίνει ένα πρόσθετο και ειδικά φτιαγμένο ξύλινο και κυκλικό εξάρτημα,, το οποίο λέγεται σφουναριά, στο κέντρο της οποίας υπάρχει ένα σιφούνι ( σφουν). Με το σιφούνι που είναι ένα πολύ σπουδαίο εξάρτημα της βαρέλας ο μυλωνάς κανονίζει την ποσότητα του νερού που θα βγαίνει απ το βαρέλι καθώς και την κατεύθυνσή του, που οι μυλωνάδες την λένε λαμπάδα. Η λαμπάδα ρυθμίζεται κατά τέτοιο τρόπο που να χτυπά στο κατάλληλο σημείο της φτερωτής για να δίνει την κίνηση. Από το μέγεθος της διαμέτρου που έχει το σιφούνι, εξαρτάται και η απόδοση σε αλεύρι του μύλου. Σ αυτό συντείνουν επίσης η μεγάλη κρέμαση-κάναλη (ύψος υδατόπτωσης) και οι μεγάλες μυλόπετρες. page 21 / 37
Σε βάθος ενός περίπου μέτρου, υπάρχει ένας μικρός θολωτός θάλαμος το «ζουριό», που κοντά του είναι η φτερωτή. Στο κάτω μέρος αυτού του θαλάμου, παράλληλα και κατά μήκος των τοιχωμάτων, τοποθετούνται δυο χοντροί κορμοί δένδρων, μήκους 80εκ. περίπου. Στη μέση αυτών των παράλληλων κορμών χαράζουν μια υποδοχή, μέσα στην οποία τοποθετείται εφαρμοστά ένας άλλος πελεκημένος και τετραγωνισμένος κορμός που λέγεται «ταμπάνι», ενώ οι δυο παράλληλοι κορμοί λέγονται «προσκέφαλα». Πάνω λοιπόν στα προσκέφαλα στηρίζεται το ταμπάνι. Τα προσκέφαλα και το ταμπάνι αποτελούν τη βάση του μύλου. Ακριβώς πάνω από τη βάση και σε ύψος 1,50μ. περίπου γίνεται η στρώση, στο σημείο που πέφτει το νερό και χτυπά τη φτερωτή. Το νερό όμως δεν περνά πάνω από το πάτωμα, γιατί αυτό γίνεται με κορμούς δένδρων και σανίδια. Έτσι το μέρος σκεπάζεται καλά και δεν περνά ούτε μια σταγόνα. Αυτή είναι η στρώση. Στο κέντρο της φτερωτής ανοίγουν μια στρογγυλή οπή, από την οποία περνά το αδράχτι, ο κεντρικός δηλαδή άξονας της κίνησης. Το αδράχτι παλαιότερα γινόταν με ξύλο, σήμερα όμως αντικαταστάθηκε με μέταλλα που δεν υφίστανται φθορά. Επάνω τώρα στη στρώση κι ακριβώς στο κέντρο του ταμπανιού, τοποθετείται η κάτω μυλόπετρα, στερεώνεται καλά και προπαντός αλφαδιάζεται για να μη γέρνει. Στο κέντρο της μυλόπετρας, που μένει ακίνητη, κάνουν μια οπή τετράγωνη. Εδώ προσέχουν ώστε η τετράγωνη αυτή οπή να είναι ακριβώς στην ίδια κατακόρυφο με την τετράγωνη υποδοχή του ταμπανιού της βάσης. Στην υποδοχή του ταμπανιού στερεώνεται ένα σίδερο σχήματος ορθογωνίου παραλληλεπιπέδου. Το σίδερο αυτό λέγεται κάβουρας και είναι από ατσάλι για να αντέχει στην τριβή και να μη φθείρεται. Στο κέντρο αυτού του σίδερου υπάρχει μια μικρή οπή, στην οποία στηρίζεται ο κεντρικός άξονας κίνησης, το αδράχτι. Είναι ένα πολύ σπουδαίο εξάρτημα του μύλου, γιατί χωρίς αυτό καμία κίνηση δεν γίνεται στο μύλο. Στο κάτω μέρος στερεώνουν ένα κομμάτι σίδερο ατσάλινο και μυτερό που λέγεται κεντρί και μπαίνει μέσα στην υποδοχή του κάβουρα και εκεί στηριζόμενο περιστρέφεται. Στο πάνω μέρος έχει μια άλλη υποδοχή για ένα ατσάλινο στρόγγυλο σίδερο, που μπαίνει καρφωτό και εξέχει από την κάτω πέτρα 10-15 πόντους. Στο κέντρο της μυλόπετρας, όπου είπαμε υπάρχει η τετράγωνη οπή, μπαίνει πολύ εφαρμοστά ένα ξύλο, του οποίου η οπή έχει τόσο μέγεθος, όσο και το πάχος που έχει το σίδερο του αδραχτιού. Αυτό το ξύλο λέγεται καρδιά. Εκεί οδηγούνται οι καρποί με ένα χωνοειδές ξύλινο κοφίνι που είναι προσαρμοσμένο σε οριζόντιο ξύλο αρκετά πιο πάνω από τις μυλόπετρες και καταλήγει στο καρύκι. Η ποσότητα του καρπού που πέφτει από το καρύκι στην καρδιά της μυλόπετρας, ρυθμίζεται από το βαρδάρι και τη βαρδαλίστρα, ξύλινα εξαρτήματα που ακουμπούν στην πάνω μυλόπετρα. Η Κόφτρα: κοντά στο στόμιο του μυλοβάγενου, πάνω στο μυλαύλακο, προς την πλευρά της φυσικής κοίτης του νερού, υπάρχει ένα άνοιγμα περίπου 0.50 εκατοστά του μέτρου το οποίο κλείνεται με ένα page 22 / 37
ξύλινο πλαίσιο, την «κόφτρα». Όταν πρέπει για κάποιο λόγο να διακοπεί η λειτουργία του μύλου, η κόφτρα αφαιρείται από το πλάι που βρίσκεται και τοποθετείται κάθετα στην κοίτη του μυλαύλακου. Τότε το νερό εκτρέπεται προς τη φυσική του κοίτη, το μυλοβάγενο παύει να τροφοδοτείται με νερό, οπότε σταματάει η λειτουργία του νερόμυλου. Η Παλουκαριά (Σκάρα): σε απόσταση μισού μέτρου από το στόμιο του μυλοβάγενου, κάθετα στην κοίτη του μυλαύλακου, τοποθετείται ξύλινη σκάρα «Παλουκαριά». Η σκάρα αυτή συγκρατεί τα αντικείμενα που παρασύρει (ξύλα, χόρτα, φύλλα, κ.λ.π.), να μην πέσουν στο μυλοβάγενο και βουλώσουν το Σιφούνι. Το μυλοβάγενο: αποτελείται από μία μεγάλη κάδη με ξύλινες δούγες, ύψους πάνω από 3.5 μέτρα. Έχει σχήμα κώνου, στενή στο κάτω μέρος, διαμέτρου 30 40 εκατοστά και 1.20 εκατοστά του μέτρου στο επάνω μέρος. Τις δούγες του μυλοβάγενου συγκρατούν ισχυρά μεταλλικά στεφάνια. Το επάνω μέρος του μυλοβάγενου, το οποίο στήνεται όρθιο σε ελαφρώς λοξή θέση, ακουμπάει σε ξύλινη κοίτη (κορίτα) μήκους περίπου 50 70 εκατοστών του μέτρου που είναι τοποθετημένη στην κατάληξη του μυλαύλακου, το δε κάτω μέρος του καταλήγει στον κορμό ή κόρμο. Ο Κορμός (κόρμος): προέρχεται από κορμό δένδρου κυρίως καστανιάς, ύψους 1 1.5 μέτρα, ο οποίος σκαλίζεται εσωτερικά, όπως το τουμπέκι του καφέ, ώστε να πάρει τη μορφή κάδου. Τα τοιχώματά του έχουν αρκετό πάχος για να αντέχουν στις πιέσεις του νερού. Στο κάτω μέρος, λίγο λοξά ανοίγεται οπή (τρύπα) 10 15 εκατοστών του μέτρου (το σιφώνι ή σιφούνι). Στο επάνω μέρος του στομίου του κορμού δημιουργείται εσωτερική περιφερειακή υποδοχή, στην οποία εισέρχεται το κάτω μέρος του μυλοβάγενου. Η κατασκευή του κορμού είναι, όπως θα λέγαμε σήμερα «μασίφ», δηλαδή από συμπαγές ξύλο. page 23 / 37
Τα Πετσώματα: χρησιμοποιούνται για να στηρίζουν το μυλοβάγενο και τον κορμό. Στο πίσω μέρος του μυλοβάγενου, προς την κατάληξη του μυλαύλακου στερεώνονται στο έδαφος λοξά δεξιά και αριστερά, χοντρά ξύλινα δοκάρια που φτάνουν μέχρι το ύψος του μυλοβάγενου, ώστε να δημιουργείται ένα ικρίωμα, το οποίο στηρίζει το μυλοβάγενο στη λοξή θέση που τοποθετείται. Το Σιφούνι (Σιφώνι): στο κάτω μέρος του κορμού, λοξά, ανοίγεται στενή τρύπα (οπή) 10 15 εκατοστών του μέτρου, το σιφούνι (σιφώνι), από το οποίο εξέρχεται το νερό με μεγάλη πίεση, λόγω της υψομετρικής διαφοράς που υπάρχει μεταξύ του επάνω μέρους του μυλοβάγενου και του κάτω. Η Χουρχούρη (Χούνη): το κάτω μέρος του μυλοβάγενου κορμού καταλήγει σε σκεπασμένο ρύθρο, βάθους και πλάτους 1.5 μέτρου περίπου. Το ρύθρο αυτό βρίσκεται μέσα στο χώρο του κτίσματος του νερόμυλου και ονομάζεται χούρχουρη (χούνη). Μέσω αυτής το νερό μετά την έξοδό του από το σιφούνι φεύγει για τη φυσική του κοίτη. Η Κατάντη (Κολόκα): στο μέσο της χουρχούρης, κάτω στο έδαφος στερεώνεται κορμός δένδρου, ίσος με το πλάτος της (συνήθως καστανιάς διότι είναι ανθεκτική στην επίδραση του νερού). Στο μέσο του κορμού δημιουργείται υποδοχή στην οποία τοποθετείται η μπάλια ή μπίλια. Η Μπάλα (Μπίλια): είναι μεταλλική σφαίρα μεγέθους όσο ένα μεγάλο τόπι. Η μπάλα τοποθετείται στην υποδοχή της κατάντης (κολόκας) και επάνω της πατάει η κάτω άκρη του άξονα, η οποία καταλήγει σε αιχμή. Όταν η μπάλα φθαρεί από την τριβή της αιχμής του άξονα, την στρέφουν page 24 / 37
ελαφρά ώστε να αλλάξει το σημείο στήριξής του. Ο Άξονας: στο κέντρο της κατάντης τοποθετείται κάθετα μεταλλικός άξονας, του οποίου το κάτω μέρος είναι αιχμηρό και στηρίζεται στη μεταλλική μπάλα. Ο άξονας ύψους 1 μέτρου περίπου, διέρχεται το κέντρο της κάτω μυλόπετρας όπου εφαρμόζει πλήρως με ξύλινο δακτύλιο, το «αβρόχι» και φτάνει στην άνω επιφάνειά της. Στο επάνω μέρος του άξονα στερεώνεται ισχυρό μεταλλικό έλασμα ύψους 2 3 εκατοστών. Το Αβρόχι: πρόκειται για ξύλινο δακτύλιο, ο οποίος εφαρμόζει στο χώρο μεταξύ του κενού της οπής του κέντρου της κάτω μυλόπετρας και του άξονα. Ο ρόλος του είναι τριπλός: - Ενεργεί ως τριβέας (ρουλεμάν) - Εμποδίζει τα σταγονίδια του νερού που εκσφενδονίζονται από τη φτερωτή να εισέρχονται στην επιφάνεια της κάτω μυλόπετρας - Εμποδίζει τον καρπό και το αλεύρι να διαφεύγουν προς τη χούρχουρη μέσω του διαστήματος οπής page 25 / 37
κάτω μυλόπετρας και άξονα. Η «καρδιά» γίνεται κατά προτίμηση από ξύλο συκιάς, γιατί η συκιά έχει την ιδιότητα να μη φθείρεται και να μην καίγεται από την τριβή. Κι έτσι ο άξονας του αδραχτιού τοποθετείται οριζόντια σε υποδοχή, ένα άλλο πλατύ σίδερο, που έχει δεξιά και αριστερά από ένα πτερύγιο. Το σίδερο αυτό λέγεται χελιδόνα. Στα πτερύγια αυτής της χελιδόνας, στηρίζεται η επάνω μυλόπετρα και από αυτά κρατιέται. Η μυλόπετρα αυτή κινείται, αφού περιστρέφεται γύρω από το αδράχτι, ενώ η κάτω όπως είπαμε μένει ακίνητη. Όλη την κίνηση την δίνει η φτερωτή, πάνω στην οποία χτυπά με ορμή το νερό, που φεύγει από το σιφούνι. Η φτερωτή αποτελείται από δυο ξύλινους ή σιδερένιους κύκλους που στηρίζονται με ένα σταυρό, στο κέντρο του οποίου υπάρχει κυκλική οπή με διάμετρο ίση προς τη διάμετρο του αδραχτιού, στο οποίο στερεώνεται. Μεταξύ των δυο αυτών κύκλων είναι εφαρμοσμένα τα χλιάργια ή κουτάλια (πτερύγια), επάνω στα οποία χτυπά το νερό και αναγκάζει τη φτερωτή με την πίεση του νερού να περιστρέφεται μαζί με το αδράχτι. Περιστρεφόμενη τώρα η φτερωτή, γυρίζει αναγκαστικά και το αδράχτι και μαζί με το αδράχτι γυρίζει και η επάνω μυλόπετρα, που όπως είπαμε είναι στηριγμένη σ αυτό. 2.2 Ο ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ WANKEL Ο περιστροφικός κινητήρας (rotary ή wankel από το επίθετο του εφευρέτη, FelixWankel) είναι ένας τετράχρονος κινητήρας εσωτερικής καύσης, αναπτύχθηκε στην δεκαετία του 1950. Η βασική αρχή παραγωγής ισχύος είναι ίδια με του κλασικού τετράχρονου παλινδρομικού εμβολοφόρου, αφού χρησιμοποιεί την ισχύ από την καύση του μείγματος βενζίνης/αέρα για να παράγει έργο. Ομως σε αντίθεση με τον παλινδρομικό κινητήρα, ο περιστροφικός κινητήρας wankel δεν έχει πιστόνια, μπιέλες, βαλβίδες και εκκεντροφόρους αλλά ρότορες που περιστρέφονται μέσα στους στάτορες (θαλάμους) και περιστρεφόμενο έκκεντρο άξονα για τη μετάδοση της ισχύος. Οι κινητήρες Wankel που ένας τριγωνικός στροφέας που ενσωματώνει ένα κεντρικό εργαλείο page 26 / 37
δαχτυλιδιών οδηγείται γύρω από ένα σταθερό γρανάζι μέσα σε ένα στενόμακρο χώρο σχήματος αυγού Ο ρότορας μεταφέι κίνηση στον άξονα κίνησης μέσω μιας εκκεντρικής ρόδας (που διευκρινίζεται στο μπλε) που γύροι σε ένα ταίριασμα που αντέχει στο στροφέα. Ο άξονας κίνησης περιστρέφεται μιά φορά κατά τη διάρκεια κάθε κτυπήματος δύναμης αντί δύο φορές τόσο στον κύκλο Otto. Οι Wankel παράγουν υψηλότερη δύναμη με λιγότερα κινούμενα μέρη από τη μηχανή κύκλων Otto, εντούτοις οι τεχνικές δυσκολίες έχουν παρεμποδίσει προφανώς τη διαδεδομένη υιοθέτηση. Παρά τις γενναίες προσπάθειες από τη Mazda, η μηχανή τεσσάρων κτυπήματος παραμένει δημοφιλέστερη. Ένας τυπικός κινητήρας wankel (π.χ. ο 13Β ή ο πιο σύγχρονος Renesis) έχει δύο «θαλάμους» ή στάτορες ή housings, δύο τριγωνικούς ρότορες (ένα σε κάθε στάτορα), τρία side housings (ένα μεσαίο και δύο πλαϊνά) και φυσικά... τον έκκεντρο άξονα (eccentric shaft) πάνω στον οποίο αναρτώνται και περιστρέφονται οι ρότορες. Τα παραπάνω σχηματίζουν το σύνολο του κινητήρα. Ο θάλαμος ενός περιστροφικού κινητήρα wankel έχει επιτροχιοειδή μορφή, και η περιφέρειά του θυμίζει χοντρικά αυγό. Μέσα σε αυτόν περιστρέφεται με πλανητοειδή κίνηση ο ρότορας, ο οποίος κατά την περιστροφή του σχηματίζει τους αντίστοιχους θαλάμους και φάσεις του παλιδρομικού κινητήρα σε κάθε μία από τις τρεις πλευρές του. Με λίγα λόγια, οι «θάλαμοι» του περιστροφικού κινητήρα δεν είναι σταθεροί, αλλά κάθε πλευρά του τριγωνικού ρότορα σχηματίζει από έναν θάλαμο που περιστρέφεται μαζί με αυτόν. Για τον αεροστεγή σχηματισμό των θαλάμων, ο κινητήρας wankel διαθέτει τρία apex seals ανά ρότορα (τα «καρβουνάκια» ή «μαχαίρια» ή «λεπίδες» στις κορυφές του κάθε ρότορα που έρχονται σε επαφή με την εσωτερική επιφάνεια του θαλάμου), έξι side seals και έξι corner seals ανά ρότορα (τα «ελατήρια» που βρίσκονται σε κάθε πλευρά του ρότορα και εφάπτονται με τα side housings που αποτελούν τις «φέτες» από τις οποίες σχηματίζεται το σύνολο του κινητήρα). 2.2.1 ΟI ΦΑΣΕΙΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΕΙΝΑΙ ΙΔΙΕΣ ΜΕ ΑΥΤΕΣ ΕΝΟΣ ΠΑΛΙΝΔΡΟΜΙΚΟΥ 1) Φάση εισπνοής: μία από τις πλευρές του ρότορα περνάει επάνω από τα intake ports, τις θυρίδες εισαγωγής από όπου εισέρχεται το προς καύσιν μείγμα βενζίνης/αέρα. Όταν η επόμενη κορυφή του ρότορα κλείσει εντελώς τις θυρίδες εισαγωγής, έχουμε πλήρωση του πρώτου «θαλάμου» με μείγμα. page 27 / 37
2) Φάση συμπίεσης: συνεχίζοντας την περιστροφή του, ο ρότορας λόγω της μορφής του στάτορασυμπιέζει το μείγμα βενζίνης/αέρα σύμφωνα με τον λόγο συμπίεσης που έχει ο κινητήρας wankel. Στην περίπτωση του Renesis αυτός ο λόγος είναι 10:1, δηλαδή το μείγμα συμπιέζεται στο 1/10 του αρχικού του όγκου. 3) Φάση ανάφλεξης: στην τρίτη φάση περιστροφής του ρότορα το συμπιεσμένο μείγμα οδηγείται πάνω από τα δύο μπουζί (ανά θάλαμο) ώστε να αναφλεγεί και να μετατραπεί η χημική ενέργεια του σε κινητική, η οποία πρακτικά «σπρώχνει» τον ρότορα ώστε να συνεχίσει την περιστροφή του. Οι κινητήρες wankel, λόγω του ιδιόμορφου και σχετικά μακρύ «θαλάμου» που σχηματίζουν δεν έχουν καλή και πλήρη καύση, γι αυτό και πάντα χρησιμοποιούν δύο μπουζί ανά θάλαμο. 4) Φάση εκτόνωσης: η ίδια πλευρά του ρότορα πλέον περνάει πάνω από τα exhaust ports (θυρίδες εξαγωγής), μέσα από τα οποία τα καυσαέρια οδηγούνται προς την εξάτμιση. Και εδώ έχουμε το ίδιο φαινόμενο μικρής σχετικά ταχύτητας καυσαερίων στις χαμηλές στροφές, που οδηγεί σε μερική πλήρωση του ιδίου θαλάμου, και άρα σε σχετικά χαμηλή παραγόμενη ροπή. Τα μόλις τρία κινούμενα μέρη του wankel (ρότορες και έκκεντρος άξονας), η λογική λειτουργίας του (η περιστροφική κίνηση παράγεται από περιστροφική κίνηση, σε αντίθεση με τον παλινδρομικό κινητήρα), και η συχνότητα παραγωγής έργου (μία φορά σε κάθε περιστροφή του ρότορα, ο οποίος με την σειρά του περιστρέφεται τρεις φορές πιο αργά από τον άξονα), οδηγούν σε μερικά πολύ σημαντικά πλεονεκτήματα: - Πολύ μικρότερο μέγεθος, πράγμα που σημαίνει μικρότερο χώρο κάτω από το καπώ, και πολύ καλύτερη τοποθέτηση του κινητήρα για την καλύτερη κατανομή βάρους. - Πολύ λιγότερες τριβές, μειωμένες απώλειες ισχύος, μικρότερο βάρος, και κυρίως μικρότερη αδράνεια των κινούμενων μερών του κινητήρα, η οποία εξασφαλίζει στον Wankel κορυφαία ευστροφία. - Εξάλειψη των κραδασμών στον περιστροφικό κινητήρα και έτσι δεν απαιτούνται αντικραδασμικοί άξονες. - Η απουσία βαλβίδων οδηγεί σε καλύτερη αναπνοή, άρα και καλύτερη απόδοση στις μεσαίες και υψηλές στροφές Μερικά από τα μειονεκτήματα που φυσικά υπάρχουν- έχουν ήδη αναφερθεί: - Ο μακρύς και στενός θάλαμος καύσης μειώνει το θερμοδυναμικό βαθμό απόδοσης του κινητήρα, κι αυτό συνεπάγεται αύξηση της κατανάλωσης. - H απουσία βαλβίδων σημαίνει μικρή ταχύτητα του αέρα στις χαμηλές στροφές, με αποτέλεσμα την χαμηλή ροπή. - Η κατάναλωση δεν αντιστοιχεί στην ονομαστική χωρητικότητα του κινητήρα (1,3lt) αλλά περισσότερο σε κατανάλωση παλινδρομικού κινητήρα 2,5lt. - Λόγω της αρχής λειτουργίας του wankel, είναι απαραίτητος ο ψεκασμός λαδιού στο εσωτερικό των θαλάμων για λίπανση των rotors και των apex seals. Αυτό φυσικά οδηγεί σε κατανάλωση λαδιού, και άρα απαιτείται από τον οδηγό η παρακολούθηση της στάθμης του λιπαντικού. Πολύ λιγότερες τριβές, μειωμένες απώλειες ισχύος, μικρότερο βάρος, και κυρίως μικρότερη αδράνεια των κινούμενων μερών του κινητήρα, η οποία εξασφαλίζει στον Wankel κορυφαία ευστροφία. page 28 / 37