Bruken av vannkraft før og nå

Transkript

1 Bruken av vannkraft før og nå Beskrivelse av undervisningsopplegget I dette opplegget ser elevene på ulik bruk av vann gjennom tidene. Først bruk av vann til transport ved hjelp av båt og fløting av tømmer. Deretter hvordan vann ble brukt til å drive kvernkaller og vannhjul til ulike formål som f.eks å male korn. Til slutt hvordan man i dag bruker vannkraft til å produsere elektrisk strøm. Elevene får se hvordan en kvernkall kan male korn og prøve en sag drevet av vannhjul. Saga til å kappe opp små stokker. Disse stokkene kan elevene avslutningsvis fløte i minitømmerrenna vår. Den pedagogiske tanken bak opplegget er at elevene i tillegg til en omvisning også skal få mulighet til å prøve og å se på innretninger som er i drift, slik at man øker graden av egenaktivitet. Vi vil gjerne ha tilbakemelding med kommentarer til opplegget. Kommentarer kan sendes på e-post til post@laagdalsmuseet.no. Oppleggets relevans i forhold til Læreplanverket for kunnskapsløftet Både i Prinsipp og retningslinjer for opplæringa i grunnskulen og i fagplanene for de enkelte fagene kan vi se at opplegget har relevans i forhold til Læreplanverket. Her er det tatt med relevante punkter i fagplanene for samfunnsfag og naturfag: Samfunnsfag Føremål med faget Faget skal òg medverke til at elevane utviklar medvit om at menneska inngår i ein historisk samanheng, og at ei lang rekkje historiske hendingar gjer at dei er der dei er i dag. Geografi forklare sammenhengar mellom naturressursar, næringar, busetnad og levevis Naturfag Formål med faget Varierte læringsmiljøer som feltarbeid i naturen, eksperimenter i laboratoriet og ekskursjoner til museer, vitensentre og bedrifter vil berike opplæringen i naturfag og gi rom for undring, nysgjerrighet og fascinasjon. Forskerspiren publisere resultater fra egne undersøkelser ved å bruke digitale verktøy

2 Fenomener og stoffer gjøre greie for bruk av noen energikilder før og nå og beskrive konsekvensene for miljøet lokalt og globalt Teknologi og design gjøre greie for hvordan man gjennom tidene har brukt overføring av bevegelse til å utnytte energi i vind og vann Kort om temaet Fremstillingen under er i hovedsak utdrag av artikkelen Kulturminner langs elver og innsjøer på nettsiden til Nettverk for miljølære: FRA HÅNDKRAFT TIL VANNKRAFT Kverner og møller I mer enn 4000 år ble kornet malt på en såkalt skubbekvern. Kornet ble knust med en rund stein løper som ble «skubbet» mot en flat stein, som ble kalt ligger. I eldre jernalder ble dreiekverna oppfunnet; den øverste steinen var som en liten kvernstein og ble dreiet rundt for hånd. Når ideen med å bruke vannkraft til å utføre arbeidet oppstod, vet vi ikke med sikkerhet, men på tallet blir bekkekverna første gang omtalt i skriftlige kilder. Den må ha betydd en liten teknisk revolusjon, og i løpet av middelalderen og begynnelsen av nyere tid var bekkekverner vanlige i hele Sør- Norge. Kverna ble drevet av en kvernkall, en stokk med skovler som ved hjelp av vannet drev den øverste av to kvernsteiner rundt. Vannet ble ledet mot skovlene fra en trerenne. Flere gårdsbruk kunne eie en kvern i fellesskap, men ofte surret og gikk de på rekke og rad nedover langs bekken. Mange steder ble det bygd dammer, gravd kanaler eller foretatt endringer av elveløpet for å sikre vanntilgangen. I enkelte bekker var vannføringen ujevn, og kverna kunne bare brukes i deler av året. Slike kverner kalles flomkverner i motsetning til årgangskverner. Møllene kom senere enn kvernene og ble vanlige i sentrale jordbruksområder mot slutten av 1800-tallet. Mølla ble drevet av et vasshjul. Kraften måtte overføres fra hjulet til kvernåsen ved hjelp av hjulverk. Produksjonen i mølla var stor og sjelden knyttet til enkeltgårder. Vi hører ofte om bygdemøller. Grunnmuren og utbrukte kvernsteiner er som oftest det eneste som står igjen av de gamle konstruksjonene. Sagbruk Et annet område der vannkraften ble utnyttet, var til saging av tømmer. Helt fram til slutten av tallet ble tømmerstokken delt i bord ved håndkløving. De første oppgangssagene kom trolig i bruk før 1500, og i begynnelsen ble det saget for hånd. Noe forenklet går teknikken ut på at en mann står over den liggende tømmerstokken, mens en annen oppholder seg under. Mellom seg fører de et langt sagblad opp og ned. Fordelen med saging framfor kløving var at det var lettere å få jevne bord, det gikk fortere, og det var mulig å få flere bord ut av tømmerstokken. Etter hvert ble også oppgangssaga drevet av vannkraft. Som for kvernene ble det bygd både årgangssager og flomsager. De krevde et vannfall på minst fire meter. Rundt 1700 kom rammesaga i bruk oppgangssager med flere og tynnere stålherdede sagblad. Disse sagene krevde stor vannføring og var bare vanlige i store vassdrag. Siste ledd i utviklingen er sirkelsaga, som kom i bruk på 1840-tallet. Den vassdrevne oppgangssaga gjorde det mulig å produsere forarbeidet trevirke i større mengder enn tidligere. Tømmer og trevirke skulle bli landets største eksportartikkel på og 1700-tallet. Kverner, møller og sager som har overlevd omskiftelige tider, er verdifulle kulturminner. I mange bygdesamfunn har frivillige krefter restaurert slike klenodier og fått dem til å synge igjen. Ruinene etter de gamle anleggene finnes langs mange bekker og elver i kulturlandskapet. Denne første utnyttelsen av

3 vannkraften peker framover mot møtet med industrialismen på slutten av 1800-tallet, der vannressursene skulle spille en viktig rolle. Gruvedriften I landskapet rundt gruveanlegg kan en også støte på innretninger som sørget for jevn vanntilførsel. Det var nødvendig med god fallhøyde for å kunne drive heisanlegg og andre kraftkrevende innretninger. Reservoarene kunne ligge et godt stykke unna, og som for kvernene og møllene ble det bygd dammer, forbygninger og vassrenner som gikk over lange strekninger. På Kongsberg er store områder preget av vannreguleringene. FLØTING Oppgangssaga dannet grunnlaget for trelastindustrien. Til å begynne med foregikk hogsten i kystområdene, der det var kort veg til utskipningshavnene. På midten av 1600-tallet var store deler av kystskogen i Sør-Norge kraftig uthogd. Behovet for å fløte tømmer fra skogene i innlandet økte. I de fleste bivassdragene var vårflommen for kort til å gi tilstrekkelig fløtingsvann. For å sikre nok vann ble det laget dammer. I størrelse og utseende vekslet de fra store sjømagasin til lakterveddammer ved mindre myrer. En rekke av fløtingsdammene ble også brukt som mølledam, sagdam og kraftverksdam. Dammene hadde ulik byggemåte. Tømmerkiste eller steinkistedammer hadde tømrede kister som var fylt med stein. Oppstrøms var det vanligvis planketetning. Høyden kunne være opptil åtte meter. Bukkedammene hadde skråstilte bukkesperrer som var plankekledd på vannsiden, mens jordvolldammene var bygd av jord, stein og torv. Det ble også bygd steindammer av tilhogd stein eller naturstein. I tillegg til dammer som ble brukt til å fløte tømmer, finnes det også dammer knyttet til fløting av såkalt lakterved. I alle industribedriftene som vokste fram utover på 1700-tallet og 1800-tallet, som bergverk, glassverk og teglverk, gikk det med store mengder ved. Lakterveden var fra 1,25 til 3 meter lang og ble fløtet i bekker og små elver. Det ble ofte bygd magasindammer av tre i utløpet av tjern og myrer som disse bekkene kom fra. På de større elvene måtte laktervedfløtingen vente til tømmerfløtingen var over. I tillegg til fløtings- og sikringsdammer ble det bygd skådammer og skjermer av forskjellige konstruksjoner langs vassdraget for å hindre at tømmeret satte seg fast. Golv av tømmer eller plank golvinger eller flakinger ble lagt ned der elva var ujevn og hadde en vanskelig bunn. Tømmerrenner førte tømmeret forbi fossefall, og kanaler ble gravd for å lede tømmeret eller rette ut krumninger i elveløpet. Lenser er en innretning som ble brukt til å lede, samle, holde tilbake eller sortere tømmeret. Det ble boret et hull i hver ende av tømmerstokkene, som så ble bundet sammen med vidjer, senere kjettinger. Lensene ble holdt på plass ved fester på land eller til påler som var satt ut i elva eller vannet. På Fetsund lensemuseum ved Glomma kan vi se et omfattende lensesystem for de store tømmermengdene som ble sluppet i dette vassdraget og ført ned til Sarpsborg og Fredrikstad. Museet er for øvrig utpekt som et nasjonalt teknisk og industrielt kulturminne. For å kunne transportere tømmeret fra ett vassdrag til et annet ble det brukt kjerrat et kjettingspill som blir drevet av vasshjul. En av de mest kjente kjerratene er den som transporterte tømmer fra Åsa ved Steinsfjorden opp til Damtjern ved Stubbdal på Krokskogen. Båthus, damkoier og fløtingskoier, bryggeanlegg og båtslipper, redskapshus, staller og smier er andre kulturminner fra tiden da tømmeret ble fraktet vannvegen. Vi kjenner ikke til fløting i middelalderen, men det kan likevel ikke utelukkes at det ble fløtet i begrenset omfang. Den eldste dokumenterte fløtingen går tilbake til 1500-tallet. Dokumenter fra en rettssak i 1340 forteller oss likevel at det da ble solgt tømmer fra en bonde i Hakavika som skulle leveres til en kjøpmann i Drammen. Dette tømmeret må ha blitt fløtet til Drammen. Spor etter fløting finnes i vassdrag over hele landet, og vi støter stadig på dem når vi vandrer i skog og mark. Tømmerfløtingen krevde stor innsikt og oppmerksomhet og ble regnet for å være et attraktivt, men ikke ufarlig arbeid. Etter hvert har tog og bil tatt over som transportmiddel. Den siste ordinære fløtingen fant sted i Trysilvassdraget i 1990, og med dette forsvant en helt spesiell «kultur».

4 FRAKT OG FARTØYER PÅ VASSDRAGENE I et land med dårlig utbygd vegnett var innlandsfjordene og innsjøene viktige ferdselsårer. Nærmeste nabo kunne like gjerne være gården over fjorden som nabobruket på landsiden. Så snart isen gikk om vinteren, kom båtene på vannet. Kontakt mennesker imellom og frakting av varer skjedde i stor grad med båten som framkomstmiddel sommerstid. Ofte var det behov for å frakte reisende over elver og sund. I eldre tid var den vanligste løsningen sundmannsordningen, eller fergevesenet. Allerede i middelalderens lovverk fantes relativt utførlige bestemmelser om fergesteder og fergemannsplikter. Den som eide jorda inntil elva, hadde plikt til å tilsette fergemann, mens bygdefolket skaffet ferge. Enten betalte den reisende fergepenger, eller bygdefolket ble enige med fergemannen om fri overfart mot en fast årlig avgift. På 1600-tallet og tallet fortsatte reglene fra middelalderen stort sett å gjelde. Folk i bygda som hadde behov for regelmessige tjenester, betalte sundmannen en fast avgift, sundtollen, som oftest i naturalier. Reisende i offentlig ærend hadde krav på fri overfart. Inntektene ble sett på som en herlighet som tilhørte sundgården, men det var også utgifter, til fergekarer og til båt, som sundmannen nå måtte holde selv. Det var tre typer: ferger, tømmerflåter og robåter. Ved de store fergestedene på Østlandet fantes ferger som kunne ta opptil 16 hester, eller 50 mann. DET STORE INDUSTRIEVENTYRET Turbinen Selv om kvernkaller og vannhjul hadde utnyttet kraften i vannet og lettet mye arbeid, var det først med oppfinnelsen av vannturbinen at man virkelig kunne begynne å bruke vannkraften effektivt. I motsetning til et vannhjul, som yter mest under en sakte, kontrollert vanntilførsel, trenger vannturbinen en rask vanntilførsel som kan drive turbinen opp i en hastighet på omdreininger i minuttet. Prototypen til den første turbinen ble oppfunnet av den franske ingeniøren Benoit Fourneyron i Den ble videreutviklet av amerikaneren James B. Francis som kom med sin Francisturbin i På Labro kraftstasjon er det installert doble Francisturbiner. Til Norge kom den første turbinen i Den ble tatt i bruk på Kongsberg Våpenfabrikk. I dag er denne turbinen utstilt på Norsk Teknisk Museum. Vannturbiner består av en rotor som er omgitt av en stator som leder vannet til skovlene på rotoren. Vannturbiner kan deles inn i tre hovedtyper: 1. Peltonturbiner som brukes der man har stor fallhøyde og forholdsvis liten vannmengde. 2. Francisturbiner som brukes der man har mindre eller liten fallhøyde, men stor vannmengde. 3. Kaplanturbiner som brukes der man har liten fallhøyde og stor vannmengde. Industrialiseringen av Norge fra midten av forrige århundre var basert på en rikelig tilgang av vannkraft. Små og store fabrikker ble lagt til elver med fossefall. Det første kraftverket som produserte elektrisk strøm, ble anlagt i 1885, og i løpet av de neste 40 årene var antallet kommet opp i Først et tiår inn på 1900-tallet ble det mulig å overføre elektrisk strøm over store avstander. Dette var årsaken til at store industrianlegg ble lagt på steder der fossefallet var utgangspunktet. Rjukan er blitt til på denne måten. Sam Eyde kjøpte opp fallrettighetene til Rjukanfossen, temmet den, anla kraftstasjon og bygde opp fabrikasjonen av norgessalpeter i Vestfjorddalen, et tynt befolket jordbruksområde som i løpet av ti år ble forvandlet til et industrisamfunn. Vi har paralleller i Odda og Høyanger, men ikke av slike dimensjoner som på Rjukan. Kraftproduksjonen var i seg selv en industri. Med overføringsmulighetene kom de store kraftverkene; Kykkelsrud ved Glomma, Nore i Numedal, Tyssedal i Odda, Glomfjord i Meløy, for å nevne noen av de større. I tillegg var det mange mellomstore og små kraftverk rundt i hele landet. Vannkildene syntes å være uutømmelige. Utbyggingen av industri-norge har imidlertid ført til et enormt energibehov, og det private forbruket har også nådd dimensjoner som våre forfedre knapt kunne tenke seg da de slo på lysbryteren for første gang. Naturvern var kanskje ikke så mye i tankene til de første utbyggerne av de største fossefallene i landet, og heller ikke i tankene til folk flest. Følgene av elektrisitetsutbyggingen, med neddemming av store naturområder for å skape vannreservoarer, tørrlegging av elver og fossefall og andre inngrep, har etter hvert skapt økende bekymring. Konflikter mellom utbyggingsinteressene på den ene siden og naturverninteressene og/eller lokalbefolkningen på den andre har ført til konfrontasjoner, som ved tørrleggingen av Mardøla og utbyggingen i Alta.

5 Litteratur til fordypning Under er en liten liste med forslag til litteratur som kan være til hjelp dersom man ønsker fordypningsstoff. Almenningen, Toril: Kulturminner langs Numedalsvassdraget. Plan for registrering, bevaring og bruk av fløtningsminner og andre kulturminner langs Numedalsvassdraget og utvalgte tverrelver. Forprosjektrapport. Tønsberg Berge, Bjørn: Vitenskapen som felleseie eller kallkverner, hjulkverner, tidevannskverner ogvindmøller i Norge før i tida og i framtida? Oslo 1979 Bergstøl, Tore: Numedalslågens historie. Mandal 1964 Bjarnar, Ove: Elvekulturen. Eikers historie. Bind. 3. Øvre og Nedre Eiker kommuner 1994 Drammen energiverk U.s, u.å. Enerstvedt, Åse: Johan og vannhjulet. Bergen 1993 (Barnebok) Ek, Bent: Lys over hjembygdens bakker historien om elektrisiteten på Nedre Eiker Elvestad, Endre (red): Kulturarv i ferskvann. Vitark 4. Trondheim 2004 Grønseth, Jan (red): Livet langs Numedalslågen Hillestad, Knut Ove: Vannkraft og landskap. Kraft og miljø nr. 19. Oslo 1992 Moseng, Ole Georg: Sigden og sagbladet. Eikers historie. Bind 2. Øvre og Nedre Eiker kommuner 1994 Numedals-Laugens Brukseierforening Drammen 1931 Kongsberg kommunale elektristitetsverk Kongsberg 1986 Kulturminner i norsk kraftproduksjon en evaluering av bevaringsverdige kraftverk. NVE-rapport nummer 2/2006. NVE 2006 Langs Lågen (utg.): Kraftforsyning, maskineri og driftsteknikk ved Kongsberg Sølvverk. Kongsberg u.å. Prosjektoppgaver Fra kvernkall til turbin På hjemmesiden til Nettverk for miljølære, er det flere forslag til oppgaver. I vår sammenheng vil særlig oppgaven Fra kvernkall til turbin være aktuell Formålet med denne oppgaven er å kartlegge spor etter produksjon langs vassdraget, få kunnskap om utnyttelse av vannets energi gjennom tidene, og å lære om kulturminnene og bli bevisste om bevaringsproblematikken. I denne oppgaven vil man kunne dra nytte av Toril Almenningens forprosjektrapport Kulturminner langs Numedalsvassdraget.

6 Lag en kvernkall En praktisk oppgave som passer fint etter et besøk på Labro er at elevene selv får prøve å lage en kvernkall. Oppskriften som beskrives her er hentet fra barneboka til Åse Enerstvedt: Johan og vannhjulet. Finn tre lange kvister. To av dem må ha en ekstra kvist, slik at de danner en Y. Man avgjør selv hvor lange de skal være, men en vanlig lengde vil være cm. Ta deretter et trestykke (hunbord, bordbit eller lignende). Bor to hull som passer til Y ene (oppstanderne) i trestykket. Den siste lange kvisten, som er akslingen, skal legges i Y ene. Sag til fire bordbiter slik at de blir like lange. Dette er skovlene. Man kan selv bestemme hvor lange skovlene skal være. Spikk akslingen firkantet på midten slik at det blir anlegg for skovlene. Spikre fast skovlene. Alternativt kan man ta ei lekt, for eksempel 1 ½ x 1 ½ og runde den i endene.