Vattenkraft. Skovlar, ånga och el

Vattenhjulet i skvaltkvarnen anses vara den första egentliga "vattenmotorn". På en lodrät axels nedre ände satt ett horisontellt liggande skovelförsett vattenhjul. Vattnet strömmade genom en ränna och satte genom en stöt skovlarna i rörelse. För att stöten skulle bli tillräckligt kraftig erfordrades en viss fallhöjd, däremot kunde en mycket liten vattenmängd räcka. För att reglera vattentillförseln fanns det reglerbara luckor i vattenrännan.

De större vattenhjulen hade en annan konstruktion. Hjulet satt på en horisontell axel. För att hjulet skulle snurra så placerades det antingen så att vattnet rann in under skovlarna (underfallshjul) eller så att vattnet föll in mitt på hjulet (bröstfallshjul). Vanligast var dock att vattnet leddes fram i en ränna så att vattnet föll in i vattenhjulets skovlar uppifrån (överfallshjul). När dessa vattenhjul togs i bruk fick vattenkraften en större industriell betydelse. Vattenhjulen kunde bara utnyttjas för lägre fallhöjder. För att få en större effekt kunde flera vattenhjul placeras efter varandra i de större vattenfallen. Med hjälp av vattenhjulet mekaniserades det tunga arbetet, tillverkningen blev effektivare.

Vattenkraft har under många hundra år varit den viktigaste energin för driften av kvarnar, sågverk, hyttor, hammarsmedjor och andra industriella anläggningar. Kraften kunde inte överföras på längre avstånd. Därför låg industrierna i direkt anslutning till vatten och platsen valdes där det var lättast att utnyttja nivåskillnaderna i de strömmande vattendragen. Till platsen transporterades råvarorna och därifrån fraktades de färdiga produkterna. Tillgång på vattenkraft var helt avgörande för industrins lokalisering medan transportvägarnas längd inte hade samma betydelse och produktiviteten ökade. Vattenhjulet fick en motsvarande betydelse för sin tids teknik och industri, som ångmaskinen fick under 1800-talet och elektriciteten under 1900-talet.

Den viktigaste användningen fick vattenkraften under 1600- och 1700-talen för bergsbruk och järnhantering i Bergslagen. Den goda tillgången på vattenfall på lämplig nivå, skog till kolning och vattendragen som transportleder samverkade och bidrog till utvecklingen. Hyttor och stångjärnssmedjor placerades vid vattendragen och omkring dem växte byar och brukssamhällen fram. Tekniken utvecklades och flera mekaniska uppfinningar utgick från vattenhjulet som ”motor”. Vattenkraften utnyttjades också vid gruvorna, sedan man under 1600-talet lärt sig konsten att föra över kraft på mekanisk väg. Från vattenhjulet överfördes kraften via så kallade stånggångar för att driva vattenpumpar och uppfordringsverk i gruvorna. Stånggångarna tog upp vattenhjulets roterande rörelse via axelvevar till fram- och återgående stänger. De var upphängda på stolpar och kunde då föra över kraften den långa vägen från vattenhjulet till gruvan.

Ända fram till mitten av 1800-talet var vattenkraften den helt dominerande kraftkällan för industriell verksamhet. Vid den tiden kom ångmaskinen att få en allt större betydelse och särskilt inom sågverksindustrin blev ångkraften en dominerande och konkurrerande kraftkälla. Ångkraften fick dock inte samma betydelse i Sverige som på kontinenten. Tekniker och industriägare höll i det längsta fast vid vattenhjulet. Vattenkraften kunde också behålla sin ställning tack vare nya uppfinningar inom gjuteritekniken och nya maskiner inom verkstadsindustrin. Vattenhjulen av trä ersattes av gjutna turbiner i järn. Större fallhöjder kunde nu utnyttjas och turbinerna var enklare att reglera. Kraften överfördes direkt från turbinerna till maskinerna via kugghjul och remskivor.

Kraftöverföringen var ett problem som diskuterades livligt inom industrin och det fanns stora behov av att överföra energi på långa avstånd. Elektriciteten blev lösningen på problemet. Vattenkrafttillgångarna fick därmed en starkt ökad betydelse. De första vattendrivna elkraftverken byggdes på 1880-talet i mellersta Sverige. Vattenkraftverken spred sig snabbt till Bergslagen där man sedan lång tid var van vid att utnyttja vatten som kraftkälla. Vid elektrisk kraftöverföring omformades den mekaniska kraften i turbinen i en generator till elektrisk energi. Den elektriska strömmen fördes vidare i metalledningar till förbrukningsplatsen där den återomvandlades till mekanisk energi med hjälp av en elektrisk motor.

De första kraftverken var avsedda för belysning. Ett problem var att likström inte kunde överföras på längre avstånd utan väldigt stora kraftförluster. För att lösa problemet utvecklades tekniken med högspänd växelström av bland annat Jonas Wenström och 1893 kunde Sveriges första och en av världens första anläggningar tas i bruk för överföring av 3-fas växelström vid Hällsjön i Grängesberg. Därefter kom elektricitetens stora genombrott. Många små bygdekraftverk uppfördes på 1910-talet. Ofta var det en lokal förening som byggde anläggningen för att förse den närmaste omgivningen med hushållsström. Den av vatten producerade elektriciteten fick en allt större betydelse under 1900-talet. Elektriciteten ledde till stora förändringar inom industrin, jordbruket och för den enskilda människan i det egna hushållet. Elektricitet finns idag överallt i samhället och den har en avgörande betydelse för vårt sätt att arbeta och att leva.

För att på bästa sätt kunna utnyttja vattenkraften räckte det inte med att känna till hur ett vattenhjul, turbiner och elgeneratorer fungerar. Lika stor vikt måste läggas vid reglering av vattendragen. Ett system av vattenmagasin och dammar måste byggas för att trygga en någorlunda regelbunden vattenföring.

Vattenkraftens utveckling hör intimt ihop med uppbyggandet av verkstadsindustrin och den elektriska industrin i Sverige. Företaget Elektriska Aktiebolaget grundades 1883 i Stockholm och det blev kärnan i det 1890 bildade Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget (ASEA), med Västerås som verksamhetsort. Till företaget knöts från början en av elektronikens pionjärer Jonas Wenström. Hans insatser för utvecklingen av tekniken med trefas växelström fick stor betydelse för ASEA och för den breda användningen av elektricitet. Liknande tekniska lösningar kom dock samtidigt i flera länder av varandra fristående forskare och uppfinnare.

Flera av landets mest kulturhistoriskt värdefulla vattenkraftanläggningar finns bevarade i Västmanlands län. Vattnets koppling till gruvhanteringen kan bland annat studeras i dammsystemen vid Sala silvergruva och vid Polhemshjulet i Norberg. Vattenhjulens koppling till hyttdrift och hammarsmide är särskilt tydligt vid Engelsbergs bruk och vid andra anläggningar inom Ekomuseum Bergslagen som till exempel Trångfors smedja. Det äldsta bevarade kraftverket i länet är Turbinhuset i Västerås, en symbolbyggnad för industristaden och dess kraftiga expansion. Andra tidiga och välbevarade kraftstationer finns i Västanfors, Trångfors och Arboga.

Artikeln är skriven av Carl-Magnus Gagge och publicerad i Tidningen Spaning nr 6, 2004.