Stoommachines en de industriële revolutie

De stoommachine, alleen of als onderdeel van een trein, is de iconische uitvinding van de industriële revolutie. Experimenten in de zeventiende eeuw veranderden tegen het midden van de negentiende eeuw in een technologie die enorme fabrieken aandreef, diepere mijnen mogelijk maakte en een transportnetwerk verplaatste.

Vóór 1750 was de traditionele willekeurige startdatum voor de industriële revolutiewaren de meeste Britse en Europese industrieën traditioneel en vertrouwden ze op water als de belangrijkste energiebron. Dit was een gevestigde technologie die gebruik maakte van beekjes en waterraderen, en was zowel bewezen als algemeen verkrijgbaar in het Britse landschap. Er waren grote problemen omdat je in de buurt van geschikt water moest zijn, wat je naar geïsoleerde plaatsen kon leiden, en het had de neiging te bevriezen of op te drogen. Aan de andere kant was het goedkoop. Water was ook essentieel voor transport, met rivieren en kusthandel. Dieren werden ook gebruikt voor zowel stroom als transport, maar deze waren duur vanwege hun voedsel en zorg. Voor een snelle industrialisatie waren alternatieve energiebronnen nodig.

In de zeventiende eeuw hadden mensen geëxperimenteerd met door stoom aangedreven motoren als oplossing stroomproblemen, en in 1698 vond Thomas Savery zijn ‘Machine for Raising Water by Fire’ uit. Gebruikt in Cornish tinmijnen, dit verpompte water met een eenvoudige op en neer beweging die slechts beperkt gebruik had en niet op machines kon worden toegepast. Het had ook de neiging om te exploderen, en de stoomontwikkeling werd tegengehouden door het patent, Savery hield het vijfendertig jaar vast. In 1712 Thomas Newcomen ontwikkelde een ander type motor en omzeilde de patenten. Deze werd voor het eerst gebruikt in kolenmijnen van Staffordshire, had de meeste van de oude beperkingen en was duur in gebruik, maar had het duidelijke voordeel dat hij niet opblies.

In de tweede helft van de achttiende eeuw kwam uitvinder James Watt, een man die voortbouwde op de ontwikkeling van anderen en een grote bijdrage leverde aan stoomtechnologie. In 1763 voegde Watt een aparte condensor toe aan de motor van Newcomen, waardoor brandstof werd bespaard; gedurende deze periode werkte hij samen met mensen die betrokken waren bij de ijzerproducerende industrie. Vervolgens werkte Watt samen met een voormalige speelgoedfabrikant die van beroep was veranderd. In 1781 Watt bouwden de voormalige speelgoedman Boulton en Murdoch de ‘roterende stoommachine’. Dit was de grote doorbraak omdat het kon worden gebruikt om machines aan te drijven, en in 1788 werd een centrifugaalregelaar gemonteerd om de motor op een gelijkmatige snelheid te laten draaien. Nu was er een alternatieve stroombron voor de bredere industrie en na 1800 begon de massaproductie van stoommachines.

Gezien de reputatie van stoom in een revolutie waarvan traditioneel wordt gezegd dat deze vanaf 1750 zou lopen, werd stoom relatief langzaam aangenomen. Er was al veel geïndustrialiseerd voordat stoomkracht op grote schaal werd gebruikt, en zonder dat was veel gegroeid en verbeterd. De kosten waren aanvankelijk een factor die motoren tegenhield, omdat industriëlen andere energiebronnen gebruikten om de opstartkosten laag te houden en grote risico's te vermijden. Sommige industriëlen hadden een conservatieve houding die slechts langzaam in stoom veranderde. Misschien nog belangrijker: de eerste stoommachines waren inefficiënt, gebruikten veel steenkool en hadden grootschalige productiefaciliteiten nodig om goed te kunnen werken, terwijl veel industrie kleinschalig was. Het duurde lang (tot de jaren 1830/40) voordat de kolenprijzen daalden en de industrie groot genoeg werd om meer stroom nodig te hebben.

De textielindustrie had veel verschillende energiebronnen gebruikt, van water tot mens in de vele arbeiders van het huiselijke systeem. De eerste fabriek was aan het begin van de achttiende eeuw gebouwd en gebruikte waterkracht omdat textiel destijds met slechts een kleine hoeveelheid stroom kon worden geproduceerd. Uitbreiding vond plaats in de vorm van uitbreiding over meer rivieren voor de waterraderen. Toen stoomaangedreven machines mogelijk werden c. 1780, textiel was aanvankelijk traag om de technologie over te nemen, omdat het duur was en hoge startkosten vereiste en problemen veroorzaakte. In de loop van de tijd zijn de kosten van stoom echter gedaald en is het gebruik gestegen. Water- en stoomkracht werd zelfs in 1820, en tegen 1830 was stoom ver vooruit, wat een grote toename van de productiviteit van de textielindustrie veroorzaakte naarmate nieuwe fabrieken werden gecreëerd.

De steenkool, stimuleerden de ijzer- en staalindustrie elkaar tijdens de revolutie. Er was duidelijk behoefte aan steenkool om stoommachines aan te drijven, maar deze motoren zorgden ook voor diepere mijnen en grotere kolenproductie, waardoor de brandstof goedkoper en stoom goedkoper wordt, waardoor er meer vraag naar ontstaat steenkool.

De ijzerindustrie profiteerde ook. In eerste instantie werd stoom gebruikt om water terug in reservoirs te pompen, maar dit ontwikkelde zich al snel en stoom werd gebruikt om grotere en betere hoogovens aan te drijven, waardoor de ijzerproductie kon toenemen. Stoommachines met roterende werking konden worden gekoppeld aan andere delen van het ijzerproces en in 1839 werd de stoomhamer voor het eerst gebruikt. Stoom en ijzer waren al in 1722 met elkaar verbonden toen Darby, een ijzeren magnaat, en Newcomen samenwerkten om de kwaliteit van ijzer voor het produceren van stoommachines te verbeteren. Beter strijken betekende meer precisie-engineering voor stoom. Meer over kolen en ijzer.

De stoommachine is misschien wel het icoon van de industriële revolutie, maar hoe belangrijk was deze in deze eerste industriële fase? Historici zoals Deane hebben gezegd dat de motor aanvankelijk weinig impact had, omdat deze alleen van toepassing was op grootschalige industriële processen en tot 1830 was de meerderheid kleinschalig. Ze is het ermee eens dat sommige industrieën het gebruikten, zoals ijzer en kolen, maar dat de kapitaaluitgaven pas na 1830 de moeite waard werden voor de meerderheid omdat van vertragingen bij het produceren van levensvatbare motoren, hoge kosten bij de start en het gemak waarmee handenarbeid kan worden gehuurd en ontslagen in vergelijking met een stoommachine. Peter Mathias stelt vrijwel hetzelfde, maar benadrukt dat stoom nog steeds als een van de belangrijkste moet worden beschouwd vooruitgang van de industriële revolutie, een die zich tegen het einde voordeed en een tweede stoomaangedreven initieerde fase.