Cottrell jatkaa energian ja yhteiskunnan tarkastelua epäorgaanisten energialähteiden, eli tuulen ja veden käsittelemisellä. Ihminen on kauan yrittänyt hyödyntää tehokkaasti veden ja tuulen energiaa, mutta ei aina niin menestyksekkäästi. Ongelmana on useimmiten ollut muuntajat, miten muuntaa veden ja tuulen energiaa ihmisille hyödyllisiksi muodoiksi? Tämä onnistui vesipyörän avulla tietyissä paikoin tukemaan jo olemassa ollutta maanviljelyä. Näiden paikkojen piti kuitenkin sijaita aivan virtojen äärellä, jotta niistä saatava energia voitiin hyödyntää voitollisesti. Tässä piili vesivoiman ydin - se on voimakas energialähde, mutta vain tarkoin rajatuille alueille.
Vesi energialähteenä
Vesi toimii energiana myös silloin, kun se on osana jotain ihmisten luomaa systeemiä. Yleensä tämä systeemi on jonkinlainen talous tai vaihdantaverkosto, jossa toisilta alueilta tuodaan raaka-aineita ja vastineeksi tuo alue saa jotain toista hyötyä. Tässä kohtaa vesienergia asettaa kuitenkin rajotteita, sillä se toimii pelkästään yhteen suuntaan - alaspäin. Tällöin siis jotta vedestä on lopullista ylijäämäenergiaa systeemille, täytyy raskaiden ja jalostamattomien aineiden virrata jokea alas, ja kevyiden, jalostettujen jopa aineettomien hyödykkeiden taas palautua takaisin ylempänä juoksulla olevalle taholle. Yritän havainnollistaa esimerkkiä kuvassa 1. Mikäli saman verran tavaraa kuljetetaan takaisin yläjuoksulle, systeemi jää tappiolle energiataseessa.
 |
| Kuva 1. Vesi energialähteenä kuljetuksessa |
Se missä aiempi keskittyi joen tarjoamaan liike-energiaan, seuraavaksi on syytä selvittää miten ja millaista mekaanista energiaa se kykenee tuottaamaan ihmiselle. Joki on haasteellinen sen sisältämän potentiaalisen energian osalta, koska sen virtausnopeus vaihtelee (esim. Missisippi hyvin alhainen), ja kausittainen muutos on usein suuri. Toinen suuri ongelma liittyy vesi- ja tuulimyllyihin kuluvaan energiaan, sekä niiden kilpailukykyyn ihmistyötä vastaan. Peltojen täytyy tuottaa paljon viljaa, jotta sen jauhaminen myllyssä on energiataloudellisesti järkevää. Lisäksi aina mitä kauempana mylly sijaitsee pelloista, siis mitä pidempi matka viljaa joudutaan kuljettamaan edestakaisin, vähentää sen kannattavuutta. Useissa paikoissa keskiajalla myllyt eivät olleetkaan kannattavia energiataloudellisesti, vaan esimerkiksi lääninherra saattoi määrätä talonpojat käyttämään rakentamaansa myllyä, ja otti samalla heiltä korvauksen viljassa. Myllyt olivatkin joissain tapauksissa eliitin välineitä keskittää energiaa itselleen, ei muuntaa sitä lisää yhteiskunnan käyttöön.
Tuuli syntyy maahan tulevan lämmön paikallisista eroista. Ongelmana on, että vaikka sen suunta ja alueellisuus on usein hyvin tunnettua, se vaihtelee ajankohdittain. Se ei siis ole yhtä jatkuvaa, kuin virtaava vesi. Toisaalta tuuli taas antaa enemmän liikkumatilaa sille, mihin ihminen haluaakin rakentaa tuulimyllyn. Tuulen avulla ei kuitenkaan saada kuin muuta kuin mekaanista energiaa, joten sen käyttömahdollisuudet ovat rajoitetut. Nykyisin tosin akut mahdollistavat energian varastoimisen, tämä siis erona vuoden 1955 tilanteeseen. Tuulimyllyt toimivat parhaiten, kun tuuli on tasaista: ei lopu kokonaan, mutta ei toisaalta hajoita rakennelmia. Tällaisia alueita ei ole liikaa maapallolla. Cottrell mainitsee tuulimyllyjen tuottaneen selkeää hyötyä ainakin Hollannin alamailla, USA:n länsirannikolla, sekä Karibian saarilla, mutta hänen mukaansa ne eivät aiheuttaneet merkittäviä yhteiskunnallisia muutoksia tai kehitystä ennen kuin sähköverkot, joiden materiaalien luomisessa käytetty energia tuli höyrykoneiden kautta, ilmestyivät.
Purjehdus
Meret ja järvet ovat edullisia kuljetusväyliä ihmiselle. Mikäli ihminen käyttää omaa lihasenergiaansa liikkumiseen vedessä, on se alisteinen aiemmin esille tulleille rajoille kasvien ja eläinten kasvatuksessa. Purjeet muuttivat tämän kaavan ja olivat todellinen vallankumous kaikille vesien äärellä eläneille kansoille. Purjeen keksiminen avasi uuden ikkunan ihmisen historiassa - ensimmäistä kertaa ihminen sai käyttöönsä lähes loputtoman energian, joka ei ollut peräisin kasveista tai eläimistä, ei voitu käyttää loppuun, eikä riippunut millään tavalla populaation määrästä.
Aluksen optimaalinen koko riippui monista eri tekijöistä, kuten saatavilla olevista materiaaleista, rakennusteknologioista, lastista, lastaus ja purkutavoista, purjeiden noston nopeudesta ja koko aluksen käyttötarkoituksesta. Kaikki asettivat usein jotain rajoituksia sille, minkälainen alus voitiin rakentaa. Miehistön koko oli lisäksi yksi tekijä, joka taas vaihteli sen mukaan pitikö alusta välillä soutaa ja tuliko sen olla valmis taistelemaan lastinsa puolesta, kuten usein kävikin aikoina jolloin meret olivat valvomattomia. Egyptiläiset ja myöhemmin foinikialaiset rakensivat suurimmillaan 150 tonnin aluksia, jotka kykenivät 8 solmun nopeuteen. Cottrell laskee, että koska vastaava alus tarvitsisi 80 hevosvoiman moottorin, joten kun vähennetään tästä miehistön käyttämä energia, muunsi purjealus siis noin 47 hevosvoimatuntia (=35 kwh) per miehistön jäsen per päivä. Tällaisiin lukemiin ei oltu päästy missään mantereella kehitetyissä energiajärjestelmissä.
Myöhemmin kreikkalaiset, roomalaiset ja norjalaiset kehittivät purjehdusta. Energiatehokkaimpia olivat roomalaisten 250 tonnin alukset, jotka vain 10-12 hengen miehistöllä kykenivät siis tuottamaan noin 240 hevosvoimatuntia (179 kwh) per miehistön jäsen per päivä. Mitä enemmän taisteluvalmiutta, sitä enemmän soutajia tarvittiin ja sitä pienemmäksi tuli aluksen energiatehokkuus. 1400-luvulle tultaessa alusten koko oli kasvanut jo 500 tonniin ja nopeus 10 solmuun, niiden siten toimien 250 hevosvoiman muuntimina. Itä-Intian kauppakomppanian alukset 1600 ja 1700 -luvuilla olivat jopa 1000 tonnisia ja kykenivät 10-11 solmun nopeuteen, tuottaen siten 500-750 hevosvoimaa.
 |
| Kuva 2. Ennätyksen rikkonut Lightning |
Purjeiden aika saavutti kliimaksinsa 1800-luvun alussa. Silloin niin sanotut klipperit (kuvassa 2) ylsivät energianäkökulmasta lukemiin jotka ovat edelleen tänä päivänä kunnioitettavia. Lightning -niminen kulki ennätykselliset 436 mailia 23,5 tunnissa (18,55 solmua) painaen 2084 tonnia. Klippereiden tiedetään yltäneen aina 22 solmun nopeuteen. Cottrell laskee, että Souvereign of the Seas -niminen klipperi, joka lähenteli myös nopeusennätyksiä, tuotti parhaimmillaan päivässä 287 miestyöpäivän edestä ylijäämäenergiaa per seilori. Siis laiva antoi yhteensä sen 105 hengen miehistölle käyttöön 30 135 energiaorjan voiman päivässä! Tämän jälkeen purjealusten kehitys päättyi, ja höyrykoneilla käyvät alukset tulivat kuvaan. Keskimäärin purjelaivat tuottivat 200-250 miehen työn per seilori, joka oli täysin ennennäkemätön energiahyötysuhde ihmiskunnan historiassa. Kaikki tämä siis tapahtui uusiutuvia luonnonvaroja käyttävässä maailmassa.
Purjehtiminen ja kaupankäynti
Kaikki kulttuurit eivät kuitenkaan ottaneet käyttöönsä epäorgaanisia energialähteitä tuulta ja vettä, vaikka olisivatkin olleet tietoisia niiden olemassaolosta. Monet jatkoivat edelleen eloa aurinko-kasvi-ihminen -energiamaailmassa. Cottrell näkee, että niillä kulttuureilla oli joitan ominaispiirteitä, jotka hylkäsivät tuon elämäntavan ja lähtivät valloittamaan uusia alueita. Kreikkalaiset ja foinikialaiset olivat aktiivisia merenkävijöitä ja kauppakansoja, mutta he kohtasivat suuria haasteita yrittäessään levittää vaihdantaansa vieraiden kulttuurien piiriin. Perinteiset kulttuurit eivät näet ajatelleet taloudellisesti, kuten esimerkiksi kreikkalaiset filosofit olivat alkaneet tehdä. Aristoteles määritti taloudellisen toiminnan sellaiseksi, jossa kukin pyrkii saamaan itselleen mahdollisimman paljon hyötyä ja menettää mahdollisimman vähän. Monet kulttuurit arvostivat kuitenkin paikallisia suhteita ja verkostoja enemmän, kuin pelkkää taloudellista hyötyä. Jokainen kulttuuri näytti ajautuvan jonkinlaiseen sisäiseen konfliktiin sen suhteen, pitäisikö sen alkaa käydä kauppaa, vai pitäytyä vanhoissa tavoissaan.
Korkeamman energiankäytön yhteiskunnissa, siis niissä jotka implementoivat purjehtimisen, syntyi tarve erilaisille sosiaalisille instituutioille. Valtio, yritykset, markkinat, kirkko ja armeija kehittyivät kukin melko erillään toisistaan, ja olivat kaikki perheiden ja pienyhteisöjen yläpuolella arvohierarkiassa. Tämän vuoksi näissä yhteiskunnissa syntyi vähemmän vastustusta ja perinteissä kiinni pysymistä, kuin alhaisen energiankäytön yhteiskunnissa. Markkinat erottivat ihmiset ja ryhmät toisistaan, joten suora palauteyhteys, joka alhaisen energiankäytön yhteiskunnissa oli, katkesi.
Virtaavan veden ja purjeiden käytöstä seurannut kuljetuskustannusten alentuminen muutti maailmaa. Se avasi uusia markkinoita, kun tuotteita ei ollutkaan enää pakko käyttää siellä missä ne tuotettiin, vaan niitä voitiin melko edullisesti kuljettaa toisiin yhteiskuntiin. Tämän vuoksi yhteiskunnille tuli oleelliseksi arvioida ulkopuolelta tulevien tuotteiden vaikutus paikalliseen talouteen. Kaupankäynti ei kuitenkaan ollut pelkkää yksinkertaista kustannus-hyöty suhteen analysointia, vaan kävi ilmi että sillä oli paljon suurempia vaikutuksia yhteiskunnan toimintaan. Se loi erilaisia asetelmia, joissa yhteiskuntien piti melko aktiviisesti tarkkailla kustannuksia ja pitää huolta suhteistaan toisiin. Jotkut yhteiskunnat olivat väistämättä etulyöntiasemassa toisiin nähden, mutta jotta markkinat ja vaihdanta toimi, oli kaikkien osapuolien hyödyttävä siitä jotain.
Cottrell tunnistaa vaihdannan ja kaupankäynnin edellytyksiksi kolme perustekijää:
1) Alueiden väliset erot energiakustannuksissa - toisessa paikassa toisen tuottaminen on edullisempaa
2) Ylijäämien olemassaolo - ilman ylijäämiä ei ole mitään vaihdettavaa
2) Vaihdannan salliva kulttuuri - ylijäämiä halutaan vaihtaa, ei esimerkiksi uhrata jumalille
Purjeiden avulla vaihdannan mahdollisuudet moninkertaistuivat. Turkiksia, joita saatiin edullisemmin pohjoisilta alueilta oli mahdollista kuljettaa etelään, ja vastineeksi etelän paremmilta pelloilta oli mahdollista kuljettaa viljaa pohjoiseen. Samoin Aasiasta tuoduilla mausteilla, ja Euroopasta viedyllä puuvillalla sekä vaatteilla oli mahdollista käydä molempia hyödyttävää kauppaa. Kuitenkin vain merten, ja jokien varrella olevat alueet olivat osana tätä energiavallankumousta, mantereiden sisäosissa, kaukana joista sijatsevat alueet säilyivät pitkälti entisellään, sillä niiden ei ollut energiataloudellisesti kannattavaa osallistua vaihdantaan.
Purjelaivat tarkoittivat myös valtaa niitä hallinneille. Ruudin keksimisen jälkeen laivoilla voitiin usein hallita laajoja alueita vesistöjen äärellä. Merten hallitseminen mahdollisimman tehokkaasti edellytti myös monopolin saavuttamista. Keinoina toimi antiikin aikana pelottavat tarinat mereltä, joita mm. foinikialaiset käyttivät, säilyttääkseen monopolinsa. Myöhemmin keksittiin omistusoikeudet laivoihin, jotka keskitettiin kruunulle tai yksittäisille suurille yrityksille, kuten Itä-Intian kauppakomppanialle. Merirosvous syntyi vastavoimaksi tälle monopolisoinnille. Roomalaiset kykenivät viemään huippuunsa purjeiden avulla saavutettavan hyödyn. He kontrolloivat koko Välimerta niin tehokkaasti, että merirosvous saatiin lähes loppumaan ja näin laivat kykenivät toimimaan maksimaalisella hyötysuhteella kun niitä ei tarvinnut aseistaa.
Tiivistettynä, maailma jossa nyt elämme on pitkälti sellainen purjelaivojen, sekä Britannian saavuttaman merimonopolin ansiosta. Lopuksi lienee paikallaan lainata suoraa pätkä Cottrellia:
Merialukset mahdollistivat ja tekivät merkittäväksi, sekä hyväksytyksi rahan ja hintaan perustuvan vaihdannan. Purjelaivan avulla muutamat pienet Euroopan valtiot saavuttivat hallinnan kaupankäynnistä ja kehittivät vallan alistaa monin kerroin omia kansakuntiaan suuremmat alueet ja niiden väestön palvelemaan omia poliittisia ja taloudellisia etujaan. Laiva ei varmasti ollut ainoa selittävä tekijä sen suhteen, mitä sen kehittäneissä maissa tapahtui, mutta ei myöskään ole olemassa järkevää selitystä sille, miten sen kaltainen valta olisi saatu aikaan ilman purjeista saatavaa energiaa. Vasta nyt, kun maailma joka rakennettiin purjeista saadun voiman ja sen kontrollin varaan, on siirtymässä uusien voimanlähteiden piiriin, voimme havaita syitä molempiin, sekä länsimaiden valtakauden syntyyn, että sen loppuun.
- Fred Cottrell
Lähde:
Cleveland, C. (2009). Energy and Society: The Relationship Between Energy, Social Change, and Economic Development (e-book). Saatavissa: http://www.eoearth.org/view/article/152455
Seuraavassa osassa vuorossa höyry ja teollinen vallankumous, sekä historialliset olosuhteet: http://akilleenkanta.blogspot.fi/2013/11/todellinen-klassikko-fred-cottrell_25.html
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti