Wat is een stoommachine?
Een stoommachine is een motor die stoom gebruikt om zichzelf van stroom te voorzien. Het is een van de oudste motoren die zo'n 2.000 jaar oud zijn. De motor heeft een belangrijke rol gespeeld in de industriële revolutie en in de moderne wereld is hij goed voor meer dan de helft van de elektriciteit in de hele wereld.
Een stoommachine bestaat eigenlijk uit twee delen: een motor en een stoomgenerator. Een motor kan ook condensors bevatten om de stoom op te vangen en als water naar het systeem terug te voeren, oververhitters om de stoom temperaturen te laten bereiken die het van nature niet zou bereiken, en pompen om een consistente waterstroom te bieden. Traditioneel werd warmte geleverd door iets, meestal hout of kolen, in een stoomkast te verbranden. In moderne tijden kan deze warmte in plaats daarvan worden geleverd door aardwarmte af te tappen of door nucleaire reacties te veroorzaken en de warmte van dat proces af te vangen.
Hero of Alexandria beschreef de vroegst bekende stoommachine in de 1e eeuw. Dit type werd niet gebruikt voor enige echte stroomopwekking, maar diende eerder als een model om de eigenschappen van stoom zelf te ontdekken. Enkele van de meest diepgaande experimenten met stoom werden gedaan door Giovanni Brance in de vroege 17e eeuw en Taqi al-Din in het midden van de 16e eeuw.
Aan het einde van de 17e eeuw creëerde Thomas Savery de eerste echt praktische stoommachine. Hij gebruikte het om waterpompen aan te drijven, die, ondanks enkele gebreken, in een beperkte capaciteit bij mijnbouwactiviteiten werden gebruikt. In minder dan twee decennia vond Thomas Newcomen een nog nuttiger versie uit, die veel breder gebruik zag bij het aftappen van mijnen. Niet lang daarna verbeterde James Watt de efficiëntie van de motor van Newcomen enorm en creëerde er een die ongeveer 400% meer werkte voor dezelfde hoeveelheid kolen.
De stoommachine van Watt was een enorme stap in de voortgang van de industriële revolutie. Daarvoor moesten fabrieken naast stromende rivieren worden gebouwd om waterwielen van stroom te voorzien. De uitvinding van Watt betekende dat fabrieken overal konden worden gebouwd, zodat de kern van de industriële revolutie zich wijd en snel kon verspreiden.
In de 19e eeuw werd de stoommachine aanzienlijk gekrompen en nog efficiënter gemaakt. Dit betekende dat het daadwerkelijk op een voertuig kon worden geplaatst, wat gedurende het Victoriaanse tijdperk gedurende een korte tijd tot excentriek stoomtransport leidde.
De meest iconische stoommachine is waarschijnlijk die op een stoomlocomotief. Dit is een relatief inefficiënte motor, omdat het grootste deel van de afvalwarmte gewoon in de atmosfeer wordt afgeblazen en weinig water wordt teruggewonnen, maar het was desalniettemin een groot gebruik van stoomkracht gedurende vele jaren. In moderne tijden zullen mensen er veel eerder een vinden als onderdeel van een energiecentrale. Energie wordt gegenereerd, vaak door het verbranden van steenkool of een nucleaire reactie, en die warmte-energie wordt vervolgens door water geleid, dat wordt omgezet in oververhitte stoom. Deze stoom draait vervolgens turbines, die elektriciteit opwekken. Hoewel veel mensen denken dat stoommachines tot het verleden behoren, zijn ze in feite de belangrijkste motor van de moderne wereld en wordt er veel werk verzet aan het ontwikkelen van nieuwe verbeteringen en efficiëntieverbeteringen.