N.B. Het kan zijn dat elementen ontbreken aan deze printversie.
Wekelijks stuit Karel Knip in de alledaagse werkelijkheid op raadsels en onbegrijpelijke verschijnselen.
Deze week: stroom opwekken in tijden van oorlog en schaarste.
Kunnen de Oekraïners wel uit de voeten met al die aggregaten en generatoren? Kunnen ze de gebruiksaanwijzingen wel lezen en weten ze of er diesel of benzine in moet? Sluiten de geleverde elektrische frequenties en spanningen wel aan op de eisen die hun magnetrons en cv-ketels stellen?
De hbs’er moet er met enige regelmaat aan denken. Hij stelt zich voor hoe bij hém na het wegvallen van het Zweedse elektriciteitsbedrijf door welwillenden een Japans aggregaat op de stoep wordt gezet. Wie gaat daar dan voortaan de diesel of benzine in stoppen en hoe komt het Japanse vermogen het huis in? Met een verlengsnoer naar de stoppenkast? Maar er is geen stoppenkast. Kan de computer de vreemde stroom aan? Het aquariumpompje zal wel blijven draaien.
Robuuste aggregaten
De Nederlandse troepenmacht in Suriname voorzag haar kampementen in het binnenland van stroom uit robuuste aggregaten die nooit weigerden zolang ze diesel kregen. Maar hun niet aflatend geronk verpestte de tropische sfeer en de gevoelige radiozendontvangers moesten met een macht aan accu’s en spanningsstabilisatoren tegen het wisselend vermogen worden beschermd. Nooit lees je of er in Oekraïne zulke moeilijkheden zijn.
Nederland kreeg in de laatste winter van de laatste oorlog ook te kampen met een haperende stroomvoorziening, de elektriciteitscentrales hadden gebrek aan steenkool. Veel huishoudens gingen er in arren moede maar toe over zelf stroom op te wekken met behulp van een fietsdynamo waarop een blikken schoepenrad was gemonteerd. Dat werd met een krachtige waterstraal tot draaien gebracht, de kraan in de keuken ging er wijd voor open. Een snoertje bracht de opgewekte stroom naar een koplamp in de huiskamer.
Het beviel de waterleidingdirecteuren allerminst want behalve water verbruikten zij immers zelf óók steenkool: voor de pompen. Politieverordeningen gingen het watermisbruik tegen.
De waterstraalcentrale is niet zo bekend geworden als het wonderkacheltje (het ‘Majo-kacheltje’) maar wie van zijn bestaan weet kan er op internet en in het krantenarchief Delpher veel over vinden. Sommige gebruikers gaven hoog op van de lichtopbrengst, anderen schreven dat het niet veel voorstelde. Als de buren de wc doortrokken zakte de spanning helemaal weg. YouTube heeft een video van scholieren die de waterstraalcentrale voor een profielwerkstuk nabouwden.
Stromend water vertegenwoordigt mechanisch vermogen (uit te drukken in watt) gelijk aan de per tijdseenheid (seconde) geleverde hoeveelheid energie (in joule). Als er uit een waterkraan per seconde een halve liter (dus 0,5 kg) water stroomt met een gemiddelde snelheid van 4 m/s dan levert die kraan een vermogen van 4 watt. Een klassieke berekening laat dat zien. Vier watt is in principe voldoende om een gewone fietsdynamo aan te drijven want die heeft zelf een vermogen van 3 watt. Veel hangt af van het rendement van de overbrenging.
Kennelijk wisten de keukenkranen in 1944 ook minstens 4 watt mechanisch vermogen te leveren. Toevallig zijn we geïnformeerd over de waterproductie (het ‘debiet’) van zo’n wijd openstaande kraan: die was volgens een Amsterdamse verzetskrant ongeveer 1 m3 per uur, dus zo’n 17 liter per minuut oftewel 0,28 kg per seconde. Je zou eruit afleiden dat de gemiddelde stroomsnelheid destijds minstens 5 m/s bedroeg, wat niet onmogelijk lijkt.
Een fijn gevoel bij de consument
De keukenwaterkraan in het AW-lab, die is opgenomen in een cv-systeem, heeft in wijd open toestand een schamel debiet van maar 6 liter per minuut. De stroomsnelheid valt niet te bepalen omdat in de tuit van de kraan een gevalletje is opgenomen dat lucht in het water werkt. Het water gaat daarvan bruisen en dat geeft de consument een fijn gevoel. Haalde je het zeefje weg dan steeg het debiet prompt naar 22,5 liter per minuut. Afgaande op de dikte van de waterstraal kwam de watersnelheid daarbij op ongeveer 2 m/s te liggen. Het komt overeen met een mechanisch vermogen van 0,75 watt, te weinig voor een fietsdynamo.
Maar drukte je de uitstroomopening met je vinger half dicht dan steeg de stroomsnelheid formidabel zonder dat het debiet navenant afnam. Dat was de truc in 1944: je moest de tuit ‘afknijpen’.
Verwarrend is dat je het water dat de fietsdynamo met zijn waterrad gepasseerd had gewoon weer had kunnen opvangen om er, bijvoorbeeld in een hoog trapgat, nóg een dynamo mee aan te drijven. En nog één, en nog één. Wat hiervan het eind is viel deze week niet te overzien.
Vier stokoude watermolens
Wel brengt het ons bij de serie van vier stokoude watermolens die kort achter elkaar staan opgesteld in een rechthoekige goot langs de Rue de Teinturiers in Avignon. Het zijn onderslag waterraderen en ze hangen van ellende aan elkaar. Maar lang geleden, toen er misschien ook meer water door de goot stroomde, dreven ze machines aan in textielbedrijven. Met wat moeite is het vermogen van de waterraderen te schatten. Hun diameter is ongeveer 6 meter en de omwentelingssnelheid was, net zoals die van gelijksoortige molens, misschien 6 rotaties per minuut. Je kunt je voorstellen – een gok – dat zo’n rad nét een kleine auto van 750 kg uit het water had kunnen tillen. Dat brengt het vermogen op 14 kilowatt. Wat de lagerverliezen daarvan overlieten is onbekend. Als er secure informatie is over de watersnelheid, lengte en breedte van de schoepen en nog zowat dan is het vermogen ook met empirische formules te berekenen.
Maar: vier watermolens vlak achter elkaar? Was dat wel verstandig? Hadden het er ook veertig kunnen zijn? Wat is het verschil tussen het water bovenstrooms en benedenstrooms van een draaiend waterrad? ’t Is gênant maar daar kwam de AW-redactie deze week niet uit.