Nascita e diffusione degli impianti idroelettrici
L’acqua è sempre stata una risorsa cruciale per le civiltà fluviali. Nell’antico Egitto, il Nilo non solo alimentava la vita e il commercio, ma divenne anche una fonte di energia. Gli Egizi furono tra i primi a costruire dighe e a impiegare la ruota idraulica, che trasforma l’energia cinetica delle correnti in energia meccanica, aprendo la strada a numerose applicazioni nel campo agricolo. Questa tecnologia non si limitò all’Egitto, ma si diffuse in diverse regioni, inclusi l’Estremo Oriente e l’India. In Cina ed India, già dal 200 a.C. le ruote idrauliche erano impiegate per macinare grano e minerali.
La ruota idraulica si basava sul principio secondo cui l’energia meccanica prodotta dal flusso dell’acqua veniva sfruttata per azionare una ruota che metteva in movimento macchine, come i mulini per macinare il grano. Questa tecnologia si diffuse rapidamente dall’Asia Minore all’Impero Romano, dall’Egitto all’India, e anche l’Antica Grecia ne fece uso. Nel Medioevo, gli Arabi perfezionarono il design della ruota, ampliandone le applicazioni, tra cui la bonifica delle zone paludose. Queste prime innovazioni segnarono i primi passi nell’utilizzo dell’acqua come risorsa energetica, dando avvio a un processo che avrebbe portato alla nascita dell’energia idroelettrica moderna.
Impianti pionieristici e il loro impatto sull’economia
La prima centrale idroelettrica al mondo è stata costruita nel 1882 negli Stati Uniti, lungo il Fox River nel Wisconsin. In Italia, un primato simile fu raggiunto nel 1895 con l’inaugurazione della centrale di Paderno d’Adda, in provincia di Lecco. Oggi, la centrale idroelettrica più grande del mondo è quella della Diga delle Tre Gole in Cina, che dal 2012 vanta una straordinaria capacità di 22.500 megawatt. Con un’altezza di circa 180 metri, una lunghezza di 2.000 metri e un bacino che copre oltre mille chilometri quadrati, questa imponente struttura è un simbolo del potenziale incredibile delle energie rinnovabili per soddisfare la crescente domanda di energia globale.
Evoluzione tecnologica e innovazioni nel corso del tempo
Un passo fondamentale nell’innovazione delle strutture idroelettriche esistenti, riguarda le turbine, progettate per ridurre i danni alla fauna acquatica, in particolare ai pesci. Ad esempio, la turbina Alden ha mostrato una straordinaria efficienza del 93,6%, con il 98% di sopravvivenza per i pesci di piccole dimensioni. Un altro esempio è la turbina Minimum Gap Runner, una versione migliorata della turbina Kaplan, che riduce gli spazi tra le pale e il mozzo per limitare i danni ai pesci. Questa turbina è già in uso in un impianto negli Stati Uniti e ha ottenuto un tasso di sopravvivenza del 95% per le specie ittiche. Un’altra novità riguarda la regolazione delle turbine mediante freni magnetici, che eliminano le parti meccaniche a contatto con l’acqua, aumentando l’efficienza e riducendo l’usura.
Accanto a queste innovazioni nelle turbine, anche le dighe stanno vivendo un’evoluzione. Le dighe in cemento riempite con massi di roccia riducono la quantità di calcestruzzo necessario, abbattendo i costi e migliorando la stabilità della struttura. Offrono anche un miglior drenaggio e riducono i tempi di costruzione. Le dighe gonfiabili, invece, sono leggere, facili da installare e ideali per piccoli impianti, riducendo i costi e la manutenzione. Inoltre, l’uso di materiali avanzati, come malta cementizia modificata o materiali superidrofobici, riduce le perdite di carico, ottimizzando l’efficienza complessiva dell’impianto.
Per il futuro, si prevede un ulteriore sviluppo dell’energia idroelettrica, con l’obiettivo di integrarla con altre fonti rinnovabili e di creare reti intelligenti (smart grid).
