Comprendere

La sezione orizzontale della turbina di Sankt Blasien

La turbina sblocca il potenziale energetico delle Alpi

La fonte del mese di gennaio riguarda una trasformazione tecnologica che, nel XIX secolo, diede inizio ad una rivoluzione energetica. La turbina nacque da uno sviluppo della ruota idraulica, rispetto alla cui semplicità era più resistente all’alta pressione dell’acqua. Tale caratteristica rese possibile un suo utilizzo negli innovativi impianti idroelettrici, che consentì la trasformazione delle Alpi in una sorgente di energia rinnovabile.

“Le ruote idrauliche orizzontali e soprattutto le turbine o ruote giroscopiche, la loro storia, costruzione e teoria”, è il titolo di un agile volume pubblicato a Chemnitz, in Sassonia, già nel 1840. L’autore era Moritz Rühlmann, matematico ed ingegnere che tra il 1837 e il 1838 intraprese diversi viaggi studio allo scopo di prendere visione le turbine in costruzione e in fase di utilizzo in Europa. Come si evince dal titolo, il libretto, che si rivolgeva ad un pubblico di esperti, contiene la storia delle turbine, le regole pratiche per la loro costruzione ed i principi fisici e matematici alla base del loro funzionamento. Oggi, la fonte spicca in particolare come testimonianza della meraviglia con la quale gli osservatori contemporanei accolsero l’avvento della turbina. Pur riferendosi alla Germania, è facile immaginare che quest’innovazione suscitò le stesse reazioni in Tirolo, il cui sviluppo economico, insieme a quello dell’intero arco alpino, fu profondamente trasformato proprio grazie all’utilizzo di tale apparato.

Riguardo alla sua nascita, va precisato che quella della turbina era sostanzialmente una “reinvenzione” delle ruote idrauliche che erano in uso in area alpina da tempo immemore. Attraverso i mulini l’energia idraulica era passata, nel corso dei secoli, ad alimentare la produzione di canapa, lana, frantoi, cartiere, segherie e varie industrie metallurgiche. La turbina era un diretto discendente della ruota idraulica orizzontale che nel medioevo era stata soppiantata da quella di tipo verticale. All’inizio del XIX secolo si intensificò la ricerca di una ruota orizzontale pratica ed efficiente adatta all’uso industriale. Nel 1826, in Francia, la Societé pour l’encouragement de l’industrie national mise in bando un premio di 6.000 franchi a questo scopo. Il premio fu vinto da Benoît Fourneyron, che progettò un macchinario costituito da un disco fisso centrale a scomparti in ferro, montato su un perno verticale, che catturava l'acqua in entrata e la guidava verso i secchi situati su una ruota esterna. A differenza delle ruote tradizionali, la turbina utilizzava al meglio l’altezza di caduta dell’acqua, convertendo l’energia in modo più efficiente. Cosa più importante, la sua resistenza all’alta pressione permetteva lo sfruttamento di cascate fino ad allora troppo potenti e quindi inutilizzate.

Nel 1837 Fourneyron rivolse la sua attenzione ad un cotonificio di Sankt Blasien nel Baden Württemberg, dove i precedenti tentativi di sfruttare una cascata di 108 m con una serie di ruote verticali erano falliti. La turbina installata da Fourneyron, con di un diametro di soli 46 cm, era in grado di generare 60HP con 2.300 rotazioni al minuto ed un efficienza dell’80%, prestazione nettamente superiore a quella di qualsiasi ruota. Rühlmann, recatosi a Sankt Blasien, non poté fare a meno di esprimere la sua ammirazione: “Quando si entra nella sala della ruota e ci si rende conto che tutto ciò che si era sentito dire non è mera mistificazione, ma realtà, ci si sente stupiti e si ammira, più che in qualsiasi altro luogo, la grandezza dello spirito umano, che sa sottomettere anche le forze della natura più terribili. La tremenda pressione sembrava sempre essere sul punto di distruggere la piccola ruota, e il getto d'acqua che usciva da essa in terribili flutti a spirale sembrava voler demolire i muri e le stanze circostanti. Spesso, quando uscivo dalla sala della ruota e vedevo l'immensa altezza dalla quale i tubi portavano l'acqua alla ruota, mi veniva in mente il termine "impossibile", che però scompariva altrettanto velocemente appena ritornavo in quella stanza”.

Rühlmann non era il solo ad essere entusiasta; in brevissimo tempo, la turbina si diffuse in tutta Europa e nel mondo. Già nel 1843, 129 industrie sparse tra Francia, Germania, Austria, Italia, Russia, Polonia e addirittura in Messico vantavano ruote costruite secondo il metodo Fourneyron. Una volta dimostrati i vantaggi della turbina, numerosi ingegneri si dedicarono a svilupparla, modificando e migliorando il modello originale, rendendo man mano utilizzabili sempre più corsi d’acqua. Per alcuni decenni la turbina fu usata per la produzione di energia meccanica finché, a fine secolo, divenne protagonista della rivoluzione energetica incentrata sul “carbone bianco”. In combinazione a un alternatore la turbina rese infatti possibile lo sfruttamento delle abbondanti risorse idriche dell’area alpina per la produzione di energia idroelettrica. In ultima analisi, non sembra esagerato dire che quest’innovazione tecnologica relativamente semplice è alla base della trasformazione dell’arco alpino nel più grande produttore d’energia idroelettrica del continente.

Bibliografia:

M.D. Landry, Europe’s battery: the making of the alpine energy landscape 1870-1955, (Dissertation, Georgetown University, 2013).

T.S. Reynolds, Stronger than a Hundred Men: The History of the Vertical Water Wheel, (Baltimore: John Hopkins University Press, 1983).

La fonte del mese è consultabile online a questo link:

https://books.google.co.uk/books?id=qsc9AAAAcAAJ&printsec=frontcover&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false

-----------

Alice Riegler

Progetto Historegio: "Le trasformazioni tecnologiche e le loro ricadute in area alpina: XIX-XX secolo"

Dipartimento di Economia e Management – Università degli Studi di Trento

Contatto: alice.riegler@unitn.it 

 

Altri articoli di questa categoria