Dal mulino a vento al parco eolico.

Sulla scia del post precedente, analizziamo insieme un'altra applicazione del mulino, strumento che rivoluzionò la vita dell'uomo, soprattutto in epoca medievale.

IL MULINO A VENTO

Il mulino a vento funziona esattamente come il mulino ad acqua; esso presenta delle pale di grosse dimensioni in cima ad una torre piuttosto elevata ed è influenzato dalla forza e dalla velocità del vento.

Le pale sono molto leggere, costituite generalmente dalla stessa tela con cui si costruiscono le vele per le navi, in modo da essere "trasportate" con facilità.

I più antichi mulini a vento, d'origine persiana (700 d.C.), avevano l'asse verticale come i primi mulini ad acqua. Rapidamente però si passò all'asse orizzontale, più difficile da costruire, ma di gran lunga più efficiente.

Questo tipo di mulino trovava diverse applicazioni: non solo era in grado di macinare il grano o di triturare i cereali, ma fu utilizzato, come nei Paesi Bassi, anche per sollevare l'acqua dai Polder, ovvero le zone di terra al di sotto del livello del mare.

Il mulino a vento: simbolo dell'Olanda

I PARCHI EOLICI

Un generatore eolico.

Lo sfruttamento dell'energia eolica che si aveva nel Medioevo con i grossi mulini, è sostituito oggi da un insieme di moderni generatori eolici o, in gergo, "aerogeneratori". 
Negli ultimi anni questi apparecchi sono riusciti a passare da una produzione di pochi kilowatt di potenza a punte di 3 megawatt già con una velocità del vento di 3-4 m/s.
Il generatore può essere sia orizzontale che verticale; le pale, leggerissime, in fibra di vetro, sono in grado di azionarsi anche in una giornata "tranquilla" con poco vento, raggiungendo il massimo dell'efficienza con una velocità compresa tra i 12-14 m/s. A velocità maggiori, è previsto, per motivi di sicurezza, il bloccaggio delle pale grazie ad un impianto frenante. 
La cinematica del generatore eolico è caratteridezzata da bassi attriti e da un costo di manutenzione relativamente basso. Tutto questo ren il parco eolico una delle strutture più vantaggiose per produrre energia "pulita".

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Un parco eolico in Danimarca.

Dal mulino ad acqua alla centrale idroelettrica.

Il mulino è uno strumento meccanico in grado di sfruttare l'azione di una forza e di produrre un lavoro. Sin dall'antichità, furono costruite vere e proprie strutture di grossa dimensione in grado di ospitare il mulino e di trarre notevoli vantaggi mediante il suo utilizzo.

IL MULINO AD ACQUA

Già nel "De Architectura" di Vitruvio troviamo una rilevante descrizione di quella che sarà una delle invenzioni più grandi della storia dell'uomo. Capace di sfruttare la velocità e la forza dell'acqua, questa macchina avrà un ampio sviluppo a partire dal IX secolo, quando l'energia idraulica si sostituì al lavoro degli schiavi o degli animali permettendo un aumento della produttività senza precedenti nell'antichità.

Il mulino ad acqua è costituito da una ruota con pale, la cosiddetta ruota idraulica, fissata a un albero, e mossa da una corrente d'acqua che le imprime un movimento rotatorio continuo. Il moto viene trasmesso tramite una serie di ingranaggi e ruote dentate ad una macina o ad un altra macchina capace di sfruttare l'intensità di questa forza e produrre energia (nel caso specifico, macinare il grano).

La ruota poteva essere, essenzialmente, di due tipi: ad "asse verticale" e ad "asse orizzontale". 

Nel primo caso osserviamo che la ruota è totalmente immersa nell'acqua, collegata direttamente all'albero e quindi alla macina; questo tipo di mulino, semplice, ma piuttosto lento, è collocato sulle colline o sulle montagne, dove l'acqua scorre in velocità.

Nel secondo caso, invece, sfruttando tecniche costruttive più complesse, la ruota era posta in maniera verticale e fuoriusciva dall'acqua. Le più antiche sfruttavano solo "dal basso" il moto della corrente, mentre già quelle medievali, alimentate "dall'alto" erano capaci non solo di sfruttare la velocità della corrente d'acqua, ma anche il suo peso in fase di caduta, poichè le ruote assumevano una forma, simile ad una vasca, in grado di accumulare l'acqua e riversarla dopo un breve giro.

In epoca romana, un mulino con una ruota del diametro di 2 metri poteva macinare circa 180 kg di grano all'ora, mentre un mulino azionato da due schavi ne macinava solo 4 kg. Successivamente, già nel Medioevo, furono costruiti mulini dotati di più ruote idrauliche, con diametri fino a 3 metri , potevano macinare anche 3 tonnellate di grano l'ora, una quantità sufficiente per le esigenze di 80000 persone. 

LA CENTRALE IDROELETTRICA

Cambiano le esigenze, ma il "concept" è sempre lo stesso: sfruttare la velocità e il peso dell'acqua per creare energia pulita, senza il minimo inquinamento. Il flusso d'acqua di un lago, un fiume o un bacino artificiale, opportunamente convogliato attraverso apposite condutture, può trasformare la sua forza in energia di pressione e cinetica. Questa energia, in seguito, alimenta diverse turbine e un generatore che la converte in elettricità.

Schema dettagliato della turbina idroelettrica.

L'energia idroelettrica è la principale risorsa alternativa alle fonti fossili usata in Italia e garantisce circa il 15% del fabbisogno energetico italiano. La sua importanza in passato fu molto più grande perché dagli inizi del XX secolo sino al primo dopoguerra l'energia idroelettrica rappresentava la stragrande maggioranza dell'energia prodotta in Italia arrivando anche a toccare punte di poco inferiori al 100%.

Il funzionamento di una centrale idroelettrica

La centrale idroelettrica Taccani, Trezzo sull'Adda