Molti governi in tutto il mondo pianificano nuove iniziative di mix energetico, come in Europa, per migliorare la penetrazione delle rinnovabili fino al 100% e ridurre le emissioni di CO2. Questo nuovo mix di generazione di energia spesso sfida l'equilibrio del carico elettrico e la stabilità della rete. Infatti, nei mercati con una forte penetrazione degli impianti fotovoltaici ed eolici, che non sono in grado di garantire una produzione regolabile e programmabile, è richiesto un elevato livello di flessibilità nella gestione degli altri impianti di generazione elettrica (tradizionali e rinnovabili), che ne comprometta il meno possibile le prestazioni.

In questo scenario, la capacità di inseguimento di un carico da parte degli impianti idroelettrici può giocare un ruolo fondamentale nei Paesi con elevata disponibilità idrica e conformazione geografica adeguata. Grazie alla presenza di sistemi di accumulo attraverso il pompaggio, è possibile sfruttare l’eccesso di produzione da fotovoltaico ed eolico per accumulare l’energia solare in forma potenziale e utilizzarla anche dopo il tramonto regolando la produzione in funzione del valore istantaneo della domanda elettrica. Le fonti di energia pulita rappresentano una sfida per il mondo moderno e, sorprendentemente, una delle più antiche e meno considerate tra le rinnovabili può rappresentare una efficace soluzione nella gestione della transizione energetica per il nostro Paese.

Approfondimento a cura di:
Giuseppe Franchini, Giovanni Brumana
Turbomacchine e Sistemi Energetici

La diga ad archi multipli costituisce un’evoluzione della diga ad arco ed è utilizzabile in presenza di sezioni di sbarramento molto ampie, in quanto le divide in più settori ognuno dei quali viene chiuso da archi di limitato diametro e spessore. La prima diga ad archi multipli ad essere realizzata in calcestruzzo armato è quella progettata e costruita nel 1908 dall’ingegnere americano John S. Eastwood, composta da 12 archi sostenuti da 13 contrafforti.

Per quanto riguarda l’Italia l’Ing. Carlo Bonomi cataloga le dighe realizzate e in corso di costruzione a tutto il 1923: si tratta di 84 manufatti già completati e 48 ancora in fase di cantiere. Le tipologie più diffuse sono quelle a gravità di muratura in calcestruzzo; in terra; a gravità di muratura e malta curve o rettilinee; a volte/archi multipli in cemento armato.

In Italia la prima diga ad archi multipli costruita nel Novecento è quella di Combamala in Piemonte (1913-1914). Tra la fine degli anni Dieci e l’inizio degli anni Venti, oltre a quella del Gleno, erano state costruite: la diga di “Riolunato”, (MO), a volte multiple di cemento armato e piloni di muratura di pietrame in malta, (1920); la diga di “S. Chiara d’Ula”, (CA), a volte multiple in cemento armato e piloni di muratura in malta, (1923); la diga di “Piano Sapeio”, (GE), a volte multiple in cemento rettilinea (1923). Erano invece in fase di cantiere le dighe di: “Lago Nero”, (BG), a volte multiple; di “Pavana”, (BO), a volte multiple con ali terminali a gravità di cemento armato e calcestruzzo; “Molato”, (PC), a volte multiple in cemento armato rettilinea; “Lago Venina”, (SO), a volte multiple verticali e piloni di calcestruzzo.

(Jackson 2009, Eastwood 1909, Bonomi 1924, Mazzà et al. 2003, Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti)

Approfondimento a cura di: 
Monica Resmini

Da millenni, le dighe rappresentano opere di fondamentale importanza per la gestione dei sistemi idrici mondiali, dapprima necessari al sostentamento del settore agricolo e, successivamente, alla produzione di energia elettrica. Il calcestruzzo, il materiale da costruzione più utilizzato al mondo, insieme alle avanguardie della tecnica sviluppatesi negli ultimi decenni ha consentito la realizzazione di sbarramenti sempre più audaci per contenere volumi di acqua sempre maggiori.

Nel secolo scorso, gli studi sui materiali cementizi hanno evidenziato che lo sviluppo delle proprietà meccaniche di questi avviene grazie a reazioni chimiche fortemente esotermiche e, quindi, mediante sviluppo di calore nei primissimi giorni dal confezionamento. In particolare, negli elementi di piccola dimensione e in assenza di vincoli esterni che impediscono le deformazioni termiche, lo sviluppo e la dissipazione del calore determina innocue e omogenee contrazioni ed espansioni volumetriche, senza la comparsa di lesioni. Tuttavia, la massività dei conci delle dighe riduce la capacità di dispersione del calore, determinando la nascita di un apprezzabile gradiente di temperatura tra “cuore” e “superficie” dell’elemento in calcestruzzo. La presenza di questo gradiente conduce a un differente comportamento deformativo tra gli strati, con la conseguente nascita di vincoli mutui che impediscono la libera contrazione/espansione e che quindi creano le condizioni favorevoli allo sviluppo di fessure, specialmente durante i primi giorni di vita del conglomerato quando la sua resistenza a trazione è particolarmente modesta. 

Questi problemi possono essere mitigati riducendo sia la quantità di calore prodotto dal cemento che la velocità con cui tale calore si sviluppa, obiettivi raggiungibili tramite l’utilizzo di cementi a basso contenuto di clinker (cementi LH, Low Heat) e/o additivi super-riduttori d’acqua nonché aggregati di grossa pezzatura che permettono di ridurre al minimo il quantitativo di cemento contenuto nell’impasto. Queste strategie possono essere poi integrate con una riduzione del gradiente di temperatura tra il “cuore” e la “corteccia” dell’elemento, ottenibile tramite l’applicazione di materassini coibenti sulla superficie del cassero all’interno di cui viene gettato il materiale.

Approfondimento a cura di:
Simone Rapelli, Denny Coffetti, Luigi Coppola
CemLab - Cementitious Materials Laboratory

La crescente necessità di capacità di stoccaggio d’acqua e di controllo di fenomeni metereologici eccezionali sta suscitando, in Italia e nel mondo, grande interesse circa la manutenzione delle dighe esistenti e il completamento dei progetti incompiuti. In Italia, solo il 70% delle 542 grandi dighe esistenti è pienamente operativo, con una ridotta possibilità di sfruttamento (circa il 47%) della potenziale disponibilità di acqua.

Il ripristino della completa funzionalità delle dighe esistenti è oggi un'attività strategica nell’ottica della sostenibilità energetica e resilienza del nostro territorio. Tuttavia, in un Paese ad alta sismicità come quello italiano, la manutenzione e il ripristino delle grandi dighe implicano anche la valutazione delle loro prestazioni sismiche e la progettazione di potenziali strategie di riabilitazione.

Lo studio della stabilità delle dighe di terra in condizioni sismiche è una questione complessa, a causa della natura delle forze in gioco e dei materiali coinvolti, e della loro interazione reciproca. Il grado di complessità aumenta nel caso delle dighe zonate, in cui materiali con diverse proprietà idrauliche e meccaniche sono combinati per massimizzare l'integrità strutturale e la tenuta idraulica. 

Questo contributo presenta i risultati di prove dinamiche in centrifuga geotecnica condotte per investigare la risposta di una diga zonata sottoposta a forze sismiche. Durante le prove, il modello è stato strumentato con sensori miniaturizzati (trasduttori di pressione interstiziale, tensiometri, accelerometri, trasduttori di spostamento lineari e rotazionali) e sottoposto a una sequenza di eccitazioni dinamiche di intensità crescente in condizioni di invaso ordinario.

REDREEF - Risk Assessment of Earth Dams and River Embankment to Earthquakes and Floods, Università di Bologna, Ferrara, Messina, Napoli Federico II, Roma La Sapienza, Padova, ISMGEO srl – PRIN2017

Approfondimento a cura di:
Daniela Giretti
Geotecnica