Diga delle Tre Gole: la costruzione più imponente di sempre

Al momento della sua progettazione è stata discussissima e criticatissima, per l’enorme impatto ambientale e sociale di una costruzione di tale mole. Ma ha anche il merito di ridotto di milioni di tonnellate le missioni inquinanti della Cina producendo energia pulita. Si tratta della Diga delle Tre Gole, posta sul fiume Yangtze, nella provincia cinese di Hubei. E vanta dei numeri davvero incredibili, sia in termini strutturali che energetici.

La struttura più imponente mai costruita dall’uomo

Quando, nel 2003, sono iniziati i lavori di costruzione di questo mastodonte, nessuno pensava sarebbe stato possibile terminarla, e tutti erano convinti che il progetto sarebbe stato ridimensionato. Nessuno aveva mai osato tanto, ne in termini di dimensioni, ne di complessità. Per non parlare delle complicazioni derivanti dalla funzione cui la diga doveva assolvere. E invece eccola lì, in tutta la sua magnificenza. Lunga 2309 metri, alta 185, e con un bacino idrico di 39000 milioni di metri cubi di volume massimo, questa diga è in assoluto la costruzione artificiale più grande di tutti i tempi. La sua costruzione ha richiesto oltre 28 milioni di metri cubi di cemento armato, 30 mila operai e sette anni di lavori ed è costata l’equivalente di 28 miliardi di euro.

La Diga delle Tre Gole è regina nella produzione di energia elettrica

Oltre alle sue dimensioni, a impressionare di questo impianto è anche il suo apparato di conversione dell’energia. La portata media di acqua è di 33 mila metri cubi al secondo, quella massima di 115 mila metri cubi al secondo. La diga è equipaggiata con 32 turbine Francis da 700 MW (MegaWatt) ciascuna, per un totale di 22,5 GW (GigaWatt). Per rendersi conto di quanto è impressionante questo numero, basta pensare che la centrale a petrolio più potente al mondo ha una capacità di 1200 MW, circa 20 volte più bassa. La diga ha una produzione annua massima di circa 438 mila TJ (TeraJoule) di energia, equivalenti a 148,5 milioni di barili di petrolio, e soddisfa da sola il 3% del fabbisogno energetico cinese. Il suo trasformatore è il più grande al mondo, e porta la tensione fino a 500 mila Volt, per trasportare corrente fino a Shangai, a oltre 1000 km di distanza.

Come produce energia la Diga delle Tre Gole

Questa diga è del tipo a gravità, cioè converte l’energia cinetica dell’acqua in energia elettrica facendola precipitare da una grande altezza. Il pelo libero dell’acqua del bacino superiore si trova a 175 metri di altezza. A circa metà della struttura si trovano i collettori che convogliano l’acqua alle turbine, facendola precipitare per 81 metri.

Le turbine tipo Francis, come quelle che equipaggiano questa diga, sono a flusso misto: l’acqua entra radialmente dai collettori laterali a chiocciola, mette in rotazione la girante ed esce assialmente. La turbina, girando, mette poi in rotazione un alternatore, che trasforma l’energia cinetica dell’acqua in energia elettrica. Per evitare il fenomeno della cavitazione, cioè il formarsi di vortici d’aria che bloccherebbero il flusso d’acqua, le turbine sono poste 5 metri sotto il bacino di scarico.

Danni e benefici della Diga delle Tre Gole

Non si può negare che una struttura artificiale di questa stazza e complessità porti in dote anche notevoli problemi: non può essere certo tutto oro quel che luccica! Per la costruzione della diga sono state evacuate 3 città, trasferite forzatamente 4 milioni di persone e sommersi dall’acqua oltre 1000 siti archeologici. La formazione dell’enorme bacino artificiale, infine, ha causato non pochi danni alla fauna e alla flora locale, con alcuni animali autoctoni che ora sono a rischio estinzione.

D’altro canto la diga produce in maniera continuativa più energia di qualsiasi altro impianto al mondo, e di fatto è energia da considerarsi pulita. Nel 2020 la Diga delle Tre Gole ha battuto il record di energia prodotta in un anno, quasi 104 TWh. Produrre questa quantità di energia dall’acqua invece che da combustibili fossili ha fatto risparmiare, in termini di emissioni, 87 milioni di tonnellate di anidride carbonica (CO₂), 21 mila tonnellate di anidride solforosa (SO₂) e 20 mila tonnellate di ossidi di azoto (NO_x), contribuendo in maniera significativa alla riduzione dell’inquinamento nel Paese. Senza contare la protezione che la diga fornisce dalle alluvioni alle popolazioni a valle.

Le sfide che i progettisti della Diga delle Tre Gole hanno dovuto affrontare

Le difficoltà nella costruzione della diga non si fermano alle sue dimensioni. Sono numerosi i problemi che i progettisti hanno dovuto risolvere affinché il progetto risultasse realizzabile. Primo fra tutti, il traffico navale: il Fiume Azzurro, o Yangtze, è il terzo più grande del mondo, ed è da sempre una delle principali vie di comunicazione e di commercio della Cina. Da qui passano le navi che trasportano le merci che partono da Shangai, il più grande porto del mondo, dirette verso l’entroterra. Un altro problema era costituito dall’acqua strabordante la diga in caso di alluvione. Infine non era da sottovalutare la difficoltà di far solidificare in tempi brevi una struttura di cemento così massiccia.

Il traffico navale attraverso la Diga delle Tre Gole

La soluzione più immediata ed efficacie al problema del traffico navale era sembrata, inizialmente, la costruzione di un enorme sistema di chiuse, simile a quello del Canale di Panama. Queste sono delle enormi vasche, poste su diverse altezze e separate da paratie mobili. Quando una nave entra in una di queste vasche, questa viene chiusa abbassando la paratia. Il livello dell’acqua viene fatto salire fino a quello della vasca successiva, la nave passa da una vasca all’altra e il procedimento si ripete. Quello della Diga delle Tre Gole è il più grande sistema di chiuse del mondo (ognuna delle sue vasche può ospitare 4 navi contemporaneamente), ma ha un problema: il tempo di attraversamento dalla prima all’ultima vasca è di oltre 4 ore.

Un ascensore per navi

Il problema del tempo di attraversamento è stato risolto grazie ad una soluzione non molto nota, ma di grande efficacia. Fu ideata dal geniale ingegnere britannico Edwin Clark nella seconda metà dell’800: l’ascensore navale. Si tratta di un’enorme vasca colma d’acqua in cui vengono fatte entrare una o più imbarcazioni (nel caso di Clark si trattava di chiatte trasportanti sale tra i fiumi Weaver e Trent and Mersey, vicino Norwich). La vasca viene poi fatta salire in verticale, tramite contrappesi o pistoni idraulici, fino a raggiungere il livello del fiume o bacino superiore, dove la barca può riprendere la navigazione.

Quello della Diga delle Tre Gole è il più grande ascensore navale mai realizzato, può trasportare quattro navi per volta e ha ridotto il tempo di risalita della diga a quaranta minuti. Da quando è stato inaugurato, è il sistema preferenziale per il trasporto delle merci lungo il fiume. Il passaggio attraverso le chiuse, invece, viene usato prevalentemente per il trasporto passeggeri e per le crociere.

Come fa la Diga delle Tre Gole ad evitare le alluvioni?

Le alluvioni del Fiume Azzurro sono un problema non da poco. Negli ultimi 200 anni il fiume è esondato 20 volte, causando oltre 300 mila vittime. La funzione principale della diga, in effetti, è proprio quella di scudo contro le alluvioni. Ma come ci riesce? Le dighe, in realtà, non fermano l’acqua, semplicemente ne regolano la portata. Ogni diga presenta una serie di aperture che fanno passare una quantità controllata d’acqua ad una velocità voluta. Il problema, però, è che se l’acqua cadesse in verticale a valle della diga, l’impatto eroderebbe le fondamenta della diga, compromettendone la struttura. Vengono quindi realizzati degli scivoli terminanti con una rampa, che sparano l’acqua in avanti, facendola vaporizzare ed evitando impatti violenti.

La solidificazione del cemento

L’ultimo grande problema della diga era l’enorme quantità di cemento con cui è costruita, che doveva raffreddarsi rapidamente. Un cemento non perfettamente solidificato si sarebbe rammollito al contatto con l’acqua, e sarebbe stato trascinato via. Durante la costruzione della celeberrima diga di Hoover, per esempio, si stima che la quantità di cemento con cui era costruita avrebbe impiegato 125 anni per raffreddarsi all’aria. E la Diga delle Tre Gole è oltre 5 volte più grande. Il problema è stato risolto facendo passare all’interno della struttura una fitta rete di tubature in cui far scorrere acqua freddissima, in modo da far solidificare il cemento molto più velocemente.

Cosa ha significato la Diga delle Tre Gole per la Cina?

Non si può negare che la Diga delle Tre Gole abbia rappresentato una grande sfida per la Cina, ma anche un’occasione per mostrare al mondo le potenzialità e la forza della sua industria. La Cina è uno dei paesi che hanno inquinato di più negli anni passati, ma anche uno di quelli che sta investendo maggiori risorse nella conversione energetica. A dispetto dei problemi e dei danni che questa diga ha causato, progetti come questo rappresentano l’arma principale della Cina nella lotta ai cambiamenti climatici. Nessun altro paese al mondo ha, infatti, la potenzialità idroelettrica della Cina, attraversata da oltre 20 mila fiumi, alcuni dei quali sono fra i più grandi al mondo. Sarebbe opportuno, però, realizzare questi impianti con una maggiore attenzione all’impatto che questi hanno, altrimenti non si potranno mai considerare realmente sostenibili.