La stampa 3D applicata al settore idroelettrico potrebbe cambiare radicalmente il destino di decine di migliaia di dighe abbandonate negli Stati Uniti. Il punto di partenza è un dato che fa riflettere: nel paese esistono circa 90.000 dighe, eppure meno del 3% viene effettivamente sfruttato per produrre elettricità. Tutto il resto è lì, fermo, a rappresentare un potenziale energetico enorme e congelato, stimato in circa 29 gigawatt. Il motivo per cui queste strutture non vengono utilizzate è piuttosto semplice da capire: costruire turbine su misura per ogni singolo sito costa troppo, soprattutto se messo a confronto con quello che si riesce a ricavare in termini di energia. Il gioco, fino a oggi, non valeva la candela. Ma qualcosa sta cambiando, e il merito è proprio della stampa 3D industriale.
La soluzione arriva dal Wisconsin e dall’Oak Ridge National Laboratory
Una startup del Wisconsin, Cadens, ha avviato una collaborazione con il Manufacturing Demonstration Facility dell’Oak Ridge National Laboratory, in Tennessee. Insieme hanno messo a punto un sistema che usa la stampa 3D per produrre turbine e componenti idroelettrici personalizzati, resistenti e realizzabili in tempi molto più rapidi rispetto ai metodi tradizionali. E i numeri parlano chiaro: i test sul campo hanno dimostrato che questo approccio è in grado di abbattere i costi di produzione per singolo kilowatt fino al 40% rispetto alle tecniche metallurgiche convenzionali.
La tecnologia è pensata per i cosiddetti sistemi micro idroelettrici a bassa prevalenza, capaci di generare fino a 100 kilowatt di potenza sfruttando piccoli corsi d’acqua o bacini artificiali. Nella fase di sperimentazione, i tecnici hanno utilizzato grandi condutture in PVC come canale principale per l’acqua, abbinandole a elementi stampati in 3D. Uno degli esempi più interessanti riguarda un tubo di aspirazione da circa 312 chilogrammi, stampato in due metà utilizzando un polimero di acrilonitrile butadiene stirene rinforzato al 20% con fibra di carbonio. L’alloggiamento della turbina, invece, è stato creato partendo da uno stampo realizzato sempre con la stampa 3D, poi colato in fibra di vetro e rifinito con macchinari a controllo numerico e rivestimenti protettivi spray. Tutto questo per garantire la massima precisione e una buona resistenza all’usura provocata dall’acqua.
Un prototipo attivo da oltre sei anni e 51.000 siti da recuperare
Non si tratta solo di teoria o di esperimenti da laboratorio. Un prototipo operativo di questo impianto, lungo poco più di 9 metri, funziona nella sede di Cadens da oltre sei anni. Questo è un dettaglio tutt’altro che secondario, perché dimostra che la tecnologia regge nel tempo e non è solo una bella idea sulla carta. Adesso il team di ingegneri sta concentrando gli sforzi su un aspetto cruciale per il funzionamento a lungo termine: migliorare la resistenza dei componenti all’accumulo di detriti e alle incrostazioni biologiche, che rappresentano due delle insidie più complesse per le installazioni nei corsi d’acqua naturali.
Il passo successivo è ambizioso. Il progetto punta a mappare e attivare circa 51.000 siti idonei sparsi sul territorio nazionale statunitense, dighe abbandonate che potrebbero essere recuperate e trasformate in piccole centrali per la produzione di energia pulita. Se la stampa 3D riuscirà davvero a rendere economicamente sostenibile la conversione anche solo di una parte significativa di questi siti, il contributo alla rete elettrica sarebbe notevole. Un patrimonio infrastrutturale che per decenni è rimasto sostanzialmente invisibile potrebbe finalmente trovare una seconda vita, grazie a turbine stampate su misura e a costi radicalmente inferiori rispetto al passato.