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Breve storia dell′utilizzo delle fonti di energia


All′energia resa disponibile dall′uomo si è aggiunta, negli ultimi millenni, quella degli animali, ma è con l′utilizzo delle fonti energetiche naturali, quali vento e acqua, che si attivarono nuovi e più articolati processi produttivi e sociali.

mulino ad acqua

 Nella sezione: 

 Premessa
 Definizione
 Prodotta dall'uomo   
 Utilizzo
 Energia termica
 Trasformazioni

Il vento, come fonte energetica, è stato utilizzato per lunghissimo tempo solamente per la navigazione a vela.
La possibilità di utilizzare l′energia del vento per altri scopi era già stata descritta da Erone d′Alessandria (I sec. a.C.), ma i primi mulini mossi dal vento compaiono in Oriente ed alcuni testi li descrivono in funzione nel VII secolo in Persia. Questa tecnologia fu importata in Occidente al tempo delle Crociate, attraverso gli arabi (tra il secolo XI e XIII), ed è appunto in periodo medioevale che inizia ad essere utilizzata diffusamente.
È interessante notare che mentre i mulini a vento del Vicino Oriente sono ad asse verticale, quelli costruiti e utilizzati in Europa occidentale sono ad asse orizzontale.

L′acqua inizia ad essere utilizzata come fonte energetica nell′antichità classica. Le prime indicazioni in tal senso si hanno da Strabone, che nel 18 a.C. parla di un mulino ad acqua come di una meraviglia del palazzo di Mitridate, a Cabira nel Ponto, la cui costruzione risale agli anni tra il 120 ed il 63 a.C.


Mulino ad asse verticale
Mulino ad asse orizzontale
cartina ponto


Questa nuova tecnologia, apparsa in epoca romana, capace di utilizzare l′energia posseduta dai corsi d′acqua, diede origine ad una rivoluzione tecnica il cui impatto restò del tutto trascurabile. Le caratteristiche strutturali di certi fiumi, quali la poca forza della corrente, o all′opposto l′impetuosità e la violenza dei corsi d′acqua montani, o ancora l′ampiezza dei grandi fiumi (basti pensare al Po) rappresentarono seri ostacoli alla sua diffusione. Nonostante queste difficoltà naturali furono costruiti sistemi d′utilizzo dell′energia idrica di grande importanza, come il complesso produttivo di Barbegal in Provenza (Francia).


Vicino all′abbazia di Montmajour, nel comune di Fontvieille, si trovano i resti del mulino di Barbegal uno dei monumento idraulici più grandi dell′antichità. Questa opera fu scoperta e restituita alla fruibilità tra il 1937 ed il 1939 da Fernand Benoit. Costruito, agli inizi del IV secolo d. C nell'Impero, su un pendio collinare questa opera era composta da due serie parallele di otto ruote alimentate per disopra da due canali derivati dall′acquedotto di Arles. Le ruote idrauliche avevano un diametro fino a 2,7 m, e attraverso ingranaggi lignei, azionavano due macine. Una scala centrale permetteva l′accesso alle varie stanze del complesso dei mulini e un carrello che si muoveva su un piano inclinato consentiva di far salire e scendere i carichi attraverso un meccanismo idraulico. Quest′impianto consentiva una capacità di macinazione complessiva di 4 tonnellate di farina al giorno sufficienti al fabbisogno di una popolazione di più di 10.000 abitanti, la popolazione di Arles a quel tempo.

disegno del complesso produttivo di Barbegal resti del complesso produttivo di Barbegal


Come già accennato, sin dall'antichità l′uomo conosceva ed aveva utilizzato le diverse forme d′energia: quella prodotta dall′uomo (tre milioni di anni fa), l′energia eolica per la navigazione (novantamila anni fa), dagli animali (sessantamila anni fa) e, dal I secolo a.C., l′energia idraulica. Per tutto questo lunghissimo periodo, che copre oltre il 99% della storia dell′uomo moderno, furono però l′energia prodotta dall′uomo e (ma solo negli ultimi millenni) quella prodotta dagli animali a fornire la parte essenziale della produzione di lavoro.


macchine mosse dall'uomo o animale



Il Medioevo ebbe il grande merito di accrescere enormemente la quantità d′energia disponibile per l′uso umano e di impiegarla su scala molto maggiore che in passato, variando gli utilizzi dei meccanismi antichi e creandone di nuovi. La grande innovazione introdotta nel Medioevo è l′impiego su larga scala dell′energia idraulica, che ha consentito di concentrare grandi quantità di energia per la prima volta nella storia. Ad esempio, alla fine del secolo XI il Domesday Book inglese censiva cinquemilaseicentoventiquattro mulini ad acqua in Inghilterra. Il mulino ad acqua porta una produttività enormemente più grande di quella resa disponibile dalle tecniche tradizionali: ne è un esempio la cura con cui si studiavano i sistemi d′alimentazione delle ruote.


L′utilizzo dell′energia dell′acqua è raffigurato efficacemente nella Vita di San Bernardo, di Vacandard, in cui è descritto il mulino ad acqua dell′abbazia di Clairvaux (Chiaravalle) nello Champagne meridionale.


particolare di ingranaggi di un mulino ad acqua
particolare di un mulino ad acqua

Il mulino ad acqua dell′abbazia di Clairavaux

Il torrente che entra nell′abbazia passando sotto il muro di cinta, dapprima si getta impetuoso verso il mulino, dove si affatica, in un moto tumultuoso, prima di macinare il grano sotto il peso delle macine, poi per azionare il setaccio che separa la farina dalla crusca. Esso ha già raggiunto l′edificio successivo; riempie i tini e si arrende alle fiamme che lo riscaldano per preparare la birra per i monaci, il loro liquore quando le vigne ripagano il lavoro dei vignaioli con uno scarso raccolto. Il torrente non si considera ancora congedato. I canali scavati vicino al mulino lo richiamano, Nel mulino è stato occupato a preparare il cibo per i frati; è quindi giusto che debba occuparsi delle loro vesti. Non si ritira mai indietro né si rifiuta di fare ciò che gli viene chiesto: A uno a uno alza e abbassa i pesanti pestelli, i grandi martelli di legno dei follatori. Quando ha fatto girare l′albero alla massima velocità alla quale possono girare le ruote, esso scompare in una frenesia di schiuma; si potrebbe dire che esso stesso è stato macinato nel mulino. Lasciandolo entra nella conceria, dove, nel preparare il cuoio per le scarpe dei monaci, esso esercita tanto sforzo quanto diligenza; poi si dissolve in una miriadi di ruscelli e procede lungo il suo corso prestabilito verso le incombenze che gli sono state destinate, cercando sempre delle cose che richiedono la sua attenzione, quali esse siano, come cucinare, setacciare, far girare, macinare, irrigare e lavare, mai rifiutando il suo aiuto in qualsiasi compito


mulino dell'abbazia di Clairavaux



È importante rilevare che tutte le macchine semplici, come quelle descritte finora, non producono nulla di per sé: sono dei dispositivi, detti "passivi", che consentono di trasmettere il movimento, di cambiarne la direzione e di sfruttare al massimo l′energia disponibile.


esempi di disegni originali di macchine semplici


Dagli inizi del XIII secolo fino al termine del XVIII, la capacità di produrre lavoro si trasferisce sempre più all′utilizzo di fonti quali il vento e l′acqua. Contestualmente, i progressi della scienza delle costruzioni, dell′astronomia, della navigazione, dell′agricoltura, della matematica, delle tecniche di lavorazione del vetro, del ferro, delle stoffe, della medicina, ecc. diedero origine ad invenzioni e sviluppi fondamentali per l′incremento della produttività. Le principali fra queste sono:

  • la trasformazione dell′aratro e del giogo (che avviene nell′Alto Medioevo: poggiando il giogo sulle spalle e sul petto del bue, anziché sul collo, si migliora parecchio la capacità di lavoro dell′animale)
  • la nuova bardatura e zoccolatura del cavallo;
  • la bussola;
  • gli strumenti ottici (occhiali, cannocchiali, primi sistemi di proiezione);
  • gli orologi ed i sistemi meccanici a peso e a molla;
  • le armi da fuoco;
  • le macchine idrauliche (filatoi, pompe, torcitoi, ecc.);
  • le macchine tessili;
  • i primi altiforni;
  • la produzione della ghisa, ecc.

Parallelamente si ebbero innovazioni e sviluppi nella vita civile, nell′arte e nella scienza. Tutto ciò diede origine ad una civiltà che iniziò a consolidarsi intorno al Mille e si sviluppò nell′Umanesimo e nel Rinascimento, fino a far sorgere, tra tutte le nuove discipline, anche la scienza moderna. Quest'ultima si è sviluppata a partire dal 1600, con l′invenzione del metodo scientifico sperimentale (Galileo Galilei), portando nuove prospettive e la lenta e progressiva elaborazioni di concetti, metodi e scoperte particolari, ma affonda le proprie radici nell′Alto Medioevo con i primi artigiani ed inventori. È questo un periodo che si può considerare come l′epoca della rivoluzione tecnica ed artigianale.

Fin qui abbiamo visto esempi in cui la produzione di lavoro si è sviluppata attraverso processi di utilizzazione dell′energia umana ed animale, di quella idrica posseduta dall′acqua che scende a valle ed è quindi in grado di muovere congegni meccanici, e di quella eolica, resa disponibile dal vento e capace, se imbrigliata, di azionare congegni meccanici.


fotografia di opificio su fiume

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