La prima centrale idroelettrica al mondo fu costruita in Francia nel 1878 e utilizzava generatori idroelettrici per produrre elettricità. Ancora oggi, la produzione di generatori idroelettrici è considerata il fiore all'occhiello dell'industria francese. Ma già nel 1878 esisteva un progetto preliminare di generatore idroelettrico. Nel 1856, fu lanciato sul mercato il generatore a corrente continua (CC) commerciale della marca Lianlian Alliance. Nel 1865, il francese Casseven e l'italiano Marko immaginarono di combinare un generatore a corrente continua con una turbina idraulica per generare elettricità. Nel 1874, anche il russo Piroski propose un progetto per convertire l'energia idrica in energia elettrica. Nel 1878, furono costruite le prime centrali idroelettriche al mondo a Gragside Manor, in Inghilterra, e a Sirmite, vicino a Parigi, in Francia, e comparvero i primi generatori idroelettrici a corrente continua. Nel 1891, il primo generatore idroelettrico moderno (Laufen Hydrogenerator) nacque presso l'azienda Ruitu Olican. Dal 1891 ad oggi, sono stati compiuti enormi progressi nella tecnologia dei generatori idroelettrici per oltre 100 anni.
Fase iniziale (1891-1920)
Nella fase iniziale dello sviluppo dei generatori idroelettrici, si collegava un normale generatore di corrente continua o un alternatore a una turbina idraulica per formare un gruppo di generatori idroelettrici. A quel tempo, non esistevano generatori idroelettrici progettati specificamente per questo scopo. Con la costruzione della centrale idroelettrica di Lauffen nel 1891, comparvero generatori idroelettrici progettati appositamente. Poiché le prime centrali idroelettriche erano piccole e isolate, con un raggio di alimentazione limitato, i parametri dei generatori erano molto variabili, con tensioni e frequenze diverse. Strutturalmente, i generatori idroelettrici erano per lo più orizzontali. Inoltre, la maggior parte dei generatori idroelettrici nella fase iniziale erano a corrente continua, mentre in seguito comparvero generatori a corrente alternata monofase, trifase e bifase.
Tra le aziende produttrici di idrogeneratori più note nella fase iniziale figurano BBC, Oelikon, Siemens, Westinghouse (WH), Edison e General Motors (GE), ecc., e tra i generatori idroturbina più rappresentativi si annoverano il generatore a turbina a corrente alternata trifase da 300 CV della centrale idroelettrica di Laufen (1891), il generatore a corrente alternata trifase da 750 kW della centrale idroelettrica di Folsom negli Stati Uniti (prodotto da GE Corporation, 1893), il generatore idroelettrico a corrente alternata bifase da 5000 CV della centrale idroelettrica di Adams sul lato americano delle cascate del Niagara (Cascate del Niagara) (1894), i generatori idroelettrici orizzontali da 12 MNVαA e 16 MVαA (1904-1912) della centrale elettrica di Ontario sul lato canadese delle cascate del Niagara e un generatore idroelettrico da 40 MVα prodotto da GE nel 1920. La centrale idroelettrica di Hellsjon, in Svezia, fu costruita nel 1893. L'impianto era dotato di quattro gruppi idrogeneratori orizzontali trifase a corrente alternata da 344 kV. I generatori furono prodotti dalla General Electric Company (ASEA) svedese.
Nel 1891, l'Esposizione Universale si tenne a Francoforte, in Germania. Per dimostrare la trasmissione e l'applicazione della corrente alternata durante l'evento, gli organizzatori installarono un gruppo di idrogeneratori a turbina presso lo stabilimento di cemento Portland di Laufen, a 175 km di distanza, per l'illuminazione dell'esposizione e per azionare un motore a induzione trifase da 100 CV. L'idrogeneratore della centrale elettrica di Laufen fu progettato da Brown, ingegnere capo della Ruitu Oerlikon Company, e prodotto dalla stessa Oerlikon. Il generatore era di tipo orizzontale trifase, con una potenza di 300 CV, 150 giri/min, 32 poli, 40 Hz e una tensione di fase di 55-65 V. Il diametro esterno del generatore era di 1752 mm e la lunghezza del nucleo di ferro di 380 mm. Il numero di cave dello statore del generatore è 96, cave chiuse (chiamate fori all'epoca), ogni polo e ogni fase è una barra di rame, la cava della barra di filo è isolata con una piastra di amianto da 2 mm e l'estremità è una barra di rame nudo; il rotore è un anello incorporato. I poli a griffe dell'avvolgimento di campo. Il generatore è azionato da una turbina idraulica verticale tramite una coppia di ingranaggi conici ed è eccitato da un altro piccolo generatore idraulico a corrente continua. L'efficienza del generatore raggiunge il 96,5%.
Il funzionamento e la trasmissione di successo dei generatori idroelettrici della centrale elettrica di Laufen a Francoforte rappresentano il primo test industriale di trasmissione di corrente trifase nella storia dell'umanità. Costituiscono una svolta nell'applicazione pratica della corrente alternata, in particolare della corrente alternata trifase. Il generatore è inoltre il primo generatore idroelettrico trifase al mondo.
Quanto sopra descrive la progettazione e lo sviluppo dei generatori idroelettrici nei primi trent'anni. In realtà, osservando il processo di sviluppo della tecnologia dei generatori idroelettrici, si nota che questi presentano generalmente una fase di sviluppo ogni 30 anni. Ovvero, il periodo dal 1891 al 1920 ha rappresentato la fase iniziale, il periodo dal 1921 al 1950 la fase di crescita tecnologica, il periodo dal 1951 al 1984 la fase di rapido sviluppo e il periodo dal 1985 al 2010 la fase di sviluppo stabile.
Data di pubblicazione: 9 settembre 2021
