Una ruota d’acqua di foggia medioevale per ricreare la biodiversità

Un tempo i contadini svizzeri assicuravano ricchi raccolti di fieno, irrigando sistematicamente i campi.
Nel Cantone di Zurigo, gli ambientalisti stanno riportando in vita i metodi agricoli di alcuni secoli or sono per ricreare un prezioso idillio naturale con un’elevata biodiversità, utilizzando le tecnologie connesse a una ruota a pale d’acqua, che i ricercatori dell’EMPA hanno contribuito a sviluppare.

In Svizzera la digitalizzazione prende piede in agricoltura

Biotopo diversificato da proteggere nella pianura alluvionale di Hundig

Le libellule ronzano nella pianura soleggiata; le farfalle blu e altre falene colorate svolazzano di fiore in fiore.
I rospi comuni in cerca di femmine emettono il loro richiamo, mentre un serpente va in caccia di cibo nell’erba umida: si tratta di un biotopo diversificato per le specie minacciate che verrà creato nell’ex pianura alluvionale chiamata Hundig, vicino a Glattfelden, nell’altopiano di Zurigo, grazie a un metodo che era comune in Svizzera molto, molto tempo fa.
L’irrigazione dei campi è nata probabilmente nel Medioevo e riusciva più che a raddoppiare il raccolto di fieno dell’epoca.
Per deviare l’acqua dai fiumi e dai torrenti, gli agricoltori della Franconia tedesca usavano circa 200 ruote per la raccolta dell’acqua intorno all’anno 1800.

In Svizzera nuove norme per un’agricoltura più sostenibile

Un modello 1:5 frutto dell’imprenditore Bernhard Krismer a Wallisellen

Questa tecnologia genuinamente “green” viene riproposta oggi.
“Si tratta di un progetto ecologico e allo stesso tempo storico-culturale”, spiega la responsabile del progetto Daniela Eichenberger dell’associazione “Wässerwiesen im Hundig”.
Ma tutto ciò ha richiesto anche l’aiuto di esperti esterni, come Silvain Michel del Laboratorio di Ingegneria dei Sistemi Meccanici dell’EMPA.
Il Laboratorio Federale Svizzero per la Scienza e la Tecnologia dei Materiali ha contribuito alla realizzazione di una ruota con pale a cucchiaio, basata su un modello in scala 1:5 progettato e costruito dall’imprenditore di costruzioni metalliche Bernhard Krismer a Wallisellen.
“I primi test con questa ruota hanno dimostrato subito che in linea di principio l’idea avrebbe funzionato”, ricorda Michel.
Ma il lavoro era soltanto all’inizio, perché c’erano molti punti interrogativi: a che profondità la ruota d’acciaio, con un diametro di circa sei metri, avrebbe dovuto sporgere nel Glatt?
La potenza idrica del fiume, poco profondo nel luogo previsto, sarebbe stata sufficiente per azionarla?
E per sollevare il volume d’acqua necessario, che poi scorrerebbe dalle tazze della pala in un canale che porta ai prati?

Nuova stazione sperimentale per l’agricoltura di montagna

Un affluente di sinistra dell’Alto Reno nell’Unterland del Canton Zurigo

La Glatt è un affluente di sinistra dell’Alto Reno nell’Unterland del Canton Zurigo.
Il fiume ha una lunghezza di appena 38 chilometri e mezzo e fuoriesce dal lago di Greifen attraverso la valle della Glatt (in tedesco, Glattal), confluendo nel Reno a Glattfelden.
Mentre il corso superiore è soltanto leggermente in pendenza, la corrente diventa più rapida nella parte inferiore, formando sponde di carico di fondo.
Per lunghi tratti la Glatt è stata raddrizzata e regolata: superando le pendici nord-orientali della città di Zurigo, il corso del fiume è fortemente condizionato dall’espansione dell’agglomerato.
In alcuni brevi tratti, la Glatt è stata ora rinaturalizzata o, per lo meno, esiste un progetto in tal senso, ad esempio nella zona della sede dell’EAWAG (l’Istituto Federale Svizzero di Scienza e Tecnologia Acquatica) a Dübendorf e in relazione al previsto ampliamento della Pista 28 dell’Aeroporto di Zurigo.
Dal Greifensee a Niederglatt, il fiume non ha quasi nessuna “inclinazione” altimetrica. Verso l’estuario, invece, il corso del fiume diventa sempre più ripido.
Dal 1822, presso Rheinsfelden la Glatt è stata incanalata attraverso una galleria di 90 metri di lunghezza, poco prima della sua confluenza, direttamente nel Reno, per evitare il rischio di allagamento della città.
Per la costruzione della centrale elettrica di Eglisau-Glattfelden, la foce ha dovuto essere spostata di nuovo.
Dal 1916 il fiume è condotto attraverso un tunnel lungo 261 metri che sfocia direttamente nel tratto sottostante l’impianto idro-elettrico.

La lezione dell’agriBosco Barilla: anticipare un pianeta più equo

Sei metri di diametro, otto tonnellate di peso sono le caratteristiche della ruota idraulica dell’esperimento dell’EMPA poco dopo il suo completamento sulle rive del Glatt: per garantire un funzionamento robusto, il meccanismo di prelievo e versamento non presenta parti mobili
(Foto: EMPA)

Lì una pendenza di quasi un metro per aumentare l’energia potenziale

La ricerca iniziale ha mostrato che i dati idraulici sulla Glatt nella località prescelta erano parzialmente contraddittori.
Pertanto, gli esperti hanno rimisurato il fiume con i suoi livelli d’acqua nel punto previsto, decidendo infine di modificare le soglie del fondo del corso d’acqua.
Al di sopra della ruota a pale, la soglia è stata infatti alzata di 30 centimetri, mentre al di sotto è stata abbassata di un’analoga misura.
Due “gradini”, attraverso i quali la Glatt scorre verso il Reno, furono così combinati in un salto o scalino più grande: una pendenza di quasi un metro, che poteva essere utilizzata per aumentare l’energia potenziale dell’acqua per azionare la ruota.
Tuttavia, le prime analisi hanno mostrato che l’energia idro-elettrica potrebbe essere insufficiente, soprattutto perché il prelievo dal fiume è limitato.
La portata residua prescritta dalla Glatt di 1070 metri cubi al secondo deve essere mantenuta in ogni momento, e il prelievo è stato limitato a un massimo di 120 litri al secondo.
Questo è ciò che i test preliminari hanno dimostrato essere necessario per i campi nell’anno 2019.
A temperature superiori ai 20 gradi, tuttavia, la quantità si riduce gradualmente fino a un quarto, a seconda del tasso di scarico della Glatt nel Reno, che viene registrato ventiquattr’ore su ventiquattro.

È nell’agriBosco Barilla che la sostenibilità ha il sapore giusto

Fra le preoccupazioni la protezione del clima e le attività legali di pesca

In definitiva, tutti vorrebbero tenere in considerazione la protezione del clima nel lungo periodo, così come gli interessi del locale circolo della pesca, che era preoccupato per il livello dell’acqua e per le cattura della fauna acquatica, tra cui le ambite trote, e che si è opposto alla concessione edilizia.
“Ho piena comprensione della cosa”, afferma il maestro metalmeccanico Krismer, progettista del bailer, e che dopo tutto è lui stesso un pescatore.
Un bailer, in idrogeologia, è un tubo cavo utilizzato per recuperare campioni di acque sotterranee dai pozzi di monitoraggi.
Anche la responsabile del progetto, Daniela Eichenberger, è contenta che sia stato possibile trovare una soluzione ragionevole grazie al successo delle trattative con la comunità indigena.
“Ora è il momento dell’attuazione: insomma, è la volta del fare!”, afferma la biologa, responsabile del progetto dal 2016.

In Emilia-Romagna l’università internazionale dell’agroalimentare

Reagire a un’efficienza che non supera “dal basso” il 50 o 60 per cento

Garantire l’affidabilità dell’azionamento della pala da otto tonnellate in queste condizioni si è rivelata una vera sfida per Silvain Michel, ricercatore dell’EMPA.
I calcoli iniziali avevano ipotizzato un’efficienza del 90 per cento, un rapporto estremamente favorevole tra energia fornita ed energia utilizzata.
Ma la ricerca in letteratura ha dimostrato che una ruota idraulica “sotto tiro”, che viene azionata dall’acqua dal basso, di solito raggiunge soltanto il 40 per cento di efficienza.
“Il massimo è il 50-60 per cento”, dice Michel, “ragione per cui l’ipotesi iniziale era decisamente troppo ottimistica”.

Colture biologiche e tradizionali: sfida svizzera a quattro

Una sorta di gozzo nella suola metallica sotto il “mulino” è la soluzione

Che cosa fare? Silvain Michel ha richiesto la consulenza di qualcuno che ne sa: l’esperto di idraulica e professore emerito Michel Dubas dell’Università di Scienze Applicate del Vallese a Sion ha messo a disposizione le proprie conoscenze e un’esperienza pluriennale, tra l’altro gratuitamente, come sottolinea il ricercatore dell’EMPA.
Dopo una riflessione comune, il professor Dubas ha proposto una soluzione semplice, ma efficace: una sorta di gozzo nella suola d’acciaio sotto la ruota a pale, ovvero un rigonfiamento mirato verso il basso che fa sì che l’acqua acceleri nuovamente in modo significativo prima di premere sulle pale della ruota.
Con l’applicazione di questa idea e con altri dettagli tecnologici, così come hanno calcolato gli esperti di idraulica, la capacità di pompaggio della ruota raggiungerebbe quasi i valori richiesti.
E sono convinti che le prestazioni siano sufficienti nonostante alcuni freni tecnici al flusso d’acqua: in fondo e dopo tutto, un rastrello davanti alla ruota deve tenere lontano il materiale galleggiante come i rami.
Inoltre, una cortina di catene d’acciaio nell’acqua genera rumore allo scopo di garantire che i pesci rimangano nella Glatt e non si allontanino nel canale di diramazione verso la ruota di raccolta.

In Svizzera creata una batteria di carta con interruttore ad acqua

Controllare il rastrello e le saracinesche d’afflusso perché niente si fermi

Due videocamere in acqua riprenderanno l’attività della ruota per comprendere se questa strategia funziona davvero.
Quando l’anno prossimo il sistema di irrigazione dei campi entrerà in funzione per la prima volta, non saranno soltanto i pescatori locali a tenere d’occhio la ruota a cucchiaio, ma anche l’esperto dell’EMPA e i progettisti, che vogliono assicurarsi che la quantità d’acqua sia controllata in modo affidabile e che la ruota a cucchiaio funzioni senza problemi.
È necessario, infatti, effettuare una manutenzione regolare, controllare il rastrello e le saracinesche di afflusso, nonché lubrificare regolarmente l’asse rotante della ruota d’acciaio: quest’ultimo sarà il compito di un custode dell’intera infrastruttura idraulica, che sarà presto assunto.

Un allevamento ittico semovente cercherà le… acque migliori

Un progetto da 2,4 milioni di franchi sostenuto da EWZ e dall’Aeroporto

Il funzionamento dei prati d’acqua di Hundig con la ruota a pale e la linea di alimentazione attraverso i canali inizierà nel 2023 dopo una lunga fase di pianificazione e realizzazione.
La sola ruota costerà circa 300.000 franchi svizzeri; il budget totale per l’intero progetto ammonta a 2,4 milioni.
I finanziamenti provengono dall’Aeroporto di Zurigo, nel quadro di una delle misure di sostituzione ecologica cui è obbligato per legge, e da numerosi sponsor, tra cui il fondo della lotteria del Kanton Zürich e l’azienda elettrica EWZ del Municipio di Zurigo, oltre a numerose fondazioni.
Gli sponsor del progetto sono l’associazione “Wässerwiesen im Hundig” e il Dipartimento per la Conservazione della Natura dell’Ufficio per il Paesaggio e l’Ambiente del Canton Zurigo.

Nant de Drance per l’approvvigionamento elettrico d’Europa