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E’ nella Francia postrivoluzionaria che - abbattuti i vincoli imposti dal sistema feudale allo sviluppo delle imprese industriali e ai commerci - vengono elaborati i primi modelli di turbina idraulica. Nel nuovo clima sociale e politico fioriscono le iniziative e le invenzioni, poiché nello sviluppo della tecnica si identifica il progresso della società. Si pensa così a sviluppare l’idea della ruota ad acqua, meccanismo già conosciuto fin dall’antichità, descritto da Vitruvio e Plinio, per produrre forza motrice per l’industria.
Il motore idraulico più antico - la “ruota per di sotto” - sfruttava l’energia cinetica dell’acqua corrente: alla ruota era impresso un movimento dalle pale di cui era munita, che pescavano in un corso d’acqua. Fra l’antichità classica e il Medio Evo fece la sua comparsa la “ruota per di sopra”; con questa macchina, presso i salti dei fiumi, si utilizzava il peso dell’acqua cioè la sua energia potenziale: si tratta del prototipo della turbina a reazione.
L’intuizione – a questo punto – della maggiore efficacia che l’azione dell’acqua avrebbe esercitato su una ruota a pale disposta entro un involucro chiuso, non portò rapidamente ad applicazioni utili. Finché nel corso del Settecento non fu perfezionata, soprattutto ad opera di Eulero, la teoria idrodinamica, la progettazione delle pale e dell’involucro risultò troppo approssimativa per ottenere un buon rendimento della macchina. Sussistevano inoltre difficoltà costruttive che solo i progressi della lavorazione meccanica durante il sec. XVIII, grazie soprattutto all’adozione di nuove macchine utensili, permisero di superare.
Poste così le premesse per l’elaborazione di un’efficiente turbina idraulica, un incentivo pratico venne dal premio messo in palio dalla Societé d’Encouragement pour l’Industrie Nationale: il premio venne vinto da Bourdin e sulla sua scia altri tecnici, in particolare Fourneyron, perfezionarono l’invenzione. Le turbine furono allora utilizzate come motrici e, direttamente collegate a macchine, furono impiegate nell'industria. L'applicazione più comune della turbina idraulica, cioè il suo accoppiamento ad un generatore di elettricità, per trasformare l’energia meccanica sviluppata dalla caduta dell’acqua in energia elettrica doveva attuarsi solo alla fine dell’Ottocento: il primo progetto di questo tipo venne realizzato negli Stati Uniti nel 1890, sfruttando le acque delle cascate del Niagara.
Fu invece concepita esplicitamente per la produzione dell’energia elettrica la turbina a vapore, le cui pale erano messe in moto dal getto di vapore prodotto dall’acqua portata alla temperatura di ebollizione. Le turbine a vapore, collegate ai trasformatori, nelle centrali termoelettriche avrebbero provveduto a convertire in energia meccanica, quindi in energia elettrica, l’energia termica prodotta dalla combustione del legno o del carbone.
Le difficoltà tecniche da superare per giungere ad un prototipo di pratica applicazione erano però in questo caso ancor più complesse di quelle connesse alla costruzione di turbine idrauliche. Occorrevano chiare cognizioni teoriche sul moto del vapore in espansione e una produzione meccanica di precisione. Erano inoltre necessarie cognizioni su quei valori di pressione e temperatura del vapore più idonei a far funzionare bene la macchina, cioè le conoscenze sui cicli termici che gli studiosi di termodinamica elaborarono nel corso dell’Ottocento. Un’altra difficoltà proveniva dall’azione del vapore ad elevata temperatura sul materiale di cui sono costituite le turbine, ed in particolare le pale: problemi di metallurgia risolti soltanto con la produzione di acciai d’alta qualità nel sec. XIX. Così, dopo parecchi tentativi infruttuosi, la prima efficiente turbina a vapore fu prodotta dall’inglese Charles Parsons nel 1884.