Voglio rendere l'elettricità così economica che solo i ricchi si potranno permettere il lusso di avere le candele

LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA

Le nostre attività domestiche e lavorative dipendono ormai sempre più dall’utilizzo di energia elettrica. L’energia elettrica risulta sicuramente la più versatile tra tutte le forme di energia in quanto può essere trasportata e distribuita in modo affidabile. Ma come viene creata l’energia elettrica che utilizziamo quotidianamente per caricare il nostro telefono, per farci un caffè o per eseguire un’azione con una macchina utensile?

Innanzitutto, è doveroso partire da un principio fondamentale dell’energia: essa non si crea e non si distrugge ma cambia semplicemente forma. La prima conclusione a cui possiamo facilmente arrivare è che l’energia elettrica è frutto di una trasformazione a partire da un’altra fonte di energia. L’elettricità è infatti definita come una fonte di energia secondaria ottenuta a partire da altre fonti dette primarie. Queste fonti possono essere di tipo rinnovabile, come l’acqua, il vento, il calore della terra, il sole, o di tipo non rinnovabile. Quest’ultima categoria comprende i combustibili fossili, come carbone, petrolio e gas naturale, caratterizzati da uno stato di scarsità nel pianeta.

Ma torniamo al sodo: come viene ottenuta l’energia elettrica? Una centrale elettrica consiste in un impianto industriale dedicato al processo di trasformazione di un’energia primaria in energia elettrica. A seconda della fonte primaria utilizzata, le centrali elettriche possono assumere le seguenti declinazioni:

  • Centrali termoelettriche: utilizzano l’energia prodotta dalla combustione di vari tipi di combustibili fossili quindi di risorse non rinnovabili;
  • Centrali idroelettriche: sfruttano come energia primaria la velocità dell’acqua immagazzinata in bacini posti ad alta quota;
  • Centrali eoliche: utilizzano la forza del vento;
  • Centrali geotermiche: la fonte primaria consiste nel calore prelevato dal sottosuolo;
  • Centrali nucleari: utilizzano l’energia liberata dalla fissione nucleare;
  • Centrali fotovoltaiche: sfruttano il sole.

Qualsiasi sia la fonte primaria utilizzata, le centrali, ad eccezione di quelle fotovoltaiche, presentano una struttura analoga nella parte finale del processo di trasformazione: la fonte primaria viene convertita in energia meccanica attraverso la rotazione di una turbina azionata da un fluido, come ad esempio vapore, acqua o aria. Infine, la turbina trasmette il moto rotatorio ad un altro componente fondamentale, l’alternatore, il quale completa la trasformazione.

Vediamo ora brevemente il funzionamento di questi due componenti fondamentali per l’ottenimento di energia elettrica: la turbina e l’alternatore.

L ' ALTERNATORE

Partiamo in primis dall’alternatore, la cui spiegazione ci permetterà di comprendere il motivo della necessità di una turbina. L’alternatore è una macchina elettrica che trasforma energia cinetica in energia elettrica. Questa macchina è costituita da due parti principali: una fissa, detta statore, e una parte mobile che ruota, detta rotore. Nella sua rappresentazione più semplice, un alternatore può essere illustrato come una spira che ruota attorno ad un asse all’interno di un campo magnetico costante generato da un magnete permanente. Le due estremità della spira sono collegate a due anelli, detti collettori, sui quali strisciano due spazzole di carbone. L’inserimento tra le spazzole di un circuito esterno provoca un passaggio di corrente. Nella realtà, un alternatore presenta una struttura duale, ovvero non è la spira che ruota ma è il campo magnetico. L’ottenimento di elettricità avviene grazie al fenomeno dell’induzione elettromagnetica. Non spaventiamoci di fronte a questa parola: ci basterà sapere che un magnete in movimento crea una corrente indotta in un circuito attraverso la variazione del suo campo magnetico.

LA TURBINA

L’alternatore ci ha permesso di comprendere che per ottenere energia elettrica sono necessarie tre condizioni:

  • Un magnete (un campo magnetico);
  • Una spira (un circuito chiuso);
  • Il moto relativo tra i primi due elementi (la rotazione del magnete attorno alla spira o della spira attorno al magnete).

La turbina è il componente che ci permette di ottenere il terzo elemento, ovvero il moto. La rotazione del rotore di un alternatore è infatti ottenuta attraverso la turbina. La turbina è una macchina che genera energia meccanica sfruttando l’energia di fluidi in movimento. Essa è costituita da una ruota a palette, detta girante, messa in movimento da un fluido. La girante, attraverso un albero motore solidale ad essa, trasmette il suo moto rotatorio al rotore dell’alternatore.