APPROFONDIMENTI.

 Le centrali  termoelettriche.

 Le centrali nucleari.

 IL PROGETTO ITER.

 Le turbine

 I Trasformatori

 Trasformatori speciali

 Le fonti alternative

« Il carbon bianco ». L'elettricità, chiamata anche « carbon bianco », è una delle varie forme energie richieste dalla nostra società basata sul petrolio.
Alcuni anni fa si pensò che essa potesse sostituire, in Italia, il carbon fossile e il petrolio: poi ci si accorse che non era praticamente possibile produrre tutta l'energia elettrica che sarebbe stata necessaria senza ricorrere all'impiego di macchine a carbone, a nafta e negli ultimi anni a gas. E gli entusiasmi si raffreddarono al quanto, senza tuttavia estinguersi. Certo è che l'elettricità, dopo poco più di un secolo di impiego industriale, sembra essere un'energia destinata a un grande avvenire.
Come si produce l'elettricità?
Noi sappiamo che esistono macchine capaci di trasformare l'energia meccanica, ossia il movimento, in energia elettrica: sono le dinamo (macchine a corrente continua) e soprattutto gli alternatori (macchine a corrente alternata). Una volta creata l'elettricità, il suo impiego è relativamente facile soprattutto per la semplicità del suo trasporto, ancor più sbrigativo di quello del petrolio: un semplice filo di rame trasporta più energia di un grande oleodotto.

CARATTERISTICHE DELLE CENTRALI ELETTRICHE. Le centrali elettriche sono di vario tipo e si dividono in idroelettriche, termoelettriche (dove si utilizza il carbone, la nafta e il gas), nucleari (dove una barra di uranio produce una grandissima quantità di calore e ingenti valori di energia elettrica) ma vi è il problema delle scorie radioattive e della radioattività in generale, e dovute a fonti rinnovabili (solare, eolico, moto ondoso, biomasse).
Le centrali elettriche in Europa sono interconnesse fra loro e l'utenza in generale tramite stazioni di conversione - elevatrici e abbassatrici di tensione, le campate - necessarie per il trasferimento dell'energia dalla produzione all'utenza - ( si parla di una rete elettrica globale europea). Qualora la richiesta italiana di energia elettrica superi quella prodotta, occorre pagare l'energia elettrica eccedente prodotta dai paesi confinanti come la Francia e Svizzera. L'energia elettrica richiesta dall'utenza varia nel tempo e determina nell'arco della giornata un grafico a campana - vedi grafico fig1-110: per rendere più lineare questo grafico l'energia elettrica prodotta, costa di meno nelle ore notturne in cui è quindi conveniente impiegare gli utilizzatori - lavatrici, ecc.

Dall'acqua all'elettricità. Se l'alternatore trasforma il movimento in elettricità, bisogna pur partire da uma fonte di energia primaria: chi la procura? Già gli antichi erano riusciti a ricavare energia, e quindi movimento, dai corsi d'acqua: un fiume è sostanzialmente energia in cammino e se la sua corrente incontra una ruota a pale, la ruota gira lentamente ma potentemente. Le macchine idrauliche, cioè mosse dall'acqua, sono certo le più antiche che esistano, dai mulini alle segherie; ed è naturale che si sia pensato all'acqua per ottenere elettricità. Purtroppo, a tutt'oggi, l'acqua dei nostri fiumi e dei nostri laghi non può, praticamente, fornite tutta l'energia necessaria a creare l'elettricità che ci occorre. E allora si è dovuto ricorrere a macchine che per funzionare avevano bisogno a loro volta, di carbone, nafta, gas e di uranio.

Utilità delle centrali termoelettriche. Le grandi fabbriche di elettricità, ossia le grandi centrali elettriche, si devono dunque dividere in due grandi gruppi: le centrali idroelettriche che trasformano in elettricità l'energia dell'acqua, e le centrali termoelettriche, che trasformano in energia elettrica quella fornita dal carbone. dalla nafta, dal gas e dall'atomo sotto forma di calore. Che utile c'è, domanderete, a trasformare questa energia? Non sarebbe più semplice servirsi di motori a carbon fossile o a nafta invece di usare motori elettrici la cui energia deve essere creata a sua volta da altri motori? Basta che pensiate alle difficoltà di trasporto del carbone e della nafta per capire che l'utile c'è. Un semplice filo di rame porta a una fabbrica l'energia necessaria a mettere in movimento qualche centinaio di macchine elettriche, senza bisogno di depositi per il combustibile e senza bisogno di costosi trasporti che, a loro volta, consumerebbero altra nafta o carbone. Una centrale termica rappresenta un risparmio di questi combustibili.

Vari tipi di centrali termoelettriche. Le centrali termoelettriche vengono appunto costruite nelle vicinanze dei grandi porti, per rendere meno costoso l'afflusso del combustibile, o addirittura in vicinanza delle miniere. Si valgono per lo più di enormi macchine a vapore: macchine a stantuffo o turbine. A Larderello, in Toscana, dove scaturiscono dal suolo grandi getti di vapore, si è pensato di utilizzare questo vapore stesso, creando così una centrale « geotermica » ossia a calore ter- restre, almeno in parte. Altre volte ci si serve di motori a combustione interna, ossia motori a scoppio alimentati da benzina, petrolio, gas illu- minante o altri gas tra i quali sono molto importanti quelli che, provengono dagli alti forni per la lavorazione dell'acciaio. Tutti questi generatori sono, naturalmente, di grandi dimensioni perchè devono fornire grandi potenze.


Sopra: la centrale elettrica di Larderello. Fig.006

Centrali idroelettriche. Le centrali idroelettriche sfruttano la caduta di una data massa d'acqua, poiché è ovvio che la sola corrente di un fiume non sarebbe sufficiente a fornire l'energia necessaria: come approfondimento vedi energia potenziale e cinetica. Si provoca la caduta di ingenti quantitativi d'acqua da una data altezza, ottenendo così evidentemente un'energia molto superiore. Ma i fiumi non hanno sempre la stessa abbondanza di acque: alle piene primaverili succedono le magre estive. Per dare a una centrale idroelettrica una potenza continua bisogna dunque creare dei grandi serbatoi in cui si raccolgano le acque in eccesso per i periodi in cui vengono a mancare. Dal serbatoio partono grandi tubature inclinate. che possono scendere da un minimo di 20 a oltre 1000 metri, e che convogliano l'acqua alle turbine idrauli- che. Queste trasformano l'energia di caduta in un movimento circolare e trasmettono il movimento alle macchine generatrici di elettricità. Dalla fig.002 notiamo che le tubazioni partono da una certa altezza della diga per finire in un serbatoio da cui poi partono le tubazioni verso le turbine della centrale: questo si fa per togliere all'acqua corpi estranei che possono danneggiare le palette della turbina. Poia seconda del salto (dislivello) e della quantità dell'acqua si impiegano turbine Pelton - per grandi dislivelli e bassi quantitativi d'acqua sfruttando l'energia cinetica dell'acqua - o la turbina Kaplan per bassi dislivelli e grandi quantità d'acqua - in questo caso viene sfruttata l'energia potenziale dell'acqua.

Sopra: interno di una centrale termoelettrica dove gli alternatori
sono azionati da motori a scoppio. Fig.002
Sotto: per costruire una centrale idroelettrica si impiegano grandi quantitativi di cemento armato e occorre scegliere opportunamente il luogo con cura per costruire la diga tenendo conto delle caratteristiche del terreno. Fig.003

Sopra: schema a blocchi di una rete elettrica europea: le centrali elettriche sono tutte connesse fra loro e le varie utenze. Fig.004
Sotto: schema di principio di un alternatore. Fig.005.

Gli alternatori. Un alternatore. schematicamente, vedi Fig005, è costituito da un corpo centrale ruotante, detto rotore, su cui sono fissate delle elettrocalamite con i poli alternati, - vedi figura 005 qui sopra. Intorno al rotore vi è una carcassa immobile. statore che, in corrispondenza delle elettrocalamite, porta dei rocchetti di filo di rame, collegati fra di loro. Ogni volta che il polo nord di una elettrocalatnita, nella rotazione, si avvicina a un rocchetto e poi se ne allontana, per il noto fenomeno di induzione si formerà nel rocchetto una corrente indotta (sappiamo infatti che l'elettrocalamita forma un campo magnetico e che quando un campo magnetico si avvicina a un conduttore e se ne allontana variando così la sua intensità, genera in esso una corrente che si chiama indotta. Ma subito dopo si avvicina al rocchetto il polo sud dell'elettrocalamita successiva, il quale vi genererà una corrente indotta di senso contrario, e così via. Nell'insieme dei rocchetti, la corrente varierà dunque continuamente la sua direzione.
L'elettricità fabbricata nelle centrali ha una tensione molto alta, di migliaia di Volt, 8unità di misura della tensione) e viaggia lungo le condutture dell'alta tensione che voi vedete talora nelle campagne, sostenute da alti tralicci di ferro. Ma. giunta al luogo di impiego, questa energia elettrica viene convertita secondo le esigenze nelle cosiddette stazioni di conversione, che la riducono a voltaggi molto inferiori e la distribuiscono là dove viene richiesta: linee tranviarie, industrie, case private e via di seguito.