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Che cosa succede quando accendi la luce?

Come fa un interruttore ad accendere la luce? E da dove arriva la corrente che ci permette di far funzionare gli elettrodomestici? Ecco il percorso della corrente elettrica che si nasconde dietro semplici gesti

Che cosa succede quando accendi la luce?

Basta premere un interruttore, perché la stanza si illumini. Un gesto semplice e veloce, che può sembrarci banale, ma che nasconde il lungo e complesso percorso che deve fare la corrente elettrica, dalla centrale di produzione fino alla nostra casa, passando per le cabine intermedie che permettono il trasporto e la distribuzione dell'energia su tutto il territorio. Ma cosa succede davvero quando si preme l’interruttore per accendere la luce? E da dove arriva la corrente elettrica che entra in casa nostra?

Prima di tutto è necessario capire che la corrente elettrica viene generata da un flusso di elettroni, che vanno da un luogo in cui sono presenti in eccesso (polo positivo), ad un luogo in cui scarseggiano (polo negativo). Questo spostamento produce un flusso di energia, che è appunto la corrente elettrica. La luce della lampadina, quindi, viene prodotta grazie allo spostamento degli elettroni, che correndo velocemente nel filo metallico collegato ad essa, producono luminosità. Il filo fa parte di un circuito, azionato grazie all’interruttore: quando questo viene premuto il circuito si chiude, consentendo agli elettroni a muoversi. Lo spostamento genera un flusso di corrente, che attraversa a gran velocità il filamento di Tungsteno, un materiale che quando viene surriscaldato diventa incandescente ed emette luce. Questo meccanismo è reso possibile anche grazie ai contatti della spina che, quando vengono inseriti nella presa, chiudono a loro volta il circuito elettrico. Solitamente le spine hanno tre poli: due vengono inseriti nella presa e prelevano la tensione dal contatore, mentre il terzo (centrale) viene utilizzato per la messa a terra, così da evitare il rischio di folgorazione. Il contatore, presente nell’edificio, riceve l’elettricità dalla rete esterna e la distribuisce all’interno delle singole abitazioni, attraverso gli impianti elettrici. In caso di dispersioni elettriche nell’impianto, viene attivato un sensore, che fa scattare il dispositivo di sicurezza, chiamato interruttore salvavita: questo apre il circuito, interrompendo il flusso di corrente, così da evitare perdite nel passaggio della corrente dal contatore all’interruttore.

Fino a qui si è parlato dell’utilizzo della corrente elettrica presente nelle nostre case. Ma da dove arriva il flusso di energia che permette lo svolgimento di queste azioni? Andando a ritroso, dal contatore si risale alla rete esterna, formata da una serie di agenti intermedi che trasportano e distribuiscono energia, riducendo la tensione elettrica. L’energia che arriva all'edificio deriva da quella distribuita dalle cabine secondarie, sottostazioni di media tensione (MT), distribuite nei singoli quartieri. Qui, i trasformatori riducono la tensione elettrica da media a bassa (BT), portandola a 220 volt, per permetterne l’utilizzo nelle singole abitazioni e ridurne i rischi. In caso la rete distribuisca energia alle industrie, le cabine secondarie portano la tensione a 380 volt. Prima di arrivare alla cabina secondaria, il flusso elettrico passa dalla cabina primaria, presente in uno o più comuni: anche in queste strutture, la tensione della corrente viene ridotta, passando da alta a media: da 150.000 a 20.000 volt circa. Queste due strutture fanno parte del sistema di distribuzione dell’energia, che ha la funzione di rifornire tutti i luoghi del Paese.

Per arrivare fino a qui, però, l'energia deve prima seguire un percorso di trasmissione, gestito da Terna, che la porta dalla centrale di produzione fino alle cabine primarie. Questo passaggio si rende necessario data la posizione geografica delle centrali, spesso lontane dalle città o legate a un particolare luogo (nel caso delle fonti rinnovabili). Il flusso di energia arriva alle cabine primarie grazie alla stazione elettrica che copre aree molte estese: per poterlo fare, la tensione elettrica è molto elevata, motivo per cui deve successivamente essere ridotta, prima dell’ingresso nelle case. La trasmissione dalla centrale alle cabine e la distribuzione dalle cabine al contatore possono avvenire in due modi: via aerea, attraverso cavi sostenuti da tralicci, o tramite cavi interrati. L'energia arrivata alla stazione elettrica è stata prelevata dalla centrale di produzione. Qui, specifici macchinari hanno prodotto il flusso di energia che arriva nelle nostre case. Ma, per poter trasmettere energia a grandi distanze e con grande potenza è necessario elevare la tensione di generazione: per questo, nelle centrali la tensione della corrente risulta alta o altissima, raggiungendo anche i 380.000 volt. Una tensione elevata, però, non è sicura per l’utilizzo negli edifici. Per questo, i passaggi intermedi del viaggio del flusso di energia, oltre che per la trasmissione e la distribuzione, servono anche per ridurre la tensione, prima di far arrivare la corrente nelle nostre case, così da renderle più sicure. La produzione di energia può derivare sia da fonti non rinnovabili, che rinnovabili: nel primo caso, i combustibili fossili vengono bruciati nelle centrali termoelettriche, mentre nel secondo caso l’energia deriva da impianti eolici, geotermici e solari. Una volta ricavata l’energia primaria, essa deve essere trasformata in energia cinetica di rotazione, prima di diventare elettrica: per questo, nelle centrali entrano in funzione le turbine, a cui è collegato un alternatore, che converte il moto rotatorio in energia elettrica. Parte da qui il percorso dell’energia elettrica che la porterà nelle nostre case, permettendo l’illuminazione e l’accensione dei dispositivi.

Volendo riavvolgere il nastro, si nota che il flusso di energia parte dalla centrale, dove viene prodotto tramite fonti rinnovabili o non rinnovabili. Qui viene elevata la tensione per trasmettere l’energia a grandi distanze. I passaggi intermedi, dalla stazione elettrica al contatore, sono necessari per trasmettere il flusso di energia e per ridurne la tensione. Una volta che la corrente arriva nelle nostre case, viene immessa nei circuiti elettrici che, quando vengono chiusi (premendo l’interruttore) generano un flusso di corrente che permette agli elettrodomestici di funzionare e alla lampadina di illuminarsi.

CESI, azienda italiana leader mondiale nel campo dell'innovazione tecnologica, della consulenza e del testing per il settore elettrico, interviene in gran parte del percorso dell’energia, con ispezioni, certificazioni e controllo dei prodotti, grazie ai laboratori della Divisione KEMA. "Oggi, CESI opera in 70 Paesi in tutto il mondo e supporta i propri clienti nell'affrontare le sfide della transizione energetica- ha precisato l’Amministratore Delegato Matteo Codazzi in un’intervista al Giornale.it - I nostri principali clienti nel mondo sono: utility, operatori di sistemi di trasmissione (TSO), operatori di sistemi di distribuzione (DSO), società di generazione elettrica, produttori di componenti elettromeccanici ed elettronici per il settore dell’energia, nonché governi e autorità di regolazione". Data la richiesta sempre maggiore di energia elettrica, le aziende devono poter contare su solide reti di trasmissione e di distribuzione, oltre che su apparecchiature robuste e affidabili. Il ruolo di CESI è proprio quello di effettuare test, sia in laboratorio che in loco, e servizi di consulenza sui diversi componenti del processo di produzione e trasporto dell’energia elettrica, al fine di rendere efficaci e sicuri tutti i sistemi della rete. Il mondo dell’energia è sempre in movimento e, per questo, CESI continua ad investire in nuove strutture e tecnologie innovative, per poter soddisfare tutte le esigenze che un mercato in continua evoluzione richiede.

L’azienda, come si legge nella pubblicazione di CESI Testing, Inspections & Certification: the keys to your energy business, è in grado di "testare tutti i tipi di apparecchiature di rete, da quelle a bassa fino ad altissima tensione, per soddisfare i bisogni sempre più esigenti di oggi". I laboratori, infatti, possono testare cavi, trasformatori, quadri, pannelli e altri componenti del sistema di produzione, trasmissione e distribuzione elettrica. Fondamentali per mantenere la rete sicura sono i test sugli interruttori automatici, che devono essere in grado di sopportare gli stress appropriati: i test di CESI replicano varie condizioni del mondo reale, per verificare la tenuta e l’efficienza dello strumento, mettendone alla prova la resistenza. I laboratori KEMA dispongono delle strutture in grado di testare interruttori automatici sotto diverse tensioni e di fare prove di cortocircuito: "Le nostre strutture all'avanguardia possono ricreare un ampio gamma di condizioni normali e di guasto", si legge nella pubblicazione.

Kema Labs di Cesi

Un’altra attività svolta da CESI è la verifica della tenuta dei trasformatori, struttura fondamentale per garantire l’affidabilità della rete: "Il modo migliore per verificare la robustezza del design di un trasformatore è il test di cortocircuito", spiega CESI, e i laboratori KEMA sono attrezzati per testare i trasformatori a grandi potenze. La qualità della rete viene garantita anche dalla resistenza e dall’efficienza dei cavi, che nel sistema a bassa tensione (usato in ambienti industriali e nelle abitazioni) diventano una spia di sicurezza.

Infine, sta diventando sempre più importante la capacità di trasportare energia a distanze maggiori: per questo, i produttori vengono spinti a ricercare, sviluppare e produrre componenti in grado di resistere a tensioni più elevate. Si inseriscono in questo panorama gli High-Voltage Laboratories di CESI, definiti dall’azienda come "una rinomata struttura indipendente per testare e certificare i componenti di media e alta tensione utilizzati nelle infrastrutture elettriche". L’azienda valuta la conformità dei vari componenti “in base allo schema di certificazione HV per apparecchiature elettriche ad alta tensione (> 1000 V) e allo schema di certificazione LV per apparecchiature elettriche a bassa tensione (<1000 V)”. A seguito dei test, CESI rilascia una certificazione, che dimostra l’efficienza e la tenuta del sistema elettrico in esame. L’azienda opera a tutto tondo, fornendo supporto ai vari attori del percorso energetico, seguendo ogni fase e controllando tutti gli strumenti che contribuiscono alla formazione della rete elettrica, dalle centrali produttive, ai sistemi a bassa tensione, passando per trasformatori, componenti ad alta e media tensione, fino ai cavi.

Quando entriamo in una stanza, è sufficiente premere un pulsante per accendere una lampadina e illuminare il luogo, mettendo in moto il complesso sistema elettrico. Ma dietro tutto il processo non ci sono solo cavi, tralicci, stazioni e centrali produttive. Un ruolo fondamentale stanno assumendo, infatti, anche le nuove tecnologie che, con un lavoro di ricerca e sperimentazione, supportano il cambiamento del sistema energetico che sta prendendo piede in tutto il mondo, con un rapido passaggio alle fonti di energia rinnovabile. Per far fronte alle sfide poste da questa innovazione, è necessario un sistema basato su tecnologie sempre più efficienti in campo energetico e su componenti all’avanguardia, che siano in grado di garantire una produzione, una trasmissione e una distribuzione dell’energia su larga scala e su lunghe distanze.

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