Come arriva effettivamente la corrente a casa nostra, e quali principi tecnici ne regolano il funzionamento?

Si proverà a fornire una panoramica approfondita del percorso che l’elettricità compie dalla centrale di produzione fino alle nostre prese, con un focus su aspetti tecnologici e concetti di elettrotecnica fondamentali.

1. La generazione dell’energia elettrica

La corrente elettrica che usiamo nelle nostre case ha origine nelle centrali di produzione:

  • Centrali termoelettriche: che utilizzano carbone, gas naturale o petrolio per generare energia.
  • Centrali idroelettriche: che sfruttano l’energia dell’acqua in movimento.
  • Centrali eoliche e solari: che utilizzano il vento e la luce solare, rispettivamente.

In queste centrali, l’energia meccanica (prodotta, ad esempio, da turbine azionate dal vapore o dall’acqua) viene convertita in energia elettrica tramite alternatori, che generano corrente alternata (AC). La corrente alternata oscilla a una frequenza di 50 Hz (in Europa), il che significa che la direzione della corrente cambia 50 volte al secondo.

2. Trasmissione della corrente ad alta tensione

Una volta generata, la corrente alternata deve essere trasportata dalla centrale elettrica ai centri di distribuzione e, infine, alle nostre case. Tuttavia, la trasmissione di corrente elettrica su lunghe distanze comporta perdite di energia sotto forma di calore. Per minimizzare queste perdite, la corrente viene trasmessa a alta tensione (decine di migliaia di volt) e bassa corrente.

Questo processo è possibile grazie ai trasformatori elevatori, che aumentano la tensione della corrente in uscita dalla centrale prima di inviarla lungo le linee di trasmissione. L’alta tensione riduce la dispersione di potenza (secondo la legge P=I2RP = I^2 RP=I2R), permettendo un trasporto più efficiente. Le linee ad alta tensione trasportano quindi la corrente fino ai centri di distribuzione, situati generalmente vicino alle aree urbane.

3. Distribuzione e riduzione di tensione

Una volta che la corrente raggiunge i centri di distribuzione, viene abbassata nuovamente a tensioni più sicure per l’uso domestico tramite trasformatori riduttori. Questi trasformatori abbassano la tensione a valori generalmente tra i 230 V e i 400 V, che sono comunemente utilizzati nelle reti di distribuzione urbana.

La tensione a cui la corrente viene distribuita alle abitazioni può variare leggermente da paese a paese, ma nella maggior parte dell’Europa è di 230 V in corrente alternata (AC) per il circuito domestico. In questo modo, la corrente può essere utilizzata in sicurezza negli impianti domestici senza rischi elevati di folgorazione o danneggiamento delle apparecchiature elettriche.

4. L’Impianto elettrico domestico

Una volta che l’elettricità raggiunge la nostra abitazione, entra nel quadro elettrico principale attraverso un contatore, che misura l’energia consumata in kilowattora (kWh). Il quadro elettrico è un componente fondamentale dell’impianto domestico, in quanto contiene dispositivi di sicurezza come interruttori differenziali e interruttori magnetotermici.

  • Interruttore differenziale: rileva differenze tra la corrente in entrata e quella in uscita e interrompe il circuito in caso di perdite di corrente, proteggendo le persone da scosse elettriche.
  • Interruttore magnetotermico: protegge l’impianto da sovraccarichi e cortocircuiti, evitando il surriscaldamento dei cavi e potenziali incendi.

5. Distribuzione della corrente all’interno della casa

All’interno dell’abitazione, il quadro elettrico divide l’alimentazione elettrica in diversi circuiti che forniscono corrente alle prese e ai punti luce. Solitamente, gli impianti sono progettati in modo da distribuire i carichi elettrici su più circuiti separati, riducendo il rischio di sovraccarico e facilitando la manutenzione.

I circuiti domestici utilizzano due tipi di cavi, il cavo fase: che porta la corrente dal quadro elettrico alla presa o al punto luce, e il cavo neutro, solitamente contraddistinto dal colore blu o nero, che consente il ritorno della corrente verso il quadro elettrico, chiudendo il circuito.

Inoltre, l’impianto domestico deve essere dotato di un cavo di terra, fondamentale per la sicurezza, solitamente di colore giallo e verde.

In caso di guasti, questo cavo permette alla corrente di disperdersi nel terreno, evitando che attraversi il corpo umano o danneggi i dispositivi collegati.

6. Il consumo di elettricità e il fattore di potenza

La potenza elettrica consumata in casa è misurata in kilowattora (kWh) e rappresenta il prodotto tra potenza (in kilowatt) e tempo (in ore). Ogni dispositivo ha una potenza specifica, solitamente indicata in watt, che ne misura il consumo istantaneo.

Inoltre, nelle case si utilizza il concetto di fattore di potenza, che misura l’efficienza con cui l’energia elettrica viene utilizzata. I dispositivi resistivi (come stufe e lampadine a incandescenza) hanno un fattore di potenza pari a 1, mentre i dispositivi con componenti induttivi o capacitivi (come motori e frigoriferi) hanno un fattore di potenza inferiore a 1, a causa di uno sfasamento tra tensione e corrente.

7. Corrente alternata e corrente continua

La corrente utilizzata nelle case è alternata (AC), con una frequenza di 50 Hz. La scelta della corrente alternata deriva dai vantaggi che offre nella trasmissione su lunghe distanze e dalla possibilità di elevarne o ridurne facilmente la tensione tramite trasformatori. Tuttavia, molti dispositivi domestici, come computer e televisori, funzionano a corrente continua (DC). Per alimentare questi dispositivi, vengono utilizzati adattatori o alimentatori che convertono la corrente alternata della rete domestica in corrente continua.

 

L’argomento potrebbe essere molto ampliato a seconda dell’interesse. Ci limitiamo a questa panoramica generale, sperando che possa essere stata utile.