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Poiché i grandi freddi e l'estate determinano una scarsità d'acqua nei ruscelli e torrenti montani, ricchi soprattutto in primavera e in autunno, è evidente che il bacino assolve anche alla funzione di enorme serbatoio in cui l'acqua raccolta in abbondanza viene conservata per i periodi meno favorevoli.

L'acqua di questi bacini viene fatta confluire attraverso delle tubature, dette condotte forzate, fino ad una turbina che, ruotando, trasforma l'energia idrica in energia meccanica. Dove è possibile, specie in alta montagna, le turbine sono poste molto in basso rispetto al bacino di raccolta; in questo caso l'acqua, portata dalle condotte forzate, arriva alle turbine con un'energia cinetica elevatissima acquistata durante la caduta libera. Altre volte le turbine sono addirittura piazzate alla base della parete della diga: è il caso dei grandi bacini marini olandesi e delle dighe poste alle foci dei fiumi.

Alle turbine sono collegati dei generatori elettrici che, trasformando l'energia meccanica in energia elettrica, producono una corrente alternata. Per essere distribuita a chilometri di distanza, la tensione dell'elettricità prodotta, prima di essere portata ai fili dell'alta tensione, deve essere a questo punto portata a 130.000-220.000 volt, cioè deve essere diminuito il valore della corrente; conviene infatti elevare la tensione per limitare la dispersione di energia causata dall'effetto Joule.

Infatti, un conduttore percorso da una corrente elettrica si riscalda e parte dell'energia trasportata si disperde sotto forma di calore; questa perdita di energia è direttamente proporzionale alla corrente e inversamente proporzionale al diametro dei fili conduttori.

Più piccola è la corrente trasportata e più grande possibile è la sezione del conduttore, minore sarà il calore prodotto. L'elettricità viene quindi convogliata verso appositi trasformatori statici dove la tensione viene elevata. I trasformatori hanno dimensioni e pesi ragguardevoli per l'enorme quantità di materiale isolante che protegge le spire degli avvolgimenti e di olio minerale impiegato per il raffreddamento.

Come abbiamo detto sopra la tensione raggiunge i 130.000 volt e anche i 220.000 volt; per valori superiori di tensione, i problemi che riguardano l'isolamento diventano di difficile e dispendiosa soluzione. Infatti, intorno a valori di tensione di 300.000-400.000 volt, diventano sensibili le perdite di energia dovute all'effetto corona, cioè allo stabilirsi di scariche elettriche non visibili tra la linea e i gas atmosferici.

Specie quando l'aria è secca, nelle vicinanze dei tralicci si avverte chiaramente il rumore delle scariche e l'odore tipico di ozono.

I cavi di grande sezione sono composti da fili di alluminio, ottimo conduttore, intrecciati intorno ad una robusta anima di acciaio. Un cavo, infatti, è sollecitato da forze notevoli: prima di tutto dal suo stesso peso, poi dal vento e dal ghiaccio nelle stagioni fredde. I cavi sono sostenuti da tralicci metallici; l'isolamento tra cavo e traliccio è ottenuto mediante isolanti in vetro o porcellana dalla forma caratteristica di piatti sovrapposti, ideati per evitare la formazione di una superficie umida e conduttrice in caso di pioggia.

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Alla fine del trasporto dell'energia elettrica la tensione deve essere abbassata, per cui esistono delle prime stazioni di trasformazione, vicinissime alle zone di utenza, dove grossi trasformatori statici, simili a quelli della centrale, abbassano la tensione a 11.000 volt. La corrente continua il suo viaggio sottoterra verso altre stazioni di trasformazione sempre più vicine all'utilizzatore finale.

In seguito, da 11.000, la tensione viene ridotta a circa 3.000 volt e viene diretta alle cabine di distribuzione o sottostazioni, vicinissime al gruppo di edifici che devono servire, per evitare grosse dispersioni ora che la corrente è di nuovo cresciuta. In queste cabine avviene l'ultima riduzione di tensione a 380 volt per l' utilizzo domestico.

Quanto è stato detto per la distribuzione dell'energia elettrica vale anche per centrali termoelettriche, geotermiche, nucleari.

Bisogna sempre ricordare che la produzione di energia è subordinata a fattori di carattere geografico, come la presenza di importanti corsi d'acqua (centrali idroelettriche, termoelettriche e nucleari) o di giacimenti di combustibile (centrali termoelettriche a carbone). In ogni caso, il trasporto dell'energia elettrica via cavo è il più delle volte conveniente; molte centrali termiche sono state costruite in prossimità dei porti dove fanno scalo petroliere, perché trasformare subito l'energia del petrolio in elettricità distribuibile via rete è meno costoso che trasportare con camion-cisterne tonnellate e tonnellate di combustibile.

Per servire grandi zone di utenza con insediamenti urbani ed industriali, ad una stessa rete di distribuzione sono connesse più centrali elettriche di tipo diverso.

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L'intensità del "traffico" di corrente lungo i cavi e attraverso i nodi è controllata da complesse apparecchiature elettroniche; laddove occorre più energia si provvede a deviare il flusso di energia elettrica.

Naturalmente, il consumo di energia elettrica non è costante durante il giorno e dipende anche dal periodo dell'anno.

I produttori di energia elettrica hanno disegnato grafici in cui si riporta il consumo medio di un certo tipo di utente sull'arco dell'anno intero; per esempio, in una casa e per l'illuminazione pubblica si consuma più elettricità di notte (dal tramonto all'alba); aziende e industrie medie concentrano l'utilizzo di energia elettrica dal mattino al tardo pomeriggio; le sole industrie che hanno una curva di consumo piatto, cioè costante durante le 24 ore giornaliere, sono quelle elettro-siderurgiche che non fermano mai gli impianti.

In inverno i consumi sono più alti perché si spende più energia per il riscaldamento e per l'illuminazione (le ore di luce sono poche); in estate si registrano per contro i consumi più bassi anche per la tradizionale fermata di industrie e attività commerciali in occasione delle ferie.

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Queste curve di consumo si chiamano diagrammi di carico e servono per decidere quando ridurre o fermare l'attività delle centrali. Infatti sarebbe inutile far funzionare le turbine e sprecare l'acqua dei bacini quando non serve tanta energia; i costi di controllo e manutenzione di una centrale elettrica sono infatti molto elevati. Inoltre il continuo scorrere dell'acqua a velocità altissime provoca danni da usura notevoli.

Studiando i diagrammi di carico per i vari tipi di utenza si può dedurre il periodo durante il quale il consumo è minimo, cioè è ridotto al solo carico di base; le turbine delle centrali idroelettriche vengono fermate e la produzione necessaria è assicurata dalle sole centrali termiche (a carbone, olio combustibile e combustibile nucleare). Infatti, per fermare una turbina ad acqua basta interrompere il flusso idrico; per fermare o avviare una centrale termica occorrono molto tempo e parecchie cautele.

Schema di centrale termoelettrica

Autocerchiatura di condotta forzata per centrale idroelettrica

Funzionamento di una centrale idroelettrica

Visita virtuale ad una diga/centrale idroelettrica

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