Guerra delle correnti

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La cosiddetta guerra delle correnti (elettriche) è stata una competizione economica di mercato del XIX secolo, per il controllo dell'allora crescente mercato mondiale dell'energia elettrica.

1880, il progetto di Edison[modifica | modifica wikitesto]

Fin dai primi tentativi di Benjamin Franklin o di Michael Faraday, alla tecnologia del telegrafo elettrico, le applicazioni dell'elettricità erano in continuo aumento. Dopo l'Esposizione Mondiale di Parigi del 1881 e la presentazione della lampada di Edison, i nuovi sistemi d'illuminazione elettrica acquisirono sempre maggiore importanza. L'elettricità poteva sostituire il vapore per far funzionare i motori e il peso di questa innovazione sembrò poter costituire una seconda rivoluzione industriale: nelle città europee e americane, le centrali elettriche si moltiplicarono, basate sul disegno di Pearl Street, la centrale elettrica che Edison fondò nel 1882 a New York. Fu la prima azienda elettrica commerciale ad essere impiantata e anche se disponeva di spazi molto grandi, poteva produrre e distribuire elettricità solamente fino a circa 330ha di Manhattan. Il sistema di distribuzione della corrente continua di Edison consisteva nel generare grandi impianti elettrici e l’utilizzo di grandi conduttori metallici, da cui i clienti assorbivano la corrente per la luce e per i motori. Il sistema operava con lo stesso livello di tensione attraverso tutto il circuito; per esempio, le lampadine di 100 volt del consumatore erano connesse a un generatore che erogava 110 volt, questo perché durante il tragitto vi era una caduta di tensione. Il livello di tensione erogata era stato deciso, per convenienza, in funzione della lampadine ad incandescenza del tempo; i filamenti di carbonio, ad alta resistenza, all’interno delle lampadine erano state progettate, infatti, apposta per supportare 100 volt, e per provvedere un ottimo rapporto luminosità/costo così da poter essere competitivo rispetto alle vecchie luci a gas. Nel contempo si pensò che 100 volt non fosse pericoloso o fatale per l’incolumità umana.

Corrente continua e alternata[modifica | modifica wikitesto]

La domanda di elettricità presto condusse al desiderio di costruire centrali elettriche più grandi, e a porsi il problema del trasporto dell'energia su maggiori distanze. Inoltre, la rapida diffusione di motori elettrici industriali, provocò una forte domanda verso una tensione di esercizio diversa dai 110 V, allora utilizzati per l'illuminazione.

Il sistema di Edison, che utilizzava la corrente continua, era poco adeguato per rispondere alle esigenze che si andarono delineando. Il problema del trasporto era poi ancora più difficile, dato che la trasmissione interurbana di grandi quantità di corrente continua da 110 volt era molto costosa perché soffriva di enormi perdite per dissipazione, sotto forma di calore.

Nel 1886, George Westinghouse, un ricco imprenditore appena arrivato nel mercato elettrico, fondò la Westinghouse Electric per competere con la General Electric di Edison. La Westinghouse Electric si basò sulle scoperte e le invenzioni brevettate da Nikola Tesla e Galileo Ferraris che avevano elucubrato l'intero palinsesto utile alla trasformazione ed al trasporto della corrente. I due studiosi credevano nell'indiscussa superiorità della corrente alternata. La loro convinzione si basava sul fatto che le perdite nella trasmissione dell'elettricità dipendono dalla tensione: a una maggiore tensione corrispondono minori perdite. Per questo motivo, a differenza della corrente continua, era possibile trasportare corrente alternata per lunghe distanze, con pochissime dispersioni, alzandone la tensione semplicemente tramite un trasformatore; poi, prima di provvedere alla distribuzione diretta ai clienti, la tensione si faceva tornare a livelli sicuri, più bassi.

La chiara esemplificazione commerciale in Italia avvenne nel 1892 per egida di Galileo Ferraris e Carlo Sutermeister. La linea di trasporto si sviluppava tra Cossogno, Intra e Pallanza.

Westinghouse Electric contro General Electric[modifica | modifica wikitesto]

Edison fu impensierito dalla comparsa di quella che venne definita la "tecnologia Tesla", che minacciava i suoi interessi in un settore di sua creazione. Le due compagnie si affrontarono quindi in una battaglia di relazioni pubbliche, che i giornalisti definirono “guerra delle correnti”, volte a supportare la migliore qualità dei propri sistemi e imporli come tecnologia dominante.

L'azienda di Edison inventò una sedia elettrica a CA e folgorò cani e gatti ed addirittura un elefante per dimostrare il pericolo maggiore rappresentato dalla stessa, ma Tesla si espose ad una corrente alternata che attraversò il suo stesso corpo senza riportare alcun danno, oscurando momentaneamente la stessa fama di Edison.

Durante la Fiera Mondiale di Chicago del 1893, l'illuminazione fu affidata alla Westinghouse, che aveva presentato un preventivo pari alla metà di quello della compagnia concorrente, e Tesla ebbe l'opportunità di esporre i propri generatori e di esibire alternatori e motori a corrente alternata. Poco dopo, la Niagara Falls Power Company incaricò la Westinghouse dello sviluppo dei suoi sistemi di trasmissione. Fu la fine della “guerra delle correnti” e la CA s'impose in tutto il mondo.

Corrente continua o corrente alternata?[modifica | modifica wikitesto]

Alla fine del XIX secolo in Europa e negli Stati Uniti avvenne una grande disputa tra il sostenitore della corrente continua, Thomas Edison, e i sostenitori della corrente alternata, Nikola Tesla e George Westinghouse. Questa disputa, ancora in atto a causa delle tante divergenti opinioni degli scienziati e per i profitti dei magnati dell’energia mondiale, fu poi definita come la “guerra delle correnti”. Il mondo industrializzato, all’indomani delle innumerevoli scoperte scientifiche riguardanti i fenomeni elettromagnetici, dovette scegliere a quale delle due tipologie di distribuzione elettrica affidare il futuro dell’industrializzazione globale. Questa fu una scelta molto importante, infatti, l’evoluzione degli apparati elettronici così come li vediamo oggi, non sono altro che la conseguenza delle scelte passate fatte dai nostri predecessori. Dunque, possiamo “concepire filosoficamente” la scelta della corrente alternata come un’assunzione dell’eredità del passato, ovvero come una ripresa deliberata e consapevole delle possibilità tramandate, o come direbbe Heidegger: l’autentica “storicità”.

Quando incominciò la distribuzione di energia elettrica, la corrente elettrica utilizzata era quella continua di Edison. Tutte le fabbriche degli Stati Uniti d’America utilizzavano, infatti, corrente continua. Per i dispositivi utilizzati all’epoca, come ad esempio i motori elettrici e le lampadine ad incandescenza, la corrente continua risultava essere ideale, infatti essa poteva essere immagazzinata nelle batterie provvedendo così al fabbisogno del tempo. Quando per primo Edison incominciò la vendita di corrente elettrica, non erano ancora disponibili motori a corrente alternata. Edison inventò inoltre un precursore del contatore (per poter calcolare la quantità di energia elettrica utilizzata dal consumatore), però solo a corrente continua.

La corrente alternata fu sviluppata, subito dopo, in Europa grazie alla collaborazione di alcuni scienziati inglesi, francesi e italiani. Uno dei maggiori sostenitori della corrente alternata nel Nord America fu George Westinghouse, il quale investì un’ingente somma di denaro per creare il primo sistema di distribuzione di corrente alternata e di trasformatori. Westinghouse, durante l’anno precedente, aveva comprato i diritti per i brevetti di Nikola Tesla, il quale nel 1888 incominciò poi a collaborare al progetto divenendo così l’icona della corrente alternata.

La rivalità tra Edison e Tesla ha radici ben più profonde rispetto alla mera questione economica che si venne a creare fra le compagnie come: la Siemens che supportavano Tesla e la compagnia Edison Electric dell’omonimo scienziato. Edison non aveva una conoscenza approfondita di matematica e fisica e questo fece di lui un “brute-force experimenter”, Tesla, all’opposto, possedendo tali conoscenze poté intuire il grande potenziale della corrente alternata. Tesla aveva lavorato presso il laboratorio di Menlo Park per Edison, però egli fu sottostimato e non fu retribuito per il lavoro compiuto per migliorare l’inefficiente dinamo di Edison. Edison più tardi si pentì di non aver ascoltato il giovane Tesla e di non aver usato la corrente alternata per primo. La guerra delle correnti venne così personificata dallo scontro Tesla vs Edison per la loro personale rivalità. Nonostante ciò, la guerra delle correnti andava ben oltre lo scontro personale dei due scienziati, essa coinvolgeva compagnie Americane ed Europee che avevano pesantemente investito in una delle due tipologie di corrente, sperando nel fallimento dei concorrenti.

L’evoluzione del progetto di espansione[modifica | modifica wikitesto]

Per risparmiare sul costo del rame, si incominciò a utilizzare per la distribuzione elettrica la corrente trifase. I tre fili possedevano 3 tensioni distinte: uno +110 volt, il secondo 0 volt e il terzo -110 volt. Le lampadine da 100 volt poteva utilizzare la corrente con potenziale +110 volt o -110 volt invece il filo con 0 volt era il conduttore neutro, il quale trasportava solo la corrente non bilanciata tra le sorgenti positive e negative. Il sistema trifase necessitava di meno conduttori di rame per trasportare una data quantità di energia elettrica, mantenendo sempre un livello di tensione relativamente basso. Nonostante questa grande innovazione, rimaneva sempre il grande problema del calo di tensione che si veniva a creare sulle lunghe distanze, e che costringeva gli impianti di produzione elettrica ad essere non più lontani di 1–2 km dall’utilizzatore. Una tensione molto elevata, inoltre, non poteva essere facilmente utilizzata con il sistema a corrente continua, perché non vi era un efficiente sistema, a basso costo, che permettesse la riduzione della differenza di potenziale, dal generatore fino all’utilizzatore.

Nel sistema a corrente alternata, un trasformatore poteva facilmente essere utilizzato per convertire l’alta tensione del sistema di erogazione alla tensione del consumatore. Le lampade e i motori potevano ancora facilmente utilizzare una corrente, conveniente, a bassa tensione. Il trasformatore permetteva infatti di trasmettere corrente elettrica ad una tensione molto alta, quasi 10 volte quello dell’utilizzatore. Basta considerare che ∆V=ρ (l∙i)/A. questo comportava la possibilità di servire più consumatori da un’unica centrale elettrica con meno costi e più versatilità (si potevano rifornire contemporaneamente treni, lampadine, ecc.) utilizzando cabine di trasformazione secondarie per ogni utilizzatore.

La risposta di Edison alle limitazione della corrente continua fu quella di creare energia il quanto più vicino possibile al consumatore e di installare conduttori più grandi per supportare la crescente domanda di energia elettrica, queste mosse però si rilevarono costose e impraticabili. Inoltre non potendo convertire la tensione della corrente continua, Edison fu costretto a installare una seconda linea elettrica per fornire energia elettrica con diverse tensioni. Questo comportò l’utilizzo di più fili conduttori, più manutenzione, uno spreco di denaro e l’aumento dei pericoli nelle città.

La corrente alternata, invece, poteva essere trasmessa per lunghe distanze ad alta tensione, usando correnti basse, diminuendo così le perdite di energia, aumentando l’efficienza della trasmissione infine utilizzando un trasformatore per fornire energia alle case e alle fabbriche. Quando Tesla introdusse generatori, trasformatori, motori, fili e luci per il sistema a corrente alternata, nel dicembre del 1887, fu chiaro che il futuro della distribuzione di corrente elettrica era quella della corrente alternata.

Ambedue le correnti (quella continua e alternata) però condividono un problema legato al trasporto della corrente elettrica nei fili conduttori. Questa problematica è legata alla resistenza generata dal reticolo cristallino. Questo fenomeno viene definito effetto Joule e si manifesta quando un conduttore metallico si riscalda a causa degli urti tra gli ioni positivi del reticolo cristallino e degli elettroni di conduzione liberi di muoversi nel filo conduttore. Per ovviare a questa dispersione di energia elettrica (sotto forma di calore) si utilizzano quelli che vengono definiti superconduttori, ovvero, conduttori ai quali (ad una data temperatura molto bassa) si annulla la resistività, annullando così la dispersione di energia elettrica. La scienza dei superconduttori è ancora sperimentale e in via di sviluppo.

Edison, per scoraggiare l’utilizzo della corrente alternata, ne mise in risalto la pericolosità ideando la sedia elettrica. Essa infatti sfrutta la corrente alternata; ne fu utilizzato un prototipo su di un'elefantessa causandone, come previsto, la morte. La sedia elettrica fu poi venduta allo Stato di New York ed è ancora oggi largamente in uso negli Stati Uniti d'America.

Nel 1889, il primo impianto idroelettrico a corrente alternata, la Willamette Falls station, fu realizzato nello Stato dell’Oregon. Subito dopo incominciò la creazione di un secondo impianto idroelettrico sempre a corrente alternata, sulla più grande cascata del mondo, le cascate del Niagara. I’impianto idroelettrico delle cascate del Niagara produce ancora oggi abbastanza elettricità da supportare buona parte della costa est dell’America del nord.

Riflessione[modifica | modifica wikitesto]

In conclusione, visti i grandi vantaggi della corrente alternata, essa è quella che viene maggiormente utilizzata. Molto interessante è ciò che è accaduto all’indomani della conversione quasi totale del mondo verso la corrente alternata. Edison, infatti, resosi conto del suo grande errore incominciò ad investire somme esorbitanti di denaro nella corrente alternata, comprando così, quasi la totalità degli impianti elettrici del nord America. Il monopolio della produzione della corrente elettrica da parte di Edison e della Edison Electric rese lo scienziato famosissimo, molto più del rivale. La fama di Edison però rimane puramente aleatoria e fittizia, poiché in realtà tutto ciò che ci circonda è riconducibile allo straordinario lavoro di Tesla.

Le perdite in CC sono elevate se la tensione è bassa, cosa che del resto vale anche in CA. La comodità e l'efficienza della CA sta nella possibilità di usare trasformatori, cioè un dispositivo ad altissima efficienza (oltre il 95%) per accrescere o diminuire la tensione a seconda delle applicazioni. Su lunghe tratte si aumenta la tensione per ridurre al minimo le perdite dovute alla lunghezza dei cavi e, con apposite centrali intermedie, si può anche accrescere la tensione per compensare la caduta. In rete urbana si abbassa poi la tensione, per renderla più adatta all'uso domestico ed industriale (meno pericolosa, meno difficoltà di isolamento).

Fino ad oggi, lo svantaggio della CC era quello di non poter usare i trasformatori, ovvero di subire grandi perdite nella trasformazione da alta a bassa tensione (e viceversa). Nella ex URSS, dove il trasporto su lunghe tratte è sempre stato in CC, per aggirare il problema dell'eccessiva induttanza di linee molto lunghe senza centrali intermedie, si sopperisce ai limiti di efficienza della trasformazione della CC in CA alimentando motori in continua (alimentati dalle reti in CC) che muovono grandi alternatori che, a loro volta generano CA per gli usi locali, con perdite complessive un po' superiori a quelle dei trasformatori (che, al contrario degli alternatori, non hanno parti in movimento e quindi sono privi di perdite per attriti meccanici).

Oggi, la tecnologia della conversione elettronica dell'energia è arrivata a livelli di potenza ragguardevoli, si può quindi accrescere o diminuire anche la CC senza perdite e trasformare la stessa CC in CA senza alternatori, addirittura con un vantaggio in efficienza rispetto alla CA.

Nella CA esisterà sempre un limite che consiste nelle perdite per induttanza delle linee (reattanza), quindi, non si può salire come frequenza sopra i 50/60 Hz e servono centrali intermedie. Nei sistemi in CC la singola tratta può essere di maggiore lunghezza dato che il trasporto avviene in CC e l'induttanza della linea, ha un impatto trascurabile sulle perdite, che sono solo ohmiche.

La conversione in CA si può oggi realizzare con generatori statici che lavorano a svariate centinaia di kHz, i cui trasformatori hanno un'efficienza addirittura superiore a quelli classici a 50 Hz.

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]