Renzo Riva

Altri dati sull’energia elettrica in India

La popolazione dell’India è di un miliardo e 210 milioni. Il 34% della popolazione non ha accesso a elettricità. Il consumo annuo di energia pro capite: India 0,43 TEP - Italia 2,86 TEP. L’India ha una popolazione più che doppia di quella europea e genera potenza elettrica pari al 15% di quella europea. Il consumo medio annuo pro capite di un indiano è di 755 kWh, quello di un italiano è di 5.000 kWh.

Nota etimologica

Il termine “blackout” era usato ai primi del ‘900 nei teatri per lo spegnimento di ogni luce sul palcoscenico. Poi denotò il segnale, che spegne il raggio catodico di oscillografi e televisori, mentre torna indietro dalla fine di una riga all’inizio della successiva. Dagli anni Trenta il termine indicava l’oscuramento in tempo di guerra di tutte le luci durante la notte per non dare riferimenti agli aerei nemici.

“Blackout” si usa sia in inglese, sia in italiano per indicare una improvvisa mancanza di memoria. Indica anche l’oscuramento del campo visivo di piloti di aereo nella ripresa da un picchiata soggetti ad accelerazioni di alcune volte maggiori dell’accelerazione di gravità, che oscurano il campo visivo (il pilota “vede nero”). Accade d’estate a persone che si alzino in piedi all’improvviso dopo essere state sedute o sdraiate.

Negli anni Sessanta il termine fu usato per indicare la mancanza di energia elettrica in una vasta zona o regione. Il caso più clamoroso fu quello del grande blackout della costa atlantica degli Stati Uniti: il 9 Novembre 1965 lasciò senza elettricità per oltre due giorni più di 30 milioni di americani e canadesi. Lo descrissi 5 anni dopo nel mio saggio “Il Medioevo Prossimo Venturo” (si può scaricare dal sito www.printandread.com ).

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Per evitare instabilità delle reti si usano condensatori che modificano la fase della corrente. Non si tratta di armature separate da dielettrico (come avviene per piccoli elementi), ma di grosse macchine rotanti che producono correnti sfasate di 90° rispetto alla tensione. Si chiamano condensatori rotanti: le cui potenza e localizzazione devono essere progettate con cura per assicurarne la stabilità. La progettazione delle reti non esige solo che la potenza installata sia adeguata anche per soddisfare domanda futura. Vanno anche previsti i modi citati di rifasare i carichi e la disponibilità di generatori di riserva in grado di entrare rapidamente in funzione.

Quando grandi potenze vengono trasmesse su grandi distanze (molte centinaia o migliaia di km) conviene trasformare l’energia da corrente alternata in continua ad altissima tensione. che non ha problemi di stabilità. La corrente alternata ad alta tensione viene trasformata in continua mediante tiristor, poi viene trasportata su linee aeree in cavo, anche sottomarino, e all’arrivo trasformata di nuovo in alternata la cui tensione viene abbassata. Sulle linee a corrente continua le perdite di energia sono anche più basse perché ad altissime tensioni l’intensità del campo elettrostatico è talmente elevata che l’aria stessa diventa un conduttore dissipando energia (effetto “corona”). Tale dissipazione è più alta per le linee in alternata perché il valore massimo (da cui dipende l’effetto corona) raggiunto due volte ad ogni ciclo è del 40% più alto del valore efficace.

Le linee in continua ad altissima tensione sono diffuse in tutto il mondo. In India ce ne sono 3 alla tensione di 500 kV. Sembra, dunque, che la tecnologia indiana sia abbastanza avanzata, anche se non è stata applicata adeguatamente ai problemi di stabilità. Anche la rete della nostra penisola è connessa con linee in continua a Corsica e Sardegna e a Est con la Grecia.

Gravi guasti e disfunzioni di grandi reti elettriche che servono interi continenti si possono verificare non solo in conseguenza di instabilità. Un rischio raro, ma grave può essere costituito da una tempesta di protoni solari. Nel gennaio 2012 corremmo questo rischio che poi non si materializzò. In Appendice riporto l’articolo che scrissi sull’argomento nel Marzo scorso.

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Tutti gli alternatori, che generano elettricità (in centrali idroelettriche, termoelettriche, nucleari) sono interconnessi in parallelo sulla rete. Questo si ottiene sincronizzandoli esattamente con le precisione di 1/50 di secondo. Vanno tutti “al passo” dalla Spagna alla Svezia, dall’Olanda alla Sicilia. Come già accennato, questa assoluta compatibilità di frequenza consente alla domanda, ovunque richiesta, di essere soddisfatta utilizzando energia ovunque prodotta. Le quantità scambiate sono registrate automaticamente e pagate ai fornitori: le tariffe dipendono da domanda e offerta. Il funzionamento globale è semiautomatico. La frequenza è mantenuta rigorosamente costante. Se la domanda di energia tende a diventare eccessiva rispetto alle quantità producibili, gli operatori potranno escludere alcune grosse utenze (creando blackout programmati) o, in alternativa, abbassare leggermente la tensione su tutta una regione diminuendo la potenza erogata (il provvedimento si chiama “brown-out”). Dunque, i vantaggi dell’uso della corrente alternata sono notevoli. 

Il comportamento delle grandi reti è complesso. Eventi che si verifichino in una parte della rete (interruzioni di circuiti, messe a terra accidentali, sovratensioni, fulmini, etc.) producono perturbazioni che si trasmettono ad altre parti della rete. I conduttori della rete hanno una loro resistenza (misurata in Ohm), ma anche induttanza e capacità. Non approfondisco (questo non è un testo di elettrotecnica), ma questi parametri possono causare la generazione di onde di tensione e corrente sulle linee. Se nelle reti ci fossero solo resistenze, corrente e tensione sarebbero sempre in fase. Con capacità e induttanza la corrente è sfasata rispetto alla tensione e si producono fenomeni di oscillazione L’elettricità alla frequenza di 50 periodi/secondo (o Hertz) ha una lunghezza d’onda di 6000 km. Su linee di trasporto dell’energia molto lunghe (centinaia o migliaia di km) si possono creare perturbazioni che viaggiano, si riflettono, producono dissesti e squilibri. Questi fenomeni sono più gravi se la rete è più estesa – ma la grande estensione è proprio la caratteristica che la rende più utile.. 

Un’onda di sovratensione, passando; danneggia apparecchiature di controllo, generatori, trasformatori, isolatori. Mette fuori servizio parti della rete, mentre gli apparati di controllo e protezione distaccano altre parti (danneggiate o no). Si perde il parallelo, gli alternatori si fermano – la rete non funziona più. È arduo farla ripartire. Ri-sincronizzare è processo delicato (reso difficile dai guasti dovuti al blackout): può richiedere giorni mentre gli utenti restano al buio.

L’immane blackout indiano, come anche quello famoso del 1965 in USA, è stato causato da gravi fenomeni di instabilità. Le cause non sono state solo scarsità di energia tali da non poter soddisfare domande eccessive, né guasti accidentali che abbiano interrotto i circuiti.