Come le comunità della California affrontano diffuse interruzioni di corrente e il dibattito su come mantenere la rete affidabile infuria, ho deciso di andare al cinema per un po’ di contesto storico sulla nostra rete elettrica, vedendo The Current War: Director’s Cut la sera della prima. Con un cast di grandi nomi, le mie speranze erano alte, ma il film era solo OK.
È un peccato che il film non fosse più convincente, perché questa è una storia affascinante che merita molta più attenzione. Il film ritrae la “guerra” della fine del XIX secolo tra George Westinghouse e Thomas Edison, che alla fine avrebbe determinato quali tecnologie sono state usate per costruire le fondamenta della rete elettrica che usiamo oggi. Mentre Edison sosteneva i sistemi a corrente continua (DC), Westinghouse promuoveva i sistemi a corrente alternata (AC), e la competizione tra i due era feroce.
Mentre uscivo dal cinema, non riuscivo a smettere di chiedermi: perché esattamente i sistemi AC di Westinghouse hanno trionfato su quelli DC di Edison?
Dopo aver fatto qualche ricerca, ho trovato la risposta.
Avviso: Questo post contiene spoiler, se esiste una cosa del genere per un film storico.
AC vs. DC
La differenza fondamentale tra l’elettricità AC e DC è che la DC scorre costantemente in una direzione (da cui la corrente “continua”) e non cambia nel tempo, mentre la AC oscilla avanti e indietro (da cui la corrente “alternata”) e cambia costantemente nel tempo.
L’elettricità AC alterna avanti e indietro nel tempo, mentre l’elettricità DC rimane costante.
Il film ha spiegato che la sfida principale per l’elettricità DC di Edison era che non poteva essere trasmessa a lunghe distanze. Di conseguenza, il sistema di Edison richiedeva una centrale elettrica ogni miglio o giù di lì. Mentre questo funziona bene in aree densamente popolate come New York City (che era la sede della prima centrale elettrica degli Stati Uniti, costruita da Edison), quel modello era estremamente costoso e impraticabile in aree più rurali.
Ma sapevo anche che oggi, alcune delle linee di trasmissione più lunghe del mondo usano elettricità in corrente continua.
Quindi cosa succede? Se l’elettricità in corrente continua è un’ottima opzione per le moderne linee di trasmissione a lunga distanza, perché Edison non poteva trasmettere ulteriormente la sua elettricità in corrente continua?
I trasformatori hanno reso vincente la corrente alternata
La risposta in realtà ha meno a che fare con le differenze tra corrente alternata e continua e molto di più con un componente poco conosciuto della nostra rete elettrica: i trasformatori.
Non importa cosa fai, la trasmissione di elettricità comporta perdite di energia. (A meno che tu non abbia un superconduttore!) Ma puoi minimizzare queste perdite trasmettendo l’elettricità a tensioni più alte. Il voltaggio può essere pensato come la “spinta” che muove le particelle cariche e crea la corrente elettrica – più forte si spinge, meno energia si perde. I trasformatori sono la tecnologia chiave usata per cambiare la tensione in modo da poter spingere di più (e perdere meno energia) quando si trasmette l’elettricità.
La generazione e il consumo di elettricità avvengono tutti a tensioni più basse, e i trasformatori sono usati per aumentare la tensione prima della trasmissione (per ridurre le perdite di energia) e diminuire la tensione prima che l’elettricità venga consumata.
Si può pensare alle linee di trasmissione ad alta tensione come a un’autostrada vuota dove le macchine viaggiano ad alta velocità, e si può pensare alle linee a bassa tensione come a strade laterali dove le macchine vanno molto più lente. Il trasformatore è la connessione tra le linee ad alta tensione e quelle a bassa tensione, o nell’analogia dell’autostrada, sono le rampe di salita e discesa che collegano le strade laterali all’autostrada.
I trasformatori sono una parte essenziale della rete – aumentano la tensione (“trasformatori di step up”) prima della trasmissione a lunga distanza e diminuiscono la tensione (“trasformatori di step down”) prima di distribuire l’elettricità ai clienti. Trasmettere l’elettricità a tensioni più alte aiuta a minimizzare le perdite di energia.
Gli inventori della fine del 19° secolo hanno capito come fare i trasformatori, ma il punto cruciale è che i trasformatori funzionano solo su elettricità AC. Tornando alla differenza fondamentale tra elettricità AC e DC che ho spiegato prima, i trasformatori richiedono una tensione variabile nel tempo per funzionare, e poiché la corrente continua è costante e la corrente alternata è variabile nel tempo, i trasformatori funzionano solo con elettricità AC.
All’epoca, non c’era alcun metodo semplice per cambiare la tensione dell’elettricità DC, e questo è ciò che ha (temporaneamente) condannato l’elettricità DC. Poiché non c’era modo di aumentare il voltaggio dell’elettricità DC prima della trasmissione, l’elettricità DC non poteva viaggiare molto lontano senza grandi perdite, rendendo i sistemi DC inferiori a quelli AC.
Le linee di trasmissione DC ad alto voltaggio trasportano l’elettricità tra il confine di Washington/Oregon e la California meridionale attraverso il Pacific DC Intertie.
Ma la corrente continua ha fatto il suo ritorno
Non è stato fino a molto più tardi che gli ingegneri hanno sviluppato la tecnologia che potrebbe essere usata per convertire efficientemente la corrente alternata in continua, il che ha aiutato a inaugurare l’era delle linee di trasmissione in corrente continua ad alta tensione. Poiché la trasmissione in corrente continua ad alto voltaggio ha perdite di energia inferiori a quella in corrente alternata su distanze molto lunghe, le linee di trasmissione più lunghe del mondo usano l’elettricità in corrente continua. Per esempio, gli Stati Uniti hanno una linea di trasmissione DC ad alta tensione di 846 miglia che collega il confine tra Washington e l’Oregon al sud della California.
Westinghouse per la vittoria
Il climax del film arriva quando Westinghouse sta giocando a biliardo con Nikola Tesla (sì, l’inventore da cui prende il nome la compagnia di auto elettriche). Il telefono suona, e Westinghouse viene a sapere che la sua offerta per alimentare la Fiera Mondiale di Chicago del 1893 è stata accettata.
A questo punto, per Edison è game over. Westinghouse e i suoi sistemi elettrici a corrente alternata hanno vinto.
Confessione: Ho fatto il tifo per Westinghouse per tutto il tempo
Prima di concludere questo post, devo ammettere che ho fatto il tifo per Westinghouse per tutto il film. Si dà il caso che mio nonno abbia lavorato alla Westinghouse Electric Corporation per tutta la sua carriera. Mio nonno ha anche brevettato numerose invenzioni (molte delle quali erano nuove tecnologie per i trasformatori), e la Westinghouse Electric Corporation deteneva quei brevetti.
Ma per complicare ulteriormente le cose, il nonno di mia moglie ha lavorato per la General Electric (che è la società successore di Edison). Quindi immagino che sia una buona cosa che mia moglie non sia venuta a vedere questo film con me!
Postata in: Energia Tag: California, energia
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