Molti di noi non capiscono davvero come funziona l’elettricità. È sufficiente che funzioni – si gira l’interruttore e la luce si accende nella stanza. Potrebbe essere una sorpresa, quindi, apprendere che ci sono in realtà due diversi tipi di elettricità che usiamo per alimentare i molti dispositivi della nostra vita. Sono conosciuti come corrente alternata e corrente continua, o AC e DC (non il gruppo rock degli anni ’70).
Nei termini più semplici, la corrente continua scorre solo in una direzione, mentre la corrente alternata scorre avanti e indietro. Per esempio, una torcia elettrica funziona in corrente continua, con la carica proveniente dalla batteria che alimenta la lampadina. Una plafoniera in casa tua, d’altra parte, usa la corrente alternata che cambia costantemente polarità mentre attraversa il sistema elettrico della tua casa.
Ma perché abbiamo bisogno di due diversi tipi di elettricità, e come sono stati sviluppati questi due sistemi? La risposta si trova in un’aspra rivalità tra due dei più famosi inventori della storia americana.
Le origini della corrente continua
Prima del 1870, la gente si affidava a lampade a gas, candele o lanterne per illuminare l’ambiente di notte. C’erano stati progressi nelle batterie rudimentali e nell’illuminazione elettrica, ma niente di abbastanza pratico per l’uso quotidiano. Tutto cambiò quando Thomas Edison inventò nel 1879 una lampadina a incandescenza che era molto più affidabile di tutto ciò che era venuto prima.
Con le lampadine elettriche arrivò l’opportunità di alimentare case e persino intere città, ed Edison aveva gli occhi puntati su un mercato in espansione. Le sue lampadine funzionavano a corrente continua, prodotta da centrali elettriche note come dinamo che utilizzavano motori a vapore per generare l’elettricità. L’inventore guidò l’implementazione di numerose stazioni di generazione di corrente continua a New York City negli anni 1880 attraverso la sua compagnia Edison Electric, un predecessore della General Electric.
Le luci elettriche nelle case e nelle aziende erano una rivelazione, ma l’uso dell’elettricità DC aveva i suoi lati negativi. La corrente arrivava direttamente dall’impianto di generazione a 110 volt, e poteva viaggiare solo per circa un miglio prima di perdere troppo voltaggio. Questo significava usare un sacco di immobili di valore in città per costruire centrali elettriche, mentre le comunità rurali sarebbero rimaste del tutto fuori dalla rivoluzione energetica.
L’ascesa della corrente alternata
Uno dei dipendenti di Edison, un giovane di nome Nikolai Tesla, ebbe un’idea per affrontare alcuni dei lati negativi della corrente continua. Tesla aveva inventato un motore che generava corrente alternata. La corrente alternata è prodotta, in modo appropriato, usando un alternatore che fa girare un magnete all’interno di una bobina di filo, che crea elettricità di polarità costantemente invertita mentre il filo interagisce con i lati alternati del campo magnetico.
Al di là della nuova forma di elettricità stessa, la chiave dell’idea di Tesla erano i trasformatori, o bobine di diverse dimensioni per modificare la tensione dell’elettricità. Grazie alla potenza dei trasformatori, la corrente alternata divenne vantaggiosa per la generazione e la distribuzione su larga scala, perché maggiore è la tensione, più efficiente è la trasmissione. Le linee ad alto voltaggio sono troppo pericolose da portare in un edificio, ma attraverso un trasformatore il voltaggio può essere ridotto a livelli più sicuri quando si avvicina alla sua destinazione finale di case e uffici.
Il voltaggio della corrente continua non poteva essere facilmente alterato, quindi si dimostrò molto meno utile per operazioni su larga scala, in quanto si lasciava la scelta di trasmettere a un voltaggio basso e inefficiente, o di inviare livelli di volt pericolosamente alti nelle case della gente.
La guerra delle correnti
Nonostante la promessa mostrata dalle invenzioni di Tesla, Edison non era interessato ad aiutare a sviluppare la tecnologia, così Tesla se ne andò per mettersi in proprio. Il risultato fu una serie di brevetti, che vendette nel 1888 a George Westinghouse, fondatore della Westinghouse Electric Company.
Westinghouse e le compagnie di Edison combatterono ferocemente per i lucrativi diritti di elettrificazione delle città americane in una competizione soprannominata “Guerra delle Correnti”. Edison ha dato il via a una campagna di lobbying che ha ipnotizzato i pericoli della corrente alternata nel tentativo di impedire la proliferazione dell’invenzione di Tesla. Per dimostrare che la corrente alternata poteva essere letteralmente mortale, i dipendenti di Edison inventarono una sedia elettrica a corrente alternata, che fu usata dallo stato di New York per giustiziare i prigionieri condannati. Edison fece anche dimostrazioni pubbliche di elettrocuzione di animali randagi usando la corrente alternata nei suoi tentativi di allontanare il pubblico dal sistema rivale.
La competizione arrivò al culmine alla Fiera Mondiale di Chicago del 1893, quando Tesla vinse il contratto per fornire l’elettricità all’evento. Il colpo decisivo arrivò tre anni dopo, quando George Westinghouse usò le cascate del Niagara per alimentare un generatore di corrente alternata che portò l’elettricità per 26 miglia a Buffalo nel 1896. Con questo, la corrente alternata aveva dimostrato la sua utilità, e continuò a dominare il settore dell’elettricità quando le luci si accesero nelle case di tutti gli Stati Uniti negli anni e nei decenni successivi.
Generazione di corrente alternata e continua oggi
Nei decenni più recenti, la tecnologia per generare e trasmettere la corrente continua ad alta tensione, o HVDC, è arrivata sul mercato, e in alcuni casi funziona in modo più efficiente della corrente alternata, ma la corrente alternata è ancora il vincitore schiacciante nella rete elettrica.
La maggior parte dei tipi di centrali elettriche sono progettati sulla base degli stessi principi di base dell’alternatore di Tesla, creando corrente alternata usando un campo magnetico rotante. Le centrali a carbone, a gas e nucleari funzionano riscaldando l’acqua e usando il vapore per far girare il generatore, mentre gli impianti idroelettrici ed eolici sfruttano la potenza della natura per far girare direttamente le turbine.
I pannelli solari, invece, producono corrente continua. Se l’elettricità è destinata alla rete o all’impianto elettrico di una casa, deve essere prima convertita in corrente alternata da un inverter. Altrimenti, le fonti più comuni di corrente continua sono le batterie. Relativamente, la corrente continua è molto più facile da immagazzinare, così come l’immagazzinamento delle batterie su larga scala prolifera in congiunzione con la generazione di energia rinnovabile, la corrente continua ha un’altra opportunità di guadagnare un punto d’appoggio maggiore sulla rete elettrica.
Le linee elettriche ad alta tensione tipicamente trasportano l’elettricità AC a circa 345.000 volt, mentre le linee di trasmissione locali sono intorno ai 13.800 volt, che è ancora estremamente pericoloso per chiunque venga in contatto. Nel momento in cui raggiunge la tua casa, il voltaggio viene ridotto tramite trasformatori a una tensione compresa tra 120 e 240 volt, in modo da poter alimentare in sicurezza i tuoi dispositivi ed elettrodomestici.
Cosa significano per te i diversi tipi di corrente
La corrente alternata e quella continua svolgono un ruolo importante in una famiglia media. Gli elettrodomestici della tua casa, come il frigorifero, la lavatrice e la lavastoviglie usano la corrente alternata. Nelle case che non sono su una linea di gas naturale, la maggior parte dei forni, degli scaldabagni, dei forni e delle asciugatrici funzionano anche a corrente alternata.
Ma la corrente continua ha i suoi usi. La parte alternata della corrente alternata avviene rapidamente – negli Stati Uniti, gli elettroni cambiano direzione 60 volte al secondo, noto anche come 60 Hertz. Tuttavia, anche se l’alternanza avviene così rapidamente, ci sono piccole perdite di potenza ogni volta che la corrente cambia direzione. Questo non è un problema per le lampadine o altri elettrodomestici che sono costruiti per usare la corrente alternata, ma l’elettronica moderna e sensibile non se la cava così bene con interruzioni di corrente anche incommensurabilmente brevi.
Ecco perché molti dispositivi più recenti, come i caricabatterie dei telefoni cellulari, i computer e i televisori usano la corrente continua, usando adattatori per convertire la corrente alternata proveniente dalle prese a muro. Il mercato della corrente continua è destinato a continuare a espandersi sotto forma di auto elettriche, che funzionano a corrente continua dalle loro batterie.
Quindi, mentre la guerra delle correnti può essere finita più di 100 anni fa, la competizione tra corrente alternata e corrente continua per alimentare la nostra vita quotidiana continua.
