L’energia elettrica è una forma di energia legata a forze e campi di origine elettrica, ovvero che coinvolge il movimento di cariche elettriche. L’energia elettrica si ottiene dalla trasformazione delle forme di energia “primaria” in energia meccanica, utilizzando macchinari come le turbine a vapore, le turbine a gas, i motori a scoppio, ecc.
L’energia meccanica prodotta viene trasformata, a sua volta, in energia elettrica tramite l’accoppiamento di tali macchine con i generatori elettrici. La potenza si misura in Watt (W), mentre l’energia in Wattora (Wh) che corrisponde all’energia prodotta in un’ora da una macchina che ha la potenza di un Watt.
I consumi di energia elettrica delle abitazioni si misurano in chilowattora (KWh) mentre per le medie e grandi aziende dei Megawattora (MWh) e Gigawattora (GWh).
L’uso dell’elettricità ha caratterizzato tutti i settori di attività della nostra società. I consumi di elettricità continuano a crescere così come aumentano le sue tipologie di impiego. La corrente elettrica è un qualsiasi flusso ordinato di cariche elettriche e corrisponde alla quantità di carica che attraversa una definita superficie, nell’unità di tempo. Rappresentazione del moto di cariche elettriche positive (+) o negative (-) (tipicamente elettroni) in un conduttore. Convenzionalmente, il verso della corrente è quello delle cariche positive, e quindi opposto al verso del moto degli elettroni. La corrente convenzionale venne definita inizialmente, come il flusso di carica positiva. Siccome dal punto di vista elettrico uno spostamento di cariche positive in un verso ha lo stesso effetto dello spostamento della stessa quantità di cariche negative in senso inverso, la corrente totale corrisponde alla somma dei due flussi. Cariche positive e negative, che si spostano contemporaneamente nello stesso verso si annullano e non danno luogo a corrente elettrica risultante. La materia contiene grandi quantità di cariche elettriche, in genere esattamente bilanciate tra positive (associate ai protoni) e negative (associate agli elettroni), ma in alcuni materiali (detti isolanti) esse sono tra loro bloccate, mentre in altri (detti conduttori) le cariche elettriche negative (associate agli elettroni) possono spostarsi con una certa facilità all’interno del materiale. Questo è il tipico caso dei normali cavi elettrici metallici ad alta conducibilità (ad esempio di rame o di alluminio) in cui la corrente è causata dal flusso di elettroni (con carica negativa), che si muovono nella direzione opposta a quella della corrente convenzionale indicata nella rappresentazione del circuito elettrico. L’intensità di corrente elettrica, indicata usualmente col simbolo I, è stata assunta come grandezza fondamentale nel sistema internazionale SI. La sua unità di misura è l’ampere (simbolo A). Da essa si ricava l’unità di misura di carica elettrica, il coulomb, che corrisponde alla carica elettrica che fluisce con una corrente (costante) di un Ampere per un secondo. La corrente si divide in corrente alternata e corrente continua. La corrente continua è sempre costante e ha un unico verso di percorrenza. La corrente alternata è variabile e non ha un unico verso di percorrenza. La produzione di energia elettrica rappresenta il ‘primo passaggio’ nel processo che conduce dalla produzione fino all’utilizzatore finale. Le altre fasi del processo sono la trasmissione di energia elettrica e la distribuzione di energia elettrica. L’importanza di tale produzione e distribuzione risiede nel fatto che la società moderna si basa fondamentalmente sul consumo e lo sfruttamento dell’energia.
Osservando la vita quotidiana ci si rende infatti conto che tutte le nostre attività sono legate all’uso di qualche forma di energia: l’automobile che sfrutta l’energia prodotta dalla combustione dei carburanti, le barche a vela che sfruttano la spinta del vento e quindi la sua energia cinetica, gli elettrodomestici e gli utensili che usano l’energia elettrica, le batterie e le pile che usano energia chimica, ecc..
Tra tutte queste forme di energia certamente quella più versatile e che permette un più facile trasporto e la maggior versatilità di trasformazione in altre forme di energia anche a km di distanza è l’energia elettrica. Essa infatti è facilmente convertibile in movimento (tramite il motore elettrico), in luce, in calore. Tali conversioni sono attuabili con una buona efficienza, purché il sistema di trasformazione sia anch’esso efficiente. Naturalmente affinché l’energia elettrica possa essere usata è necessario produrla. La produzione viene effettuata nelle centrali elettriche. È nel 1870 che l’accoppiamento della dinamo alla turbina idraulica diede avvio alla produzione commerciale di energia elettrica. La prima centrale termoelettrica venne invece impiantata in Pearl street a New York nel 1882 per rifornire la prima rete di illuminazione. Una centrale elettrica è un impianto industriale atto alla produzione di energia elettrica. La società moderna si basa in maniera imprescindibile sull’uso dell’energia elettrica, perciò la produzione di tale energia e, conseguentemente, le centrali elettriche hanno un’importanza tecnologica e strategica fondamentale. Le centrali elettriche odierne producono energia quasi esclusivamente in corrente alternata avvalendosi di macchine elettriche denominate alternatori. Esistono eccezioni in Russia, dove, per problemi di perdite su elettrodotti estremamente lunghi, sono state create centrali elettriche in corrente continua.