L’energia elettrica è un fattore importante, ma anche il modo in cui questa elettricità viene trasmessa dalle centrali elettriche alle sottostazioni e infine ai consumatori è importante. Questo processo è svolto dalle linee di trasmissione e da quelle di distribuzione. Questi due tipi di linee sono entrambe utilizzate per trasportare energia o elettricità da un luogo all’altro. La differenza tra le linee di trasmissione e quelle di distribuzione è spiegata sulla base di fattori come l’utilizzo di base delle linee di trasmissione e distribuzione, la fase di fornitura di lavoro, il livello di tensione e il livello di conduzione.
L’energia elettrica viaggia dalle fonti di energia ai clienti residenziali, commerciali e industriali. Durante questo viaggio, l’elettricità passa attraverso le linee di trasmissione e le linee di distribuzione. Passando da un tipo di linea a un altro, l’elettricità passa anche attraverso trasformatori che modificano la tensione di rete al fine di ottimizzare l’energia persa attraverso i campi elettromagnetici. Esistono dunque due diversi tipi di linee elettriche per il trasporto dell’energia elettrica.
Le linee di trasmissione sono per le grandi distanze, la loro tensione è più elevata e possono trasportare più elettricità dalla centrale alla sottostazione da cui viene ulteriormente distribuita a varie aree per scopi diversi. Puoi vederle ad es. sui lati di alcune autostrade. Le linee di distribuzione, invece, sono per le brevi distanze, la loro tensione è inferiore e trasportano l’elettricità localmente dalle sottostazioni agli utenti finali per uso residenziale e commerciale. Le puoi vedere sul lato delle strade.
Le linee di trasmissione vanno dalle centrali elettriche alle sottostazioni ad alta tensione e possono portare l’elettricità da un’estremità all’altra del Paese, usando connessioni interregionali. Possono esserci anche linee di trasmissione tra diversi Paesi. La tensione delle linee di trasmissione può andare, in Italia, da 132 kV fino a 380 kV. I pali di potenza sono più alti e i cavi sono più spessi rispetto alle linee di distribuzione e la manutenzione deve essere effettuata tramite interventi automatici e manuali.
Le linee di trasmissione sono bidirezionali: l’elettricità può andare in entrambe le direzioni. Questa è una caratteristica necessaria per il bilanciamento della rete. Nei mercati all’ingrosso dell’elettricità, l’elettricità scorre dalle aree di generazione alle aree della domanda. Ma queste aree di domanda possono cambiare nel tempo, quindi l’elettricità viaggerà in direzioni diverse. Le reti di trasmissione richiedono dunque un funzionamento più attivo rispetto alle reti di distribuzione.
L’energia elettrica viene normalmente prodotta da diverse centrali di produzione o generatori, che di solito non sono posizionate vicino ai centri che ospitano i carichi, come ad es. le grandi industrie e le città. La corrente elettrica alternata è usata al posto di quella continua poiché la sua tensione può essere facilmente aumentata dai trasformatori in modo da poter ridurre la perdita resistiva all’interno dei conduttori che devono trasferire l’energia spesso per centinaia di chilometri o più.
Schema di una rete elettrica con linee di trasmissione e distribuzione.
Le linee di distribuzione sono linee a bassa tensione che portano l’elettricità dalle sottostazioni a casa tua. Le linee sono più piccole e coprono distanze più brevi. L’intera rete di distribuzione non è connessa direttamente: è collegata tramite le sottostazioni che la collegano alla rete di trasmissione. La tensione delle linee di distribuzione varia, in Italia, tra 400 V-1 kV e 10-20 kV. Le linee di distribuzione nella maggior parte dei Paesi sono tradizionalmente fatte per viaggiare solo in una direzione.
Pertanto la rete di distribuzione non è stata inizialmente progettata per ospitare la generazione. Ma quando la generazione distribuita ha iniziato a essere implementata nelle reti in tutto il mondo, le strutture di più piccola generazione (turbine eoliche, pannelli solari e altri generatori di energia localizzati) sono state collegate alla rete di distribuzione. Ciò causa maggiore stress sulla rete di distribuzione ed occorre spesso rinnovarla per renderla più efficiente per questi nuovi metodi di generazione.
Rispetto alle linee di trasmissione, che ricoprono un ruolo strategico e vanno protette da attacchi fisici e da cyber-attacchi, le linee di distribuzione sono sistemi passivi (cioè non sono gestite attivamente da operatori o da programmi informatici). Inoltre, poiché sono tradizionalmente unidirezionali nel flusso di potenza (da alta tensione a bassa tensione), non richiedono molta manutenzione. Questa situazione ha iniziato a cambiare nelle aree in cui è stata implementata la generazione distribuita.
L’elettricità ad alta tensione è più efficiente e meno costosa per la trasmissione di elettricità a lunga distanza. L’elettricità a bassa tensione, per converso, è più sicura per l’uso nelle case e nelle aziende. I trasformatori delle sottostazioni elevano (aumentano) o riducono (diminuiscono) le tensioni per adattarsi alle diverse fasi del viaggio dalla centrale elettrica sulle linee di trasmissione a lunga distanza alle linee di distribuzione che portano l’elettricità alle case e alle imprese.
Poiché la distribuzione dell’energia elettrica è lo stadio finale dopo la trasmissione dell’energia, le linee di distribuzione di base mantengono la tensione moderata per i trasformatori di distribuzione posizionati vicino al consumatore. I trasformatori di distribuzione riducono ancora la tensione verso la tensione di utilizzo associata alle apparecchiature domestiche e spesso alimentano un certo numero di consumatori a valle di linee di distribuzione supplementari attorno a questa tensione.
I consumatori che richiedono una quantità di energia sostanzialmente maggiore potrebbero eventualmente essere collegati direttamente al livello di distribuzione principale o addirittura al livello di sub-trasmissione. Si noti che la linea di trasmissione trasporta energia o elettricità nel sistema di alimentazione trifase, usato nell’industria e dai grandi consumatori. Il sistema di distribuzione, invece, richiede solitamente un sistema di alimentazione monofase per il trasporto dell’energia elettrica.
Tradizionalmente, viene fatta una distinzione tra rete ad alta tensione, reti a media tensione e reti a bassa tensione. Le reti ad alta tensione vengono utilizzate per trasportare grandi potenze elettriche su lunghe distanze. Le reti a media tensione sono usate per trasportare potenze medie su medie distanze e per distribuire energia a grandi consumatori (industria, ospedali, scuole, etc.). Le reti a bassa tensione vengono usate per distribuire potenze minori ai piccoli consumatori (famiglie private).
La rete italiana ad altissima tensione a 380 kV, che costituisce l’ossatura della Rete di Trasmissione Nazionale (RTN). (fonte: Terna)
Le linee ad alta tensione sono utilizzate anche per trasportare l’energia elettrica attraverso i confini nazionali. Tali scambi di energia hanno contribuito a mantenere l’equilibrio di potenza nella rete in caso di guasto di una grande centrale elettrica. A causa del libero mercato dell’energia, molta più energia viene oggi trasportata attraverso i confini nazionali. Nel caso in cui l’energia elettrica a basso costo sia disponibile in un altro Paese, questa energia verrà importata e non prodotta nel proprio Paese.
A causa dell’aumento delle grandi unità di produzione rinnovabile con una produzione di energia che dipende dal clima e che è difficile prevedere (ad esempio nei grandi parchi eolici), le reti ad alta tensione richiedono una maggiore capacità di trasporto elettrico attraverso i confini nazionali. In questo momento, la capacità di trasporto è relativamente piccola ma l’espansione della rete ad alta tensione è spesso difficile a causa del famoso “Not In My Back Yard” (NIMBY) della popolazione.
Ad esempio, supponiamo l’Italia consumi energia prodotta da un parco eolico offshore in Francia. Quando la produzione di energia di questo parco eolico si riduce drasticamente, (quasi) immediatamente la diminuzione della produzione di energia deve essere compensata da un’altra unità di produzione di energia. Questa può essere una centrale idroelettrica in Austria che può essere avviata molto velocemente. Dunque, la fonte di energia migra dalla Francia all’Austria nel presente esempio.
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