Come si genera l'energia elettrica

Nella maggior parte degli impianti l'energia elettrica si ottiene trasformando energia meccanica in energia elettrica. Il cuore di questo processo è l'alternatore (o generatore): facendo ruotare al suo interno una bobina all'interno di un campo magnetico, si induce una corrente elettrica. Tutto sta quindi nel trovare una forza capace di mettere in rotazione l'alternatore.

Questa forza è fornita da una turbina, una ruota a pale messa in movimento da un fluido o dal vento. A seconda di cosa fa girare la turbina si distinguono le diverse tecnologie di produzione: il vapore prodotto bruciando un combustibile, l'acqua di un fiume o di un bacino, il vento. Fa eccezione il fotovoltaico, che non usa turbine né alternatori ma converte direttamente la luce del sole in elettricità.

Le fonti non rinnovabili: il termoelettrico

Le centrali termoelettriche producono energia bruciando un combustibile, tipicamente di origine fossile come il gas naturale, per generare calore. Il calore trasforma l'acqua in vapore ad alta pressione, che mette in rotazione la turbina collegata all'alternatore.

Queste fonti sono dette non rinnovabili perché derivano da risorse presenti in quantità limitate e che non si rigenerano nei tempi dell'utilizzo umano. La loro combustione comporta inoltre emissioni che incidono sull'ambiente. Restano tuttavia molto diffuse perché consentono una produzione programmabile, ossia modulabile in base alla domanda, a differenza di alcune fonti rinnovabili la cui disponibilità è intermittente.

Le fonti rinnovabili

Le fonti rinnovabili sfruttano risorse naturali che si rigenerano nel tempo e che non si esauriscono con l'uso. Sono al centro della transizione energetica per il loro minore impatto ambientale. Le principali sono:

Idroelettrico

Sfrutta la forza dell'acqua in movimento, ad esempio quella che scende da un bacino in quota o scorre in un fiume, per far girare le turbine. È una delle fonti rinnovabili più consolidate e, grazie ai bacini, può anche fungere da forma di accumulo dell'energia.

Eolico

Trasforma l'energia del vento in elettricità: le pale degli aerogeneratori, spinte dal vento, fanno ruotare un rotore collegato a un generatore. La produzione dipende dalla disponibilità e dall'intensità del vento.

Solare fotovoltaico

Converte direttamente la luce solare in elettricità grazie alle celle dei pannelli, senza parti in movimento. È una tecnologia molto diffusa anche a livello domestico, con gli impianti installati sui tetti delle abitazioni.

Geotermico e biomasse

Il geotermico sfrutta il calore naturale del sottosuolo per produrre vapore, mentre le biomasse utilizzano materiali di origine organica come fonte di energia. Entrambe contribuiscono al mix rinnovabile in funzione delle caratteristiche del territorio.

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Dalla centrale al contatore: trasporto e distribuzione

Una volta prodotta, l'energia deve raggiungere case, uffici e industrie. Il percorso si articola in più fasi distinte, gestite da soggetti diversi della filiera:

  • Produzione : l'energia viene generata nelle centrali a partire dalle diverse fonti;
  • Trasmissione : la tensione viene innalzata e l'energia viaggia su lunghe distanze attraverso la rete di trasporto ad alta tensione;
  • Trasformazione : nelle cabine la tensione viene progressivamente abbassata a valori più bassi;
  • Distribuzione : la rete locale consegna l'energia fino al contatore del cliente finale.

L'energia viaggia ad alta tensione perché in questo modo si riducono le perdite lungo le linee; viene poi riportata a tensioni più basse, fino ai circa 220 V utilizzati per gli usi domestici. Il segmento finale, la distribuzione, è affidato a un soggetto regolato unico per ciascuna zona, come ad esempio e-Distribuzione o, in alcune aree della Lombardia, Unareti.

La produzione e il trasporto dell'energia sono attività distinte dalla vendita: il fornitore con cui firmi il contratto non produce necessariamente l'energia che consumi, ma la acquista sul mercato per rivenderla ai clienti finali.

Produzione, mercato e prezzo dell'energia

L'energia prodotta viene scambiata sul mercato elettrico, dove l'incontro tra domanda e offerta contribuisce a determinare il prezzo all'ingrosso. Questo prezzo è una delle componenti che concorrono a formare la spesa finale in bolletta, accanto ai costi delle reti, agli oneri di sistema e alle imposte.

A garantire il corretto funzionamento di questo sistema concorrono diversi soggetti istituzionali: l'ARERA, che regola e vigila, e il GME, che gestisce i mercati energetici. Per un quadro complessivo della disciplina del settore puoi consultare la guida alla legislazione del mercato dell'energia.

Domande frequenti sulla produzione di energia elettrica

Come si produce l'energia elettrica?
Nella maggior parte dei casi l'energia elettrica si ottiene mettendo in rotazione un alternatore, una macchina che trasforma l'energia meccanica in energia elettrica. A far ruotare l'alternatore può essere una turbina mossa dal vapore (centrali termoelettriche), dall'acqua (idroelettrico) o dal vento (eolico). Il fotovoltaico fa eccezione: converte direttamente la luce solare in elettricità tramite le celle dei pannelli.

Quali sono le principali fonti di produzione elettrica?
Si distinguono fonti non rinnovabili, come i combustibili fossili usati nelle centrali termoelettriche, e fonti rinnovabili, tra cui idroelettrico, eolico, solare fotovoltaico, geotermico e biomasse. Il mix effettivo varia nel tempo in funzione della disponibilità delle risorse, delle politiche energetiche e delle condizioni del mercato.

Che differenza c'è tra produzione, trasporto e distribuzione?
La produzione genera l'energia nelle centrali. Il trasporto la porta su lunghe distanze ad alta tensione attraverso la rete di trasmissione. La distribuzione, infine, abbassa la tensione e consegna l'energia fino al contatore del cliente attraverso la rete locale gestita dal distributore.

Perché l'energia viaggia ad alta tensione?
Trasportare l'elettricità ad alta tensione riduce le perdite di energia lungo le linee. Per questo, dopo la produzione, la tensione viene innalzata per il trasporto su lunghe distanze e poi progressivamente abbassata, tramite le cabine di trasformazione, fino ai valori adatti all'uso domestico.

L'energia elettrica si può immagazzinare?
L'elettricità è difficile da immagazzinare in grandi quantità: di norma va prodotta e consumata in tempo reale, mantenendo costante l'equilibrio tra domanda e offerta sulla rete. Esistono però sistemi di accumulo, come le batterie e gli impianti idroelettrici di pompaggio, che consentono di conservare energia per utilizzarla in un momento successivo.