Emergenza clima alla base di numerosi blackout: cosa succede?

È davanti a tutti noi, in questi giorni, la notizia frequente di interruzioni dell’alimentazione elettrica in molte delle nostre città. Tali interruzioni generano, nella migliore delle ipotesi, malumori tra i cittadini, ma spesso anche danni economici alle attività produttive. È quindi molto importante cercare di chiarire almeno quali siano le cause e se si possa in qualche misura mitigarne gli effetti negativi.

Innanzitutto, è necessario sgombrare il campo dall’idea che si tratti di un fenomeno di sistema: almeno per il momento, nonostante i problemi di approvvigionamento del gas e di scarsità di risorse idriche, il problema non è la mancanza di potenza generata. Di fatto le interruzioni, anche se frequenti, sono localizzate geograficamente e limitate ad alcune città o aree specifiche: non siamo di fronte a blackout nazionali, come quello del settembre 2003, che lasciò al buio tutto il paese.

Viceversa, le problematiche che conducono ai disservizi di questi giorni hanno la loro origine nel trasporto dell’energia elettrica ed in particolare nelle reti di distribuzione, cioè le reti in media e bassa tensione che, prelevando generalmente la potenza dalla rete di trasmissione nazionale, la distribuiscono in modo capillare agli utenti collegati.

Tali reti sono costituite da direttrici che si diramano radialmente dalle cabine (primarie o secondarie) fino alle diverse utenze. Le direttrici possono essere costituite da linee aeree, nelle zone meno densamente abitate, o in cavo interrato, soprattutto nelle città. E proprio i cavi interrati sembrano essere il punto critico e la sede della maggior parte dei guasti che stanno verificandosi in questi giorni. I cavi sono costituiti dal conduttore e da uno strato di isolante in materiale organico. Ogni conduttore, percorso da corrente, si scalda per effetto delle perdite Joule, e quindi innalza la propria temperatura. L’innalzamento della temperatura ha due conseguenze principali, ed è per questo che normalmente i cavi sono classificati secondo una temperatura massima ammissibile.

In primo luogo, l’aumento di temperatura è pericoloso non tanto per il conduttore in sé, quanto per l’isolante che gli sta attorno. Infatti, il materiale isolante è generalmente molto sensibile alla temperatura, che ha come effetto quello di ridurne la vita utile, ovvero la tenuta dielettrica, aumentando la probabilità di scarica elettrica verso terra, cioè di corto circuito; la legge che ne governa la vita utile attesa è la legge di Arrhenius, che evidenzia la dipendenza della vita utile dalla temperatura: ogni aumento significativo di temperatura del cavo, anche se per una durata limitata, causa una diminuzione della vita utile dell’isolante secondo una legge esponenziale.

Si comprende come sia estremamente importante allora limitare la temperatura dell’isolante, e ciò può aver luogo in due modi: limitando la fonte di calore, cioè il valore della corrente nel conduttore, che però è determinato dal carico elettrico, cioè dagli utenti e non è nel controllo diretto del distributore; oppure cercando di “smaltire” il calore generato dal conduttore in modo tale che l’aumento della temperatura sull’isolante sia limitato. Purtroppo, in questi giorni, le temperature ambiente elevate concorrono in senso peggiorativo da entrambi i punti di vista: da un lato, il consumo dei condizionatori che entrano in funzione per il raffrescamento degli ambienti raggiunge valori molto elevati, e quindi causa valori altrettanto elevati di corrente nei conduttori; dall’altro, l’elevato calore che così si genera non viene trasferito all’ambiente perché la temperatura ambiente elevata non lo consente.

Il risultato complessivo è che l’isolante dei cavi è sottoposto a temperature elevate, e quindi vede via via ridurre la propria vita utile e aumentare la probabilità di cedimento dell’isolamento e di guasto.

Un secondo aspetto importante è quello dei fenomeni di dilatazione termica dei cavi: la variazione significativa delle temperature comporta un continuo allungamento e accorciamento dei cavi, e questo costituisce uno stress di tipo meccanico sui giunti, ovvero sui punti in cui due spezzoni di cavi sono uniti per creare la continuità elettrica.

Le interruzioni che si verificano in questi giorni sono per lo più causate da guasti localizzati proprio nei suddetti giunti che, come ogni punto di congiunzione, rappresentano dei punti deboli nella conduttura elettrica: le potenziali cause sono state definite sopra e i rimedi possono appartenere al mondo della pianificazione (lungo periodo) oppure a quello dell’esercizio (breve periodo).

Per quanto riguarda il primo, la soluzione è semplicissima, ancorché costosa e di fatto inattuabile, se non parzialmente, in tempi brevi: l’opzione consiste nella sostituzione integrale dei cavi più obsoleti oppure con il maggior numero di giunti eventualmente presenti. Tuttavia, la sostituzione ha un costo per niente trascurabile, visto che i cavi stessi sono installati prevedendo una durata di più decine di anni, ed è difficile prevedere quale sia la loro durata residua.

Un’altra soluzione può fare riferimento alla diminuzione della sorgente di calore, cioè alla diminuzione della corrente transitante nel cavo. Un primo approccio potrebbe sfruttare i concetti sviluppati sotto il cappello delle Smart Grids, e potrebbe basarsi sul controllo intelligente di alcune utenze, in particolare i condizionatori i quali, sfruttando l’inerzia termica degli edifici, potrebbero essere controllati in modo centralizzato – senza diminuire il comfort delle persone – in modo tale da diminuire i picchi di corrente, a pari energia trasferita. Ciò necessiterebbe di sistemi di controllo che ad oggi non è possibile attuare in tempi brevi su larga scala. Una seconda opzione per ridurre le correnti è quella di potenziare sempre più la generazione distribuita, ad esempio fotovoltaico, cogenerazione, magari mediante l’incentivazione delle comunità energetiche, in modo da scaricare la rete elettrica, almeno nei momenti in cui il contributo di tale generazione sia significativo.

C’è una terza via, anch’essa attuabile fin d’ora, che potrebbe essere estremamente efficace: essa si basa sulla coscienza civica e sull’ educazione all’uso intelligente dell’energia: credo che tutti noi abbiamo sperimentato almeno una volta nella vita un uso scriteriato del condizionamento, con raffrescamento degli ambienti a temperature polari. Se solo imparassimo, tutti indistintamente, a pensare alle conseguenze di ogni nostra azione in termini di impatto sull’ambiente, se fossimo in grado di valorizzare l’energia nel modo corretto, ci sarebbero molte meno luci dimenticate accese, condizionatori con set point di temperatura troppo bassi, in altre parole meno sprechi di energia: dai i grandi numeri in gioco, tutto questo apporterebbe grandi benefici in termini di ridotte interruzioni elettriche (che riguardano ciascuno di noi, individualmente) e di minori consumi elettrici che, in questi ultimi mesi di carenza di gas naturale e di risorse idriche, non potrebbero che giovare al sistema energetico nazionale. E certamente non impatterebbero negativamente in modo significativo sulla qualità della nostra vita.