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Elettricità che diventa movimento

Nel nostro mondo moderno, quando qualcosa gira o si muove premendo un pulsante, dietro c’è quasi sempre un motore elettrico. Usiamo quotidianamente tutta una serie di elettrodomestici, come spazzolini da denti, frullatori, lavatrici, aspirapolveri, o macchine alimentandoli dalla rete elettrica senza riflettere su come tutte queste cose ci facilitino la vita. Il nostro disinteresse è del resto comprensibile, perché i motori elettrici svolgono il loro lavoro per molti anni senza farsi notare. È solo in caso di un’interruzione di corrente che ci rendiamo conto di tutto quello che improvvisamente non funziona più. Fortunatamente, la sicurezza dell’approvvigionamento in Svizzera è eccezionalmente alta e le interruzioni durano di norma solo pochi secondi o minuti.

Ma cos’è un motore elettrico? In parole povere, è un dispositivo che trasforma energia elettrica in movimento meccanico sfruttando l’interazione tra campi magnetici e correnti elettriche: il movimento rotatorio di un motore elettrico si basa sulle forze attrattive e repulsive esercitate da diversi campi magnetici gli uni sugli altri. Un motore elettrico tradizionale è formato da una parte esterna fissa e da una parte interna che ruota, la cosiddetta bobina. Quando la bobina è percorsa da corrente elettrica, genera un campo magnetico che cambia costantemente direzione ogni volta che la bobina ruota di 90°. Se si inverte il senso della corrente nella bobina, questa continua a ruotare nello stesso senso. La rotazione della bobina viene trasmessa a un albero girevole e può far funzionare un apparecchio elettrico. Che si tratti di gru gigantesche, locomotive pesanti, auto eleganti o di un orologio da polso digitale: i motori elettrici fanno muovere noi e il mondo intorno a noi.

Cos’è la corrente elettrica?

In parole semplici, l’elettricità si basa sul movimento di minuscole particelle dotate di carica elettrica, gli elettroni. Questi sono più piccoli degli atomi e carichi, per cui si respingono o si attraggono come magneti. Quando si muovono lungo un cavo, si ha un flusso di corrente elettrica, in modo simile allo scorrere dell’acqua in un fiume. La corrente elettrica può essere misurata in diversi modi. La quantità di elettroni che scorre attraverso un cavo in un dato tempo si misura in Ampere. La forza elettromotrice della corrente elettrica si chiama tensione ed è misurata in volt. Nell’esempio del fiume, corrisponde alla sua pendenza, e quindi a un dislivello. Una batteria normale fornisce al massimo nove volt, una batteria per auto dodici o 24 volt. Dalla presa escono 230 volt.

Watt e cavalli

Il watt è l’unità di misura della potenza ed è usato per specificare quanta energia viene rilasciata al secondo. Un watt è la potenza necessaria per riscaldare un grammo d’acqua di 14,3°C. Una persona può produrre fino a 500 watt di potenza per un breve periodo di tempo, mentre un cavallo può produrre circa 735 watt per un periodo di tempo prolungato, che equivale a un cavallo vapore (hp). Quanti più sono i watt, tanto maggiore è la potenza di un asciugacapelli, di un altoparlante e di altri dispositivi elettrici.

Potenze di alcuni apparecchi:

  • Laptop: 80 watt
  • Frigorifero: 120 watt
  • Cappa aspirante: 500 watt
  • Bollitore: 1.000 watt
  • Lavatrice: 2300 watt
  • Lavastoviglie: 3000 watt

Non conta solo la potenza, ma anche la durata e la frequenza di utilizzo: un fon da 2.000 watt che viene usato per cinque minuti al giorno consuma circa 61 kWh all’anno; un televisore a schermo piatto da 100 watt che funziona per due ore al giorno consuma circa 73 kWh all’anno; un fornello da 4.000 watt acceso per mezz’ora al giorno consuma 730 kWh all’anno.

Come fa l’elettricità a muovere la locomotiva: La locomotiva se ne va.

Potenza muscolare vs. motore elettrico

Anche l’uomo trasforma energia in movimento, ma non l’energia elettrica bensì l’energia chimica che otteniamo dal cibo (sia vegetale che animale). Le sostanze nutritive contengono la radiazione solare in una forma convertita. Il nostro metabolismo utilizza questa energia chimica e la trasforma in energia meccanica, ossia in movimento muscolare. Mediamente, in un anno un adulto impegnato in attività leggere consuma circa 1.000 kilowattora (kWh) o 860.000 kilocalorie (kcal) di energia introdotta con l’alimentazione. Per fare un confronto, in Svizzera il consumo medio di energia elettrica pro capite è pari a circa 1.500-2.500 kWh/anno.

Di quanta elettricità ha bisogno la Svizzera

Mentre la popolazione della Svizzera è praticamente raddoppiata negli ultimi cento anni, il consumo di elettricità pro capite è aumentato di 30 volte nello stesso periodo. Circa un terzo del consumo totale di elettricità è imputabile alle economie domestiche. Le imprese industriali, commerciali e le società di servizi sono responsabili del 60% circa dei consumi e i trasporti pubblici, cioè le FFS e altre aziende di trasporto, assorbono circa l’8% dell’elettricità della Svizzera (cifre del 2018).
Negli ultimi anni, il consumo di elettricità in Svizzera si è sempre aggirato intorno ai 58 miliardi di chilowattora all’anno.

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