Indice dei contenuti
Stato attuale dei cavi elettrici
La domanda di cavi elettrici è in continua crescita. Il mercato globale dei cavi elettrici è stato valutato a circa 152,14 miliardi di dollari nel 2024 e si prevede che crescerà a un tasso del 7%, raggiungendo circa 244,31 miliardi di dollari entro il 2031. Il mercato dei cavi ad alta tensione ha raggiunto i 39 miliardi di dollari nel 2023 e si prevede che raggiungerà i 61 miliardi di dollari entro il 2032.
Il consumo globale di rame raffinato è stato di circa 26,55 milioni di tonnellate nel 2023, un record. Circa il 75% del rame raffinato prodotto a livello globale viene utilizzato per i conduttori elettrici, compresi vari cavi e fili.
Il settore delle energie rinnovabili aumenta notevolmente la domanda di rame, con un utilizzo medio da quattro a sei volte superiore nei sistemi rinnovabili rispetto ai metodi tradizionali di generazione di energia. Ad esempio, la generazione di energia convenzionale richiede circa 1 tonnellata di rame per MW installato. Le tecnologie rinnovabili, invece, possono richiedere da 4 a 6 tonnellate per MW, a causa delle superfici più estese e delle necessità di cablaggio.
Gli inizi (1812 - 1880)
La storia dei cavi elettrici inizia all'inizio del XIX secolo, in concomitanza con la nascita dell'ingegneria elettrica.
1812: Il primo utilizzo di fili isolati avvenne quando un russo di nome Schilling usò fili isolati con vernice di gomma per far esplodere minerali.
1837: Samuel Morse inventa il telegrafo, che porta allo sviluppo dei primi cavi di telecomunicazione.
1844: Vengono installate le prime linee telegrafiche aeree tra Washington e Baltimora.
1850: Viene posato il primo cavo telegrafico sottomarino tra Dover (Inghilterra) e Calais (Francia), seguito dal primo cavo telegrafico transatlantico.
1879: Thomas Edison sviluppa la lampadina a incandescenza, rendendo necessario un miglioramento dei metodi di distribuzione elettrica.
1880: Edison introduce le "Street Pipes" sotterranee, utilizzando barre di rame avvolte in juta e isolate con composti bituminosi per il suo sistema di distribuzione elettrica a corrente continua.
La nascita dei moderni cavi elettrici (1881-1900)
Con la diffusione dell'elettricità, è cresciuta l'esigenza di una trasmissione affidabile.
1882: La stazione di Pearl Street di Edison a New York utilizza cavi isolati in gomma per la rete di distribuzione elettrica.
1890: Il Dr. Ferranti è il pioniere dell'utilizzo di conduttori isolati ad alta tensione per la London Electric Supply Corporation. Il cavo Ferranti si distingueva per il suo isolamento dielettrico multistrato laminato.
1891: In Germania viene costruita la prima linea di trasmissione ad alta tensione, dimostrando l'efficacia dei cavi isolati su lunghe distanze.
1901: M. Gorman afferma che i cavi elettrici sotterranei possono essere "impermeabili per 100 anni", riflettendo le prime innovazioni nella progettazione e nell'isolamento dei cavi.
Progressi nella tecnologia dei cavi (1901 - 1950)
Tra l'inizio e la metà del XX secolo si sono registrati notevoli progressi nella tecnologia dei cavi, indotti dalle esigenze industriali.
1917: Emanuelli della Pirelli perfeziona i cavi isolati con carta impregnata di fluido, migliorando l'affidabilità dei cavi.
1933: IG Farben scopre in Germania un'alternativa alla gomma naturale per migliorare i materiali isolanti.
1942: L'isolamento in polietilene viene utilizzato per la prima volta nei cavi, segnando un passaggio cruciale verso i materiali sintetici.
1955: Viene sviluppata la gomma etilenpropilenica (EPR), che offre una migliore stabilità termica e proprietà elettriche rispetto ai materiali precedenti.
L'era dell'alta tensione e della fibra ottica (1950-2000)
Con l'aumento della domanda di elettricità, gli ingegneri si sono concentrati sullo sviluppo di cavi ad alta tensione in grado di trasmettere l'elettricità su grandi distanze.
1963: General Electric inventa l'isolamento in polietilene reticolato (XLPE), rivoluzionando la tecnologia dei cavi grazie alle sue superiori proprietà termiche ed elettriche.
1967: I cavi isolati in XLPE iniziano a dominare le applicazioni di media tensione in Giappone, superando i progetti di cavi riempiti di fluido.
1980s: L'introduzione della tecnologia a fibre ottiche nei cavi elettrici ha permesso la trasmissione simultanea di dati e di energia elettrica, aprendo la strada alle tecnologie smart grid.
Sviluppi moderni e tendenze future (2000 - oggi)
I cavi elettrici sono all'avanguardia dei progressi tecnologici orientati alla creazione di soluzioni energetiche sostenibili. I moderni sviluppi dei cavi elettrici sono incentrati sull'integrazione delle energie rinnovabili, sulle reti intelligenti e sulle iniziative di sostenibilità.
2000: A Tokyo viene installato il primo cavo XLPE a lunga distanza da 500 kV con giunti, stabilendo nuovi standard per le capacità di trasmissione ad alta tensione.
2002 - 2010: Sono stati realizzati diversi progetti HVDC in tutto il mondo, tra cui Murraylink (Australia) a ±150 kV e NorNed (Norvegia-Olanda) a ±450 kV, che hanno migliorato l'efficienza della trasmissione di energia elettrica tra i Paesi.
2022: Prysmian Group ha sviluppato con successo un sistema di cavi sottomarini estrusi HVDC a 525 kV, raddoppiando la capacità di trasmissione rispetto alle tecnologie precedenti.
Nel 2025, circa il 50% dei cavi ad alta tensione prodotti sarà destinato al funzionamento a 500 kV e oltre. Il livello di tensione successivo più prolifico è quello tra 300 e 400 kV, che rappresenta circa il 30% del volume totale di produzione di cavi ad alta tensione.
Conclusione
La storia dei cavi elettrici riflette un continuo percorso di innovazione guidato dai progressi tecnologici per soddisfare le esigenze della società.
Dalle loro umili origini nel XIX secolo ai sofisticati sistemi su cui facciamo affidamento oggi, i cavi elettrici hanno svolto un ruolo cruciale nel plasmare la moderna infrastruttura elettrica. Gli sviluppi in corso promettono di migliorare ulteriormente l'efficienza, la sostenibilità e la funzionalità.
Questa linea temporale evidenzia l'importanza dei cavi elettrici e sottolinea il loro ruolo nel sostenere la domanda globale di energia, aprendo al contempo la strada alla transizione verso le energie rinnovabili.
Riferimenti
CIGRE. Springer Handbook of Power Systems. Springer.
Orton, H. Storia dei cavi elettrici interrati. Orton Consulting Engineers International.
Black, R. La storia dei fili e dei cavi elettrici. Londra, Regno Unito: Peter Peregrinus Ltd., 1983.
Uematsu, T. "Historical Review of Water Trees in XLPE Cables", Furukawa Rev., n. 10, pp. 31-48, 1992.
Precopio, F. "L'invenzione del polietilene reticolato chimicamente", IEEE Electr. Insul. Mag., vol. 15, n. 1, pagg. 23-25, 1999.
Zuidema, C., Kegerise, W., Fleming, R., Walker, M. e Boggs, S. "A Short History of Rubber Cables", IEEE Electr. Insul. Mag., vol. 27, no. 4, pagg. 44-49, 2011.
Taylor, W., Morrison, G. e Welch, D. "Evaluating Medium Voltage Cable Splices and Terminations", IEEE Industry Applications Society Annual Petroleum and Chemical Industry Conference Proceedings.
Cheenne A., Chatterjee S., "Cold Shrinkable Technology for Medium Voltage Cable Accessory", IEEE Transmission and Distribution Conference Proceedings.
Haverkamp W.B., Lyons P.G., "Worldwide Long-term Experience with Heat Shrinkable Splice Concepts", IEEE T&D Conference Proceedings.
Maruichi S., "Sviluppo di un giunto espanso a freddo in fabbrica per un cavo XLPE da 500 kV", Rivista EINA.
Comunicato stampa di Prysmian Group sul progetto di cavi sottomarini per il parco eolico offshore Hornsea 3.
Appendice: Foto storiche relative ai cavi elettrici
Per ottenere foto storiche relative alla storia dei cavi elettrici, ecco alcune preziose risorse e collezioni specifiche che presentano immagini significative:
1. Western Power Distribution (WPD) - Album fotografico sui cavi sotterranei (1890-1940):
Questa raccolta presenta fotografie dell'installazione e della manutenzione di cavi a bassa e media tensione nel Regno Unito. Include immagini di bande di cablatori, posa di cavi, giunzioni e vari contesti storici relativi all'uso dei cavi sotterranei.
- Tra le immagini di rilievo:
- La banda di cablatori del 1915
- Operazioni di posa di cavi a Bristol (1898)
- Giunzioni ad alta tensione a Penzance (1912)
- Visualizza le foto qui.
2. Campioni di Edison Street Tube:
I campioni di guaine elettriche "Edison Street Tube" sono esempi dei primi cavi elettrici sotterranei progettati da Thomas Edison e installati in Australia. Questi tubi erano utilizzati per la fornitura di elettricità in corrente continua e rappresentano le prime innovazioni nella progettazione dei cavi.
- Visualizza le foto qui.
3. Immagini storiche di Ferranti:
- Ferranti, un attore importante nello sviluppo dei cavi di alimentazione, ha una ricca storia documentata da varie immagini relative ai suoi progressi nel campo dell'ingegneria elettrica. In particolare, si occupava di distribuzione di corrente alternata ad alta tensione.
- Per il contesto storico e le immagini, è possibile fare riferimento alle pagine dedicate su piattaforme come Wikipedia o Graces Guide.
4. Foto del Bicentenario di Con Edison:
- Con Edison ha una collezione di foto storiche che mostrano i suoi cantieri, tra cui immagini delle prime infrastrutture elettriche e delle installazioni di cavi nella città di New York.
- Guardate le foto qui.
