Definizione e funzionamento di un generatore di corrente elettrica

Si definisce "generatore di corrente elettrica" un apparecchio che trasforma in energia elettrica una forma di energia diversa (meccanica, luminosa, chimica o termica). Vediamo quali tipi di generatori esistono e come funzionano.

Tipologie di generatori

I generatori a induzione, che trasformano l'energia meccanica in energia elettrica, si basano sulla legge di Faraday, secondo la quale quando un campo magnetico si muove all'interno di una superficie delimitata da un circuito elettrico, nel circuito stesso viene creata una corrente elettrica. Sono i tipi di generatore più utilizzati per la produzione di elettricità. Rientrano in questa categoria, sicuramente la più sfruttata, le turbine idroelettriche, le pale eoliche, ecc. I generatori elettrochimici trasformano invece l'energia chimica, utilizzando i fenomeni di ossidazione e riduzione. Ne sono un esempio le pile e le celle a combustibile. I generatori a differenziale termico sfruttano un effetto scoperto dal fisico Seeback, per il quale, in un circuito composto da conduttori metallici, una diversa temperatura dei metalli genera elettricità. I generatori fotovoltaici generano energia elettrica direttamente a partire dalla luce solare, sfruttando l'effetto fotovoltaico. Ne sono un esempio i pannelli che vediamo sorgere sui tetti delle nostre case. I generatori piezoelettrici sfruttano la caratteristica di alcuni cristalli di produrre differenza di potenziale (e dunque elettricità) quando vengono sottoposti a compressione. Esempio tipico è l'accendigas da cucina. Di notevole importanza, in questo ambito di "trasformazione dell'energia", è il concetto di "rendimento", vale a dire del rapporto tra la potenza erogata e la potenza assorbita, che fornisce un valido indice di redditività.

Funzionamento generale

Naturalmente, a seconda del tipo di trasformazione di energia, diversi saranno gli apparecchi e dunque diverso il funzionamento. Vediamo i tipi di generatore più comuni. Un generatore a induzione consiste generalmente di un motore a combustione interna che utilizza benzina: la combustione della benzina (energia termica) viene prima trasformata (mediante il movimento dei pistoni) in energia meccanica; i pistoni sono collegati a un alternatore che sfruttando la legge di Faraday produce energia elettrica. Il rendimento di questo tipo di generatore varia dal 25% al 70%. Un pannello solare è composto di uno strato di semiconduttore (tipicamente silicio, eventualmente "drogato" con boro e fosforo). Quando il pannello viene investito dalla luce solare, gli elettroni degli atomi di boro vengono liberati dai legami e si genera così un flusso di corrente. Il rendimento tipico va dal 15% al 40%.