INTRODUZIONE 4 Nella storia economica dell Italia l epoca in cui si colloca la ricerca è definito gli anni del decollo1896-1914. Nel predetto intervallo 1 : - Il Reddito nazionale che indica il valore dei beni prodotti, in un anno. Va progressivamente aumentando, cresce, tra 1897 e 1914, di più del 50%. - Il Reddito pro-capite che misura il reddito del singolo cioè la disponibilità di denaro di ogni persona si incrementa di circa il 35% - L'agricoltura scende dal 47% al 43%. l'italia è ancora, nella sostanza, un paese rurale. L'industria assume via via maggior peso, e passa dal 20% al 25%. I servizi sono stabili, stanno tra il 33% e il 32%. La situazione economica migliorò notevolmente, ma di questo accresciuto benessere, tuttavia, il Mezzogiorno partecipò in misura limitata, Si accrebbe, anzi in questo periodo il divario tra sud e nord, nonostante le leggi speciali approvate in quel periodo dal governo giolittiano a favore di alcune regioni meridionali. Unica via d uscita per i contadini, oppressi dalla miseria, rimase l emigrazione, che registrò un notevole aumento. 2 La retribuzione giornaliera, 3 salario nominale medio, era nel 1899 di L. 1,50 ( 9.482) per gli adulti e L. 0,30 ( 1.890) per i ragazzi, per una giornata di 12, 13 perfino 14 ore di lavoro. Il salario reale in Italia in quel periodo era assai basso. I beni di prima necessità erano nel 1899 in Italia nei valori medi i seguenti: Beni 4 L.1899 L.1988 Euro Pane al Kg. 0,30 0,35 1.890-2.205 0,97-1,13 carne bovina al Kg. 2,50 15.750 8,13 Vino al lt. Secondo la qualità 0,30 0,35 1.890-2.205 0,97-1,13 Pasta al Kg. 0,50 3.150 1,62 Riso al kg. 0,40 2.520 1,30 carne di maiale al kg. 1,80 11.340 5,85 sapone da bucato al pezzo 0,60 3.780 1,95 l'olio d'oliva al lt. 1,80 11.340 5,85 carbone da legna al kg. 1,00 6.300 3,25 Latte al lt. 0,25 1.575 0,81 la farina meliga (di mais) al kg. 0,20 1.260 0,65 i fagioli bianchi al kg. 0,30 1.890 0,97 In quel periodo nasce e si sviluppa il ramo dell energia elettrica. È il settore del futuro, il simbolo del progresso industriale. Il punto di svolta è la scoperta del trasporto a distanza dell'energia elettrica: può così essere utilizzato il vasto patrimonio delle cadute d'acqua. L'Italia pare liberarsi dalla schiavitù del carbone, che non possiede, ma di cui ha assoluto bisogno. Si utilizza l'acqua dei tanti fiumi e torrenti di montagna: è l'età di quello che, con un po' di esagerazione, è stato chiamato il carbone bianco. Milano è la culla dell'industria elettrica; la Banca Commerciale Italiana è la grande finanziatrice di tante imprese, nate proprio in quegli anni, la Ercole Marelli, la Compagnia Generale di Elettricità, la Tecnomasio, la Edison, la Società adriatica di elettricità. 5 ENERGIA ELETTRICA 6 Quantità prodotte 1897 1901 1908 1914 In milioni di kwh 75 220 1.150 2.575 1 C. Cartiglia Il Novecento (nella Storia 3.3) pag.735 2 AA.VV. Il libro della storia volume III pag.222 3 A. Esta Le origini del movimento socialista in Ciociaria pag.35 4 A. Esta op. cit. pag.35-36 Statistica riportata sull Avanti! Del 21 ottobre 1911 4
5 A Milano si fecero i primi esperimenti di illuminazione stradale permanente e fu la prima grande città d Europa che ebbe l illuminazione elettrica. Però la prima città italiana illuminata a luce elettrica fu Tivoli7 nel 1886. L inaugurazione fu effettuata il 29 agosto 1886. Nel 1892 fu attuato in campo europeo il primo trasporto di energia elettrica a grandi distanze, essa veniva trasmessa a Roma con una linea diretta di 25 chilometri di lunghezza alla tensione di 5.000 volt. La produzione d energia elettrica (grafico a lato) presso ché nullo prima del 900, ebbe nel primo decennio del nuovo secolo un notevole sviluppo Un mestiere che scomparse, fu quello del lampionaio. Egli accendeva e spegneva i lampioni a gas o a petrolio, che un tempo assicuravano l illuminazione delle strade. Solo nei primi anni del 900 l illuminazione elettrica sostituì nelle città quella a gas o a petrolio. 5 C. Cartiglia Il Novecento (nella Storia 3.3) pag.735 C. Cartiglia Il Novecento (nella Storia 3.3) pag.736 e 737 7 R.Lefevre Lunario Romano XI Tivoli prima città italiana illuminata ad elettricità (1886) di V.G. Pacifici. 6 5
6 A Paderno d Adda (Milano)[vedi foto] furono costruiti dalla società Edison gli impianti di presa e di produzione di una delle prime centrali idroelettriche del mondo, ed entrarono in funzione nel settembre 1898. La centrale idroelettrica costruita in Guarcino dalla società Noerremberg, confrontando le diverse date, fu tra le prime ad essere costruite in Italia. Divenne operativa alla fine del 1897,in quanto il 19 agosto 1897 il comune di Guarcino firmò con la suddetta società il contratto di gestione del servizio d illuminazione pubblica. Nel 1902 nel circondario di Frosinone le città che erano fornite d illuminazione elettrica erano Guarcino, Alatri, Veroli e Ferentino (alimentate dalla centrale di Guarcino) e la città di Ceprano con un impianto autonomo. 8 In quel periodo l efficienza delle lampade era espressa in candele. Per confrontare i valori espressi in candele con quelli in watt (con i quali oggi si esprime la potenza,) abbiamo utilizzato per le lampade ad incandescenza il rapporto 1 candela = 4 watt, per le lampade ad arco 1 candela = ½ watt. Le motivazioni tecniche delle suddette scelte sono descritte nella prima parte della ricerca. Analoga corrispondenza è stata fatta per confrontare i valori in lire degli anni dell epoca con il valore della lira al 1 aprile 1988 e all euro. A tale scopo è stata costruita la tabella riportata in nota 9 Il lavoro della ricerca è articolato in due parti, nella prima è descritta una breve storia dell elettricità e delle lampade, nella seconda parte ci siamo occupati degli eventi relativi all impianto dell illuminazione pubblica in Ferentino. PARTE PRIMA L EVOLUZIONE DELL ELETTRICITÀ DALLE ORIGINI FINO AL 1890. 8 A. Esta op. cit. pag.35 9 valore storico della lira: AnnoCoefficientiCoeff. euroannocoefficienticoeff. euro18956.257,71053,231819036.181,48143,192418966.285,89843,246319046.107,08733,154018976.300,08783,253719056.100,4128 3,150618986.300,08783,253719065.989,13923,093118996.300,08783,253719075.719,13702,953619006.328,65963,268419085.778,341 42,964219016.321,49233,264719095.944,49183,070019026.364,74093,287119105.784,32932,9873I coefficienti sono calcolati con riferimento agli indici dei prezzi al consumo per le famiglie di operai e impiegati, dati ISTAT. La base è stabilita pari a 1 con riferimento al mese di aprile 1988. Per l euro si è applicato il valore di cambio 1 euro = 1936,27 6
7 Questo periodo comprende tutta la serie di tentativi e della trasformazione incessante dei metodi tecnici attraverso cui dalle prime conoscenze dei fenomeni elettrici si è pervenuti a fissare le linee principali di quella che poi è divenuta l industria elettrica moderna. E particolarmente importante seguire le fasi di questa evoluzione per comprendere per quali ragioni la tecnica definitiva stabilì a certi livelli e quali furono le difficoltà incontrate. Le prime realizzazioni. Mentre prima di Alessandro Volta le esperienze elettriche formavano oggetto di pura curiosità, dopo la scoperta delle pile e della corrente elettrica i fisici videro la possibilità di trarne partito per risultati d interesse pratico. Sir Humphry Davy nel 1807 riuscì con la corrente elettrica a ricavare dagli alcali il potassio e il sodio liberi e a effettuare un gran numero di decomposizioni che aprirono la via all elettrochimica. J.F.D. Arago nel 1820 e negli anni successivi mostrò che con la corrente elettrica si poteva magnetizzare il ferro, compì esperienze di elettromagnetismo e costruì apparecchi che costituivano il germe di applicazioni importanti. L. Nobili nel 1825 inventò il galvanometro astatico, che fu il primo apparecchio di misura adatto per la tecnica e dal quale l industria delle misure elettriche trasse la sua origine; più tardi costruì il primo modello di motore elettrico, che è rimasto dimenticato e il cui originale si conserva nel Museo scientifico di Firenze. INVENZIONI FONDAMENTALI Macchine generatrici Dopo i primi modelli di M. Faraday e di L. Nobili 10, H. Pixii nel 1832 ideò una macchina magnetoelettrica, con un fascio di magneti che rotavano e un indotto in forma di elettromagnete fisso che poté costruire pure commercialmente, per piccole applicazioni. Appena conosciuta questa macchina, gli inventori cercarono d aumentarne la potenza. La soluzione definitiva del problema delle macchine elettriche, generatrici e motori, a corrente continua, si deve ad A. Pacinotti, sua fu l invenzione dell indotto cilindrico dentato ad anello (1864) e successivamente a tamburo.. Pacinotti comprese esattamente la ragion d essere teorica del suo tipo di macchina, la reversibilità di essa e l importanza tecnica che doveva assumere, ma non brevettò né costruì industrialmente la sua macchina. Prime lampade a incandescenza Realizzato il modo di generare le correnti, si presentò agl inventori il problema di avere sorgenti di luce elettrica. Fin ad allora si conosceva solo l arco voltaico, che non consentiva un frazionamento sufficiente. I vari tentativi che furono fatti nell intervallo fra il 1870 e il 1879 da diversi scienziati, non portarono la soluzione. Ma nell inverno 1879-1880 quasi contemporaneamente sia l americano Thomas Alva Edison sia l inglese Joseph W. Swan inventarono la lampadina elettrica ad incandescenza, il primo, con un filamento di cotone leggermente carbonizzato, e il secondo con filamento di carbone posto in un ampolla di vetro sotto vuoto. Tecnica costruttiva delle macchine produttrici. Le prime due centrali elettriche per illuminazione pubblica furono quelle di Appleton nel Wisconsin, che alimentava 250 lampadine, e quella di Pearl Street a New York, con quattro motrici a vapore da 125 cavalli e quattro dinamo che Edison costruì con nuovi metodi per raggiungere la potenza, fino allora inusitata, di 80 kw per macchina. Ambedue queste centrali 10 il quale costruì anche un generatore a induzione 7
furono inaugurate nel 1882. Nello stesso anno anche a Londra fu inaugurata una centrale elettrica. 8 Prime trasmissioni di energia Attraverso questi progressi, si discuteva sulle modalità di come realizzare il trasporto elettrico della forza motrice, ma questo veniva esaminato come se fosse una tecnica separata dal resto. Le idee sulla questione, anche dal punto di vista economico, erano poco precise. In quanto si pensava che al trasporto della forza solamente nei casi in cui il costo della forza motrice fosse minore nel luogo di produzione rispetto a quello del consumo. Per avere forze motrici a buon mercato, furono messi in funzionante sin dal 1884 impianti produttivi con macchine idrauliche, così in Europa come in America. Nel 1873 il francese Fontaine diede una prima dimostrazione pratica del principio tecnico del trasporto di energia elettrica a distanza con linee a corrente continua, all Esposizione di Vienna. Nel 1890 la società Thury di Ginevra realizzò con speciali cautele dinamo ad alta tensione, per trasportare a distanza con corrente continua, ma solamente la tecnica delle correnti alternate fornì i mezzi per risolvere i problemi tecnici che sorgevano nella trasmissione a distanza l uso delle correnti continue. I SUCCESSIVI SVILUPPI DAL 1890 AL 1914 L'epoca intorno al 1890-91 segnò per l'elettricità il vero passaggio dalla fase eroica alla fase dello sviluppo e di progresso regolare delle diverse utilizzazioni, da quel momento la tecnica era avviata a diventare industriale regolare. Centrali elettriche produttrici. Fino al 1890-1896 si distinguevano gli impianti produttori secondo le singole per applicazioni: impianti per luce, per trazioni elettriche e così via. Ma in seguito essi divennero presto grandi e con raggio d'azione vasto. Ragioni economiche condussero e produrre in grande, non per una o per l'altra applicazione, ma per alimentare città e anche intere provincie e vaste zone, la cui utenza comprendeva le più svariate applicazioni. Le centrali idriche furono dapprima impiantate da principio là dove erano cascate d'acqua appariscenti e importanti: Niagara, Tivoli e Terni. Successivamente furono utilizzati quei tratti di fiume dove una sufficiente portata d'acqua unita a una pendenza sufficiente era in grado di assicurare una forza motrice abbastanza concentrata ed economicamente utilizzabile. Trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica. La tecnica della trasmissione a distanza prese un rapido sviluppo dal 1891 in poi. A quella data, le linee di trasmissione negli impianti industriali raggiungevano 30 e 40 km, monofasi con tensioni di 5.000 e 6.000 volt, e potenza di trasmissione da 1.000 a 10.000 kw. Il rendimento delle linee di trasmissione raggiungeva valori elevati dal 90% al 95%. Per utilizzare voltaggi più alti si ricorse al sistema trifase. La prima grande trasmissione trifase fu quella Paderno - Milano, inaugurata nel 1898 con 14.000 volt tra fase e fase. La tecnica si perfezionò in seguito e verso il 1900 si arrivò a costruire linee da 30.000 e 40.000 volt e le distanze superate arrivarono presto ai 100 e 150 km. Nel 1910 una linea di trasmissione di 40 km era considerata modesta. Illuminazione elettrica. La lampadina elettrica a filamento di carbone nel vuoto si perfezionò dai tempi di Edison e Swan in poi. Il suo consumo specifico era diminuito (passò da 4 a 2,5 watt per candela) 8
mentre aumentarono notevolmente le sue ore di vita. Fino al 1906 la lampadina fu impiegata insieme con la lampada ad arco. Di quest ultima il suo impiego fu sempre limitato nonostante il suo rendimento che era di 2 e 3 candele per watt, perché richiedeva spese di consumo e servizio. 9 Grazie alle ricerche e ai diversi esperimenti l elettricità divenne una forma di energia commercialmente utile, prima nelle comunicazioni, poco tempo dopo nei processi metallurgici e di chimica leggera e infine nell'illuminazione. Dei tre l'ultimo impiego ebbe effetto economico di maggior rilievo, a causa delle sue implicazioni sociali e culturali, per la prima volta fu fornito qualcosa di utile non solo all'industria o al commercio, o al palcoscenico, ma a ogni famiglia. La dinamo di Gramme (1889) (1879) Lampada a filamento di carbone incandescente di Edison DALLE LAMPADE ALLA LAMPADINA Prima dell invenzione della lampada ad incandescenza l unico sistema per illuminazione era quello con la fiamma. La forma delle lampade era la più varia, potevano essere fisse a sospensione oppure portatili. Nel corso dei secoli la fantasia degli artisti elaborò le forme più varie, mente la tecnica costruttiva e di funzionamento rimase sostanzialmente immutata fino al 9
10 secolo XVIII. Nel 1780 A. Argand migliorò il tiraggio e questo produsse una migliore combustione, meno fumo, e quindi più luce. Egli inventò un becco consistente di due cilindri vuoti, concentrici tra i quali si fa passare un lucignolo circolare. Il tubo centrale vuoto, porta una corrente d aria, alla parte interna della fiamma, mentre la parte esterna è aerata per mezzo di un tubo di vetro o di mica che circonda e protegge la fiamma, appoggiandosi a una galleria traforata situata un po al di sotto del becco. In base alla natura dei corpi usati e alle condizioni d uso, si possono distinguere quatto grandi categorie di lampade: Lampade a fiamma In questo tipo di lampade, la combustione chimica è provocata, con intenso sviluppo di calore di determinate sostanze, per lo più a base di idrocarburi,(carbone, olio, petrolio) con l ossigeno dell aria. La combustione dà luogo ad una fiamma, la cui temperatura dipende dal calore che si è sviluppato. La luce prodotta è costituita è costituita dalla fiamma propriamente detta, cioè dalle particelle incandescenti emesse dal carbonio. La quantità di luce è pari al valore della temperatura raggiunta dal carbonio nella combustione. La luce emessa da questo tipo di lampade era poca e variava in base al tipo di combustibile utilizzato. Lampade ad incandescenza La luce, con questo tipo di lampade, è ottenuta portando all incandescenza dei filamenti conduttori per mezzo della corrente elettrica di conveniente intensità (effetto Joule). Si tratta sempre di luce emessa per temperatura, come nelle lampade a fiamma, però s impiega l energia elettrica, malgrado il suo costo relativamente elevato, soltanto perché questa è la forma più conveniente per somministrare calore ai fili senza eccessive perdite. Si sono costruite dapprima lampade a filamento di carbonio, funzionanti a temperature prossime a 1800, con efficienza vicine a 3 lumen per watt. Poi trovato il modo di fabbricare anche filamenti fatti di metalli poco fusibili, si sono cominciate a fabbricare lampade a filamento metallico, di efficienza prossima a 8-10 lumen per watt. Questo miglioramento è dipeso una parte dalla più elevata temperatura di funzionamento dei filamenti metallici, e in parte dalla maggiore proporzione di luce rispetto al carbonio, che quei metalli emettono a parità di temperatura. Un ulteriore progresso fu fatto intorno al 1913, nelle lampade costruite sino a quell epoca i fili erano portati all incandescenza entro palloncini di vetro nei quali era praticato il vuoto molto spinto che serviva sia ad impedire la combinazione chimica dei fili con l ossigeno dell aria, sia ad impedire che l aria portasse via calore al filamento. Lampade ad arco Sono composte da due aste conduttrici, fra le quali si mantenga una conveniente differenza di potenziale elettrico, vengono prima messe a contatto per gli estremi, e poi lievemente allontanate, si forma nell intervallo un arco elettrico: un piccolo ponte di vapori portato ad altissima temperatura dal passaggio della corrente. L arco emette una luce intensa dovuta in parte dall incandescenza dell estremità delle aste e una parte all emissione, prevalentemente per elettro luminescenza, del ponte dei vapori. Il materiale più adatto per le aste è il carbone, sotto forma di bacchette ottenute con speciali procedimenti di agglomerazione, compressione e cottura di carbone in polvere. Alla sua pasta possono essere aggiunti sali metallici adatti, i quali, volatilizzando, aumentano con la loro elettro luminescenza la luce dell arco e ne modificano il colore. La parte assiale delle bacchette è generalmente di materiale conduttore per mantenere l arco meglio centrato. 10
Lampade elettriche a luminescenza Sono basate sull elettro luminescenza che acquistano i gas rarefatti, allorché sono attraversati, in condizioni convenienti, dalla scarica elettrica. Le più antiche di questa categoria sono i tubi di Geissler. Sino a pochissimi anni addietro erano noti quasi esclusivamente i vapori di mercurio, il neo e l anidride carbonica, le lampade avevano la forma di tubi più o meno ripiegati o di ampolla, nelle quali penetravano gli elettrodi fra i quali veniva prodotta la scarica. 11 Vari tipi di lampadine elettriche ad incandescenza, iniziando dall alto, da sinistra verso destra, anni 1880; 1881; 1881; 1884; 1886; 1888; 1892; 1894; 1900. 11