Quella volta che un brillamento causò un blackout

Alle 02:45 del 13 marzo 1989, la rete elettrica della provincia canadese del Québec collassò, lasciando milioni di persone senza corrente in una notte gelida. Non fu per la verità l’unica rete ad avere noie in quella notte nell’emisfero Nord, una notte da incubo per gli ingegneri addetti alla sorveglianza dei sistemi. Il blackout canadese non fu dovuto ad un improvviso sovraccarico di richiesta d’energia o al malfunzionamento di impianti antiquati: la causa di tutto fu un brillamento (o flare), cioè un’esplosione colossale che tre giorni prima aveva interessato la superficie del Sole.

La spiegazione di come il brillamento influenzò l’elettricità

In che modo un evento tanto remoto è in grado di bloccare un’intera rete elettrica? Durante un brillamento, un immenso anello di protoni ed elettroni si protende dalla superficie solare; a volte l’anello si rompe, e queste particelle vengono scagliate nello spazio. Il 10 marzo del 1989 ci fu un brillamento esplosivo particolarmente forte. Tre giorni dopo, le particelle espulse arrivarono sulla Terra, trasferendo la loro energia a livello della magnetosfera, cioè di quella regione molto esterna dell’atmosfera in cui dominano i fenomeni elettromagnetici.

In particolare, protoni ed elettroni alimentarono quel flusso di corrente che è detto elettrojet. In quanto corrente, l’elettrojet produce un campo magnetico, che investe la superficie terrestre. È stata proprio la variazione di questo campo a causare il blackout del Québec. Ad un estremo di una linea ad alta tensione si trova un trasformatore che aumenta la tensione fino agli alti valori richiesti per la trasmissione; dall’altra parte, invece, un altro trasformatore riporta l’energia elettrica al valore di tensione per uso domestico.

Cosa sono i trasformatori e come hanno a che fare con l’elettricità

I trasformatori sono costituiti da due solenoidi, detti primario e secondario, cioè da fili avvolti un diverso numero di volte attorno a una barra di ferro.La corrente alternata immessa nel primario ne induce una nel secondario, con una tensione più alta o più bassa di quella del primario, a seconda che il numero di avvolgimenti sia maggiore o minore. I trasformatori sono messi a terra. Il campo magnetico creato da un elettrojet può passare nella regione in cui si trova il circuito chiuso costituito dalla linea elettrica, dai collegamenti a terra dei trasformatori a dal terreno (si veda la figura).

Se il valore del campo resta costante, non accade nulla. I problemi iniziano quando il campo magnetico si mette a variare. Un campo magnetico variabile, infatti, induce in un circuito una corrente; in particolare, le correnti dovute alle variazioni dell’elettrojet si chiamano correnti geomagnetiche indotte (GIC, geomagnetically induced currents). La notte del blackout, l’energia del brillamento solare investì l’elettrojet, il cui campo magnetico si mise a oscillare in modo violento.

Le linee elettriche, quindi, oltre alla corrente normale, si ritrovarono a portare della corrente aggiuntiva. La trasmissione dell’energia elettrica in un sistema ad alta tensione dipende dalla precisione delle trasformazioni lungo le linee. Quella notte, nel Québec, la presenza della GIC alterò il funzionamento dei trasformatori, con il risultato che corrente e tensione nel primario e nel secondario assunsero valori errati. Fu questa distorsione a far fondere molti trasformatori e a provocare l’interruzione della linea. Oggi, forti di quell’esperienza, in presenza di una vivace attività solare i tecnici delle reti di distribuzione elettriche si mettono in preallarme.

Cosa è una GIC ?

Una GIC si può instaurare in qualsiasi linea conduttrice, compresi i cavi per telecomunicazioni o i tubi dei gasdotti. Fu osservata per la prima volta un secolo e mezzo fa (ma all’epoca non se ne comprendeva la causa), all’epoca d’oro del telegrafo, quando i tecnici notarono che certi giorni le linee erano già in corrente prima ancora di essere connesse alla batteria. La GIC al suolo può accelerare la corrosione dei condotti metallici, se sono connessi a terra. Una corrente indotta simile alla GIC può manifestarsi nei cavi sottomarini, a causa del moto ondoso e delle maree. L’acqua è un conduttore in moto all’interno del campo magnetico terrestre, e quindi può avere correnti indotte. Il circuito in questo caso è dato dal cavo, dal fondo oceanico e dall’acqua.