Cavi Sottomarini

I cavi sottomarini sono un cavo appositamente costruito e posato sul fondo del mare, di un lago o un fiume (cavo subacqueo), usato per trasportare informazioni su una tratta o dorsale della rete di trasporto dati oppure energia elettrica nella rete di trasmissione elettrica tra le due sponde.

Esistono quindi due categorie di cavi sottomarini: quelli per le telecomunicazioni e quelli per trasporto di energia.

Cavi sottomarini per telecomunicazioni

I cavi per le telecomunicazioni sono destinati a trasportare segnali elettrici o ottici di tipo analogico oppure, ormai quasi esclusivamente, digitali. Ciò che è importante in questo caso è la fedeltà del segnale trasferito e la banda passante, ovvero la quantità di informazione trasportabile. Maggiore è questo parametro, migliore è la resa economica dell’impianto.

I primi cavi contenevano un unico filo conduttore circondato da isolante, e l’acqua agiva da schermo e massa. I cavi in rame attuali sono di tipo coassiale, con uno o più conduttori circondati da una calza metallica che agisce da schermo.

Una rivoluzione tecnologica si ebbe negli anni ottanta con l’introduzione della fibra ottica, divenuta ormai la tecnologia di elezione per i cavi sottomarini per telecomunicazioni.

Rispetto al rame le fibre ottiche sono infatti immuni ai disturbi elettromagnetici, attenuano in misura molto inferiore il segnale (permettendo una maggiore distanza tra gli amplificatori ottici) ed hanno una capacità di trasporto enormemente superiore; per ovviare le attenuazioni ottiche, alcuni tratti delle fibre ottiche vengono drogate con atomi di Erbio, utilizzato come amplificatore luminoso. Inoltre, è necessario collocare dei ripetitori (dal peso di 500 kg l’uno) ogni 50–60 km, poiché il segnale tende a decadere.

Cavi per trasporto di energia

Il trasporto di elettricità sotto il mare deve tenere conto delle perdite di energia attraverso l’isolante e per effetto Joule. In generale si preferisce trasferire l’energia sotto forma di corrente continua ad alta tensione (HVDC), poiché rispetto alla corrente alternata richiede un minore strato isolante a parità di tensione efficace e non presenta perdite causate dalla capacità o dalla corrente reattiva. Per essere interfacciata con la rete elettrica di distribuzione a corrente alternata, alle due estremità della linea sono presenti due inverter elettronici (un tempo erano usati convertitori rotanti).

La linea è spesso reversibile, in grado cioè di condurre l’elettricità in un senso o nell’altro a seconda delle necessità delle reti interconnesse.

Nei sistemi di trasmissione HVDC sottomarini normalmente uno dei due poli viene posto a terra in questo modo si può operare nelle seguenti due configurazioni:

• Monopolare in cui il circuito di ritorno è costituito dalla terra stessa, questo sistema presenta, però, alcune limitazioni all’impiego dovute ai fenomeni di corrosione elettrochimica ed è causa di disturbo alle bussole magnetiche delle navi ed alle attrezzature elettroniche in genere. Un esempio di questo tipo è la connessione baltica fra Germania e Svezia in cui il collegamento è effettuato da due conduttori che lavorano però in parallelo.
• Bipolare in cui il cavo di ritorno non necessita di isolante in quanto la tensione riferita alla terra è 0, di conseguenza il cavo risulta molto più economico. Con un collegamento bipolare si eliminano gli effetti negativi legati al sistema monopolare.

L’impianto può essere anche realizzato inizialmente con un sistema monopolare per poi essere trasformato successivamente in un sistema bipolare con l’aggiunta di un secondo conduttore.

Il trasporto in corrente alternata richiede la presenza dopo un certo tratto di un grosso solenoide di carico, che non può essere collocato in fondo al mare; questo limita la distanza che può essere coperta