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Elettrodotti blindati in galleria
No full textDal 1484, anno in cui fu ultimato il "buco di Viso", primo traforo alpino, migliaia di chilometri di gallerie stradali e ferroviarie sono state realizzate "intersecando" le Alpi e la dorsale appenninica. Oggi, sul finire del secondo millennio, Francia/Italia (Moncenisio), Germania/Austria/Italia (Brennero), Svizzera (Gottardo e Lötschberg) progettano nuove gallerie ferroviarie di base lungo le quattro grandi vie di transito. A parte le gallerie di base del Lötschberg e del Gottardo, i cui lavori sono in corso e saranno completati nel 2008 e 2013 rispettivamente, per le altre due direttrici si sta lavorando agli studi di fattibilità. Tali progetti offrono una possibilità unica e irripetibile per conciliare nello stesso "corridoio" più servizi tecnologici basilari per l'attività umana. In questa memoria verrà focalizzata l'attenzione soprattutto sulla coesistenza galleria ferroviaria-trasmissione di energia elettrica tramite la nuova tecnologia degli elettrodotti blindati (Gas insulated transmission lines-GIL).
Queste "linee elettriche" del futuro, costante oggetto di studio nell'ambito del Dipartimento di ingegneria elettrica dell'Università di Padova, presentano ingombri molto contenuti, campo magnetico esterno trascurabile ed eccellenti prestazioni (ridotte perdite pur con elevate potenze trasmissibili); esse costituiscono una soluzione compatibile con le gallerie e consentirebbero una forte interconnessione elettrica paneuropea auspicabile per l'operatività del mercato elettrico.
L’idea di sfruttare sinergie che consentano di recuperare gli alti costi che queste grandi opere comportano, si inquadra nel tentativo di realizzare in maniera ben coordinata "corridoi comuni" allo scopo di soddisfare le molteplici e crescenti esigenze di scambi fra aree di grandi sistemi industrializzati. In questo contesto, merita grande attenzione soprattutto l’opportunità offerta dalle grandi infrastrutture ferroviarie e autostradali future ed esistenti.
In particolare tale concetto sta trovando applicazione anche in occasione dei vari progetti per la costruzione di gallerie ferroviarie (o stradali) paneuropee, che devono essere programmate e coordinate in maniera razionale, allo scopo di configurare, per quanto possibile, ciascuna galleria come "vettore multiservizio".
In questa sede si ritiene doveroso segnalare le possibilità offerte dai trafori alpini, con particolare riferimento al nuovo collegamento ferroviario Bolzano-Innsbruck, essendo essi compatibili con l'installazione di elettrodotti blindati che consentirebbero un notevole incremento degli scambi di energia elettrica Italia-Austria e conseguentemente anche Italia-Nord Europa. La Comunità europea ha prontamente recepito la bontà della proposta, co-finanziando uno studio di fattibilità, durato dal 2002 al 2005, che ha visto quali partner TERNA (in qualità di project leader), il Dipartimento di ingegneria elettrica dell’Università di Padova e l’austriaca TIWAG
Tecnologie innovative per l'utilizzo del nuovo tunnel di base del Brennero per il trasporto dell'energia elettrica
No full textDal 1 gennaio 2003 il Dipartimento di Ingegneria Elettrica dell'Università di Padova collabora con il Gestore della Rete di Trasmissione Nazionale (GRTN, società nata dal vecchio ENEL) e con il gestore della rete austriaca del Sud-Tirolo (TIWAG) per valutare la fattibilità tecnico-economica ed ambientale di una nuova linea di trasmissione (a 400 kV) che interconnetta l'Italia e l'Austria.
La Comunità Europea ha deciso di co-finanziare tale studio di fattibilità con 964.000 € (altrettanti ne verranno corrisposti dai tre enti interessati).
Un comunicato stampa nazionale (scaricabile dal sito www.grt.it) ha portato l'opinione pubblica a conoscenza dell'assegnazione di tale finanziamento enfatizzandone l'importanza: "Si tratta di un progetto altamente innovativo, sia dal punto di vista tecnologico sia per il limitato impatto ambientale, che potrà rappresentare un ulteriore passo avanti dell’interconnessione della rete italiana, con ovvi vantaggi in termini di sicurezza ed economia per le imprese e i consumatori. Lo studio di fattibilità individuerà la capacità ottimale di trasmissione di elettricità del collegamento, anche con l’obiettivo di razionalizzare le porzioni di rete di trasmissione italiana e austriaca interessate dal progetto, con conseguenti vantaggi tecnici, economici ed ambientali. Per il sistema elettrico italiano ed europeo il potenziamento delle linee di interconnessione internazionali è una delle esigenze prioritarie - hanno dichiarato il Presidente Machì e l’Amministratore Delegato Parcu. In Italia i consumi di energia elettrica sono in costante crescita, ed è risaputo che il costo di questa energia all’estero è, in questa fase, notevolmente inferiore a quello italiano, così da costituire un’opportunità di risparmio per le imprese e i cittadini. Per questo il Gestore della rete intende favorire, con questa iniziativa, un’occasione di sviluppo per il sistema elettrico italiano, e il finanziamento della Commissione Europea premia i nostri sforzi".
Lo studio di fattibilità analizzerà tutti gli aspetti ingegneristici dell'inserimento di una nuova tipologia di linea elettrica all'interno della galleria di prospezione (galleria ulteriore rispetto alle due mono-binario previste per i treni che viene utilizzata come galleria di soccorso). Si tratta dei cosiddetti GIL ovvero linee di trasmissione isolate in gas: la linea è essenzialmente costituita, per ognuna delle tre fasi, da due conduttori concentrici tubolari (in alluminio). Nel "tubo" più interno viene trasmessa la potenza elettrica mentre quello esterno, oltre che da contenitore del gas (una miscela di aria con bassa percentuale di esafloruro di zolfo), funge da ritorno della corrente di fase. Questa caratteristica consente di avere un sistema altamente eco-compatibile: i campi elettro-magnetici esterni sono infatti quasi totalmente annullati e non c'è alcun impatto visivo. Inoltre queste "linee elettriche" del futuro, costante oggetto di studio nell'ambito del Dipartimento di Ingegneria Elettrica dell'Università di Padova, presentano ingombri molto contenuti, campo magnetico esterno trascurabile ed eccellenti prestazioni (ridotte perdite pur con elevate potenze trasmissibili); esse costituiscono una soluzione compatibile con le gallerie e consentirebbero una forte interconnessione elettrica paneuropea auspicabile per l'imminente operatività del mercato elettrico. Infatti, per quanto riguarda le possibilità e le esigenze attuali di scambi di energia elettrica della rete italiana con quella europea, va sottolineato come "l'energia a buon mercato può venire praticamente solo dall'estero e, per contro, non sono facili le prospettive di ampliamento delle interconnessioni". In particolare sono evidenti le modeste potenze di scambio oggi attuabili con la rete austriaca a fronte di quelle molto più consistenti con la rete francese e svizzera. Ad esempio gli scambi di energia elettrica della rete italiana realizzati nell'anno 2000, subordinati anche a vincoli introdotti da margini operativi riguardanti la sicurezza dell'esercizio, confermano le ridotte possibilità del collegamento a 220 kV Soverzene - Lienz fra Italia e Austria. Manca, infatti, un qualsiasi collegamento a 400 kV tra le due nazioni.
Visto il livello di innovazione di queste nuove linee di trasmissione dell'energia elettrica (ce ne sono solo 100 km in tutto il mondo) lo studio coinvolge oltre agli aspetti ingegneristici anche molti aspetti di ricerca vera e propria: per questo la presenza dell'Università di Padova riveste un ruolo strategico. Sono ormai più di quattro anni che l'unità "Sistemi elettrici per l'energia" del Dipartimento di Ingegneria Elettrica studia le linee blindate isolate in gas: sono apparse più di venti pubblicazione in prestigiose riviste e conferenze italiane e straniere.
Il gruppo di studio può avvalersi di uno staff consolidato nell'ambito dei Sistemi Elettrici composto da ricercatori e docenti.
Il responsabile di questo studio è il nuovo pro-rettore prof. Lorenzo Fellin affiancato dal vice-responsabile ing. Roberto Benato; collaboreranno inoltre ing. Matteo Pittarello, prof. Antonio Paolucci, prof. Roberto Turri, prof. Fabrizio Dughiero, ing. Arturo Lorenzoni.
L'idea di "corridoio multiservizio" è stata ripetutamente proposta e sostenuta dai ricercatori dell'Università Patavina anche per altre realtà oltre a quella della futura linea ferroviaria Fortezza-Innsbruck ed ora che la Comunità Europea ha premiato l'idea con questo finanziamento ci si augura che non venga tralasciata tale irripetibile possibilità per conciliare nello stesso "corridoio" più servizi tecnologici basilari per l'attività umana
Lux Europa 2013: I contenuti, le luci, le ombre
No full textNell'articolo è riportata una sintesi dei lavori svolti in occasione del convegno internazionale Lux Europa 2013, svoltosi a Cracovia, con una panoramica sulle diverse tematiche affrontate che spaziano dalla luce naturale all'illuminazione per esterni, all'uso di tecnologie innovative per l'illuminazione, ecc..
Elettrodotti e innovazione: prestazioni e campi esterni degli elettrodotti blindati
No full textLa trasmissione dell'energia elettrica è alla ricerca di nuove tecnologie che consentano di superare i limiti delle tradizionali linee aeree ed in cavo. Gli elettrodotti blindati (GIL: Gas-Insulated Transmission Lines) rappresentano un'eccellente opportunità per aumentare la potenza trasmissibile e per risolvere i problemi legati al campo elettromagnetico. Un approccio multiconduttore appare necessario per la loro analisi: la memoria ne richiama la metodologia, mette in rilievo i regimi statici e quelli conseguenti a corto circuito, mostrando le cospicue potenze trasmissibili con basse perdite, il ridotto impatto ambientale e la estrema riduzione dei campi elettromagnetici.
Il crescente consumo di energia elettrica richiede la costruzione di nuove linee ad alta e altissima tensione. Oggi le linee aeree sono la sola soluzione tecnica fattibile per i collegamenti su lunghe distanze, ma, come noto, esse appaiono sempre meno accettate a causa del loro impatto visivo e principalmente per il loro livello di campo elettromagnetico; l'impiego alternativo di linee in cavo comporta, per distanze maggiori di 20 km, alti costi globali (imputabili alla compensazione reattiva) fino a 15 ÷ 18 volte quelli di una linea aerea equivalente [1]. Gli elettrodotti blindati appaiono essere la risposta più realistica (compatibilmente con i loro costo) per l'immediato futuro: essi, infatti, uniscono i vantaggi di alte potenzialità di trasmissione con basse perdite e campo magnetico quasi nullo in prossimità della linea. Le possibilità offerte dalla tecnologia odierna meritano un vivo apprezzamento e inducono a considerare attentamente l'opportunità di suggestive realizzazioni su ampia scala
Nuovi approcci per la valutazione della sicurezza degli impianti di terra a frequenza industriale.
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Sistemi di trasmissione nel territorio: le connessioni dei nuovi impianti di generazione alla RTN
No full textCONDUTTURE A FASI BLINDATE:CALCOLO DEGLI EFFETTI DI PROSSIMITA' E DEL CAMPO MAGNETICO ESTERNO
No full textIl 14 febbraio 2001 è stata approvata in via definitiva dalla Camera dei deputati la "Legge quadro sulla protezione dalle esposizioni a campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici". Contestualmente al suo iter di approvazione, il gran numero di richieste di connessione alla RTN presentate al GRTN per circa 60 GW fa preconizzare, stanti le attuali forti opposizioni alla realizzazione di linee elettriche aeree, una crescente diffusione di tecnologie atte a minimizzare sia l'impatto visivo sul territorio che l'impatto del campo elettromagnetico responsabile dei presunti dannosi effetti sulla popolazione.
Nel campo delle medie tensioni hanno già avuto un ampio sviluppo i condotti sbarre a fasi blindate che vengono impiegati nel collegamento tra i generatori ed i trasformatori delle centrali di grossa taglia per addivenire alla massima sicurezza e continuità di esercizio, tenuto conto degli elevati valori di corrente in gioco. Si tratta di sistemi di sbarre in cui il conduttore di ogni singola fase, ancorato ad isolatori in porcellana, è contenuto a distanza di isolamento in un involucro metallico nel quale, per la legge di Lenz, circola una corrente prossima a quella di fase. Ciò permette di ridurre considerevolmente il campo magnetico esterno consentendo di operare in sicurezza. Il gas isolante in questi casi è costituito dall'aria.
Nel campo della trasmissione in alta e altissima tensione anche su lunghe distanze una tecnologia simile è rappresentata dagli elettrodotti blindati trifase isolati in gas (Gas Insulated Transmission Lines o EBLI). Tali elettrodotti sono l'evoluzione diretta delle tecnologie sviluppate nel corso di vari decenni per le stazioni in SF6.
La tecnica costruttiva più diffusa prevede la realizzazione di tre involucri cilindrici in alluminio o in lega d'alluminio, in ciascuno dei quali il conduttore di fase (tubolare, in alluminio) è mantenuto in posizione centrale tramite isolatori in resina. Nelle realizzazioni giapponesi il gas isolante è costituito da puro SF6 alla pressione di circa 3 ÷ 5 bar. Costruttori europei propongono l'uso di una miscela di SF6/N2 (nel rapporto di 10 ÷ 20%) a pressioni più alte (fino a 7 bar) che risulta più compatibile con l'ambiente e sicuramente meno costosa. Le prime realizzazioni di GIL trifase per un totale di circa 100 km (fra cui Shinmeika-Tokai di 3,3 km, Wehr di 0,5 km, Chinon di 1 km, Arabia Saudita di 6 km) destano un grande interesse non solo per l'esiguo inquinamento elettromagnetico, ma anche per il modesto impatto ambientale e le ridotte perdite di energia, pur con elevate potenze trasmissibili fino a grandi distanze.
Entrambe le tecnologie rappresentano casi molto interessanti di sistemi multiconduttore in cui la vicinanza tra i condotti richiede una modellizzazione approfondita che consenta di conoscere l’effettiva distribuzione delle correnti nelle fasi e negli involucri tenendo in considerazione anche le dissimmetrie di distribuzione dovute agli effetti di prossimità.
L’idea base che caratterizza il metodo è di suddividere ciascuna fase e ciascun involucro in un conduttore equivalente a fascio composto da m subconduttori tubolari. Per il sistema multiconduttore può essere scritta l’usuale relazione matriciale v = Z i in cui le auto e mutue impedenze longitudinali, che tengono conto dei ritorni di corrente nel terreno, possono essere computate con la teoria di Carson. Per quanto riguarda i condotti sbarre a fasi blindate (MT), le auto e mutue impedenze possono essere calcolate considerando il sistema di messa a terra nella centrale elettrica come un piano equipotenziale.
Da un approccio di questo tipo è possibile ottenere:
un migliore calcolo delle perdite elettriche Joule;
una più accurata valutazione del campo magnetico esterno;
utili schemi equivalenti trifase (visti cioè dalle sole tre fasi) che consentono anche una procedura semplificata potendosi constatare la modesta dissimmetria dei condotti intubati.
La modellizzazione matriciale proposta permette di analizzare il comportamento del sistema multiconduttore in diverse configurazioni. In particolare, essa può mettere in evidenza la sensitività della distribuzione di corrente (e quindi delle perdite elettriche attive) alle variazioni di interasse delle condutture. Infatti un’eccessiva "compattazione" del sistema (ad esempio avvicinando gli involucri) tende ad esaltare l’effetto di prossimità e le conseguenti perdite addizionali
Impatto delle nuove tipologie di elettrodotti blindati sul territorio e sull'economia
No full textLa trasmissione dell'energia elettrica è alla ricerca di nuove tecnologie che consentano di superare i limiti delle tradizionali linee aeree ed in cavo. Gli Elettrodotti Blindati (EBLI, o GIL, Gas-Insulated Transmission Lines nella letteratura anglosassone) rappresentano un'eccellente opportunità per aumentare la potenza trasmissibile e per risolvere i problemi dell’inquinamento elettromagnetico. La memoria analizza la fattibilità economica degli elettrodotti blindati comparandoli con le linee aeree. In particolare si evidenziano per tali elettrodotti l'incidenza delle minori perdite di energia elettrica e i minori oneri sul territorio conseguenti all’impatto dei campi elettrico e magnetico prodotti.
È oggi un dato di fatto che forti vincoli alla realizzazione di impianti nel settore elettrico, siano essi di generazione, di trasmissione o financo di distribuzione, provengono dalla loro accettabilità sociale. Si parla volutamente di accettabilità sociale e non di impatto ambientale per distinguere il più nitidamente possibile i due concetti: mentre l’impatto ambientale tratta gli effetti provocati sull’ambiente, l'accettabilità sociale non è qualificabile con un semplice parametro, ma deve esprimere l'accoglimento da parte del pubblico dell’opera da realizzare. In altre parole, in un mondo ideale in cui tutte le decisioni fossero prese in modo razionale, l’accettabilità sociale dovrebbe convalidare le valutazioni di impatto ambientale; nel mondo reale però, a motivo della soggettività delle percezioni possibili e delle asimmetrie informative, si presentano spesso discrepanze tra l’impatto ambientale e la sua percezione. Ciò porta ad una conflittualità sociale importante, che in alcuni casi può bloccare qualsiasi iniziativa in un certo campo (si pensi alla vicenda del "nucleare" in Italia).
È un dato di fatto, comunque, che il decisore pubblico deve in primo luogo conseguire l’accettabilità sociale delle proprie scelte, potendo influire solo indirettamente su di essa tramite la diffusione di una corretta e circostanziata informazione.
La trasmissione dell’energia elettrica è oggi al centro di un dibattito acceso tra le parti sociali per la difficoltà di assegnare un valore all’impatto causato sulla salute umana: la percezione degli effetti della esposizione ai campi elettrici e magnetici è estremamente differenziata fra gruppi sociali diversi, con conseguente conflitto tra di essi.
Non si vuole entrare qui nel merito della discussione riguardante gli effetti sulla salute prodotti dalla esposizione ai campi elettrici e magnetici a bassa frequenza, quanto piuttosto indagare se esistano soluzioni tecnicamente ed economicamente attuabili e idonee a ridurre i campi stessi in alternativa alle tradizionali linee aeree
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