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Rapporto RSE 18000345

Definizione di un dataset di rianalisi meteorologica per lo studio di eventimeteo rilevanti per il sistema elettrico italiano

Rapporto

2017.

Richiedi il materiale (12.85 MB, .pdf)

M. Lacavalla (RSE SpA), R. Bonanno (RSE SpA), S. Sperati (RSE SpA)

GRID RESILIENCE 2017 - Sicurezza e vulnerabilita' del sistema elettrico

Il rapporto illustra il processo che ha portato alla realizzazione del MEteorological Reanalysis Italian DAtaset (MERIDA) per lo studio di eventi meteorologici rilevanti per il sistema elettrico italiano. RSE ha utilizzato MERIDA per comprendere e caratterizzare le situazionimeteorologiche severe che rendono vulnerabile il sistema elettro-energetico nazionale mettendo a rischio la produzione, la trasmissione e distribuzione di energia elettrica.

Il presente lavoro, iniziato nel corso del 2017, si inquadra all’interno delle indicazioni emerse dal Tavolo di lavoro sulla Resilienza del sistema elettrico istituito da ARERA in cui si sottolinea come, negli ultimi 15 anni, si sia verificato un notevole incremento delle disalimentazioni di lunga durata dovute principalmente ad eventi meteorologici particolarmente violenti e di vasta estensione. Dal punto di vista meteorologico, in Italia si assiste sempre più frequentemente ad una estremizzazione e recrudescenza degli eventi atmosferici, dovuti principalmente agli scambi lungo i meridiani di masse d’aria con caratteristiche termiche e igrometriche molto differenti. Nel periodo estivo lo scontro di queste differenti masse d’aria porta all’attivazione di forti temporali associati spesso a violenti nubifragi.

Nel periodo invernale si assiste ad irruzioni di aria fredda proveniente dal nordest europeo con la formazione di profonde circolazioni depressionarie sul Mediterraneo centrale. Queste configurazioni di bassa pressione sono la causa delle abbondanti nevicate sui versanti orografici esposti al flusso perturbato per effetto di sbarramento (stau), come spesso accade lungo la dorsale appenninica centro settentrionale. L’impatto di questi fenomeni è talmente elevato che gli operatori necessitano di prevederli e dominarli anche su scale di maggiore dettaglio, in modo da mettere in opera le azioni necessarie per mitigarne gli effetti. Inoltre risulta di grande importanza disporre di un dataset preciso per valutare la priorità degli interventi di consolidamento strutturale o l’adozione di misure di mitigazione (rivestimenti ecc.). Queste due operazioni richiedono di disporre di un dataset molto più definito spazialmente di quelli esistenti e che combini in modo omogeneo molte più grandezze meteo in modo da potere elaborare l'insorgenza di diversi fenomeni che costituiscono rischi potenziali per il sistema elettrico.

Lo scopo di questa attività consiste nello sviluppo di un dataset di rianalisi meteorologica denominato MERIDA -MEteorological Reanalysis Italian DAtaset- in grado di rispondere alla sempre maggiore richiesta di dati meteorologici ad alta risoluzione spaziale e temporale necessari agli stakeholders del mondo elettro-energetico, affinché possano attuare le strategie di adattamento per esercire in sicurezza il sistema elettrico. Gli elementi qualificanti di MERIDA si basano sulla possibilità di disporre dei nuovi dati di rianalisi globale (ERA5) recentemente messi a disposizione del Centro Meteorologico Europeo (ECMWF).

I dati di ERA5 rappresentano lo stato dell’arte in ambito di rianalisi meteorologica e sono utilizzati come condizioni iniziali e al contorno per le simulazioni numeriche condotte con il codice Weather Research and Forecasting (WRF) sviluppato da una collaborazione tra due importanti centri di ricerca americani, NCAR e NCEP. Il setup modellistico di WRF è stato messo a punto per descrivere in modo ottimale le condizioni meteorologiche tipiche del territorio italiano con una risoluzione spaziale e temporale maggiore rispetto a ERA5. A valle delle simulazioni numeriche, RSE ha adottato un’opportuna tecnica di interpolazione spaziale basata sull’Optimal Interpolation (OI) su griglia regolare per le variabili di temperatura, precipitazione e umidità relativa attraverso l’utilizzo di dati validati delle stazioni osservative delle Arpa regionali. La risoluzione spaziale del dataset è di 4 km e le variabili hanno una cadenza temporale oraria. Le prestazioni di MERIDA sono state verificate confrontando i risultati ottenuti con quelli di altri dataset di rianalisi di riferimento come COSMO REA6, sviluppato dal servizio meteorologico tedesco (DWD). MERIDA dimostra di essere un dataset affidabile; infatti gli indici statistici ricavati per le variabili al suolo sul territorio italiano sono confrontabili a quelli di COSMO REA6 e migliori a valle dell’optimal interpolation. RSE ha analizzato alcune condizioni meteorologiche severe che hanno determinato importanti disservizi elettrici segnalati dalle power utilities attraverso i campi ricavati dal dataset e confrontandoli con i dati delle reti osservative meteorologiche.

MERIDA è in grado di identificare e caratterizzare la fenomenologia atmosferica in modo adeguato ed esaustivo per le diverse condizioni esaminate (wet snow, onde di calore, alluvioni, nubifragi). Per questo motivo gli operatori del settore energetico possono ricavare dal dataset tutte le informazioni necessarie per adottare le opportune soluzioni volte sia all’irrobustimento delle reti, sia alla predisposizione delle misure necessarie al ripristino del servizio di fornitura dell’energia nelle zone soggette a fenomeni rilevanti e ad alto impatto sul sistema elettrico nazionale. MERIDA permetterà di aggiornare la mappatura dei carichi di neve sull’Italia secondo la metodologia proposta da RSE, includendo anche i più recenti eventi di wet snow. Il dataset potrà essere utilizzato dalle utilities elettriche per aggiornare i propri indicatori di resilienza relativi a fenomeni meteorologici differenti avendo a disposizione dati di rianalisi in continuo aggiornamento.

MERIDA sarà inoltre considerato il dataset di riferimento storico su cui applicare il metodo statistico basato sulla tecnica di Analog Ensemble (AnEn) per migliorare le prestazioni di modelli previsionali che alimentano il sistema di allertamento per manicotti di neve sui conduttori di linee elettriche aeree e altri algoritmi di previsioni delle FRNP. Il dataset realizzato copre il periodo 2010-2017 e verrà esteso nel corso del 2019 fino al 2000, oltre che aggiornato in continuo, in modo da includere il maggior numero di eventi meteorologici secondo quanto richiesto da ARERA.

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