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Aggiornamento dei moduli di trattazione dei processi di contaminazione superficiale all’interno del sistema modellistico previsionale

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Aggiornamento dei moduli di trattazione dei processi di contaminazione superficiale all’interno del sistema modellistico previsionale

Nel presente rapporto vengono presentati gli aggiornamenti e le implementazioni che sono state effettuate all’interno del sistema previsionale sviluppato per lo studio del fenomeno di contaminazione superficiale degli isolatori delle linee elettriche aree di alta tensione. In particolare, è stato inserito un modello ad ostacolo in grado di simulare il deposito a scala di isolatore ed è stato testato un modulo termodinamico che simula le trasformazioni di fase subite dagli inquinanti una volta depositati sulle superfici isolanti.

La contaminazione degli isolatori delle linee elettriche è determinata dagli inquinanti atmosferici e può alterare la loro funzionalità, determinando cadute di tensione o interruzioni di servizio della rete.

 

Nel corso degli anni RSE ha svolto diversi studi volti alla definizione di un sistema previsionale in grado di simulare il fenomeno di sporcamento degli isolatori. In particolare, è stata implementata una catena previsionale, avviata nel 2016, basata sul modello di qualità dell’aria CAMx, il modello meteorologico WRF, il modello per le emissioni antropiche SMOKE e naturali MEGAN e SEASALT che è in grado di stimare il fenomeno di deposizione al suolo e le concentrazioni dei principali inquinanti a cui sono esposti gli isolatori in atmosfera. A partire dalla prima implementazione del sistema modellistico, sono state introdotti diversi aggiornamenti e migliorie con l’obiettivo di rendere lo strumento sempre più efficiente ed affidabile.

 

In particolare, nel presente anno di ricerca si è dapprima proceduto ad un consolidamento del sistema previsionale di qualità dell’aria attraverso un aggiornamento dei suoi moduli principali (CAMx, WRFCAMx, inventario delle emissioni ISPRA 2015) in modo da renderli in linea con lo stato dell’arte.

 

A valle di questo, il sistema previsionale aggiornato è stato inserito un modulo per il calcolo del deposito sulla superficie dell’isolatore tramite una formulazione analitica parametrizzata che tiene conto di una geometria standardizzata di isolatore e delle caratteristiche fluidodinamiche locali del processo di deposizione. A partire dai valori di deposito restituiti, è possibile poi calcolare degli indici di contaminazione degli isolatori (es. ESDD e NSDD).

 

Infine, si è deciso di esplorare la possibilità di inserire, a valle del modello ad ostacolo, un modello che permettesse di considerare le trasformazioni termodinamiche e i cambiamenti di fase subiti dai composti depositati, in funzione delle condizioni di temperatura e umidità relativa.

 

A tale scopo è stato considerato il modello termodinamico ISORROPIA, già presente in CAMx per la simulazione dell’equilibrio termodinamico delle specie inorganiche presenti in atmosfera. Le due versioni analizzate, 2.1 e 1.7, differiscono per la presenza o meno dei metalli alcalino-terrosi (Mg2+, Ca2+ e K+).
I risultati hanno mostrato che il modello ISORROPIA 2.1 ricostruisce l’andamento atteso per alcuni sali, come il cloruro di sodio, il nitrato di sodio e il solfato di ammonio. In altri casi, l’output di risposta del modello presenta andamenti discostanti da quelli attesi, pur mantenendo dei comportamenti ricorrenti in presenza di alcuni sali in input.

 

Lo sviluppo sia del modello ad ostacolo che di quello termodinamico, rappresentano un aspetto peculiare del sistema modellistico per cui nel prosieguo dell’attività verrà data particolare importanza alla verifica degli attuali limiti e al miglioramento delle loro prestazioni.

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