L’attività modellistica a supporto degli studi di contaminazione degli isolatori prevista nel triennio 20192021 della Ricerca di Sistema è finalizzata alla realizzazione di un servizio di previsione a breve periodo del livello di contaminazione degli isolatori mediante un modello che riproduca e colleghi in modo robusto e accurato i fenomeni ambientali che influiscono maggiormente sui processi di contaminazione degli isolatori. L’obiettivo di base è quindi sviluppare una catena modellistica che a partire da un sistema previsionale per la qualità dell’aria, implementi opportune parametrizzazioni per descrivere specificatamente la formazione ed evoluzione del deposito alla scala geometrica degli isolatori. A tal fine vengono condotte sia attività modellistiche che sperimentali.

Lo sviluppo modellistico si basa sul sistema previsionale di qualità dell’aria SMOKE-WRF-CAMx, operativo in RSE da alcuni anni, , che si è dimostrato idoneo a tale scopo. In particolare, nel corso del 2020, come strumento di sintesi per valutare le prestazioni modellistiche nella previsione dei livelli di inquinamento, è stata messa a punto e applicata una metodologia che segue le indicazioni del Forum for Air quality Modeling (FAIRMODE). La valutazione sistematica dell’attendibilità del modello nel prevedere i livelli di concentrazione atmosferica rappresenta un passaggio essenziale nel percorso complessivo di verifica della capacità del sistema modellistico di prevedere l’evoluzione del deposito contaminante.

Contestualmente è proseguita l’attività di studio e modellazione dei processi che avvengono alla scala dell’isolatore, finalizzata in primo luogo allo sviluppo di una parametrizzazione del meccanismo di deposizione da implementare nel sistema previsionale. Tale attività si basa sull’utilizzo di una catena modellistica alla micro-scala costituita dal codice fluidodinamico (CFD) ANSYS/CFX e dal codice stocastico lagrangiano SPRAY-WEB, accoppiato con la libreria DePaSITIA, sviluppata nell’attività dell’anno 2019. Al modello Stocastico lagrangiano SPRAY-WEB è demandata la stima del flusso di particolato atmosferico depositato sull’isolatore; al codice ANSYS/CFX la ricostruzione del campo di moto e delle proprietà del fluido alla scala dell’ostacolo necessarie come dati di input al codice SPRAY-

WEB.

Nel corso del 2020 il modello stocastico lagrangiano SPRAY-WEB – DePaSITIA è stato utilizzato per stimare il flusso di particolato atmosferico (PM) depositato su una catena di tre isolatori elettrici a cappa e perno. Il software (Open-Source e disponibile gratuitamente su github.com e gitlab.com) è stato migliorato per essere applicato alla scala del singolo isolatore e successivamente verificato attraverso un’analisi di sensibilità con relativa inter-comparazione modellistica, poiché in questo campo di applicazione non risultano disponibili misure per la validazione.

Sempre nel corso del 2020 sono state rese operative le installazioni in campo per lo studio della variabilità verticale della deposizione e degli effetti esercitati sul deposito da parte dei parametri meteorologici, in particolare la precipitazione. Infine è proseguita l’attività sperimentale di studio del legame tra conducibilità elettrica e composizione chimica del particolato atmosferico in funzione delle condizioni termodinamiche (T e RH) atmosferiche, attraverso la messa a punto della strumentazione di laboratorio (smog chamber) e successiva verifica preliminare di funzionalità. Entrambe le attività sperimentali, sia di campo che in laboratorio, sono volte a fornire importanti elementi conoscitivi sul processo di contaminazione attraverso i quali, in ultima analisi, sviluppare e migliorare il sistema modellistico per renderlo uno strumento sempre più adeguato alle finalità di pianificazione e verifica della sicurezza del sistema elettrico.