Il progetto si pone come obiettivo lo studio e la ricerca di soluzioni innovative di componenti e materiali al fine di incrementare la sicurezza e la resilienza del sistema elettrico, grazie anche all’impiego di nuove metodologie diagnostiche, necessarie per fare fronte alle nuove esigenze della rete e alle mutate sollecitazioni ambientali a cui questa è sottoposta.
Nel progetto si intendono in particolare affrontare i temi della sicurezza e della resilienza del sistema elettrico attraverso l’individuazione di differenti modalità di mitigazione degli effetti che i fenomeni ambientali possono produrre sulla rete.
I temi affrontati rivestono una particolare importanza sia nella SEN2017 [1], sia nel SETPLAN (Strategic Energy Technology Plan) europeo e anche nel più recente PNIEC [2]. ARERA ha inoltre istituito un Tavolo tecnico di confronto con TSO e DSO per incrementare la resilienza delle infrastrutture elettriche
a fronte dei sempre più frequenti eventi meteorologici di grave entità.
Nelle attività completate nel corso del 2021, in particolare, sono stati affrontati i seguenti temi:
• Fenomeni meteorologici con sovraccarichi di neve e ghiaccio sulle linee elettriche aeree: l’attività ha previsto la realizzazione di nuovi rivestimenti (coating) e lo studio di dispositivi per mitigare il fenomeno. La caratterizzazione e verifica delle prestazioni dei coating è stata effettuata in laboratorio e presso installazioni in campo (su linee in esercizio o impianti sperimentali). È stato inoltre affrontato il tema della modellazione e sperimentazione delle proprietà meccaniche della
neve umida con la messa a punto di nuove metodologie di prova.
• Fenomeni di accumulo di contaminanti sugli isolatori: le attività hanno previsto l’armonizzazione tra i dati sperimentali rilevati su isolatori e quelli modellistici mediante tecniche di data fusion che hanno permesso per la prima volta la definizione di una mappa di severità del livello di contaminazione degli isolamenti in aria in Italia che contempli entrambe le modalità. Sono stati inoltre realizzati il miglioramento del sistema di previsione e allerta di condizioni critiche, lo
studio di nuovi rivestimenti per l’incremento della tenuta degli isolatori, la messa a punto di sistemi di monitoraggio innovativi e l’effettuazione di prove in laboratorio e in campo.
• Ondate di calore e assenza di piogge: Il tema ha riguardato la messa a punto di sistemi di diagnostica e monitoraggio dello stato delle reti MT in cavo, nonché l’attività riguardante lo sviluppo di un sistema di previsione delle condizioni critiche relative ai guasti sulle linee di distribuzione interrate in aree urbane. L’attività ha inoltre previsto l’implementazione di uno strumento prototipo (dimostratore) per l’acquisizione dei dati grezzi (non proprietari) di scariche
parziali, elaborati con tecniche avanzate di analisi.
• Resilienza e fragility delle stazioni elettriche nei confronti di sismi e allagamenti: in continuità con le attività del secondo anno del triennio di ricerca sono stati effettuati studi sperimentali di amplificazione sismica locale condotti in altre aree di interesse per il Sistema Elettrico (SE) e con la definizione sperimentale di curve di fragility di elementi non strutturali del SE. È inoltre stato redatto il manuale d’uso dell’Applicativo Sismologico realizzato da RSE, utile per la caratterizzazione sismologica di aree di interesse per il sistema elettrico nazionale.
• Componenti ed apparati superconduttori per le reti AC e DC: sono state eseguite misure di caratterizzazione sia in AC che in DC su nuovi nastri SAT 2G e avvolgimenti e sono state condotte simulazioni numeriche per l’analisi dell’impiego di nuovi nastri in SFCL per la rete elettrica. Sono proseguite le misure di sforzi e deformazioni di nastri superconduttori mediante impiego di estensimetri a temperature criogeniche e le simulazioni tramite pacchetti multifisica. Sono
continuate le attività di benchmark tra il codice di simulazione dei cavi SC sviluppato da RSE e il codice 4C. E’ stata inoltre sviluppata una metodologia per l’ottimizzazione della configurazione di cavi SAT anche a supporto della definizione gli eventuali vantaggi tecnico-economici rispetto ai cavi resistivi convenzionali.
• Modellazione delle scariche parziali in matrice polimerica: sono state svolte attività di sviluppo di un algoritmo per la simulazione delle PD in geometrie reali e di modellazione chimica del fenomeno gettando le basi per individuare e descrivere un ciclo del carbonio all’interno di cavità soggette a PD.
Con riferimento all’attività sperimentale è stato dimostrato che il sensore Viktor può essere utilizzato per rilevare difetti presenti in isolatori di alta tensione e per discriminare fra una conduzione superficiale esterna e la rilevazione di difetti interni. Sono inoltre continuate le analisi sperimentali dell’invecchiamento dei trasformatori isolati in resina.
• Diagnostica e sensoristica innovativa su trasformatori isolati in olio estere: sono stati analizzati con esito positivo gli effetti dell’interazione dell’olio estere vergine sulla risposta dielettrica del sistema isolante solido e sulla risposta ottica per la rivelazione di furfurale, per diverse tipologie di carta e di estere. Le reti neurali sono state applicate per la prima volta all’analisi di dati vibrazionali di trasformatori per una classificazione di guasti, in un caso binario (avvolgimenti
stretti o allentati del trasformatore) e in uno multi-classe (ricostruzione del profilo di degrado del trasformatore).