CONFRONTO TRA ELETTRODOTTO IN CAVO ED AEREO.

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1 CONFRONTO TRA ELETTRODOTTO IN CAVO ED AEREO. E luogo comune sostenere che un elettrodotto in cavo sia preferibile ad uno aereo: non è sempre vero. Parametro determinante a tal fine è la tensione nominale di esercizio ( massimo valore efficace della differenza di potenziale elettrico tra due conduttori dell elettrodotto), che a sua volta è strettamente legata alla potenza da trasportare: - per la bassa tensione (minore di 1000V, il valore standard in Europa è 400V, per potenze fino al centinaio di kw) l uso del cavo, con la tecnologia attuale, è sicuramente da preferire sia dal punto di vista economico che ambientale, sono usati per la distribuzione dell energia elettrica, hanno lunghezza breve (mediamente qualche centinaio di metri) e non pongono particolari problemi di esercizio, - per la media tensione (1-36 kv, per potenze fino a qualche MW), pur essendo, con la tecnologia attuale, più onerosi della linea aerea, sono impiegati in maniera consistente nella distribuzione urbana e in quella degli stabilimenti industriali poiché il maggior onere di prodotto è compensato dal minor spazio occupato (elemento prezioso in ambienti fortemente strutturati), hanno lunghezza limitata (fino a qualche chilometro) e la maggior potenza reattiva richiesta rispetto alla linea aerea è poca permettendo un esercizio sostanzialmente analogo a quello con linee aeree, - per l alta tensione (maggiore di 36 kv, per potenze maggiori della decina di MW) l uso del cavo, con la tecnologia attuale, non è, praticamente, mai conveniente rispetto alla linea aerea. Esso è usato solo per brevi tratti nell attraversamento dei centri urbani, dove è praticamente impossibile l uso delle linee aeree, in siti industriali, dove, necessità di movimentazione di strutture con dimensioni rilevanti e/o interferenze con altre strutture di processo, sconsigliano l uso di linee aeree. Il cavo è, ovviamente,usato in attraversamenti sottomarini. A conferma di quanto asserito, uno studio effettuato dai comitati tecnici 21e 22 della CIGRE (è una associazione mondiale no-profit con sede a Parigi che raccoglie rappresentanti dei gestori di sistemi elettrici, costruttori, scienziati, organizzazioni di ricerca accademiche e non) ha rilevato, con un indagine nei paesi del mondo più sviluppati, che la lunghezza degli elettrodotti in cavo rappresentano, al 2000, circa il 2% del totale della lunghezza degli elettrodotti in alta tensione. Per un corretto confronto tra le due tecnologie, aerea e cavo interrato, occorre prendere in esame i seguenti aspetti: - tecnico-funzionali e di esercizio, - di impatto ambientale, - economici, di seguito sono esaminati più in dettaglio ciascuno di essi. 1. Aspetti tecnico-funzionali e di esercizio. Un elettrodotto è caratterizzato da diversi parametri, legati al tipo di tecnologia ed alla tecnica di messa in opera, di cui i principali sono quelli che esprimono il circuito equivalente elettrico in quanto responsabili dell equilibrio elettrico che si raggiunge durante la trasmissione della potenza richiesta. Essi sono: - la resistenza, dipende dalla sezione del conduttore, dal tipo di materiale (normalmente rame o alluminio) e dalla lunghezza dell elettrodotto; è responsabile delle perdite di potenza per effetto del passaggio della corrente: tra le due tecnologie (se l elettrodotto è correttamente dimensionato) non c è una sostanziale differenza, - l induttanza, dipende dalla distanza tra i conduttori delle tre fasi (aumenta all aumentare della distanza) e dalla sezione dei conduttori stessi; essa è responsabile dell energia

2 immagazzinata ne campo magnetico che si genera con il passaggio della corrente: è maggiore nelle linee aere rispetto a quelle in cavo poiché la distanza tra le fasi è molto maggiore nelle prime, - la capacità, dipende anch essa dalla distanza tra i conduttori delle fasi (aumenta al diminuire della distanza), dalla sezione degli stessi e dal materiale usato per l isolamento; essa è responsabile dell energia immagazzinata nel campo elettrico che si genera con la messa in tensione dell elettrodotto: è molto maggiore nelle linee in cavo che in quelle aeree. In sintesi, un cavo presenta, rispetto alla linea aerea, una maggiore capacità e una minore induttanza. In termini di esercizio: - una maggiore capacità comporta una maggiore potenza reattiva necessaria per tenere energizzato il cavo (mantenerlo in tensione per poter trasmettere la potenza attiva richiesta dall utenza). Nel caso in esame della linea 132kV Pian della Speranza-Rosia occorrerebbero circa 20 MVAr di potenza reattiva per il cavo contro circa 0,6 MVAr per la linea aerea (è da notare che l elettrodotto dovrebbe trasportare al massimo circa 13MW di potenza attiva). Ciò a sua volta comporta una corrente assorbita dalla cabina primaria di Pian della Speranza di quasi 100A per il cavo contro circa 3A per la linea aerea, che si traduce, in ultima analisi, in una perdita di energia di circa kwh annui contro circa 100kWh annui della linea aerea per tenere l elettrodotto in tensione: cioè il cavo per poter funzionare dissipa un energia circa 1000 volte superiore rispetto alla linea aerea. La stima fatta è per difetto in quanto non si è tenuto conto che l energia reattiva necessaria all energizzazione deve essere prodotta in altro luogo e trasportata producendo ulteriori perdite nel sistema a monte, - una minore induttanza comporta una maggiore corrente di guasto, che implica, a sua volta, la necessità di un dimensionamento più oneroso delle apparecchiature connesse quali interruttori, sezionatori, trasformatori, ecc. Questa diversità di parametri tra le due soluzioni ha anche altri risvolti sull esercizio, il principale dei quali è quello della regolazione della tensione che è più difficoltosa nel caso del cavo rispetto alla linea aerea. Aspetto di fondamentale importanza nell esercizio di un elettrodotto è la sua indisponibilità, cioè la probabilità che non sia in grado ti trasportare la potenza richiesta in un dato periodo di tempo (normalmente un anno). Essa dipende da due fattori: la probabilità che si verifichi un guasto e il tempo medio necessario al ripristino della funzionalità dell elettrodotto a seguito di guasto. Gli elettrodotti aerei hanno un numero di guasti per chilometro mediamente maggiore di quelli in cavo interrato, ma la maggior parte sono guasti transitori (il 90% riscontrato nella statistica dei guasti delle linee italiane coincidente con quello riscontrato a livello internazionale) e vengono risolti dal sistema automatico delle protezioni, in un tempo di qualche secondo, o mediante rapide operazioni in telecomando, in un tempo di ripristino di qualche minuto, e, complessivamente, hanno scarso peso sull indisponibilità. Notevole peso sulla indisponibilità lo hanno invece i guasti permanenti, cioè quelli che implicano un danno permanente alla struttura dell elettrodotto e richiedono l intervento di apposite squadre di operatori i quali, una volta individuato il punto in cui si è verificato il guasto, devono procedere, mediante appositi mezzi strumentali, al ripristino della struttura dell elettrodotto danneggiata. Questo tipo di guasto è mediamente più frequente negli elettrodotti in cavo rispetto a quelli aerei. Un approfondito studio (citare publ. CIGRE) mostra : - i guasti su elettrodotti aerei in alta tensione a kv sono 1.7 per 100km di linea in un anno, di cui permanenti il 10% cioè 0,17 per 100km per anno, - i guasti su elettrodotti in cavo (per quanto detto sempre permanenti) 1,6 per 100km per anno se isolati in olio e 0,35 per 100km per anno se isolati in materiale sintetico,

3 - il tempo medio per riparare un guasto permanente sulle linee aeree è risultato di 7 ore, mentre per i cavi in olio di 220 ore e per cavi con isolamento sintetico di 100 ore. Tutto questo porta a concludere, come è stato statisticamente osservato (citare CIGRE), una indisponibilità : - per le linee aeree di 0,02 %/100km su base annua, cioè circa 2 ore all anno per 100km di linea, - per le linee in cavo di 3,9 %/100km su base annua per quelli in olio e di 0,39 %/100km su base annua per quelli con materiale sintetico, cioè, per il cavo, l indisponibilità è da 20 a 200 volte maggiore di quella delle linee aeree. Nel caso in esame può essere previsto l uso di un cavo con isolamento sintetico, ma, essendo il percorso tutto extraurbano e di non facile accessibilità sono, da prevedere tempi di riparazione più lunghi della media, da ciò è stimabile una indisponibilità maggiore di almeno 30 volte quella della linea aerea. Questo dato, per il caso in esame, è importante poiché, a seguito delle indicazioni dei competenti uffici Regionali, l originale soluzione con la cabina primaria di Rosia collegata anche da un secondo elettrodotto alla cabina primaria Paganico è stata annullata per diminuire gli interventi costruttivi nell area, concordando la soluzione proposta con la cabina primaria di Rosia collegata a sbalzo da un solo elettrodotto. Pertanto, dovendo il Distributore erogare un servizio di pubblica utilità, è indispensabile adottare la soluzione che presenta la minima indisponibilità : in questo caso costruire un elettrodotto con linea aerea. 2. Aspetti di impatto ambientale. In merito all impatto ambientale si possono individuare due componenti : - la componente globale, - la componente locale. La componente globale è costituita da tutte le risorse (materiali ed energia) necessarie alla costruzione, all esercizio durante tutta la vita utile dell opera, allo smantellamento e recupero a fine vita. Questo tipo di analisi è molto complessa, per dare una prima sommaria idea possiamo osservare quanto segue: - una linea aerea impiega materiali quali alluminio (conduttore), acciaio (conduttori e sostegni), vetro (isolatori), cemento (fondazioni), tutti i materiali (con eccezione del cemento), sono facilmente recuperabili, hanno un contenuto energetico per unità di massa non elevato, il processo di fabbricazione ha un impatto ambientale non elevato per unità di massa, - una linea in cavo (con riferimento al cavo isolato in materiale sintetico) impiega alluminio e/o rame (conduttore e schermo), guaine di materiale semiconduttore, materie plastiche per lo strato isolante, guaina esterna in materiale termoplastico, cemento ed acciaio per la costruzione della sede di posa, quasi tutti materiali più difficilmente recuperabili (in pratica i materiali semiconduttori e quelli isolanti devono essere distrutti con non poco impatto ambientale) e i cui processi di produzione sono energeticamente più onerosi, la quantità di cemento necessaria inoltre, a parità di percorso, è maggiore rispetto a quella della linea aerea, - per quanto esposto al paragrafo 1. l esercizio di un cavo interrato è energeticamente molto più oneroso che nel caso della linea aerea. Tutto questo porta a concludere, come anche dimostrato da studi in ambito CIGRE e CEI, che l impatto ambientale globale di un elettrodotto in cavo interrato è maggiore di quello prodotto dallo stesso elettrodotto aereo.

4 Per l impatto locale, con specifico riferimento al caso in esame, è in primo luogo da evidenziare che la costruzione di un elettrodotto in cavo di alta tensione richiede l escavazione di una trincea di circa 1m per 1.8 m per tutta la lunghezza del tracciato con necessità di creare lungo il percorso una area di accessibilità di almeno 6 m per permettere l uso delle macchine escavatrici e dei camion per l asportazione del materiale di scavo in eccesso e per l adduzione di quello necessario alla costruzione (sabbia, manufatti di cemento, cavo ecc.). Inoltre l esercizio dell elettrodotto necessita di avere l accessibilità su tutto il percorso per poter intervenire alla riparazione di eventuali guasti : ciò richiede il mantenimento di una striscia di terreno di 6 m di larghezza libera e l apposizione di opportuna segnaletica, per motivi di sicurezza. E evidente come tutto ciò costituisca un notevole impatto ambientale e paesaggistico in particolare in quelle zone dove c è presenza di una vegetazione consistente e variegata: è certamente più impattante un taglio profondo e di notevole lunghezza rispetto ad un elettrodotto aereo che può essere sopraelevato rispetto alla vegetazione esistente ed insistere sul terreno solo per pochi metriquadrati per l appoggio dei sostegni peraltro edificabili con il supporto di elicottero senza creare, quindi, strutture di accesso. In merito all irreparabilità è da osservare come attualmente, sia in Italia che in altre nazioni, si procede allo smantellamento di vecchi elettrodotti aerei rendendo disponibile la superficie interessata al ripristino o ad altre destinazioni d uso, mentre, per quanto riguarda i cavi interrati, si procede alla sostituzione del cavo vecchio con uno nuovo, ma non si procede alla demolizione dei cavidotti che pertanto stanno diventando strutture permanenti. 3. Aspetti economici. I costi di un elettrodotto in cavo interrato di alta tensione sono sempre molto più alti di quelli di un elettrodotto aereo. In particolare: - i costi di costruzione di un cavo interrato variano da circa 3,6 a 16 volte (media 7 volte) quelli di un elettrodotto aereo, - i costi di esercizio, in relazione a quanto riportato in 3.1, sono dalle decine alle centinaia di volte più alti con il cavo rispetto alla linea aerea ( in relazione al costo dell energia primaria e della manodopera), - i costi di smantellamento e ripristino nel caso del cavo sono quasi doppi di quelli per la linea aerea. Un ulteriore, ma non secondario, aspetto economico da considerare è il valore delle superfici interessate dall opera sia per un eventuale acquisto che per definirne la diminuzione di valore da compensare. Un terreno ha valore in relazione alla sua destinazione d uso e alla sua collocazione geografica: per il caso in esame l opera insiste per l intero percorso su terreni destinati ad usi agricoli o forestalenaturalistici. Il valore economico di scambio è quello definito dal catasto o quello risultante da recenti contratti di vendita effettuati nell area in esame, ogni altro valore sarebbe di pura fantasia. La superficie interessata dall elettrodotto aereo di tipo compatto prescelto è stimabile in circa 25m di larghezza, mentre per un eventuale cavo interrato dovrebbe essere di circa 6m. Nel caso in esame non occorre considerare un area più vasta a causa del campo magnetico al suolo poiché il valore delle correnti massime previste durante la vita utile dell opera è molto minore della portata nominale : circa 100A contro circa 300A di portata (nel caso del cavo la corrente sarebbe un po più alta a causa della componente necessaria alla maggior potenza reattiva richiesta per l energizzazione come detto in precedenza). Per la diminuzione di valore va notato che l elettrodotto aereo, avendo i conduttori molto elevati rispetto al suolo, permette lo svolgersi delle attività agricole e forestale-naturalistico in maniera invariata (come facilmente osservabile, da tutti, nei terreni sottostanti gli elettrodotti aerei ad alta

5 tensione esistenti), non altrettanto per i cavi dovendo lasciare accessibile per le riparazioni la striscia di terreno soprastante: nel caso del cavo, quindi, la perdita di valore del terreno è maggiore rispetto al caso di linea aerea. La soluzione con elettrodotto in cavo interrato è decisamente, ed inequivocabilmente, molto più onerosa di quella con analogo elettrodotto aereo. In conclusione un attenta, approfondita e tecnicamente corretta analisi dei costi benefici fra le due tecnologie porta, quindi, a privilegiare l elettrodotto aereo rispetto a quello in cavo, con consistenti minor oneri per la collettività.

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