24 Marzo 2017, Trento

Transcript

1 24 Marzo 2017, Trento La moderna meteorologia a supporto degli operatori del sistema elettrico La risposta di RSE attraverso lo sviluppo di sistemi di previsione ed allertamento meteorologico, monitoraggio dei fenomeni atmosferici estremi e ricerca di soluzioni di mitigazione M. Lacavalla, P. Marcacci, R. Bonanno

2 Introduzione RSE SpA - Ricerca sul Sistema Energetico Gruppo di Ricerca: Clima e Meteorologia Sperimentazioni e modellistica su fenomeni di particolare rilevanza per la sicurezza della rete elettrica (manicotti, temporali, salino) Cambiamenti climatici e loro impatto sul sistema elettro-energetico Monitoraggio in tempo reale della radiazione al suolo da satellite Previsione modellistica e monitoraggio delle fonti rinnovabili

3 Resilienza della rete Il tavolo tecnico dell AEEGSI AEEGSI ha avviato, ad aprile 2016,un tavolo tecnico con i Distributori e Terna per definire le Linee Guida per la predisposizione di un «Piano di Lavoro» per il miglioramento della resilienza del sistema elettrico, tenendo conto degli eventi meteorologici severi e persistenti degli ultimi 15 anni RSE è coinvolto nella definizione di «Dati e metodologie per la caratterizzazione di eventi meteo avversi per il sistema elettrico»

4 Eventi meteo rilevanti per il sistema elettrico

5 Il problema delle wet-snow I fenomeni atmosferici causano la maggior parte dei fuori servizio delle linee elettriche aeree e danni diretti e indiretti pari ad alcune centinaia di M /anno Nella stagione invernale l accumulo di ghiaccio e neve sui conduttori determina sovraccarichi che spesso superano i valori di progetto I criteri di progettazione e di definizione dei carichi climatici delle linee aeree (IEC e 61774) sono in fase di revisione

6 Inquadramento normativo

7 Considerazioni meteorologiche sui fenomeni nevosi in Italia Non tutte le nevicate sono favorevoli alla crescita di un manicotto Solo le nevicate di tipo wet (alto contenuto di acqua liquida nel fiocco) hanno elevata capacità di aderire alle superfici Oltre il 99 % delle nevicate che provocano disservizi in Italia è di tipo wet. Esistono specifici modelli di accrescimento di manicotto per questo tipo di nevicate (Makkonen Model ISO12494) Sul nord Italia wet-snow avvengono con temperature comprese tra -2 C e +2 C e solitamente con basse intensità del vento (V<2-3 m/s) Sul centro sud Italia si possono avere nevicate wet anche con venti più intensi

8 Formazione manicotti di neve Alcuni tipi di nevicate provocano danni alle linee elettriche causando disalimentazione e talvolta necessità di ricostruzione di porzioni di rete Danni diretti Traliccio AT collassato per manicotto in Valtorta (BG) Danni indiretti Danni linea MT per manicotto in Appennino Centrale Fase AT a terra per manicotto di 20 cm di diametro zona Cuneo Albero su linea AT

9 Gli effetti dei cambiamenti climatici negli ultimi decenni sulle nevicate Diminuzione del numero di eventi nevosi Aumento degli eventi di wet-snow

10 Il fenomeno della wet-snow e la formazione di manicotti di ghiaccio +2 C T>=+2 C -2 C -2.0 C<T<+2 C VENTO

11 Soluzioni di mitigazione carichi neve/ghiaccio

12 L approccio di RSE per prevedere i manicotti sui conduttori di linee elettriche aeree Modelli meteorologici globali e locali per prevedere eventi di wet-snow Modelli di accrescimento dei manicotti di ghiaccio per calcolare i carichi sulle linee Monitoraggio in situ della formazione dei manicotti per validare i modelli numerici

13 Sistema di previsione meteorologica GLOBALI Condizioni iniziali e al contorno ECMWF +72h 12 km LOCALI RAMS, WRF +72h - 4 km

14 Struttura sistema previsionale Global model ECMWF/GFS RUN 12UTC High resolution Model RAMS/WRF forecast +72h WOLF Risoluzione Risoluzione Modello di crescita Modello corrente Anti-Icing (AI)

15 Portale WOLF

16 Output WOLF

17 Impatto di WOLF sul sistema elettrico L utilizzo, ove possibile, delle correnti di anti-icing previste riduce il rischio di sovraccarico meccanico, una delle principali cause di guasto prolungato alle linee. Opportune strategie di dispacciamento possono salvaguardare le linee in antenna La conoscenza anticipata delle zone soggette al fenomeno può consentire un invio mirato di squadre di pronto intervento La valutazione ex-post dei danni alle linee correlati ai sovraccarichi previsti permette di ricavare la vulnerabilità della linea Utilizzo delle correnti di anti-icing Strategie di dispacciamento Invio squadre pronto intervento Valutazioni ex-post vulnerabilità linee Riduzione tempi di intervento Interventi strutturali Riduzione complessiva dei costi di disservizio (indennizzi + danni strutturali)

18 Monitoraggio meteo e crescita manicotti presso stazione sperimentale RSE Misure meteorologiche alla stazione WILD di Vinadio (CN) Nivometro Disdrometro Anemometro ultrasonico Stazione meteo Pluviometro

19 Studio di coatings innovativi di tipo super idrofobico e ice-fobico WILD (Wet-snow Ice Laboratory Detection) Test di nuovi conduttori o di trattamenti superficiali per ridurre il rischio di formazione di manicotti in caso di wet-snow

20 Monitoraggio manicotto Stazione WILD (Vinadio)

21 19/12/2016, risposta dei conduttori ice-fobici alla crescita del manicotto 16:00, -1.8 C, sn, 0.2mm/h 17:00, -1.6 C, sn, 1.2mm/h 18:00, -2 C,sn, 1mm/h 19:00, -1.9 C, sn, 1mm/h 20:00, -1.6 C,sn, 1mm/h 21:00, -1.4 C,sn,1mm/h

22 Rete di stazioni di monitoraggio wet-snow

23 Mappatura carichi di manicotto sull Italia Orografia modello MESAN rianalisi meteorologica Periodo: Risoluzione: 5km Filtro wet-snow

24 Mappatura carichi di manicotto sull Italia Prec (mm/gg) T2m (max,min,med) Vento 10m (massimo gg)

25

26 Nevicata del dicembre 2013

27 MERIDIA (in fase di sviluppo in RSE) MEteorological Reanalysis Italian Dataset ERA 5 Reanalysis Risoluzione: 30 km WRF-NMM Risoluzione: 4 km Periodo: Dati di rianalisi meteorologica corretti con campi osservati al suolo attraverso opportune tecniche statistica per riduzione bias Campi meteorologici al suolo: Precipitazione, temperatura al suolo, intensità del vento ecc.

28 Nubifragi Precipitazioni da banche dati osservative agenzie regionali Individuazione attraverso la mosaicatura dei dati radar della Protezione Civile di precipitazioni particolarmente intense su scala sub-giornaliera Combinazione dati stazioni + dati radar

29 Caso studio segnalato da ARETI novembre 2013 Nubifragi a Roma e allagamenti cabine (radar + stazioni)

30 19-20 novembre 2013 Nubifragi a Roma Dataset osservativo + radar Dataset rianalisi meteorologica MESAN

31 FORTI TEMPORALI: danni diretti e indiretti tromba d aria Concorezzo 7 luglio 2001 tromba d aria Trezzo d Adda 29 luglio 2013

32 Il sistema di allertamento per forti temporali sviluppato da RSE

33 STAF - Storm, Track Alert & Forecast Tromba d aria Trezzo 29/07/2013 Animazione radar meteorologico Piemonte-Bric della Croce e satellite MSG

34 RADAR + SATELLITE = ingredienti di STAF Radar Meteorologico Satellite geostazionario Msg 5 15 (5 Rss) Campi di temperatura canale IR 10.8 Mappe radar di riflettività o pioggia

35 STAF - Storm, Track Alert & Forecast Sistema di allerta per temporali INTENSI I modelli numerici di previsione meteorologica ci aiutano a prevedere le condizioni generali (a grande scala) per lo sviluppo dei temporali a 1 o 2 gg Il nowcasting, ovvero una previsione locale e a brevissima scadenza, è possibile solo monitorando continuamente il fenomeno giàin atto Gli strumenti che permettono questo monitoraggio sono il radar meteorologico e il satellite

36 Sistema di previsione ed allerta per forte vento Tempesta di grecale su Toscana

37 Dati relativi a trombe d aria in Italia ESWD European Severe Weather Database (

38 Onde di calore Riduzione della portata delle linee a fronte di un aumento della domanda per richiesta condizionamento Aumento freccia conduttore e riduzione franco di rispetto Fragilità dei giunti di media tensione in aree urbane Utilizzo dataset MESAN/MERIDA per individuazione giornate con temperature elevate e con contemporanea assenza di vento Valutazione della persistenza del fenomeno (durata) Studio frequenza e tempi di ritorno di onde di calore Modelli climatici per scenari futuri

39 Onde di calore Caso studio Agosto 2003 Dataset osservativo Serie di temperatura stazione meteo Dataset di rianalisi meteorologica

40 Rischio di scarica su isolatori Inquinamento SALINO

41 Mappatura Salino In fase di sviluppo metodologia per la definizione di una mappa nazionale del livello di inquinamento sulla base di stime modellistiche e dati di deposito. Nell ambito della Ricerca di Sistema ed in collaborazione con Terna, RSE ha ricavato una prima mappatura del territorio nazionale, basata sui livelli di inquinamento dovuti al particolato fine ed al sale marino, suddivisi in una scala di 5 valori da molto leggero a molto pesante. Ciò ha permesso di individuare 200 siti di campionamento del deposito salino. In tali siti è stata avviata una campagna di misura biennale su isolatori campione collocati in corrispondenza di sostegni delle linee aree di alta tensione della rete elettrica nazionale. Successivamente, con un lavoro di post-processing dei dati misurati integrati con le stime modellistiche sarà possibile migliorare e aggiornare la mappatura dell inquinamento a cui sono esposti gli isolatori. Attività in fase di definizione e sviluppo: catena modellistica per la previsione meteo a breve termine dell inquinamento salino sull Italia

42 Livello di inquinamento medio sull intero territorio nazionale (INQ) definito come somma dei contributi alle concentrazioni di PM10 dovuti alle sorgenti antropiche e, con peso doppio, alla componente di origine marina: Mappatura Salino Livelli di Descrizione INQ inquinamento livello 1 molto leggero [3-4] livello 2 leggero (4-8] livello 3 medio (8-11] livello 4 pesante (11-14] livello 5 molto pesante >14

43 Mappatura inquinamento salino Mappatura precedente Mappa preliminare RSE

44 Impatto del cambiamento climatico sul sistema elettrico RSE ha una attività di modellistica basata sulla elaborazione di dati provenienti da modelli climatici e definizione di scenari futuri per il sistema elettrico

45 Possibili effetti del cambiamento climatico sulla rete

46 Diminuzione della produzione idroelettrica Incremento dei disservizi elettrici Riduzione della disponibilità di acqua per impianti termo elettrici Precipitazioni estreme PRCPTOT Periodi siccitosi Incremento della domanda di energia Diminuzione della capacità di trasporto dell energia

47 Altre attività meteo: Stima della radiazione al suolo Integrazione rinnovabili nel sistema elettrico

48 Irradianza da satellite Stima indiretta Identificazione del tipo di nube (opacità, spessore) Ozono Aerosol Assorbimento e riflessione Vapor d acqua Nubi Albedo Stima irradianza al suolo

49 Valutazione della produzione fotovoltaica e monitoraggio in tempo reale 1 Stima di irradianza al suolo su tutta l Italia ogni 15 ogni 4 Km 2 3

50 Previsioni per le rinnovabili Modello meteorologico a scala globale (1 punto ogni 15 Km, ogni 6 ore) Modello meteorologico a scala locale (1 punto ogni 3 o 4 Km, ogni ora) Previsione delle variabili meteo che determinano la produzione STATISTICA Previsione della produzione dell impianto Scopo: «previsione della produzione di un impianto per i tre giorni seguenti, a passo orario»

51