Terna sta studiando come sfruttare al meglio la ‘portata’ dei conduttori e trasportare più energia, soprattutto quella rinnovabile. Prosegue il piano di innovazione e digitalizzazione del Gruppo per dotare il Paese di un’infrastruttura hi-tech
Dispositivi che monitorano vento, temperatura e stabilità dei tralicci installati su 175 km di linee monitorano con maggior efficacia i fenomeni atmosferici e contribuiscono a prevenire eventuali criticità per la gestione dell’energia elettrica. Grazie alla sensoristica, Terna sta studiando come sfruttare al meglio la ‘portata’ dei conduttori e trasportare più energia, soprattutto quella rinnovabile. Prosegue il piano di innovazione e digitalizzazione di Terna per dotare il Paese di un’infrastruttura hi-tech
La complessità va governata, immaginare il futuro significa costruirlo. La vocazione innovativa di Terna si traduce nella creazione di solide opportunità, uno spazio delle idee e una cassetta degli attrezzi dove algoritmi e chiavi inglesi abilitano la transizione energetica, a beneficio dell’intero sistema elettrico nazionale.
In questo contesto Terna, la società che gestisce le reti per la trasmissione dell’energia elettrica in alta tensione, è impegnata nella ricerca, nell’utilizzo e nell’applicazione di soluzioni tecnologiche che consentono di analizzare diversi parametri come la temperatura, la ventosità, le tensioni elettriche, i carichi meccanici, con l’obiettivo di rendere più efficiente la manutenzione degli asset, limitare gli eventuali disservizi, a beneficio della sicurezza, della resilienza e dell’efficienza complessiva. Un contesto nel quale la tecnologia dell’internet delle cose (IoT) installata sui tralicci è fondamentale per raccogliere dati, analizzarli e ottimizzare la gestione dei flussi di potenza.
I dispositivi per proteggere la rete da calore e ghiaccio
Le linee elettriche sono esposte a fenomeni ambientali che influiscono sullo scambio termico del conduttore con l’ambiente e quindi sulla sua temperatura. In parole semplici, quanta corrente può scorrere all’interno di un conduttore, dipende da diversi parametri, tra cui ad esempio la temperatura ambiente, la velocità e la direzione del vento. L’eccessivo riscaldamento, quindi, può degradare un conduttore, in termini di caratteristiche meccaniche.
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Le alte temperature non sono però l’unico problema: l’inverno, infatti, ripropone puntualmente il problema degli accumuli di neve e la formazione dei manicotti di ghiaccio sui conduttori, che nei casi più estremi possono comprometterne il corretto funzionamento. La contrazione termica dovuta al freddo e il peso della neve possono infatti generare alcune criticità, perciò il controllo del tiro, ossia dello sforzo meccanico trasmesso al palo, è importantissimo per monitorare la rete e prevenire disservizi.
Storicamente le linee elettriche sono state strutturate per trasportare determinati valori di corrente, un approccio deterministico e precauzionale che consente di evitare sovraccarichi ed eccessivo riscaldamento dei conduttori.
In questo contesto si sono create le premesse per la progettazione di un sensore virtuale di temperatura in grado di rispondere positivamente a una domanda complessa: è possibile utilizzare i sensori già installati dal 2019 per monitorare la formazione del manicotto di ghiaccio e il tiro meccanico dei conduttori, anche per misurare la temperatura di questi ultimi?
Il sensore virtuale di temperatura di Terna
Per rendere più efficiente ed efficace il monitoraggio delle linee elettriche aeree, Terna nel 2019 ha sviluppato una serie di componenti innovativi come i nuovi sensori di tiro integrati nella morsetteria, sostituendo elementi convenzionali con le stesse caratteristiche geometriche, meccaniche ed elettriche. Un’innovazione che si integra perfettamente all’interno degli elementi di morsetteria esistente, indipendentemente dall’anno di costruzione della linea, permettendo di intercettare per tempo la formazione dei manicotti di ghiaccio e neve, attivando preventivamente la manutenzione ed evitando disservizi. Lo sviluppo e la certificazione dei nuovi sensori di tiro, oggetto di brevetti, sono stati portati avanti internamente da Terna, nell’ambito della struttura di Tecnologie/Realizzazione Impianti e Tecnologie.
L’innovazione originaria ha ‘moltiplicato’ il suo valore grazie allo sviluppo di un algoritmo, ideato da Terna e implementato in collaborazione con l’Università di Roma ‘La Sapienza’ ed Elis. Il risultato è un sensore virtuale di temperatura, che combina le informazioni convenzionali come il monitoraggio delle condizioni ambientali, la velocità del vento, la temperatura dell’aria e l’irraggiamento solare, con i dati proveniente dai nuovi sensori di tiro.
I dati sono raccolti con continuità e quindi aggregati e trasmessi ogni 15 minuti, quasi in “real time”, per ottenere una stima puntuale della temperatura del conduttore e in prospettiva quindi della sua ‘portata’, ovvero il valore di corrente trasmissibile dal conduttore.
Le informazioni raccolte dai sensori di tiro si integrano a quelle derivanti dalla stima a priori della temperatura del conduttore, ottenuta tramite le misure dei parametri ambientali. A partire dai dati IoT è perciò possibile implementare un algoritmo che stima la temperatura del conduttore in maniera distribuita sull’intera linea e di conseguenza ottimizzare l’utilizzo della linea elettrica in funzione dei suoi limiti termici.
Un match perfetto di dati che consente di ridurre l’incertezza e di sfruttare pienamente il potenziale della linea elettrica in completa sicurezza. Un cambiamento che, secondo le stime di Terna, consente di aumentare fino al 70% delle ore dell’anno la corrente trasmissibile delle linee elettriche monitorate, aumentando lo sfruttamento di un asset esistente e migliorando, in generale, la pianificazione dei nuovi.
Con questa innovativa tecnologia, attualmente Terna monitora circa 60 linee elettriche in Veneto, Abruzzo e Sicilia, con 200 sensori installati, di tiro e meteo. Nei prossimi anni il monitoraggio verrà esteso in altre regioni italiane.
Il sensore virtuale di temperatura è stato sviluppato internamente, da Francesco Palone, Responsabile Studi e Calcoli di Impianto nell’ambito di RIT-Tecnologie, e Veronica Tonti, esperta di Data Management già a partire dalla sua tesi di Laurea all’Università ‘La Sapienza’ di Roma. Allo stesso modo l’implementazione del sensore virtuale di temperatura è portata avanti internamente da Veronica Tonti e Riccardo Russo, Responsabile Data Management.
Terna investe oltre un miliardo per l’innovazione e la digitalizzazione
Per rispondere alla crescente complessità del sistema elettrico nazionale e innovare i propri asset, Terna dedicherà circa 1,2 miliardi di euro di investimenti, dei 10 miliardi di euro complessivi del Piano Industriale 2021-2025 ‘Driving Energy’, alla digitalizzazione e all’innovazione, concentrando gli sforzi sulle soluzioni più tecnologiche per il controllo da remoto delle stazioni elettriche e delle infrastrutture di trasmissione. Un quadro nel quale le attività di installazione di sensori, sistemi di monitoraggio e diagnostica, anche predittiva, al fine di migliorare la sicurezza, l’affidabilità e la resilienza delle reti elettriche, giocherà un ruolo chiave. Sono 70 i progetti di innovazione attivi nel 2021, la prevalenza dei quali dedicati al core business di Terna, perciò alla manutenzione della rete nazionale e alle attività di monitoraggio, anche attraverso l’uso di robot, droni, realtà virtuale e realtà aumentata.
