Vediamo nel dettaglio cosa sono i conduttori HTLS e quali sono le loro proprietà. Nell'articolo anche un recente caso studio per Elia Belgio
Una linea di trasmissione è una struttura che serve per trasportare energia o segnali per grandi distanze. Un esempio di linea di trasmissione è quella della corrente elettrica, composta dalla struttura e dai relativi cavi ad essa passanti. In questo caso si parla di elettrodotti ad alta tensione che possono essere aerei, con un’infrastruttura composta da tralicci (comunemente in metallo, ma anche in legno o calcestruzzo) e conduttori, o interrati, con un’infrastruttura composta da condutture interrate (cavidotti) in cui passano i cavi. Il cavo, pertanto, è un elemento fondamentale della linea di trasmissione e va scelto con particolare cura e secondo criteri di sostenibilità, economicità e performance. In questo scenario il conduttore HTLS non è altro che questo cavo e HTLS è l’acronimo che ne identifica la tipologia.
HTLS significa High-Temperature Low Sag e un conduttore HTLS è un conduttore capace di non deteriorarsi fisicamente e mantenere intatte le sue capacità di trasmissione a temperature più alte dei conduttori convenzionali. Come è facile intuire, proprio per queste sue proprietà, si tratta di un conduttore più costoso da implementare su una nuova linea, ma costituisce invece una scelta economica per l’ammodernamento delle linee esistenti, come vedremo nel caso studio finale che ha per oggetto l’installazione dei conduttori ACCS-sens De Angeli per Elia, il TSO belga.
Indice
1. Conduttori HTLS
Costruire una nuova linea di trasmissione non ha difficoltà solo tecniche e/o economiche: essendo un’opera che impatta sull’ambiente per decine, talvolta centinaia di km, coinvolge più attori sia a livello politico sia a istituzionale. Inoltre trovare luoghi adatti per farla passare non è sempre semplice. Se si costruisce una linea interrata si può andare incontro a difficoltà dovute alla struttura del terreno (basti pensare a uno strato roccioso che può essere molto oneroso da attraversare o a un’eccessiva permeabilità che potrebbe portare a ristagni che nel lungo periodo danneggerebbero le componenti hardware dell’infrastruttura). Se invece si costruisce una linea di trasmissione aerea è facile intuire come un interlocutore fondamentale diventi l’ente preposto all’autorizzazione paesaggistica in quanto l’infrastruttura di tralicci e cavi impatta sul paesaggio naturale o urbano in cui questa è collocata. Anche per questa tipologia di linea di trasmissione restano comunque le difficoltà tecniche e ambientali dovute, ad esempio, a un clima che sta cambiando e all’imprevedibilità di un elemento come il carico della neve e, per quanto gli ingegneri lavorino sempre con abbondanti margini di sicurezza, l’economia dei lavori prevede di non presupporre scenari “impossibili” che potrebbero tuttavia accadere qualora si presentassero eventi eccezionali difficili da prevedere.
Non è difficile intuire che in ordine di questo si cerchi di limitare quanto più possibile la costruzione di nuove linee e si punti ad ammodernare quelle esistenti per ottenere le massime performance possibili in termini di efficienza e sicurezza.
1.1 Conduttori HTLS: a cosa servono?
Per ottimizzare le linee esistenti bisogna far sì che siano in grado di supportare un aumento della tensione senza diminuire le loro prestazioni. Aumentare la tensione significa aumentare il lavoro che deve fare il cavo per gestirla e questo lavoro si traduce in calore. Questo calore porta a un surriscaldamento dell’infrastruttura che, se non è opportunamente predisposta, perde in efficacia mentre si deteriora rapidamente. Un esempio? Supponiamo che la nostra vecchia linea di trasmissione sia una persona non allenata per correre che sta camminando per andare da un punto A a un punto B. Se all’improvviso le chiediamo di correre certo, può farlo, ma il suo corpo si scalderà, suderà, e si stancherà fino a fermarsi prima del traguardo che magari avrebbe raggiunto più lentamente, ma comodamente, continuando a camminare.
Appare chiaro come un conduttore HTLS sia la persona allenata per correre, ovvero un cavo più grosso o più resistente. Resta inteso che, esattamente come accade per una persona, anche ben allenata, ha una soglia oltre il quale non può andar veloce pena stancarsi o farsi male. Pertanto anche un conduttore HTLS ha comunque dei limiti massimi di utilizzo in termini di temperatura e sollecitazioni.
1.2 Conduttori HTLS: cosa sono?
Il calo di performance citato nel paragrafo precedente provoca di fatto una diminuzione della distanza che possono percorrere – ad esempio prima della presenza di un traliccio, o un’innalzamento del traliccio stesso – qualora non si volesse aumentare il numero dei pali, ma entrambe le soluzioni appaiono poco felici dal punto di vista paesaggistico. Allo stesso modo le linee interrate, pur non dovendo sopportare neve, vento e gelo, hanno un altro terribile nemico: le vibrazioni (senza scomodare un fenomeno tellurico possiamo immaginare la vicinanza di una metropolitana o lo stesso passaggio di una linea ferroviaria) e un aumento di tensione su cavi inadatti ne amplificherebbe i danni. I conduttori HTLS non sono altro che conduttori “allenati” per resistere alle situazioni dei cavi convenzionali, ma in situazioni di temperatura più alta. Di fatto, come analizzeremo nel prossimo paragrafo, sono “solo” cavi fatti con materiali più resistenti o con uno sviluppo tecnologico più performante.
2. Conduttori HTLS: tipi
La maggior parte delle linee di trasmissione oggi utilizza come materiale principale l’alluminio per la sua conducibilità e la sua leggerezza. Al più lo rinforza con l’acciaio per aumentarne la resistenza alla flessione anche in caso di campate maggiori. Per campata si intende la distanza che il cavo deve coprire, ad esempio da un traliccio A a un traliccio B. Il cavo non può essere teso in quanto questo ne aumenterebbe la rigidità indebolendolo in presenza di carichi (ad esempio la neve) e non può essere nemmeno troppo lento in quanto questo provocherebbe oscillazioni pericolose o una inammissibile vicinanza con altri cavi in presenza di vento. Quindi si può dire che il conduttore deve essere “il più tirato possibile” nella configurazione in cui sopporta i carichi atmosferici. Questo risultato si può aggiungere con conduttori HTLS scelti per tecnologia, materiali e costi.
2.1 Conduttori smart conductor
Uno Smart Conductor è un conduttore che consiste in un cavo composto da un tubo in acciaio e alluminio con all’interno una fibra ottica capace di comunicare con apparecchiature predisposte lo stato della linea (guasti, rotture, temperatura, vibrazioni). Come è facile intuire, questo monitoraggio real-time della linea di trasmissione porta a un quasi annullamento dei disservizi grazie alle manutenzioni mirate che, a loro volta, portano a un risparmio di risorse con un conseguente abbattimento dei costi.
Si tratta di una tecnologia adatta all’ammodernamento delle linee esistenti che consente di risparmiare opere infrastrutturali con uno “sconto” pari al 75% rispetto al costo di una nuova linea.
2.2 Conduttori Invar core
Un conduttore Invar Core è un conduttore HTLS che consiste in un cavo composto da un interno in una lega di ferro e nichel “Invar” caratterizzato da un ridotto coefficiente di dilatazione termica, a cui sono abbinati mantelli conduttivi in Thermal Aluminium Alloy Al-Zr (IEC 62004). Si tratta della tecnologia più utilizzata al mondo per la sua economicità di installazione e la sua capacità di sopportare tensioni altissime.
2.3 Conduttori Gap-type
Un conduttore Gap-Type è un conduttore HTLS che consiste in un cavo con uno spazio (gap) riempito di un lubrificante termo-resistente che separa l’anima in acciaio zincato o ACS (Aluminium Clad Steel) dai mantelli conduttivi esterni in Thermal Aluminium Alloy Al-Zr. Ha straordinarie caratteristiche meccaniche anche in condizioni meteo avverse. Si tratta di una tecnologia adatta all’ammodernamento delle linee esistenti in quanto consente di mantenere i tralicci che esistono già risparmiando opere infrastrutturali.
2.4 Conduttori ACSS
Un conduttore ACSS è un conduttore HTLS che consiste in un cavo con un’anima composta da fili di acciaio ad alto carico UHTS e protetta da un tubo in zinco-alluminio, mentre i mantelli conduttivi sono in alluminio ricotto. Si tratta di una tecnologia adatta all’ammodernamento delle linee esistenti che operano con conduttori AAAC che incrementa la portata dell’energia e limita le perdite di linea.
2.5 Conduttori ACCM
Un conduttore ACCM è un conduttore HTLS che consiste in un cavo composto di un’anima portante formata da più elementi compositi in fibra di carbonio termo-resistente e cordati tra loro. Questo nucleo viene protetto da un nastro e da un tubo di alluminio che lo rende inattaccabile dagli agenti atmosferici. Si tratta del conduttore nudo più innovativo al mondo perché raggruppa in un unico cavo tutti i vantaggi dei conduttori precedenti: trasmissione, robustezza, leggerezza e sicurezza, anche se è meno economico di un conduttore nudo standard in alluminio rinforzato.
2.6 Conduttori ACCS
Un conduttore ACCS è un conduttore HTLS che consiste in un cavo formato da un’anima portante in fibra di carbonio termo-resistente, ricoperta da un nastro e protetta da un tubo di alluminio estruso che lo rende inattaccabile dagli agenti atmosferici. Si tratta di un conduttore con eccellenti performance in termini di robustezza, trasmissione e leggerezza rispetto a un conduttore standard.
2.7 Conduttori ACCS-Sens
Un conduttore ACCS-Sens è un conduttore HTLS che consiste nel conduttore ACCS con inserite delle fibre ottiche a diretto contatto con il nucleo di carbonio. Queste hanno l’obiettivo di monitorare l’integrità dell’anima portante durante le fasi di produzione e installazione.
3. Caso studio: conduttori ACCS De Angeli Prodotti
Al fine di capire come può essere utile l’utilizzo di un conduttore HTLS nell’ammodernamento di una linea esistente proponiamo il caso studio di De Angeli per Elia, con 350 km di conduttori HTLS ACCS-Sens installati in Belgio tra il 2021 e il 2022.
3.1 Il cliente: Elia, TSO del Belgio
Elia è l’operatore del sistema di trasmissione in Belgio e in Germania ed è uno dei cinque principali operatori TSO in Europa con 19.192 km di connessioni.
3.2 Il problema: ammodernare la linea attuale in alluminio
La linea attuale era composta da un conduttore interamente realizzato in lega di alluminio. Questo lo rendeva un conduttore più leggero rispetto ad altri conduttori standard con anima in acciaio ed esponeva l’utilizzo di conduttori pesanti all’essere un rischio. Per questo era fondamentale scegliere una tecnologia con anima di carbonio: efficiente e leggerissima.
3.3 La soluzione: installazione dei conduttori ACCS-Sens De Angeli Prodotti
Dopo la fabbricazione dei conduttori ACCS-sens nello stabilimento veneto di De Angeli Prodotti ci si è trasferiti in Belgio per l’installazione. L’installazione di 350 km di conduttori ha portato a una fase di cordatura durata più di un anno che De Angeli Prodotti ha seguito in ogni momento direttamente sul luogo.
La nostra presenza in sito è fondamentale per formare le persone che si occupano della messa in opera dei cavi, al fine di poter fare un’installazione a regola d’arte. Non solo: i nostri tecnici altamente specializzati si occupano di controllare tutte le apparecchiature e le strumentazioni utilizzati a tale scopo al fine di mantenere gli standard elevati che chiediamo per garantire al cliente finale il rispetto di quelle esigenze di affidabilità e sicurezza di cui abbiamo parlato.
Conclusione
Come si è letto nel presente articolo, tutti i conduttori HTLS rappresentano un’ottima soluzione per ammodernare le linee di trasmissione esistenti. Data la ricerca costante che ha caratterizzato un mercato in crescita e volto alla transizione elettrica, le possibilità sono diverse e coprono un’ampia casistica di problemi.
Noi di De Angeli Prodotti siamo orgogliosi di dire che seguiamo tutte le fasi, dalla stesura del progetto alla scelta della soluzione migliore per il cliente, dalla realizzazione dei pezzi in Italia fino alla loro messa in opera.
