I nuovi elettrodotti a 5 Fasi per una transizione energetica sostenibile

To achieve decarbonization goals, the connections of renewable energy sources to the National Transmission Grid (NTG) are expected to increase in order to compensate for the gradual face out of traditional power plants; in this context, the goal of the Transmission System Operator (TSO) is to ensure the connection of renewable energy sources and, at the same time, users to the NTG, guaranteeing high levels of power quality, safety, and minimizing interaction with the environment both in terms of electromagnetic fields and visual interaction. Nowadays, the solutions used for the energy transmission in High and Extra High Voltage (HV/EHV) in alternating current and overhead lines are the Single-Circuit and Double-Circuit power lines; within the paper, a new innovative solution identified by Terna and named "5-Fasi” (5F) is introduced and analysed. The study conducted in the Thesis will demonstrate the positive contribution that the innovative solution would bring to the transmission service in so many of its aspects, from the emission of electromagnetic fields to the capability and visual interaction. In the Thesis, the main aspects of an overhead power line are discussed; in particular, the First Chapter describes the design process of a HV/EHV ac overhead line and a description of the state of the art. In Chapter Two, all electrical parameters of conventional overhead lines are analytically evaluated and compared to the 5F solution, to arrive at the calculation of the characteristic impedance, a parameter of influence on the loadability of the overhead line itself. In Chapter Three, the calculation of magnetic fields was developed analytically evidencing the main advantages of the new 5F overhead lines in terms of magnetic field emissions if compared to conventional lines. The evaluation of electric fields and the possible problems are carried out in Chapter Four. The 5F solution proves to be an further asset in the TSOs' portfolio of technological solutions for the construction of new high-capacity, low EMF infrastructure and for the restoration of existing Single-Circuit backbones whose capability are limited by magnetic field constraints.

Per traguardare gli obiettivi di decarbonizzazione si prevede un incremento delle connessioni di fonti da energia rinnovabile alla Rete di Trasmissione Nazionale (RTN) per compensare la progressiva chiusura delle centrali elettriche tradizionali; in questo contesto, l’obiettivo del Trasmission System Operator (TSO) è di garantire la connessione delle fonti energetiche rinnovabili e, al tempo stesso, degli utenti alla RTN, garantendo alti livelli di qualità, sicurezza e minimizzando l’interazione con l’ambiente sia in termini di campi elettromagnetici che in termini di interazione visiva. Ad oggi, le soluzioni utilizzate per il trasporto di energia ad Alta e Altissima Tensione in corrente alternata ed in linea aerea sono gli elettrodotti in Singola Terna e in Doppia Terna; all’interno dell’elaborato si introduce ed analizza una nuova possibile soluzione impiantistica individuata da Terna e denominata “5 Fasi”. Lo studio condotto nella Tesi dimostrerà il contributo positivo che la soluzione innovativa porterebbe al servizio di trasmissione in tanti suoi aspetti, dall’emissione dei campi elettromagnetici alla capacità di trasporto della linea fino all’interazione visiva. Nell’elaborato sono affrontate le principali tematiche di una linea elettrica aerea; in particolare, nel Primo Capitolo è descritto il processo di progettazione di una linea elettrica aerea in corrente alternata di Alta ed Altissima Tensione e la descrizione dello stato dell’arte. Nel Secondo Capitolo sono valutati analiticamente tutti i parametri di servizio delle linee convenzionali in rapporto alla linea 5 Fasi per arrivare al calcolo dell’impedenza caratteristica, parametro di influenza sulla caricabilità della linea stessa. Nel Terzo Capitolo si è sviluppato analiticamente il calcolo dei campi magnetici per evidenziare quanto la linea a 5 Fasi sia più vantaggiosa rispetto alle linee convenzionali da un punto di vista di impronta magnetica. Nel Quarto Capitolo si è affrontato il problema dei campi elettrici e delle possibili problematiche che una soluzione impiantistica compatta come il 5 Fasi avrebbe potuto portare. La soluzione 5 Fasi si dimostra uno strumento ulteriore nel portafoglio delle soluzioni tecnologiche dei TSO per la realizzazione di nuove infrastrutture ad alta capacità di trasporto e bassi campi elettromagnetici e per il ripristino delle capacità di trasporto di dorsali in Singola Terna esistenti la cui portata è limitata da limiti di mediana di campo magnetico.