Rete

Non tutti i cavi sono uguali

Quali sono le principali differenze tra le varie tecnologie di cavi nella rete ad altissima tensione? In questo articolo diamo uno sguardo alle tecnologie più comuni.

Autore: Alessandro Cameroni


17 km nel tunnel e 1 km fuori, per un totale di 18 km. Sono i chilometri di cavo posati tra Airolo e Göschenen. La posa di una linea ad altissima tensione (220 000 volt, ovvero 1000 volte la tensione dell’elettricità che arriva nelle nostre case) rappresenta però una grande sfida, sia nella costruzione che nell’esercizio della rete. Per prima cosa bisogna decidere a quale tecnologia affidarsi, perché non tutti i cavi sono uguali. Per il progetto del Gottardo, Swissgrid ha esaminato la questione e valutato diverse opzioni. In questo articolo diamo uno sguardo alle tecnologie più comuni.

Quali sono le principali differenze tra le varie tecnologie di cavi ad altissima tensione? La risposta breve a questa domanda è che le differenze risiedono nel materiale isolante con cui sono isolati i conduttori. Per esaminare la questione in dettaglio, dobbiamo innanzitutto capire la differenza tra linee aeree e cavi sotterranei. Nei conduttori di una linea aerea, l’aria assume la funzione di materia isolante. Affinché questo funzioni, i conduttori devono avere una distanza sufficiente l’uno dall’altro. Con i cavi interrati non è possibile mantenere queste distanze ed è quindi necessario utilizzare altri metodi di isolazione utilizzando materiali come il gas, l’aria compressa o il polietilene. Ognuna di queste tecnologie presenta vantaggi e svantaggi.

Tracciato cavi 220 kV Airolo – Göschenen

Cavo con polietilene (XLPE) come materiale isolante

I cavi con polietilene come materiale isolante sono lo standard per i cavi ad altissima tensione e sono stati recentemente utilizzati da Swissgrid a Bözberg e tra La Bâtiaz e Le Verney. Sono molto versatili, in quanto vengono installati in apposite scatole in cemento, in tunnel e persino sott’acqua, ad esempio sulla linea 150 kV tra Brusino e Morcote. L’anima del cavo è costituita da un conduttore in rame o alluminio che trasporta l’energia elettrica. Sono rivestiti da diversi strati isolanti, sempre in polietilene. Gli strati aggiuntivi servono per l’impermeabilità, la protezione meccanica o la messa a terra delle correnti capacitive e di corto circuito. Lo svantaggio di questa tecnologia è il peso. I cavi devono quindi essere arrotolati su più bobine e trasportati con molti veicoli per trasporti eccezionali. Per collegare questi cavi sono necessari dei manicotti. Le singole lunghezze di cavo possono essere collegate tra loro con dei manicotti.

Struttura di un cavo interrato (220 kV)

Struttura di un cavo interrato
Struttura di un cavo interrato (220 kV)

Superconduttori

I superconduttori sono materiali che presentano una conducibilità elettrica molto elevata a basse temperature. Questi materiali possono essere utilizzati per realizzare cavi simili agli XLPE, con l’aggiunta di un sistema di raffreddamento (solitamente con azoto liquido).

Questo prodotto consente inoltre una capacità di trasmissione elevate. Un altro vantaggio è che il cavo non emette calore nell’ambiente e può quindi essere costruito in modo più compatto (minore distanza tra i singoli cavi). I campi magnetici sono limitati. Lo svantaggio è che è necessario il raffreddamento, che comporta costi di esercizio e richiede manutenzione. L’uso di superconduttori a bassa tensione in una rete di trasmissione richiede trasformatori, il che aumenta i costi di investimento. Sebbene questa tecnologia sia nota da tempo, la sua implementazione è ancora in fase di sviluppo. Finora è stata utilizzata per brevi distanze e non è quindi adatta per la posa di 18 chilometri di cavi.

Cavi isolati a gas

Le linee isolate a gas (GIL) utilizzano la stessa tecnologia degli impianti di smistamento isolati a gas (GIS). Il conduttore viene inserito in tubi metallici riempiti di gas. Al momento, come gas isolante viene utilizzato l’esafluoruro di zolfo (SF6), un gas a effetto serra 26 000 volte potenzialmente più nocivo del CO2. In alcune sottostazioni svizzere di media tensione vengono attualmente utilizzate alternative più ecologiche al gas SF6. Non esiste ancora un’altra soluzione per l’altissima tensione, ma probabilmente è solo questione di tempo.

Cavi isolati ad aria compressa

I cavi isolati ad aria compressa sono un prodotto con una struttura simile a quella di una linea isolata a gas. In questo caso l’isolamento non è costituito da gas speciali, ma da aria compressa (fino a 10 bar). Si tratta di una nuova tecnologia che manca ancora di esperienza e di licenze per l’utilizzo nel settore dell’alta tensione. Il materiale del conduttore è l’alluminio.

Dopo un’attenta analisi, Swissgrid ha optato per i cavi XLPE per il progetto di posa dei cavi del Gottardo.

Visualizzazione del tunnel tecnico
Visualizzazione del tunnel tecnico in cui verranno posati i cavi.

Chi decide se realizzare una linea aerea o una in cavo interrato e sulla base di quali criteri decisionali?

Per ogni progetto di rete Swissgrid elabora sia varianti in linea aerea sia interrate. Queste varianti servono da base per una decisione in merito a corridoi e alle tecnologie.

La decisione sulla tecnologia da utilizzare e su quale corridoio sia il più idoneo viene presa dal Consiglio federale nell'ambito della procedura del piano settoriale. Poiché ogni situazione è diversa, i fattori di sviluppo territoriale, l'ambiente e gli aspetti tecnici ed economici vengono analizzati per ogni progetto sulla base dello «Schema di valutazione delle linee di trasmissione».


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Communication Manager


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