La costruzione e il funzionamento di un parco eolico richiedono un gran numero di componenti tecnici che trasportano l'elettricità generata in modo sicuro, affidabile ed economico nella rete. Uno dei componenti più importanti – e spesso sottovalutati – sono i cavi a media tensione. Costituiscono la spina dorsale del cablaggio interno del parco e garantiscono che ogni turbina eolica convogli in sicurezza la propria elettricità verso la sottostazione o il punto di connessione alla rete con basse perdite.
Questa guida spiega in modo comprensibile:
Ogni turbina eolica genera energia elettrica a livello di generatore (tipicamente tra 400 V e 1.000 V). Questo viene trasformato in media tensione (di solito 20 kV o 30 kV, più raramente 10 kV o 33 kV) tramite un trasformatore nell'impianto o nella torre.
Il motivo per cui si usa la tensione media:
- Perdite di trasmissione più basse: Tensione più alta = correnti più basse = minore perdita di calore.
- Sezioni trasversali economiche dei cavi: Per la media tensione, le sezioni trasversali dei conduttori più piccole sono sufficienti rispetto a bassa tensione, il che riduce i costi.
- Compatibilità di rete: I punti di connessione alla rete degli operatori del sistema di distribuzione solitamente operano nella gamma di media tensione.
- Struttura di parcheggio sicura e robusta: I cavi a media tensione sono progettati per le capacità di trasmissione richieste e aumentano l'affidabilità operativa.
In breve: senza cavi a media tensione, il cablaggio interno di un parco eolico non sarebbe tecnicamente fattibile.
I cavi a media tensione hanno diversi compiti centrali nel parco eolico:
2.1 Trasmissione di energia dalla turbina eolica alla rete del parco
Essi si collegano:
- Turbine eoliche → cablaggio collettore
- Cablaggi di raccolta → centro di controllo del parcheggio / stazione di trasferimento
- Stazione di trasferimento → sottostazione / connessione alla rete
2.2 Abilitazione della commutazione ad anello o filo
I parchi eolici sono tipicamente chiamati:
- Sistema ad anello (maggiore affidabilità) oppure
- Sistema a fili (più conveniente)
Cablato. I cavi a media tensione devono supportare concetti adeguati di commutazione e protezione per questo.
2.3 Comunicazione e controllo
Molti cavi a media tensione contengono cavi in fibra ottica integrati per :
- Comunicazione con la centrale
- Connessione al centro di controllo di rete
- Monitoraggio, sicurezza e controllo
2.4 Messa a terra e legame equipotenziale
La treccia di schermatura dei cavi adotta:
- Dissipazione delle correnti residue
- Controllo del potenziale
- Riduzione delle influenze elettromagnetiche
I cavi a media tensione più comuni nel parco eolico sono:
3.1 Tipi di cavi
-
N2XSY / NA2XSY
Conduttori di rame o alluminio, isolamento XLPE, ampiamente utilizzati nella gamma del vento (10–30 kV).
-
N2XSEY / NA2XSEY
Con tenuta longitudinale e trasversale – utile per terreni umidi.
-
Cavi con corsie in fibra ottica
Soluzione combinata per energia + dati.
3.2 Livelli di tensione comuni
- 20 kV (standard in Germania)
- 30 kV (crescente importanza per grandi parchi)
- 33 kV (comune per progetti internazionali)
3.3 Metodi di sposizione
- Sepoltura diretta
- Installazione nel tubo protettivo
- Vassoi per cavi (rari, soprattutto nell'area della sottostazione)
- Sottopassaggi (metodo di perforazione a filo, HDD)
Qui inizia la parte cruciale, perché gli errori nella pianificazione dei cavi sono tra i problemi più costosi nella costruzione di parchi eolici.
4.1 Calcolo di carico e perdita
Aspetti chiave:
- Sezione trasversale del cavo in base alla capacità di carico di corrente
- Capacità di carico dipendente dalla temperatura
- Accumulo e filamenti paralleli
- Manutenzione della tensione e calcolo della caduta di tensione
4.2 Pianificazione topologica (anello vs. filo)
Cablaggio ad anello:
Cablaggio a filo:
4.3 Analisi del suolo e della geologia
Il suolo influisce:
- Dissipazione del calore
- Profondità di posa
- Misure protettive
- Durata operativa del cavo
Terreno pietroso → letti di sabbia, tubi protettivi
Terreno umido → cavi sigillati longitudinalmente e trasversalmente utili
4.4 Stress meccanico
Particolarmente critico:
- Raggi di curvatura
- Forze di trazione durante la posa
- Protezione nelle aree di transizione (ad esempio base della torre)
4.5 Concetti di EMC e Schermatura
Importante per:
- Tecnologia di misurazione e controllo
- Minimizzazione dell'interferenza
- Concetti di messa a terra nella rete di parcheggio
4.6 Permessi e standard
I pianificatori devono tenere conto degli standard pertinenti, tra cui:
- VDE 0276 (cavo a media tensione)
- VDE 0100 / 0101 (Costruzione di sistemi ad alta tensione)
- Condizioni tecniche di connessione (TAB) dell'operatore di rete
- Permessi edilizi per percorsi, sentieri, sottopassaggi
Dopo la messa in servizio, inizia il compito a lungo termine: operazioni sicure per 20-30 anni.
5.1 Test e misurazioni regolari
I test tipici sono:
- Misurazioni della scarica parziale
- Test a proiettili
- Misurazioni dell'isolamento
- Controlli termografici di giunzioni e stazioni
5.2 Monitoraggio delle aree critiche
Zone di pericolo speciali:
- Punte di presa
- Transizioni alla base della torre
- Sottopassaggi
- Aree con movimento del suolo o uso agricolo
5.3 Documentazione e Tracciamento dei Percorsi
Gli operatori devono sapere dove si trova ogni cavo. Importante per:
- Riparazioni
- Terrapieno
- Gestione degli incidenti
La mancanza di documentazione è uno dei rischi operativi più comuni.
5.4 Modelli tipici di errore
- Danni alla guaina causati da pietre o forze di trazione
- Difetti nella presa (causa più comune di guasto)
- Ingresso di umidità
- Sovraccarico termico
5.5 Riparazioni e costi
Le riparazioni dei cavi a media tensione richiedono tempo:
- Localizzazione per localizzazione della faglia
- Scoperta del percorso
- Assemblaggio delle prese in condizioni particolari
I costi sono spesso nell'intervallo di cinque cifre per ogni sinistro.
I cavi a media tensione sono un elemento centrale di ogni parco eolico. Garantiscono la trasmissione sicura, efficiente e affidabile dell'energia generata e hanno un impatto significativo sia sui costi di costruzione che operativi . Una pianificazione professionale, un'installazione di alta qualità e un attento monitoraggio durante il funzionamento sono fondamentali per garantire un'alta disponibilità delle turbine e un funzionamento senza problemi del parco eolico per decenni.
