Previsione dell'accensione di incendi indotti dall'oscillazione dinamica del conduttore sotto forti venti

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 3998 (2023) Citare questo articolo

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Durante eventi di vento forte con condizioni di tempo secco, i sistemi di energia elettrica possono essere la causa di incendi catastrofici. In particolare, il contatto conduttore-vegetazione è stato riconosciuto come la principale causa di accensione degli incendi legati ai servizi pubblici. C’è un urgente bisogno di un’accurata analisi del rischio di incendi a supporto del processo decisionale operativo, come la gestione della vegetazione o le interruzioni preventive dell’energia elettrica. Questo lavoro studia il meccanismo di accensione causato dall'oscillazione del conduttore di trasmissione verso la vegetazione vicina e provocando un flashover. Nello specifico, lo stato limite studiato è definito come il conduttore che sconfina nello spazio minimo prescritto dalla vegetazione. Le caratteristiche stocastiche della risposta di spostamento dinamico di una linea di trasmissione multi-span sono derivate attraverso un'efficiente analisi spettrale nel dominio della frequenza. La probabilità di invasione in una posizione specifica viene stimata risolvendo un classico problema di prima escursione. Questi problemi vengono spesso affrontati utilizzando modelli statici equivalenti. Tuttavia, i risultati mostrano che il contributo del vento casuale allo spostamento dinamico del conduttore è apprezzabile in presenza di forti venti turbolenti. Trascurare questa componente casuale e dinamica può portare ad una stima errata del rischio di ignizione. La durata prevista dell'evento di vento forte è un parametro importante per determinare il rischio di ignizione. Inoltre, la probabilità di invasione è risultata altamente sensibile all’abbattimento della vegetazione e all’intensità del vento, il che evidenzia la necessità di dati ad alta risoluzione per queste quantità. La metodologia proposta offre una potenziale strada per una previsione accurata ed efficiente della probabilità di accensione, che rappresenta un passo importante nell’analisi del rischio di incendi.

Gli incendi boschivi, noti anche come incendi boschivi, possono verificarsi in caso di condizioni meteorologiche sfavorevoli (bassa umidità, alta temperatura, forti venti, ecc.) combinate con combustibile vegetale secco. Negli ultimi decenni gli incendi boschivi sono diventati una grave minaccia in tutto il mondo, come nell’Europa meridionale, nel Nord America e nell’Australia sudorientale1,2,3. Gli incendi in diverse regioni mostrano caratteristiche regionali, poiché le condizioni locali influenzano le tipiche cause di accensione, il comportamento del fuoco, ecc. Negli Stati Uniti, gli incendi sono un pericolo particolarmente importante in California, che è stata colpita da frequenti incendi devastanti. Il Dipartimento forestale e antincendio della California (CAL FIRE) ha segnalato una media annuale di 3.217 incidenti di incendi e 624.728 acri bruciati in California nel periodo 2016-20204. Sebbene gli incendi boschivi possano essere innescati da un'ampia varietà di cause (ad esempio fulmini, incendio doloso, fumo, ecc.), è stato dimostrato che le linee elettriche sono l'unica fonte di accensione non in declino5. Le statistiche hanno mostrato che dei 20 incendi più distruttivi della California, almeno cinque sono stati originati da sistemi energetici, incluso il Camp Fire del 2018, che ha distrutto 18.804 strutture e causato 85 vittime6. In effetti, gli incidenti innescati dai sistemi energetici hanno maggiori probabilità di trasformarsi in grandi incendi boschivi, a causa della loro speciale relazione con condizioni meteorologiche estreme. Una rete elettrica, composta da numerosi componenti e apparecchiature, può subire un forte aumento di guasti/guasti in caso di forti venti7,8. Con l'apporto di aria calda e secca si possono innescare diversi meccanismi di accensione e si possono innescare incendi dove sono presenti combustibili. Inoltre, i forti venti possono facilitare notevolmente la propagazione dell’incendio, ostacolando allo stesso tempo gli sforzi antincendio. Il vento è il fattore meteorologico determinante per l'accensione della linea elettrica. Ciò è stato indicato dal verificarsi congiunto di incendi legati alle linee elettriche e di venti estremi stagionali in California9,10. Questi venti di foehn (noti come venti del Diablo o venti di Santa Ana) sono caratterizzati da notevole intensità e raffiche.