Rinnovabili • acqua alta venezia

La grande acqua alta a Venezia del novembre 2019, i perché di una mancata previsione

Il 12 novembre 2019 fu il tipico caso in cui fattori diversi, nessuno di per sé rilevante, contribuirono, operando insieme, a quella che per pochi centimetri non fu la peggior inondazione storica di Venezia. Questo è un breve resoconto di cosa e come avvenne attraverso la descrizione del ruolo di tutti i fattori concomitanti.

Contenuto realizzato nell’ambito del progetto CNR 4 Elements

acqua alta venezia
Credits: Comune di VeneziaCC BY 3.0, commons.wikimedia.org

di Luigi Cavaleri, Jacopo Chiggiato, Christian Ferrarin

Quando, soffiando da sud-est sull’Adriatico, il vento di scirocco accumula l’acqua verso la sua parte settentrionale, si creano le condizioni favorevoli per l’allagamento di Venezia. Due sono i fattori principali che contribuiscono ad innalzare localmente il livello del mare: il primo è lo storm surge, ovverosia l’innalzamento locale del mare dovuto agli elementi meteorologici, e il secondo è la marea astronomica, con ciclo di 12 ore (più o meno), dovuta alla Luna ed al Sole. Poiché lo storm surge è anch’esso un fenomeno transitorio, della durata di qualche ora, è chiaro che l’effetto complessivo, e quindi l’allagamento di Venezia, dipendono in maniera cruciale dall’intensità e dalla coincidenza dei due contributi.

Figura 1 – Piazza San Marco allagata. Quadro di Federico Moja, ca 1850

Le acque alte a Venezia non sono un fenomeno recente. La Figura 1 riporta un quadro di metà dell’800, ed è evidente che, anche se rappresentato in termini rilassati, il fenomeno era già presente, con meno frequenza e certo meno previsioni, anche allora. Tuttavia teniamo presente che, sia per l’aumento del livello del mare che per la locale subsidenza (l’abbassamento, naturale o antropico, del suolo), rispetto all’epoca del quadro Venezia è oggi più bassa rispetto al mare di almeno 34 cm (cifra ufficiale). È ovvio che le inondazioni siano più facili e frequenti.

Dati i fattori in gioco, la loro tempistica relativa stabilisce il livello totale, e quindi se Venezia sarà soggetta ad allagamento o meno. Ad esempio, il 29 ottobre 2018 la tempesta di scirocco fu molto intensa, ma l’inondazione “limitata”, o meglio meno peggio di quanto avrebbe potuto essere, proprio perché il picco dello storm surge avvenne durante la bassa marea astronomica. Il contrario avvenne un anno dopo, il 12 novembre 2019. Qui non solo i contributi meteorologico ed astronomico furono in fase, ma altri fattori, di cui 2 altamente improbabili, aggiunsero il loro contributo. Il 12 novembre fu il tipico caso in cui fattori diversi, nessuno di per sé rilevante, contribuirono, operando insieme, a quella che per pochi centimetri non fu la peggior inondazione storica di Venezia. Questo è un breve resoconto di cosa e come avvenne attraverso la descrizione del ruolo di tutti i fattori concomitanti. 

La prolungata bassa pressione atmosferica– Abbiamo tutti imparato il principio dei vasi comunicanti. Se da un lato vi è una pressione maggiore, il livello dell’acqua nell’altro si alza. Così avviene anche nel mare. Nelle zone di alta pressione il livello dell’oceano tende a scendere (poco, 1 cm ogni hPa, ovverosia ogni vecchio mbar) rispetto alle zone di bassa pressione. È semplicemente uno spostamento d’acqua per compensare le differenze atmosferiche. Così avvenne nel Mediterraneo nel novembre 2019. Estese e prolungate condizioni di bassa pressione rispetto all’Atlantico del Nord fecero innalzare il livello del Mediterraneo centro-occidentale di 20-30 cm. Come le differenze di pressione, il fenomeno è transitorio, ma tale era (+35 cm) la condizione il 12 novembre. Poco, si dirà. Sì, ma quando una città vive per buona parte non più di 50 cm sopra i livelli di normale alta marea, la cosa diventa rilevante.

Lo storm surge – La mareggiata di scirocco, il vento da sud-est su tutto l’Adriatico, era ben previsto. Niente di particolarmente intenso, ma certo un tipico esempio che porta il livello del Nord Adriatico a sollevarsi per qualche ora di, in questo caso, 47 cm. A titolo di paragone il 29 ottobre dell’anno prima il contributo meteorologico era stato molto maggiore, 140 cm.

Marea astronomica – Non fu molto alta, +36 cm, ma questo era il picco di quella fase mareale, ed avvenne praticamente in coincidenza con quello meteorologico. 

Wave set-up – In pratica, l’accumulo d’acqua verso riva dovuto alle onde in arrivo. Le onde non erano molto alte, circa 3 m o poco più (l’anno prima erano 6, quindi con 4 volte più energia). Propagandosi in acque sempre più basse, le onde frangono. Ne segue una tendenza ad accumulare acqua verso la costa, con conseguente aumento del livello marino locale. Il contributo di questo processo è limitato, ma sommandosi ai precedenti 35+47+36 cm, cominciamo a vedere l’effetto cumulativo. In effetti, nelle ore precedenti il picco, il locale servizio di previsione aveva annunciato un’alta marea sostenuta, prevedendo un picco di 150 cm. Questo non è poco: significa 70-80 cm d’acqua a S. Marco, ma è ormai fra i valori cui i veneziani, se non abituati, non guardano più con stupore. Senonché il fattore improbabile stava per avvenire.

All’interno della struttura generale della perturbazione le previsioni meteorologiche avevano identificato già da qualche giorno la probabile apparizione di un piccolo centro di bassa pressione che, nato nell’Adriatico centrale, si sarebbe poi propagato verso nord, lungo la costa italiana. 

Figura 2 – Percorso del piccolo minimo di pressione secondo le previsioni dei giorni precedenti.

La Figura 2 ne mostra la traccia secondo le previsioni fatte alla mezzanotte del 9, 10, 11, 12 novembre. Con una certa variabilità della traiettoria, tutte queste previsioni indicavano il passaggio del minimo (vedere il punto nero della Figura 3) al di fuori, a sinistra, della laguna di Venezia. Per quanto intenso ed accompagnato da forti venti, il minimo aveva un’area di influenza molto limitata con una trascurabile influenza sul livello dell’acqua a Venezia. Tuttavia, avvennero due cose impreviste.

Tsunami meteorologico – Nell’ultimo tratto prima di raggiungere il litorale veneto il minimo ebbe un percorso più esterno (cioè sul mare) di quanto previsto. Invocando nuovamente il principio dei vasi comunicanti risulta intuitivo che in corrispondenza del minimo di pressione debba esservi un sollevamento del livello marino. Il fenomeno è generalmente limitato: il minimo si sposta rapidamente. Tuttavia, se “l’onda” sollevata dal minimo ha, data la locale profondità, una naturale tendenza a propagarsi con la stessa velocità del minimo di pressione, l’effetto naturalmente si esalta, creando quello che in gergo oceanografico si chiama “tsunami meteorologico”, appunto perché generato non da un terremoto sottomarino, ma meteorologicamente dal passaggio di una perturbazione atmosferica. Questo ebbe un effetto evidente sui livelli in mare con un innalzamento di circa 28 cm.

Figura 3 – Laguna di Venezia ed Adriatico prospicente. Traiettoria e posizione prevista del minimo di pressione (punto blu) ed associata distribuzione del vento. Le frecce e cerchio bianchi mostrano invece il vento misurato alle 22 (ora locale) e la probabile posizione del minimo.

Vento violento in laguna – I dati di vento registrati dalle stazioni costiere ed alla piattaforma oceanografica “Acqua Alta” del CNR-ISMAR (sita 15 km al largo di fronte a Venezia) indicano con sufficiente sicurezza che, nel suo moto verso nord, il minimo passò pochi chilometri ad ovest della città. La Figura 3 mostra (frecce e cerchio bianchi) il vento misurato e la probabile posizione del minimo alle 22 (ora locale) del 12 novembre. La distribuzione del vento (frecce) nella Figura assume, come da previsione, che il minimo fosse tutto a sinistra (punto nero). Quello che importa è che vi fosse un fortissimo moto antiorario attorno al minimo, molto forte proprio vicino al suo centro. Quando il minimo, fra le 22 e 23 locali, si avvicinò a Venezia, vi furono forti venti da nord-est verso sud-ovest, con un rapido accumulo d’acqua nella parte sud della laguna. Dopo una brevissima pausa senza vento (passaggio del minimo), i venti si invertirono, soffiando improvvisamente e con violenza verso nord-est (misurati più di 100 km/h). Ma allora di colpo tutta l’acqua della laguna sud fu scaraventata contro Venezia, dal lato di S. Marco, con anche alte onde che, per l’elevato livello marino, contribuirono al disastro dei locali natanti. Questo “colpo di frusta” fu breve. Il minimo si muoveva rapidamente, ma si sommò, per un breve lasso di tempo, proprio al picco che le condizioni oceanografiche e meteorologiche a più larga scala avevano creato, raggiungendo il drammatico livello di 189 cm.

In quella breve mezz’ora le condizioni a Venezia furono pesantissime. L’accumulo d’acqua dal lato sud-ovest della città fece sì che vi fosse una sostanziale differenza di livello (circa 20 cm) rispetto al lato di nord-ovest. Di conseguenza tutti i canali della città congiungenti i due lati furono percorsi da fiumi d’acqua, con correnti fino ad 1-2 ms-1. La città si era preparata, nei limiti del possibile, al livello di +150 cm. Quando, nell’ultima ora, i bollettini dei servizi di previsione annunciarono freneticamente continui aggiornamenti al rialzo non era più possibile, e le condizioni non lo permettevano, intervenire sui negozi, magazzini o case a pianterreno.

Nella sapienza a posteriori ne seguirono molte discussioni. Prevedibilità? Nello specifico le condizioni generali (livello medio del mare, stormsurge, marea astronomica) erano tutte state ben previste ed annunciate. Il fattore di differenza fu dato dal minimo meteorologico e dalla sua traiettoria ben più ad est di quanto previsto dai modelli meteorologici. Prevedibilità a lungo termine, o capacità di considerare diverse possibilità alternative? Sì, tutto questo viene fatto, ma è chiaro che più lontano guardiamo nel futuro, maggiore è l’incertezza, non solo su ’quanto’, ma anche su ‘cosa’. La natura ha molta più fantasia di noi, ed è difficile immaginare tutti i possibili avvenimenti, magari mai visti prima, che potrebbero contribuire nel futuro. Non esistevano precedenti esperienze di un piccolo, intenso minimo di pressione in veloce movimento e che passi al momento e nella posizione peggiori. L’esperienza insegna, questo è vero, ma ricordiamo che, come fantasia, la natura ci è largamente superiore.

di Luigi Cavaleri, Jacopo Chiggiato, Christian Ferrarin – Istituto di Scienze Marine, CNR-ISMAR, sede di Venezia

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About Author / Stefania Del Bianco

Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.


Rinnovabili • Simulare i fenomeni termomeccanici

Simulare i fenomeni termomeccanici [Webinar]

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Martedì 18 giugno COMSOL terrà un seminario gratuito dedicato alla simulazione multifisica delle interazioni termomeccaniche

fenomeni termomeccanici

Come prevedere la tendenza di un materiale a cambiare di volume in risposta ad un cambiamento di temperatura all’interno di un sistema meccanico? Come valutare l’effetto sulle prestazioni di fenomeni termomeccanici come il riscaldamento Joule? Come modellare le possibili deformazioni indotte dal calore e studiarne le conseguenze sul comportamento meccanico di strutture solide?

Per tutte queste domande esiste una risposta “semplice”: la simulazione multifisica. Questo strumento d’analisi permette, a partire da un sistema complesso, di simulare i singoli aspetti (elettrici, meccanici, termici o chimici) e gli effetti della loro interazione. Nel dettaglio la simulazione multifisica permette di creare un modello matematico e analizzarlo minuziosamente con l’obiettivo di prevedere o convalidare il risultato del mondo reale. Evidenziando eventuali criticità e ottimizzando i progetti ancor prima della prototipazione. 

Nel settore delle energie rinnovabili (ma non solo) l’approccio risulta particolarmente valido per il comportamento meccanico di strutture solide dove la complessità dei fenomeni termomeccanici richiede necessariamente un’attenzione e una cura più elevate durante la fase progettuale. 

A spiegarne vantaggi e potenzialità è il nuovo webinar gratuito di COMSOL, una delle aziende leader nello sviluppo software di modellazione matematica. L’evento, in programma per il 18 giugno alle ore 14.30 permetterà ai partecipanti di comprendere come sia possibile analizzare le strutture meccaniche combinando tutti gli effetti fisici e le interazioni rilevanti. 

 Lo strumento principe è COMSOL Multiphysics®, uno dei software di modellazione più avanzati del settore, in grado simulare progetti, dispositivi e processi in ogni ambito tecnologico. Grazie al modulo dedicato alla Meccanica Strutturale, la piattaforma permette di analizzare la meccanica dei solidi, simulando il comportamento dei materiali, delle dinamiche, delle vibrazioni, dell’attrito ecc. all’interno di un unico modello e di un unico ambiente di modellazione.

Il modulo offre accoppiamenti multifisici integrati che includono anche gli aspetti termici, a partire dalle semplici condizioni operative di un dispositivo, per arrivare a fenomeni più complessi come l’effetto Joule. La piattaforma rende possibile, infatti, modellare la conduzione della corrente elettrica in una struttura, il successivo riscaldamento elettrico causato dalle perdite ohmiche e le sollecitazioni termiche indotte dal campo di temperatura.

Simulare i fenomeni termomeccanici

Per avere una panoramica completa delle possibilità durante il seminario i tecnici Comsol esamineranno i diversi meccanismi importanti da considerare in un modello termomeccanico. Come ad esempio il creep termico, ossia la deformazione anelastica che si verifica nel tempo quando un materiale è sottoposto a stress a una temperatura pari o superiore al 40% del punto di fusione. O ancora lo smorzamento termoelastico, che si verifica quando si sottopone un materiale a stress ciclico di compressione e di espansione. La deformazione ciclica crea variazioni locali di temperatura in grado a loro volta di produrre perdite meccaniche.

Il webinar passerà in rassegna vari casi di studio ed esempi di modelli, mostrando il software in azione e rispondendo in tempo reale a tutte le domande dei partecipanti.

Partecipa al seminario gratuito dedicato alla simulazione dei fenomeni termomeccanici registrandoti all’indirizzo  https://www.comsol.it/c/fvmd 

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Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.


Rinnovabili • Decreto FER X

Decreto FER X, aste entro la fine dell’anno

Lo ha dichiarato il sottosegretario al MASE, Claudio Barbaro, ma l'iter del Decreto Fer X appare ancora indietro con i tempi

Decreto FER X
Foto di Ed White da Pixabay

Incentivi alle rinnovabili, la normativa in attesa

Il Decreto FER X è in dirittura d’arrivo e le prime procedure competitive del provvedimento potrebbero essere lanciate entro la fine del 2024. Questa perlomeno è la previsione avanzata dal sottosegretario al Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica, Claudio Barbaro, durante un’interrogazione alla Camera. Rispondendo in X Commissione ad un quesito dell’onorevole Peluffo sui tempi di adozione del DM FER-X, Barbaro ha fatto chiarezza sui prossimi passi del provvedimento.

Lo schema, ha ricordato il sottosegretario, è stato trasmesso all’ARERA nel mese di aprile ai fini dell’acquisizione del parere. L’Authority dovrebbe far sapere la propria posizione in questi giorni per poi “passare la palla” alla Conferenza Unificata. A valle dell’acquisizione di quest’ultimo parere “sarà possibile procedere con la notifica formale del provvedimento in Commissione europea per la verifica dei profili di compatibilità con la disciplina in materia di Aiuti di Stato”.

Decreto FER X, quando arriva?

Il percorso, dunque, si prospetta ancora lungo ma il Sottosegretario rassicura gli animi spiegando che il MASE sta cercando di velocizzare i passaggi rimanenti. “Per accelerare […] il Ministero ha già avviato i colloqui con la Commissione con l’obiettivo di illustrare le principali novità introdotte dal meccanismo. Tra le innovazioni, rispetto al disegno attuale, il nuovo schema prevede infatti che il Sistema si faccia carico del rischio dovuto alle dinamiche inflattive, particolarmente accentuate nell’ultimo anno, in modo tale da rendere i corrispettivi riconosciuti più adeguati alla struttura di costo e alla sua evoluzione, riducendo così i rischi degli operatori“.

Il Decreto, ricordiamo, nasce per sostenere la produzione di energia elettrica da impianti rinnovabili “con costi vicino alla competitività di mercato”. Ossia fotovoltaici, eolici, idroelettrici e di trattamento dei gas residuati dai processi di purificazione. L’ultima bozza del decreto FER X riporta due modalità di accesso agli incentivi: quella diretta, riservata ai sistemi rinnovabili di taglia uguale o inferiore ad 1 MW per un massimo di 5 GW sviluppabili in Italia; quella tramite aste, nel caso di impianti di potenza superiore a 1 MW (e con contingenti differenziati per tecnologia che vanno da un 45 GW per il fotovoltaico allo 0,02 GW per i gas residuati).

Barbaro ha anche anticipato che per mitigare le problematiche relative all’operatività dei contratti alle differenze convenzionali, il Ministero ha provveduto a “ridisegnare la struttura dei pagamenti del contratto al fine di disincentivare l’offerta della capacità contrattualizzata a prezzi inferiori ai propri costi marginali”. Un intervento che permetterebbe al tempo stesso di “ridurre il rischio volume sostenuto dai titolari della medesima capacità“. Le prime aste? “Potranno essere bandite entro la fine dell’anno“, ha concluso il sottosegretario.

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Rinnovabili • pcb ricarica

PCB per la ricarica dei veicoli elettrici (EVC)

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Il ruolo e l'importanza dei circuiti stampati nel mondo della ricarica dei veicoli elettrici

pcb ricarica

Il mondo dell’EV charging promette di cambiare il nostro modo di spostarci e di viaggiare e molte sono le tecnologie in gioco per raggiungere questo ambizioso obiettivo. L’elettronica svolge di certo un ruolo chiave, ma è necessario sviluppare prodotti ad hoc per questo segmento di mercato, che siano in grado di gestire picchi energetici, alte temperature, funzionalità molteplici e dimensioni ridotte. Molte di queste necessità devono essere soddisfatte nella progettazione di un circuito stampato (anche detto PCB) che permetterà di garantire funzionalità, affidabilità ed efficienza di una colonnina di ricarica. I PCB (Printed Circuit Boards) sono infatti fondamentali per consentire una ricarica affidabile e ad alta potenza e si sono evoluti parallelamente allo sviluppo di colonnine di ricarica sempre più performanti, di dimensioni più compatte e più leggere.

Diminuendo le dimensioni delle colonnine di ricarica, anche lo spazio dedicato ai PCB si è ridotto, portando i progettisti di circuiti stampati a studiare nuovi design che permettessero di ottenere le stesse prestazioni in dimensioni più contenute. In alcuni casi può essere sufficiente usare elementi più compatti, in altri lavorare sulla densità del circuito, oppure optare per un maggior numero di strati che possano ospitare tutte le funzionalità richieste, o ancora prestare particolare attenzione alla larghezza delle piste e alla distanza di isolamento.

I circuiti stampati dedicati al mondo dell’ev charging devono inoltre poter gestire correnti e tensioni elevate, che richiedono l’uso di materiali specifici e spesso di una grande quantità di rame che permetta di condurre considerevoli flussi di corrente e dissipare il calore in eccesso.

I circuiti stampati di un EV charger non sono solo sviluppati per garantire il fine ultimo della colonnina, la ricarica in sè, ma anche un’esperienza di acquisto adeguata. Se, da un lato, la crescente richiesta di tempi di ricarica più rapidi richiede una tecnologia dei PCB in grado di supportare operazioni di ricarica efficienti e ad alta potenza, dall’altro devono essere considerate anche tutte le interfacce che includono funzioni come touchscreen, applicazioni mobili, lettori di schede RFID e controlli intuitivi, tutti progettati con lo scopo di migliorare l’esperienza dell’utilizzatore di una colonnina di ricarica.

Attenzione alla sostenibilità nella progettazione di un PCB

Un’attenta progettazione di circuiti stampati può inoltre contribuire alla sostenibilità del prodotto finale, perché permette di ottimizzare spazio e materiali, riducendo gli sprechi. Studiare con attenzione il design del PCB permette di sfruttare il pannello in modo da ridurre la quantità di materie prime necessarie per produrre il circuito stampato ma anche delle risorse richieste per lavorarlo, come acqua, calore ed elettricità. La dimensione inferiore di un circuito stampato si tramuta anche in meno materiali di scarto nel caso in cui la scheda finale abbia dei difetti e debba quindi essere rottamata, e anche un imballaggio con dimensioni minori, peso minore con conseguente riduzione del costo di spedizione. I vantaggi sono quindi al contempo ambientali ed economici.

NCAB ha sviluppato delle linee guida che permettono di identificare i fattori che determinano il costo di un PCB  e supporta i propri clienti sin dalle prime fasi della progettazione per raggiungere obiettivi di sostenibilità comuni. 

I webinar sul circuito stampato di NCAB Group

Per questo motivo il Gruppo svedese mette a disposizione il know how dei propri tecnici attraverso un fitto programma di webinar gratuiti dedicati al circuito stampato. 

Giovedì 13 giugno 2024, in particolare, Jonathan Milione, FAE di NCAB Group Italy, terrà un webinar dal titolo “PCB affidabili per l’EVC​ – Opportunità, sfide e applicazioni in ambito ricarica EV“ a cui è possibile iscriversi da questo link https://attendee.gotowebinar.com/register/3189250463637126235

Parleremo di:

  • Evoluzione e sfide del settore dei veicoli elettrici
  • Metodi di ricarica e sviluppi tecnologici delle colonnine di ricarica
  • Soluzioni di design per PCB: sistemi di ricarica ad alta potenza

leggi anche Circuiti stampati più sostenibili, l’approccio virtuoso di NCAB Group

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