I dati batimetrici ottimizzano la produzione di energia idroelettrica in Svizzera

Garantire la sicurezza e la protezione delle infrastrutture fluviali e dei bacini artificiali svizzeri

L'acquisizione di dati batimetrici e di scansione laterale è essenziale per la società energetica svizzera Axpo per mantenere la propria infrastruttura idroelettrica, soprattutto perché i detriti che i ghiacciai scaricano nei fiumi e nei laghi svizzeri possono danneggiare gravemente i macchinari. Il monitoraggio e la misurazione dell'insabbiamento e del dilavamento contribuiscono a garantire una produzione di energia ottimale e dal 2019 il dipartimento per la sicurezza delle dighe di Axpo utilizza a questo scopo un sonar batimetrico interferometrico. Nel 2022 il team ha ricevuto un nuovo aggiornamento AI per il sonar, che è già stato utilizzare per assicurarsi che l'acqua continui a scorrere.

Oggi più del 60% dell'elettricità svizzera viene generata dall'energia idroelettrica e si prevede una maggiore capacità di produzione per soddisfare i crescenti consumi e annullare un potenziale gap energetico. La nuova capacità deriverà da progetti importanti e innovazioni minori, nonché da ottimizzazioni ed estensioni, che richiedono tutti dati batimetrici o di scansione laterale accurati.

Come esempio di innovazione più piccola e con la consapevolezza che ogni kilowattora conterà in futuro, Axpo ha installato una piccola turbina da 2,5 MW nella condotta di trasferimento dell'acqua tra il bacino idrico di Curnera e quello di Nalps. Questa risorsa precedentemente non sfruttata è entrata in funzione all’inizio del 2022 e si prevede che produrrà fino a 10 milioni di kilowattora di elettricità all’anno, sufficienti a rifornire circa 2.200 famiglie.

Sebbene sia chiaramente necessaria una nuova capacità, il mantenimento della capacità esistente rappresenta una sfida enorme, soprattutto considerando la quantità di detriti del ghiacciaio che si insinuano nella rete idrica, causando potenzialmente gravi danni ai macchinari delle centrali idroelettriche oltre ad avere un impatto sugli ecosistemi più a valle. I dati batimetrici e di scansione laterale sono essenziali per monitorare l’accumulo di questi sedimenti, in modo che gli ingegneri possano decidere la migliore linea d’azione.

Il dipartimento per la sicurezza delle dighe della Axpo ha il compito di raccogliere, distribuire, archiviare, analizzare, elaborare e presentare dati che mostrino con precisione come si accumula il materiale attorno alle prese d'acqua delle centrali idroelettriche dell'azienda. Il dipartimento monitora e misura l'insabbiamento con l'obiettivo di informare il dragaggio e altri lavori di ingegneria (compresi lavori importanti come l'innalzamento dell'altezza delle prese d'acqua) per mantenere un flusso d'acqua ottimale con la minor quantità possibile di materiale estraneo.

Sebbene proteggere le apparecchiature di generazione elettrica per evitare arresti e ridurre l'affaticamento a lungo termine sia essenziale, i dati raccolti aiutano anche gli ingegneri a mettere a punto i sistemi in base ai volumi d'acqua misurati.

Lo strumento principale del dipartimento per la raccolta dei dati è un sonar batimetrico GeoSwath 4 fornito dal produttore britannico GeoAcoustics, che finora ha raccolto più di 200 km di linee di rilevamento che coprono circa 75 km di fondali di fiumi e laghi attraverso la rete Axpo. Il team di sicurezza della diga ha trascorso più di un mese nei giorni operativi utilizzando le navi di opportunità come piattaforma di indagine. A partire da settembre 2022, tuttavia, l'intera installazione, compresi gli strumenti, è stata installata in un unico quadro di riferimento su una nuova imbarcazione (Fig. 1).

La barca e il sonar vengono ora utilizzati per monitorare l'accumulo di limo attorno a importanti infrastrutture come le prese d'acqua e l'area del corso d'acqua circostante e compresa l'area di produzione di energia, anche nel bacino idrico di Nalps. Situato a 1.908 m sul livello del mare e con una diga ad arco a doppia curva di 127 me una cresta della diga di 480 m, il lago ha un volume d'acqua di 44,5 milioni di metri cubi. Quest'ultima cifra è stata ricavata da un'indagine per calcolare i livelli di interramento, il serbatoio esistente e i volumi d'acqua utilizzabili, che ha prodotto i risultati mostrati nella Figura 2.

La Figura 3.1 mostra i risultati di un'altra indagine, in cui la squadra che utilizzava il sonar batimetrico ha acquisito dati abbastanza granulari sul livello di insabbiamento in uno sbarramento sulla sorgente di una centrale elettrica fluviale. Questi dati si sono rivelati uno strumento efficace per le indagini pre e post dragaggio, qui e in molte altre strutture simili nei fiumi e nei laghi monitorati dal team Axpo. I dati vengono utilizzati sia per scopi ingegneristici che per la verifica al termine di un progetto di dragaggio, come mostrato nella Figura 3.2.