La stagione dei tifoni e delle inondazioni: progettazione e recupero dell'energia di riserva per le telecomunicazioni nel sud-est asiatico

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10 aprile 2018

Luzon e Visayas hanno una media di venti cicloni tropicali all'anno; Il Vietnam centrale, il bacino del Chao Phraya e la costa orientale della Malesia hanno ciascuno il proprio calendario delle inondazioni. Le interruzioni durano da ore a giorni e una batteria piena non si riprende mai. Questo articolo riguarda l'altezza di installazione, la protezione dell'armadio, il preposizionamento dei ricambi e il vero collo di bottiglia nella velocità di ripristino.

La curva di interruzione della stagione dei tifoni

La mappa dei pericoli del Sud-Est asiatico non è una mappa unica ma composta da quattro livelli sovrapposti. Le Filippine si trovano al centro della cintura dei tifoni del Pacifico occidentale: Luzon e Visayas hanno una media di venti cicloni tropicali all'anno, di cui da cinque a otto con una forte intensità di tifone, e un singolo passaggio può lasciare una provincia senza rete elettrica per tre-sette giorni. Lungo il corridoio centrale di Da Nang, Quang Nam e Quang Ngai la stagione va da settembre a novembre, dove i tifoni e la risalita orografica producono precipitazioni estreme e inondazioni improvvise che mettono fuori uso le linee di trasmissione che corrono lungo le autostrade. Il bacino inferiore del Chao Phraya, intorno ad Ayutthaya e Pathum Thani, è basso e piatto; l’alluvione prolungata del 2011 ha sommerso insieme aree industriali e stazioni base e ha impiegato quasi due mesi per ritirarsi. Gli stati della costa orientale della Malesia, Kelantan e Terengganu, registrano ripetute interruzioni diffuse durante il monsone di nord-est da novembre a febbraio. Questi quattro rischi condividono esattamente una proprietà: la durata dell'interruzione varia da ore a giorni e un backup progettato per quattro ore viene esaurito entro il primo pomeriggio.

Come l'allagamento distrugge una batteria

I danni causati dall'acqua a una batteria al piombo-acido si verificano a strati e la maggior parte di essi è irreversibile. Il primo strato è costituito dall'involucro e dai terminali: una volta che l'acqua raggiunge l'area dei terminali, i montanti e le cinghie di collegamento formano una cella elettrolitica, nel giro di pochi giorni appare una grave corrosione e la resistenza di contatto aumenta fino a quando la batteria non può più trasportare corrente di scarica. Il secondo è l'elettrolita: anche una batteria sigillata immersa per giorni assorbirà acqua attraverso la porosità dell'involucro e la valvola di sfiato, diluendo l'acido e abbassando il peso specifico, quindi la capacità svanisce. Il terzo è il cortocircuito interno: l’acqua fangosa trasporta limo e ioni conduttivi e, una volta che fa da ponte tra le piastre positive e negative all’interno della cella, la batteria si scarica automaticamente fino a zero e non si ricarica. Il più trascurato è il quarto: le batterie che in quel momento erano immerse ma ancora scariche si guastano in un ammasso da tre a sei mesi dopo, perché la corrosione è già avvenuta e semplicemente non ha raggiunto il punto critico. Pertanto la decisione di mantenere o sostituire l'impianto dopo l'alluvione non può basarsi sulla tensione a circuito aperto; richiede un test di scarica della capacità e qualsiasi valore inferiore all'80% della potenza nominale deve essere sostituito.

Altezza di installazione e design del mobile

La maggior parte della resilienza ai disastri viene decisa in fase di disegno. Innanzitutto, l’altezza di installazione: il fondo del banco di batterie dovrebbe trovarsi almeno 0,5 m sopra il livello di inondazione più alto registrato – e nei siti lungo i fiumi nelle Filippine e nel Vietnam centrale questo spesso significa 1,2 m o più. Laddove il montaggio a pavimento non può essere rialzato, passa a box batteria montati a parete o posiziona la banca su un basamento di cemento. In secondo luogo, protezione dell'armadio: almeno IP55, doppia guarnizione sui bordi delle porte e un percorso di drenaggio a labirinto in corrispondenza della presa d'aria in modo che la pioggia spinta dal vento non possa entrare direttamente. Terzo, drenaggio: montare fori di drenaggio sul pavimento dell'armadio inclinato verso l'esterno e sollevare lo zoccolo di almeno 200 mm sopra il livello per impedire il ristagno del deflusso superficiale. Quarto, la corrosione: i siti costieri – ovunque nelle Filippine, sulla costa vietnamita, sulla costa orientale della Malesia – trasportano un'elevata nebbia salina, quindi la custodia, i bulloni e le barre di messa a terra devono essere specificati nella classe di corrosione C4 o C5, altrimenti la struttura si guasta prima dell'elettronica. Nessuno di questi quattro è costoso, ma se ne ometti uno, l'intero sito verrà ricostruito dopo il prossimo tifone.

Centralizzato o distribuito: chi ripristina più velocemente

La velocità di ripristino post-disastro è determinata molto più dall’architettura di backup che dalle dimensioni dell’equipaggio. Il backup centralizzato – grandi celle da 2 V in una sala macchine, come la serie GFM da 200–3.000 Ah – ha un costo unitario inferiore ed è facile da monitorare a livello centrale, ma un singolo guasto ha un impatto ampio e la sostituzione richiede apparecchiature di sollevamento, che in un’area con strade interrotte spesso significa aspettare tre giorni o più. Il backup distribuito (una stringa indipendente con terminale anteriore da 12 V per armadio) ha una capacità ridotta per punto e un buon isolamento dei guasti; un singolo monoblocco pesa dai 30 ai 60 kg e due persone con una chiave possono scambiarlo, quindi il restauro può essere eseguito da squadre motociclistiche. Nelle province insulari delle Filippine e negli altopiani centrali del Vietnam, l'architettura distribuita in genere ripristina il servizio più del doppio della velocità di quella centralizzata. La risposta pratica è un ibrido: capacità centralizzata nei siti centrali, sostituibilità distribuita nei siti periferici, con l’obiettivo progettuale di sostituire l’intera stringa entro due ore in ogni singolo sito: un indicatore molto più vicino alla realtà del disastro di qualsiasi cifra relativa alla capacità.

Pezzi di ricambio per preposizionamento e trapani

La resilienza alla fine si riduce a due semplici domande: dove sono i pezzi di ricambio e l’equipaggio può effettivamente effettuare lo scambio? Per i ricambi, la posizione conta più della quantità. Disporre i magazzini in base alla zona di pericolo, ciascuno dei quali copre un raggio di quattro ore di guida, rifornito dal 5% all'8% del numero dei siti in quella zona - e rifornito come stringhe complete, non singoli monoblocchi, perché nessuno ha il tempo di abbinare le celle sul posto dopo un tifone. Nel magazzino devono essere presenti anche fascette di collegamento, coprimorsetti, utensili isolati e un tester di capacità; I dati sul campo mostrano che l'elemento che più spesso manca in un cantiere di restauro non è la batteria ma la cinghia e la chiave dinamometrica. Le esercitazioni dovrebbero essere progettate attorno a uno scenario senza rete, senza strade, senza rete: supporre che il sito stesso sia fuori contatto, inviare l’equipaggio con un elenco cartaceo dei siti e una chiave meccanica, ricaricare da un generatore sul posto e completare una sostituzione completa della corda, il tutto contro un cronometro. Eseguilo una volta prima di ogni stagione dei monsoni e confronta il tempo effettivo con l'obiettivo di due ore: il divario è l'elenco di lavoro del prossimo anno. Gli operatori che perforano seriamente in genere ripristinano oltre il 90% dei siti entro 72 ore; coloro che non tendono a perdere la prima settimana nella confusione.

La prima settimana dopo un tifone: Ordine di Restaurazione

Il ripristino post-disastro non consiste nel riparare ogni sito in una volta; segue un ordine rigoroso e sbagliare l'ordine moltiplica il tempo di recupero totale. La prima priorità sono i punti di aggregazione della trasmissione e i nodi principali, perché quando falliscono le dozzine di siti a valle non possono effettuare il backhaul anche con l’energia ripristinata: ripararli non porta a nulla. La seconda priorità sono i siti che trasportano comunicazioni di emergenza e linee private aziendali, che i governi in genere richiedono che siano ripristinati prima dopo un disastro, con ritardi che comportano ulteriori pressioni sulla conformità. La terza priorità sono i macrositi che coprono una popolazione densa, dove si concentra il traffico. I siti suburbani e rurali sono al quarto posto. Questo ordine dovrebbe essere fissato come elenco prima della stagione e distribuito alle squadre di restauro, all'invio dei generatori e ai magazzini dei ricambi, piuttosto che deciso successivamente in una riunione di emergenza. Un altro passaggio regolarmente mancato è la potenza rispetto alla sequenza di trasmissione: molti equipaggi collegano prima il generatore e poi scoprono che il backhaul è inattivo, sprecando energia. Confermare lo stato del collegamento di backhaul prima di decidere se avviare il generatore. Infine, registra tutto: ora di arrivo, ora di ripristino, cosa è stato sostituito e cosa rimane in sospeso in ogni sito, catturato sul posto e riportato. Tale registrazione costituisce sia la base per una richiesta di indennizzo assicurativo sia l'input per l'esercitazione successiva. Ottieni l'ordine e i record correttamente nella prima settimana e le tre settimane successive saranno semplicemente eseguite. View Telecom Backup Power Selection