Lo studente verrà posto in grado di familiarizzare con le problematiche relative all’efficienza energetica alla luce del fabbisogno energetico delle utenze industriali e del terziario. Saranno forniti gli strumenti per comprendere le problematiche della generazione elettrica distribuita con riguardo alla generazione elettrica da fonti rinnovabili, fotovoltaico ed eolico, e dei diversi sistemi di accumulo. Per i sistemi sopradetti verranno trattati i problemi che sono alla base delle scelte dei sistemi di connessione alla rete elettrica ed i sistemi attivi per ridurre le cause di inquinamento della rete stessa.
scheda docente materiale didattico
Efficienza energetica degli impianti elettrici utilizzatori (norma CEI 64-8/8-1): localizzazione dei quadri elettrici (metodo del baricentro elettrico), scelta della taglia dei trasformatori della cabina di distribuzione, perdite nei conduttori, criteri di progettazione per zone/utilizzo/maglie, motori elettrici ad alta efficienza e azionamenti a velocità variabile per la gestione dei fluidi, gestione dei carichi elettrici, correzione del fattore di potenza, qualità dell’alimentazione e continuità del servizio.
Dispositivi per l’accumulo di energia per la gestione di fonti rinnovabili non programmabili: accumulatori elettrochimici, sistemi combinati accumulatore elettrochimico e supercondensatori, sistemi superconducting magnetic energy storage (SMES), sistemi per la produzione e l’accumulo di idrogeno (P2G). Sistemi di generazione elettrica con celle a combustibile. Convertitori elettronici di potenza DC-DC per la regolazione e il controllo della potenza in corrente continua ai terminali di generatori elettrici (moduli fotovoltaici, celle a combustibile) o di sistemi di accumulo.
Caratteristiche della radiazione solare e di funzionamento di una cella fotovoltaica. Moduli fotovoltaici e tipiche configurazioni dei campi fotovoltaici per la generazione stand-alone o per il collegamento in rete. Algoritmi di maximum power point tracking. Norma CEI 0-21 e aspetti di regolazione e controllo nei sistemi connessi alla rete.
Sistemi di generazione da fonte eolica: producibilità potenziale e cenni sul principio di funzionamento di un aeromotore. Curva di potenza di un aeromotore e tipico campo di funzionamento in relazione alla velocità del vento. Architetture dei sistemi eolici a velocità fissa o a velocità variabile con macchina elettrica sincrona oppure asincrona con rotore a gabbia o con rotore avvolto. Algoritmi di controllo per la regolazione di maximum power point tracking nei sistemi eolici a velocità variabile e algoritmi di regolazione della potenza attiva e reattiva dei sistemi collegati alla rete. Parchi eolici offshore e sistemi HVDC per il collegamento con la rete elettrica.
Cenni sui sistemi di generazione idroelettrica con impianti ad acqua fluente o a bacino. Generazione distribuita con sistemi mini o micro-idraulici per funzionamento in isola o in parallelo alla rete. Accumulo di energia con sistemi di pompaggio. Cenni sulla generazione idroelettrica da onde e maree.
Testi di approfondimento disponibili tramite SBA, IEEE-Xplore:
Renewable and Efficient Electric Power Systems https://ieeexplore.ieee.org/book/5237268
Grid Converters for Photovoltaic and Wind Power Systems https://ieeexplore.ieee.org/book/5732788
Programma
Il vettore energetico "elettricità" e la sua produzione nei contesti mondiale, europeo e nazionale. Macrosettori di utilizzazione dell’elettricità e tipici diagrammi di carico del sistema elettrico di trasmissione e di distribuzione. Cenni sul mercato dell’energia elettrica in Italia. Fonti energetiche rinnovabili: quadro generale; contesto globale, europeo e nazionale. Aspetti tecnici della transizione tecnologica verso la generazione distribuita, le comunità energetiche e le smart-grid.Efficienza energetica degli impianti elettrici utilizzatori (norma CEI 64-8/8-1): localizzazione dei quadri elettrici (metodo del baricentro elettrico), scelta della taglia dei trasformatori della cabina di distribuzione, perdite nei conduttori, criteri di progettazione per zone/utilizzo/maglie, motori elettrici ad alta efficienza e azionamenti a velocità variabile per la gestione dei fluidi, gestione dei carichi elettrici, correzione del fattore di potenza, qualità dell’alimentazione e continuità del servizio.
Dispositivi per l’accumulo di energia per la gestione di fonti rinnovabili non programmabili: accumulatori elettrochimici, sistemi combinati accumulatore elettrochimico e supercondensatori, sistemi superconducting magnetic energy storage (SMES), sistemi per la produzione e l’accumulo di idrogeno (P2G). Sistemi di generazione elettrica con celle a combustibile. Convertitori elettronici di potenza DC-DC per la regolazione e il controllo della potenza in corrente continua ai terminali di generatori elettrici (moduli fotovoltaici, celle a combustibile) o di sistemi di accumulo.
Caratteristiche della radiazione solare e di funzionamento di una cella fotovoltaica. Moduli fotovoltaici e tipiche configurazioni dei campi fotovoltaici per la generazione stand-alone o per il collegamento in rete. Algoritmi di maximum power point tracking. Norma CEI 0-21 e aspetti di regolazione e controllo nei sistemi connessi alla rete.
Sistemi di generazione da fonte eolica: producibilità potenziale e cenni sul principio di funzionamento di un aeromotore. Curva di potenza di un aeromotore e tipico campo di funzionamento in relazione alla velocità del vento. Architetture dei sistemi eolici a velocità fissa o a velocità variabile con macchina elettrica sincrona oppure asincrona con rotore a gabbia o con rotore avvolto. Algoritmi di controllo per la regolazione di maximum power point tracking nei sistemi eolici a velocità variabile e algoritmi di regolazione della potenza attiva e reattiva dei sistemi collegati alla rete. Parchi eolici offshore e sistemi HVDC per il collegamento con la rete elettrica.
Cenni sui sistemi di generazione idroelettrica con impianti ad acqua fluente o a bacino. Generazione distribuita con sistemi mini o micro-idraulici per funzionamento in isola o in parallelo alla rete. Accumulo di energia con sistemi di pompaggio. Cenni sulla generazione idroelettrica da onde e maree.
Testi Adottati
Materiale didattico reso disponibile a cura del docente sulle pagine web Teams e Moodle del corso.Testi di approfondimento disponibili tramite SBA, IEEE-Xplore:
Renewable and Efficient Electric Power Systems https://ieeexplore.ieee.org/book/5237268
Grid Converters for Photovoltaic and Wind Power Systems https://ieeexplore.ieee.org/book/5732788
Modalità Erogazione
Lezioni frontali in aula.Modalità Frequenza
La frequenza è consigliata.Modalità Valutazione
Colloquio orale su almeno due argomenti del programma dell'insegnamento.