RENEWABLE GENERATION AND ENERGY CONVERSION

Con il continuo aumento della domanda energetica e dei problemi ambientali, i sistemi di energia rinnovabile sono diventati un importante argomento di ricerca in tutto il mondo.

In questo contesto, il corso mira a fornire agli studenti le conoscenze chiave, i concetti e i principi dei sistemi di energia elettrica con l'integrazione di componenti di energia rinnovabile. Nello specifico, questo corso si concentra sui sistemi di energia rinnovabile come turbine eoliche, sistemi di energia solare, sistemi di maree e onde, generazione distribuita, tecnologie di stoccaggio e altri.

Il corso si propone inoltre di mostrare come le topologie degli inverter vengono utilizzate nei sistemi di energia rinnovabile (eolico e fotovoltaico) e nelle applicazioni di pubblica utilità, e di studiare gli inverter in modo più dettagliato in termini di efficienza, caratteristiche di controllo, descrizione dinamica e regolazione.

Al termine del corso, lo studente sarà in grado di analizzare il potenziale energetico rinnovabile in un dato luogo e di dimensionare i corrispondenti generatori. Sarà inoltre in grado di individuare le catene di conversione più comuni e di lavorare come progettista di sistemi.

Le informazioni acquisite consentiranno allo studente di collaborare con esperti nella progettazione di impianti di energia rinnovabile.

Organizzazione delle lezioni

Le lezioni frontali sono utilizzate per trasmettere la conoscenza ed è organizzata come segue:

1) vengono delineati gli appunti delle lezioni: prima i punti principali, poi i punti minori che elaborano o spiegano ogni punto principale;

2) vengono forniti esempi pertinenti e concreti, prima della lezione, selezionando esempi familiari e significativi per gli studenti;

3) gli studenti possono interrompere la lezione per porre domande pertinenti, fare commenti o chiedere una revisione;

4) si considerano i riassunti periodici intervallati all'interno della lezione;

5) le lezioni iniziano con una domanda, un problema, un evento attuale o qualcosa che cattura l'attenzione degli studenti;

6) si utilizzano tecniche di apprendimento attivo (ausili tecnologici, come presentazioni multimediali);

 7) sessioni di simulazione sono utilizzate per verificare e cogliere i concetti teorici.

Gli studenti dovrebbero avere una conoscenza di base di:

- trigonometria, calcolo elementare, numeri complessi e concetti di fasore;

- i concetti base di elettricità e magnetismo per comprendere i circuiti elettrici;

- una conoscenza pratica dei circuiti elettrici trifase in corrente alternata;

- concetti fondamentali dell'ingegneria elettrica quali fattore di potenza, generazione  and distribuzione di potenza attiva e reattiva;

- nozioni di base sull'elettronica di potenza;

- caratteristiche stazionarie di vari circuiti convertitori Ac-DC, DC-DC e DC-AC.

  Introduzione alle fonti rinnovabili nei sistemi di potenza

La risorsa solare

Materiali fotovoltaici, caratteristiche elettriche di celle, module e generatori FV

BIPV, impianti FV flottanti e agrivoltaics

Monitoraggio e diagnostica degli impianti fotovoltaici

Tecnologie di energia solare a concentrazione (CSP).

Risorsa eolica

Sistemi di energia eolica

Tecnologie dei sistemi energetici marini

Indici per valutare l'impatto delle rinnovabili non programmabili sui sistemi energetici

Cella a combustibile

Idrogeno

Accumulo elettrochimico

Topologie di convertitori di potenza per sistemi stand alone e connessi alla rete

Strategie di tracciamento del punto di massima potenza

Algoritmi di sincronizzazione della rete

Controllo di sistemi di produzione di energia in reti isolate o connesse

1)Gilbert M. Masters, “Renewable and Efficient Electric Power Systems”, Wiley-IEEE Press, 2013

2)Nick Jenkins, Janaka Ekanayake, “Renewable energy engineering”, Cambridge University press, 2017

3) Bent Sørensen - Renewable Energy Conversion, Transmission and Storage, Academic press,   2007

Other teaching stuff 

Power point files (they are available on web side “stadium”)

Use guide of dedicated software (e.g. PVSyst, SAM, PSIM, Matalb/Simulink)

- Esame orale e relazione scritta sull'analisi o dimensionamento di un sistema di energia rinnovabile

Lezioni frontali su argomenti teorici svolte mediante videoproiettore. Sviluppo e analisi di esercizi numerici in aula tramite videoproiettore con l'utilizzo di strumenti software specializzati. Soluzioni collettive di esercizi numerici e casi di studio.

Agli studenti è richiesto di esporre due o tre argomenti riportati nel programma del corso.