I sistemi energetici ed ambientali sostenibili sono in genere sistemi complessi, caratterizzati da dati da elaborare e da evoluzioni nel tempo da modellare ai fini del supporto alle decisioni. Il corso si propone di fornire i principali metodi utili alla simulazione, all’ottimizzazione e al controllo di sistemi energetici ed ambientali riferibili ai seguenti ambiti applicativi: smart grid, microreti, energie rinnovabili, risorse idriche.
Il corso si propone di fornire conoscenze di base riguardo i metodi per la definizione e l’utilizzo di modelli matematici e trumenti software ai fini della pianificazione e gestione di sistemi energetici ed ambientali. Il corso riguarderà i metodi di controllo, controllo ottimo, controllo predittivo, identificazione, analisi di dati, che verranno descritti in stretta connessione con specifici casi di studio applicativi (mix di energie rinnovabili e sostenibili, recupero di materia ed energia, gestione delle risorse naturali).
Il corso si propone di fornire conoscenze di base riguardo i metodi per la definizione e l’utilizzo di modelli matematici e trumenti software (MATLAB-Simulink, LINGO) ai fini della pianificazione e gestione di sistemi energetici ed ambientali. Il corso riguarderà i metodi di controllo, simulazione, controllo predittivo, che verranno descritti in stretta connessione con specifici casi di studio applicativi: utilizzo energetico sostenibile di biomasse forestali per la produzione di energia; gestione operativa di reti energetiche intelligenti; gestione di serbatoi idrici interconnessi e impianti idroelettrici.
In particolare, la frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative proposte (lezioni frontali e attività in laboratorio) e lo studio individuale consentiranno allo studente di:
- acquisire competenze sulle specifiche tematiche applicative trattate durante il corso;
- saper formalizzare (tramite equazioni matematiche) problemi decisionali;
- saper simulare, attraverso l'utilizzo di software, sistemi energetici ed ambientali;
- acquisire competenze in merito all'utilizzo di strumenti software utilizzati in ambito professionale ed accademico: MatLab, strumenti di ottimizzazione.
Il corso include una parte introduttiva che riguarda le competenze principali utili alla comprensione del corso. In particolare, risultano importanti le nozioni di sistema dinamico e di massimizzazione/minimizzazione di funzioni.
L'insegnamento si compone di lezioni frontali ed esercitazioni in aula computer. Inoltre, verranno organizzati seminari e visite in campo utili alla comprensione degli argomenti trattati. In particolare, durante le lezioni frontari verranno presentati i metodi alla base della pianificazione, controllo e simulazione e successivamente trattati esempi relativi a specifici ambiti applicativi (energie rinnovabili, reti poligenerative, risorse idriche, veicoli elettrici). Verranno inoltre proposti esempi ed esercizi. Gli esempi trattati a lezione verranno poi implementati attraverso strumenti software quali Matlab/Simulink e Lingo. Durante il corso verrà data la possibilità di implementare, con il supporto del docente, un caso applicativo (con relativa relazione) da presentare in sede d'esame.
Il programma del corso prevede la presentazione e discussione dei seguenti argomenti:
Dispense e slides del corso a cura di Michela Robba e Riccardo Minciardi
Harold Klee, Randal Allen-Simulation of Dynamic Systems with MATLAB and Simulink, 2011
C. Vercellis: Modelli e decisioni, Progetto Leonardo, 1997
Jorgesen, Bendoricchio. Fundamentals of Ecological Modelling
Ricevimento: Su appuntamento
MICHELA ROBBA (Presidente)
RICCARDO MINCIARDI
ROBERTO SACILE
SIMULAZIONE DEI SISTEMI ENERGETICI ED AMBIENTALI
L'esame è orale. E' possibile inoltre preparare una breve relazione e un esercizio implementato tramite i software studiati a lezione. L'esame è caratterizzato da tre domande; nel caso lo studente abbia preparato la relazione, una domanda sarà sul progetto sviluppato.
I dettagli sulle modalità di preparazione per l’esame e sul grado di approfondimento di ogni argomento verranno dati nel corso delle lezioni. L’esame orale verterà principalmente sugli argomenti trattati durante le lezioni frontali e avrà lo scopo di valutare non soltanto se lo studente ha raggiunto un livello adeguato di conoscenze, ma se ha acquisito la capacità di analizzare criticamente problemi di simulazione e ottimizzazione, con particolare riferimento alle tematiche applicative trattate durante il corso. Verrà anche richiesto allo studente di scrivere la formalizzazione matematica dei modelli di simulazione e ottimizzazione e di descrivere le principali funzionalità degli strumenti software utilizzati. Per quanto riguarda la discussione della relazione facoltativa, lo studente dovrà dimostrare una capacità di analisi dei risultati ottenuti in uno specifico caso applicativo.
Propedeuticità :
Nessuna
