PRESENTAZIONE

In un contesto in cui l’elettrificazione rappresenta un elemento essenziale per l’innovazione e la sostenibilità del settore marittimo, l’insegnamento fornisce le basi per comprendere e affrontare la complessità dei moderni sistemi elettrici navali. La disciplina si inserisce nel percorso formativo come elemento fondamentale per acquisire competenze nell’analisi, nella modellazione e nel controllo dei sistemi elettrici di bordo, integrando conoscenze teoriche e strumenti di simulazione orientati alla progettazione.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Condizioni per adottare la propulsione elettrica e soluzioni realizzative. Sistemi elettrici di bordo corrispondenti.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Al termine dell’insegnamento lo studente sarà in grado di:

• Descrivere soluzioni integrate di generazione e propulsione elettrica, considerando gli aspetti principali di controllo, stabilità, qualità dell’alimentazione e gestione della potenza.
• Analizzare il funzionamento essenziale e le caratteristiche dei convertitori di potenza tipicamente impiegati nei sistemi di propulsione navale, incluse le principali tecniche di controllo associate.
• Realizzare modelli semplificati di sistemi elettrici di bordo mediante strumenti di simulazione MATLAB/Simulink, orientati al supporto delle scelte progettuali.
• Comunicare in forma scritta e orale analisi tecniche, risultati di simulazioni e aspetti progettuali relativi a sistemi elettrici navali a interlocutori tecnici qualificati.

PREREQUISITI

Non sono previsti requisiti specifici.

MODALITA' DIDATTICHE

Il corso prevede un'alternanza strutturata di lezioni teoriche ed esercitazioni guidate in aula.

L’attività didattica è integrata da esercitazioni pratiche al computer, durante le quali gli studenti utilizzano il software di simulazione MATLAB/Simulink per l’analisi e la modellazione di sistemi elettrici.

Gli studenti con certificazioni valide per Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA), per disabilità o altri bisogni educativi sono invitati a contattare il docente e il referente di Scuola per la disabilità all’inizio dell’insegnamento per concordare eventuali modalità didattiche che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il corso affronta i seguenti argomenti:

• Sistemi di propulsione elettrica: definizione, caratteristiche principali e soluzioni tipiche di layout propulsivo (IFEP, ibrido serie e parallelo).
• Convertitori e azionamenti: principali tipologie di componenti e di convertitori elettronici di potenza, principi di funzionamento e cenni  sulle principali tecniche di controllo di sistemi AC/DC, DC/AC e DC/DC classici (raddrizzatori controllati, ciclo convertitore, sistemi PWM).
• Azionamenti con motore asincrono: modello semplificato della macchina asincrona, accoppiamento con il carico meccanico, funzionamento a regime, tecniche di avviamento.
• Sistemi di accumulo: classificazione e modellazione semplificata dei sistemi di accumulo elettrochimico e delle celle combustibile.
• Concetti fondamentali power system a bordo nave AC e DC: soluzioni impiantistiche, livelli di tensione, qualità dell’alimentazione, stati operativi e requisiti di stabilità.
• Richiami sulla macchina sincrona: equazioni fondamentali, condizioni di regime, curva P-delta, limite di stabilità teorico.
• Sistemi di eccitazione: classificazione generale, richiami delle caratteristiche costruttive, tecniche di regolazione della tensione.
• Equazione di moto del generatore sincrono: derivazione dell’equazione di swing e comportamento dei sistemi non regolati.
• Regolazione frequenza-potenza: regolatori di velocità isocroni e droop, caratteristica di regolazione dei sistemi multi-macchina, accenni alla regolazione secondaria di frequenza.
• Gestione della potenza: accensione e sincronizzazione dei gruppi di generazione (unit commitment), tabella start-stop, principali funzionalità del Power Management System (PMS).
• Cold-ironing: infrastruttura di shore-connection e aspetti innovativi legati all’integrazione nave-porto.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

1. M. Piattelli, “Propulsione elettrica Navale”, 2006

2. Patel, “Shipboard Propulsion, Power Electronics, and Ocean Energy”, 2012

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

FEDERICO SILVESTRO (Presidente)

MATTEO SAVIOZZI

FABIO D'AGOSTINO (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Le informazioni sul calendario accademico sono disponibili al seguente link: https://corsi.unige.it/corsi/8738/studenti-orario

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L’esame si articola in un’esercitazione pratica seguita da un colloquio orale.

L’esercitazione pratica consiste nello sviluppo, in ambiente di simulazione MATLAB/Simulink, di un modello al calcolatore scelto tra le tematiche proposte dal docente e indicate negli obiettivi formativi specifici, accompagnato da una relazione tecnica sintetica in cui sono descritti in modo critico la metodologia adottata e i risultati ottenuti.

L’elaborato dovrà essere consegnato almeno una settimana prima del colloquio. La prova orale, della durata di circa 45 minuti, è subordinata alla valutazione positiva dell’esercitazione.

La data dell’esame viene concordata previo appuntamento su richiesta.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L’esame è finalizzato a verificare l’acquisizione delle conoscenze teoriche e metodologiche relative alla progettazione e alla gestione dei sistemi di generazione e di propulsione elettrica navale.

L’esercitazione pratica valuta la capacità dello studente di utilizzare strumenti di supporto alla progettazione basati su modellazione e simulazione, nonché di modellare correttamente sistemi elettrici e i relativi sistemi di controllo.

Il colloquio orale verifica la capacità dello studente di esporre e argomentare gli elementi teorici e metodologici riguardanti i sistemi elettrici di bordo, con particolare attenzione ai sistemi di generazione e propulsione.

Durante la prova orale saranno valutate la chiarezza espositiva, l’uso appropriato del lessico tecnico-specialistico, l’autonomia e la capacità di ragionamento critico, l’uso corretto delle unità di misura la padronanza nel richiamare aspetti interdisciplinari.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Rivolgersi al docente per ulteriori informazioni non comprese nella scheda insegnamento.

Ulteriori informazioni: http://iees.diten.unige.it/