PRESENTAZIONE

L’insegnamento si propone di illustrare gli aspetti metodologici e tecnologici relativi ai sistemi di propulsione elettrica e ai sistemi di potenza integrati. Sono oggetto di studio le principali architetture e soluzioni per la realizzazione del servizio di propulsione, dei sistemi di generazione integrata e dei relativi sistemi di controllo e regolazione.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L'obiettivo dell'insegnamento consiste nell'introdurre lo studente alle problematiche di base relative al funzionamento della propulsione elettrica a bordo delle navi, per guidarlo nella comprensione delle tecnologie e dei problemi sistemistici elettrici in relazione alla complessità della nave.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L'obiettivo dell'insegnamento consiste nell'introdurre lo studente agli aspetti principali relativi al funzionamento della propulsione elettrica e dei sistemi di generazione a bordo delle navi elettriche, per guidarlo nella comprensione delle tecnologie e dei principali problemi sistemistici elettrici.

L'impiego della propulsione elettrica è l’attuale standard per diverse tipologie di navi. Il campo di impiego dei motori elettrici a velocità variabile è ampio e prevede diverse soluzioni realizzative affidabili ed economicamente competitive. Il grado di elettrificazione che ne consegue è totale e determina la realizzazione di sistemi di generazione integrati e automatizzati, in grado di fornire la totalità della potenza richiesta dalla nave.

L'insegnamento introduce gli aspetti metodologici e tecnologici relativi alla progettazione dei sistemi elettrici di bordo e dei relativi sistemi di controllo, tramite lo sviluppo di modelli matematici e circuitali, privilegiando aspetti applicativi e sistemistici. 

PREREQUISITI

Non sono previsti requisiti specifici.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni teoriche ed esercitazioni guidate in aula. Il corso prevede una parte svolta a calcolatore, sotto la guida del docente, utilizzando diversi toolbox di Matlab, con l’obiettivo di fornire allo studente la conoscenza di base e la capacità di scelta e di utilizzo di alcuni strumenti di simulazione. Numero di ore complessivo 60.

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 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: architetture tipiche, livelli di tensione, qualità dell’alimentazione, stati operativi e requisiti di stabilità.
• Richiami sulla macchina sincrona: equazioni fondamentali, condizioni di regime, curva P-delta.
• Sistemi di eccitazione: classificazione generale, richiami delle caratteristiche costruttive, tecniche di regolazione della tensione.
• Equazione di moto del generatore sincrono: derivazione dell’equazione di moto (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

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

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

Lo svolgimento dell’esame è articolato in un’esercitazione e un colloquio orale.

La verifica di apprendimento prevede lo sviluppo di una esercitazione consistente nella sviluppo di un modello a calcolatore sulle tematiche precisate negli obiettivi formativi specifici da consegnare una settimana prima della prova orale. Il giudizio di ammissione permette di sostenere la prova orale, della durata di circa 45 ora minuti. 

Gli studenti con disabilità o con DSA possono fare richiesta di misure compensative/dispensative per l'esame. Le modalità saranno definite caso per caso insieme al Referente per Ingegneria del Comitato di Ateneo per il supporto agli studenti disabili e con DSA. Gli studenti che volessero farne richiesta sono invitati a contattare il docente dell'insegnamento con congruo anticipo mettendo in copia il Referente per Ingegneria  (https://unige.it/commissioni/comitatoperlinclusionedeglistudenticondisabilita.html), senza inviare documenti in merito alla propria disabilità.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Verifica di acquisizione di conoscenza teorica e pratica delle metodologie di calcolo tipicamente utilizzate per la progettazione e la conduzione di sistemi elettrici navali e propulsione elettrica navale. L'esercitazione valuterà le capacità dello studente nel risolvere esercizi numerici a calcolatore e la capacità di modellare i sistemi elettrici e relativi controlli. L’esame orale permetterà di verificare la capacità dello studente di riproporre e argomentare sui metodi teorici ed applicativi concernenti i sistemi elettrici navali e gli azionamenti di propulsione elettrica navale. Sarà inoltre valutata la qualità dell’esposizione e l’utilizzo corretto del lessico specialistico, la capacità e l’autonomia di ragionamento, il corretto utilizzo delle unità di misura e il richiamo dei prerequisiti culturali precedentemente definiti. 

ALTRE INFORMAZIONI

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

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