PRESENTAZIONE

L'insegnamento si propone di delineare le tecniche per la gestione dell'energia elettrica, tenendo conto dell'evoluzione in corso dei sistemi energetici e con particolare riguardo a soluzioni innovative, quali smart grid, microreti, sistemi di generazione rinnovabili e distribuiti.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Lo scopo principale del modulo è discutere sia gli aspetti pratici che teorici delle strategie di gestione dell'energia. Più precisamente le tappe fondamentali del modulo potrebbero essere declinate come segue: Strategie per il controllo dei flussi energetici; Strategie di ottimizzazione e gestione; Aspetti pratici applicati alle microreti energetiche intelligenti.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

• Descrivere l'evoluzione dei sistemi per la generazione, il trasporto, la distribuzione e l'utilizzo dell'energia elettrica (contenuto) in relazione ai principali sviluppi tecnologici (condizione)
• Identificare e spiegare i sistemi utilizzati per la gestione di un'infrastruttura energetica (contenuto) attraverso l'analisi di casi studio presentati a lezione (condizione).
• Applicare semplici tecniche per il dimensionamento di massima di sistemi energetici (contenuto) a problemi proposti durante le lezioni (condizione), raggiungendo risultati coerenti con i dati forniti (criterio).
• Applicare semplici tecniche per la gestione ottimale di un sistema di generazione e consumo dell'energia, come una microrete (contenuto), utilizzando strumenti di base (condizione), ottenendo soluzioni che rispettino i vincoli specificati (criterio).

PREREQUISITI

Non sono previsti requisiti specifici. Tuttavia, la conoscenza di Python e dell'uso del modulo PuLP può essere utile per lo svolgimento di esercitazioni e progetti.

MODALITA' DIDATTICHE

Durante le lezioni frontali verranno alternati contenuti teorici e l'applicazione pratica delle metodologie relative alla strategia di gestione dell'energia, basati su semplici esempi. Verranno inoltre proposti progetti di lavoro, in cui verrà chiesto di sviluppare alcuni degli esempi applicativi presentati a lezione. Saranno svolte esperienze di simulazione con Python,utilizzando le metodologie e le tecniche presentate nei problemi energetici. La frequenza non è obbligatoria.

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. I contatti del docente e referente di Scuola per la disabilità sono disponibili al seguente link Comitato di Ateneo per l’inclusione delle studentesse e degli studenti con disabilità o con DSA | UniGe | Università di Genova

PROGRAMMA/CONTENUTO

Evoluzione delle infrastrutture energetiche. Evoluzione storica dell'infrastruttura elettrica a partire dalle reti elettriche tradizionali, presentando anche le principali innovazioni tecnologiche. Sistemi ed infrastrutture innovative: smart grid, virtual power plant, microreti, ecc.

Dispositivi e sistemi in un'infrastruttura energetica evoluta. Saranno descritte le principali tecnologie adottate nelle installazioni di generazione distribuita e nelle micro-reti intelligenti. L'attenzione sarà focalizzata sugli impianti che producono energia elettrica (campi fotovoltaici, idroelettrici ed eolici), energia termica per riscaldamento (collettori solari termici, caldaie, pompe di calore) e per raffrescamento (ad esempio sistemi ad assorbimento). Inoltre, verranno analizzate le tecnologie di cogenerazione e di trigenerazione, nonché i sistemi di accumulo elettrico.

Gestione ottimale. Verrà affrontato il concetto di soluzione ottimale di un problema energetico, la sua formalizzazione, il concetto di variabili decisionali e della modellizzazione di un sistema. La formalizzazione del problema generale di ottimizzazione sarà discussa introducendo un sistema il cui obiettivo principale è ridurre al minimo i costi complessivi di produzione, tenendo presenti i vincoli termici ed elettrici a cui esso è soggetto. Gli esempi riguarderanno in particolare il caso di sistemi di generazione distribuita e microreti.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

​Oltre ai testi di riferimento disponibili presso la Biblioteca di Dipartimento, su AulaWeb saranno disponibili slide e appunti utili allo studio. Gli studenti interessati possono inoltre integrare con i seguenti testi:

1. Delfino, F., et al., Microgrid Design and Operation: Toward Smart Energy in Cities, Artech House power engineering series, 2018
2. Bracco, S., et al., “An Energy Management System for the Savona Campus Smart Polygeneration Microgrid,” IEEE Systems Journal, Vol. 99, 2015.
3. Bonfiglio, A., et al., “An Optimization Algorithm for the Operation Planning of the University of Genoa Smart Polygeneration Microgrid,” Proceedings of IREP 2013 Symposium-Bulk Power System Dynamics and Control–IX, Rethymnon, Greece, August 25−30, 2013
4. Bonfiglio, A., et al., “Definition and Experimental Validation of a Simplified Model for a Microgrid Thermal Network and Its Integration into Energy Management Systems,” Energies, Vol. 9, 2016, p. 914.
5. Bendato, I., et al., “A Real-Time Energy Management System for the Integration of Economical Aspects and System Operator Requirements: Definition and Validation,” Renewable Energy, Vol. 102, 2017, pp. 406–416

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/10728/p/studenti-orario

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Discussione orale, basata sui progetti proposti e sull'applicazione delle tecniche studiate ad esempi pratici.

Come prima domanda, lo studente potrà esporre un argomento a scelta o una presentazione su un progetto (esempio di applicazione, approfondimento di un tema, ecc.), realizzato in autonomia o in gruppo di al massimo due persone.

Una seconda domanda verterà sugli argomenti teorici del corso, per verificare la comprensione dei concetti fondamentali.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Gli studenti saranno valutati su argomenti teorici presentati a lezione, esercizi e progetti dedicati ad affrontare questioni specifiche all'interno di problemi realistici proposti durante l'insegnamento.

L'esame finale sarà svolto in forma orale, compresa la revisione e discussione degli esercizi e progetti svolti.

La verifica dei risultati di apprendimento avverrà attraverso:

1. la capacità di descrivere e spiegare i concetti teorici (chiarezza espositiva, usodella terminologia);
2. la capacità di applicare tecniche di dimensionamento di massima e gestione a casi studio (adeguatezza delle soluzioni, rispetto dei vincoli);
3.  la capacità di analisi critica dei risultati ottenuti.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Il progetto può essere inviato al docente in anticipo. Rivolgersi al docente per ulteriori informazioni non comprese nella scheda insegnamento.