SMART CIRCUITS FOR RENEWABLE ENERGY

Internazionalizzazione della Didattica SMART CIRCUITS FOR RENEWABLE ENERGY

0622300043
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
INGEGNERIA MECCANICA
2021/2022

ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2018
PRIMO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
660LEZIONE
Obiettivi
L'OBIETTIVO DEL CORSO DI SMART CIRCUITS FOR RENEWABLE ENERGY È QUELLO DI FORNIRE CONOSCENZE RELATIVE AL FUNZIONAMENTO ED ALL’UTILIZZO DI CIRCUITI PER LO SFRUTTAMENTO DELL’ENERGIA PRODOTTA DA SISTEMI CHE UTILIZZANO FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI E CHE INCLUDONO ELEMENTI DI IMMAGAZZINAMENTO DELL’ENERGIA ELETTRICA. VERRANNO INIZIALMENTE PROPOSTI I MODELLI UTILIZZATI PER LA SIMULAZIONE DI CIRCUITI PER APPLICAZIONI CONNESSE ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE ELETTRICA O ISOLATE. QUINDI VERRANNO ANALIZZATI I PRINICIPI DI FUNZIONAMENTO DEI CIRCUITI UTILIZZATI NELLE PIU’ RECENTI APPLICAZIONI, IN SPECIAL MODO FOTOVOLTAICHE, E VERRANNO ANALIZZATE LE CARATTERISTICHE DEI PRODOTTI DISPONIBILI SUL MERCATO. UNA AMPIA PARTE ESERCITATIVA VERRA’ DEDICATA ALLA SIMULAZIONE ED AL CONTROLLO DI TALI CIRCUITI ANCHE UTILIZZANDO SISTEMI EMBEDDED. IL CORSO E’ DI 6 CREDITI ED E’ EROGATO IN LINGUA INGLESE.

CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
- MODELLISTICA, SIMULAZIONE E SELEZIONE DI SISTEMI FOTOVOLTAICI.
- MODELLISTICA, SIMULAZIONE E SELEZIONE DI SISTEMI DI ACCUMULO DELL’ENERGIA ELETTRICA.
- CONTROLLO E GESTIONE DI RETI ELETTRICHE CHE INCLUDANO GENERATORI DA ENERGIA RINNOVABILE E SISTEMI DI ACCUMULO.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE:
- SIMULARE AL CALCOLATORE UN CIRCUITO ELETTRICO CON GENERATORI DA ENERGIA RINNOVABILE E SISTEMI DI ACCUMULO ENERGETICO
- SCEGLIERE IL TIPO DI CAMPO FOTOVOLTAICO IN FUNZIONE DELL’APPLICAZIONE
- SCEGLIERE IL TIPO DI BATTERIA IN FUNZIONE DELLE SPECIFICHE DELL’APPLICAZIONE
- SCEGLIERE I CIRCUITI DI INTERFACCIA DEL SISTEMA SULLA BASE DEI DATI FORNITI DAI COSTRUTTORI
- DEFINIRE SEMPLICI STRATEGIE DI CONTROLLO ENERGETICO DEL CIRCUITO NEL SUO COMPLESSO
- IMPLEMENTARE LE STRATEGIE DI CONTROLLO IN SIMULAZIONE AL CALCOLATORE O ANCHE SU SISTEMA EMBEDDED.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO
SAPER INDIVIDUARE I CIRCUITI E I METODI PIÙ APPROPRIATI PER LA GESTIONE DEI SISTEMI ELETTRICI CON FONTI RINNOVABILI.

ABILITÀ COMUNICATIVE
SAPER DESCRIVERE, IN FORMA SCRITTA, IN MODO CHIARO E SINTETICO UN PROBLEMA ED ESPORRE ORALMENTE, CON PROPRIETÀ DI LINGUAGGIO, GLI OBIETTIVI, IL PROCEDIMENTO E I RISULTATI DELLE ELABORAZIONI EFFETTUATE.

CAPACITÀ DI APPRENDERE
ESSERE IN GRADO DI APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE A CONTESTI DIFFERENTI DA QUELLI PRESENTATI DURANTE IL CORSO E APPROFONDIRE GLI ARGOMENTI TRATTATI USANDO MATERIALI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI.
Prerequisiti
PER IL PROFICUO RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI SONO RICHIESTE CONOSCENZE DI BASE DI ELETTROTECNICA, DI MODELLISTICA MATEMATICA NEL DOMINIO DEL TEMPO E DELLA FREQUENZA ED ELEMENTI DI PROGRAMMAZIONE AL CALCOLATORE IN AMBIENTE MATLAB O SIMILARE.
Contenuti
L'INSEGNAMENTO È ARTICOLATO IN 60 ORE TRA LEZIONI, ESERCITAZIONI NUMERICHE ED ESERCITAZIONI GUIDATE IN LABORATORIO.

GLI ARGOMENTI AFFRONTATI SONO:
- MODELLISTICA DI GENERATORI CHE SFRUTTANO FONTI RINNOVABILI DI ENERGIA: MODELLO A SINGOLO DIODO DI GENERATORI FOTOVOLTAICI, DIPENDENZA DAI LIVELLO DI IRRAGGIAMENTO E TEMPERATURA, MODELLO STAZIONARIO DI UN GENERATORE EOLICO, DIPENDENZA DALLA VELOCITÀ DEL VENTO, PUNTO DI MASSIMA POTENZA, CONTROLLO DELLA POTENZA PRODOTTA ATTRAVERSO TECNICHE DI CONTROLLO PERTURBATIVE (15 ORE, DI CUI LEZIONE 7 ORE, ESERCITAZIONI 4 ORE, LABORATORIO 4 ORE)
- SISTEMI DI ACCUMULO ENERGETICO: CELLE E BATTERIE. PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO, PARAMETRI DESCRITTIVI, TIPOLOGIE, APPLICAZIONI. LE BATTERIE AGLI IONI DI LITIO. BATTERY MANAGEMENT SYSTEM, STATE OF CHARGE, STATE OF HEALTH, STATE OF FUNCTION. MODELLISTICA CIRCUITALE DI BATTERIE RICARICABILI. STIMA DELLO STATO E IDENTIFICAZIONE DEI PARAMETRI. CARICA E SCARICA DI BATTERIE, CARATTERISTICHE, TESTING DI BATTERIE (15 ORE, DI CUI LEZIONE 7 ORE, ESERCITAZIONI 4 ORE, LABORATORIO 4 ORE)
- CIRCUITI PER IL CONTROLLO E L’INTERFACCIAMENTO DI GENERATORI ED ELEMENTI DI ACCUMULO IN UNA RETE ENERGETICA. CONVERTITORI A COMMUTAZIONE DI TIPO DC/DC E DC/AC. (20 ORE, DI CUI LEZIONE 12 ORE, ESERCITAZIONI 8 ORE)
- IMPLEMENTAZIONE DI MODELLI E TECNICHE DI CONTROLLO (10 ORE, DI CUI LEZIONE 2 ORE, LABORATORIO 8 ORE)

Metodi Didattici
L’INSEGNAMENTO CONTEMPLA LEZIONI TEORICHE (28 ORE), ESERCITAZIONI IN AULA (16 ORE), CON USO INDIVIDUALE DEL COMPUTER PER LA SIMULAZIONE, E DI LABORATORIO (16 ORE) IN CUI LAVORARE IN GRUPPO. LE LEZIONI FRONTALI RIGUARDERANNO TUTTI I CONTENUTI DEL CORSO. LA PARTE ESERCITATIVA PREVEDE LO SVOLGIMENTO DI ESEMPI DI CALCOLO E RELATIVI AI VARI ARGOMENTI TRATTATI, CON L’IMPLEMENTAZIONE E SIMULAZIONE IN AMBIENTE MATLAB-SIMULINK. NELLE ATTIVITA' DI LABORATORIO GLI STUDENTI APPLICHERANNO LE METODOLOGIE RELATIVE ALLA MODELLISTICA, ALLA CARATTERIZZAZIONE E AL CONTROLLO AL FINE DI PRODURRE E ANALIZZARE RISULTATI SPERIMENTALI ACQUISITI ATTRAVERSO LA STRUMENTAZIONE DISPONIBILE PRESSO IL “LABORATORIO DI CIRCUITI ELETTRONICI DI POTENZA E FONTI RINNOVABILI”.


Verifica dell'apprendimento
IL LIVELLO DI RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI DELL’INSEGNAMENTO E’ CERTIFICATO MEDIANTE IL SUPERAMENTO DI UN ESAME AL TERMINE DELL'INSEGNAMENTO (DURATA: CIRCA 30 MINUTI). LA VERIFICA PREVEDE LO SVILUPPO E LA DISCUSSIONE DI UN ELABORATO CHE ILLUSTRI, MEDIANTE UNA PRESENTAZIONE DI 15 MINUTI E SUCCESSIVA DISCUSSIONE DI 15 MINUTI, LA SOLUZIONE DEL PROBLEMA INGEGNERISTICO PROPOSTO E IMPOSTATO DURANTE LE ORE DI LABORATORIO.

L'ESAME CONSENTIRÀ DI VERIFICARE LE SEGUENTI CAPACITÀ: CONOSCENZA E COMPRENSIONE, APPLICARE LE COMPETENZE ACQUISITE, ESPOSITIVA, COMUNICATIVA, ELABORARE SOLUZIONI IN AUTONOMIA DI GIUDIZIO SULLA BASE DELLE SCELTE DEI COMPONENTI E CIRCUITI EFFETTUATE, DELLE STRATEGIE DI CONTROLLO DEFINITE, DELL'EFFICACIA IMPLEMENTATIVA DELLA SOLUZIONE PROPOSTA E DELLA COERENZA COMPLESSIVA DELLE SCELTE EFFETTUATE. LA CAPACITÀ ESPOSITIVA (NELLA RELAZIONE E NELL'ESPOSIZIONE ORALE) CONCORRONO ALLA DETERMINAZIONE DEL VOTO, ESPRESSO IN TRENTESIMI CON EVENTUALE LODE.

IL LIVELLO DI VALUTAZIONE MINIMO (18) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA INCERTEZZE NELL’APPLICAZIONE DEI METODI DI SOLUZIONE DEL PROBLEMA PROPOSTO E HA UNA LIMITATA CONOSCENZA DELLE PRINCIPALI PROPRIETÀ DEI COMPONENTI E CIRCUITI UTILIZZATI.

IL LIVELLO MASSIMO (30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA UNA CONOSCENZA COMPLETA ED APPROFONDITA DEI METODI ED È IN GRADO DI RISOLVERE I PROBLEMI PROPOSTI PERVENENDO IN MODO EFFICIENTE E ACCURATO ALLA SOLUZIONE E MOSTRA UNA NOTEVOLE CAPACITÀ DI COLLEGARE LE PROPRIETÀ DEI DIVERSI TIPI DI COMPONENTI E CIRCUITI.

LA LODE VIENE ATTRIBUITA QUANDO IL CANDIDATO DIMOSTRA SIGNIFICATIVA PADRONANZA DEI CONTENUTI TEORICI E OPERATIVI E MOSTRA DI SAPER PRESENTARE GLI ARGOMENTI CON NOTEVOLE PROPRIETÀ DI LINGUAGGIO E CAPACITÀ DI ELABORAZIONE AUTONOMA ANCHE IN CONTESTI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI DAL DOCENTE.
Testi
MATERIALE DIDATTICO DISPONIBILE IN FORMA RISERVATA SUL SITO WEB DEL CORSO, OSPITATO SULLA PIATTAFORMA E-LEARNING ELEARNING.UNISA.IT, ACCESSIBILE MEDIANTE CAU DI ATENEO.

- MAKSIMOVIC, ERICKSON, FUNDAMENTALS OF POWER ELECTRONICS, SPRINGER
- N. FEMIA, G. PETRONE, G. SPAGNUOLO, AND M. VITELLI, POWER ELECTRONICS AND CONTROL TECHNIQUES FOR MAXIMUM ENERGY HARVESTING IN PHOTOVOLTAIC SYSTEMS, 1ST ED. CRC PRESS, 2012.
- G. PETRONE, C.A.RAMOS-PAJA, G. SPAGNUOLO: PHOTOVOLTAIC SOURCES MODELING, WILEY-IEEE PRESS 2017.
- R. TEODORESCU, M.LISERRE, P.RODRIGUEZ: GRID CONVERTERS FOR PHOTOVOLTAIC AND WIND POWER SYSTEMS, WILEY 2011.
- THOMAS REDDY, LINDEN HANDBOOK OF BATTERIES, 4TH EDITION, MCGRAW HILL PROFESSIONAL, 2010
- DAVIDE ANDREA, BATTERY MANAGEMENT SYSTEMS FOR LARGE LITHIUM ION BATTERY PACKS, ARTECH HOUSE, 2010
- DISPENSE FORNITE DAL DOCENTE E ARTICOLI SCIENTIFICI.
Altre Informazioni
CORSO EROGATO IN LINGUA INGLESE.
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3
  • Didattica