Dipartimento | Energy Storage and Energy Sources

Mission

Il laboratorio Energy storage and energy sources (ESES) è stato istituito nel 2023 con l’obiettivo di promuovere la ricerca e lo sviluppo tecnologico nel settore dell’energia elettrica, in particolare nell’ambito delle fonti energetiche e dei dispositivi e sistemi di accumulo dell’energia.

Le fonti energetiche alternative ai combustibili fossili giocano un ruolo fondamentale nella transizione verde: l’energia elettrica può essere prodotta, ad esempio, in sistemi che utilizzano pannelli fotovoltaici, aerogeneratori eolici, sistemi di celle a combustibile. Spesso la produzione di energia elettrica con tali sistemi è caratterizzata da un’intrinseca intermittenza (la radiazione luminosa o il vento), e ben si associa a sistemi di accumulo dell’energia, che possono essere integrati alle sorgenti verdi sia sulla media e grande scala dei sistemi elettrici di tipo intelligente (smart grid), sia sulla scala più piccola dei sistemi per la mobilità elettrica.

Il laboratorio ESES opera in questo ampio settore con attività di ricerca, sviluppo e trasferimento tecnologico, con la mission di:

• studiare, modellare e caratterizzare sistemi di generazione verde e di accumulo dell’energia;
• sviluppare soluzioni che ne permettano il monitoraggio, l’integrazione e la gestione;
• sviluppare algoritmi per la diagnostica e prognostica integrati con i dispositivi di gestione e battery management system (BMS).

Attività

Le attività del laboratorio vanno dallo studio e modellistica dei sistemi di accumulo o delle sorgenti di energia, alla caratterizzazione di alcuni di essi, allo sviluppo di metodi e sistemi per il management dei dispositivi, la diagnostica e l’energy management. Le attività sono presentate raggruppate in aree.

Con particolare riferimento alla modellistica e caratterizzazione di batterie agli ioni di litio:

• modellistica elettrica e termica;
• caratterizzazione in laboratorio di batterie di piccola capacità, anche a temperatura ambiente controllata;
• sviluppo e validazione di indicatori di prestazione;

Con particolare riferimento al monitoraggio e diagnostica di batterie agli ioni di litio

• Sviluppo di metodi di stima dello stato (di carica, di salute …);
• Implementazione degli stessi su sistemi embedded e in BMS di ricerca e commerciali;
• Caratterizzazione per mezzo di spettroscopia di impedenza per batterie agli ioni di litio;
• Sviluppo di sistemi per la spettroscopia di impedenza integrata in BMS

Con particolare riferimento alle applicazioni della spettroscopia di impedenza:

• Spettroscopia di impedenza di batterie a flusso di scala industriale
• Spettroscopia di impedenza di pannelli fotovoltaici
• Sistemi per la spettroscopia di impedenza e la diagnostica integrata di celle a combustibile ed elettrolizzatori

Inoltre:

• Modellistica e integrazione di sistemi di accumulo termico in smart grid.
• Batterie innovative
• Energy management system in smart grid

Nell’ambito delle attività di laboratorio, il personale collabora con atenei, istituti di ricerca e aziende di rilevanza nazionale ed internazionale, fra cui:

• ST Microelectronics srl;
• FIB S.p.A. – FAAM industria batterie;
• Magaldi Power S.p.A.;
• Bitron Industrie S.p.A;
• Enel Green Power
• CNR – Istituto di ingegneria del Mare, Palermo
• Politecnico di Milano – SolarTechLab
• Università degli studi di Padova
• Università di Pisa
• Université Cergy Paris, France
• Laboratoire SATIE, France
• Université Gustave Eiffel, France
• Christian Albrecht Universität zu Kiel, Germania
• Jožef Stefan Institute, Ljubljana, Slovenia

Didattica

Oltre al personale docente e ricercatore, agli assegnisti e ai borsisti di ricerca, il laboratorio ospita laureandi dei corsi di studio di Ateneo e dottorandi di ricerca dell’Ateneo e di Atenei partner per lo svolgimento delle loro attività di ricerca nell’ambito di tesi di dottorato, magistrali e triennali o attività post-laurea. Alcune attività prevedono la partecipazione da parte degli studenti a progetti di ricerca e sviluppo supportate da borse di studio, assegni di ricerca e contratti di collaborazione finanziati dall'Università e da aziende.

Il laboratorio ospita anche alcune lezioni del corso Batteries and energy storage, erogato dal DIEM sulla laurea magistrale in Electrical engineering for digital energy.

Strumentazione

Il laboratorio è dotato di alcuni strumenti dedicati all’attività sperimentale sui sistemi di accumulo elettrochimico:

• camera termica (incubatore refrigerato) Binder KB 240 con kit EUCAR 5
• potenziostato/galvanostato/ZRA Gamry Reference 3000 AE con elettrometro ausiliario e booster
• Keithley Sourcemeter unit 2420
• Oscilloscopio Agilent MSO6034A
• Alimentatore stabilizzato TTi EX354RT triple power supply 300W