Ricerca | Tecnologie Elettriche per la Digital Energy

Mission

Il laboratorio di Tecnologie Elettriche per la Digital Energy (TE4DE) è stato istituito nel 2023 con l’obiettivo di promuovere la ricerca e lo sviluppo tecnologico nel settore elettrico.

Il potenziamento del livello di digitalizzazione delle infrastrutture elettriche, abbinato ai progressi tecnologici nelle capacità di calcolo e di comunicazione in tempo reale, è al centro della trasformazione del modello operativo globale delle reti di distribuzione dell’energia elettrica. Tale trasformazione necessita di nuovi approcci per una gestione intelligente dell’energia, dalla fase di produzione all’utilizzo finale. Progettare e testare nuovi dispositivi con elevate capacità di processamento dei dati e dell’elaborazione delle informazioni per rendere più efficiente la distribuzione dell'energia elettrica e favorire lo sviluppo della generazione di energia proveniente da fonti rinnovabili, anche attraverso l’utilizzo di sistemi di storage, è la mission principale di tutte le attività di ricerca che vengono svolte in laboratorio attraverso una intensa attività di modellazione, simulazione e verifica sperimentale.

Attività

Le attività del laboratorio sono egualmente distribuite tra prove sperimentali su circuiti e dispositivi di conversione dell’energia e attività di simulazione e sviluppo di modelli circuitali e comportamentali di sistemi elettrici complessi finalizzati allo studio e allo sviluppo di tecnologie innovative per la gestione efficiente ed intelligente dell’energia elettrica attraverso l’impiego di fonti rinnovabili e dei nuovi strumenti di analisi delle informazioni provenienti dal mondo digitale. Particolare attenzione è rivolta alle seguenti tematiche:

• circuiti e tecniche di controllo per la connessione in rete di sistemi fotovoltaici
• monitoraggio e diagnosi di fonti rinnovabili e sistemi di accumulo
• algoritmi di energy management e modelli di previsione della produttività energetica delle fonti rinnovabili e dei consumi energetici
• sviluppo su sistemi embedded di controllori e algoritmi per la gestione di dispositivi per la produzione, conversione, trasmissione e utilizzo ottimale dell’energia elettrica
• circuiti di regolazione dell’energia per sistemi di ricarica di veicoli elettrici e accumulo dell’energia
• simulazioni real-time e gemello digitale di circuiti elettrici complessi

Il laboratorio è sede di collaborazioni con industrie ed enti di ricerca nazionali e internazionali tra questi quelle con attività di ricerca in essere:

• Bitron Industrie S.p.A;
• FuturaSun, azienda leader nella produzione di moduli fotovoltaici in Italia;
• Italian National Research Council -Institute of Marine Engineering – Palermo
• Politecnico di Milano – SolarTechLab
• Università degli Studi di Napoli – Federico II
• Politecnico di Bari
• Cergy Paris University, SATIE Lab.
• Universidad Nacional de Colombia

Didattica

Oltre al personale inquadrato come docenti, ricercatori ed assegnisti di ricerca, il laboratorio ospita laureandi e laureati dei corsi di laurea magistrale e dottorandi di ricerca istituiti presso il DIEM per lo svolgimento delle loro attività di tesi e attività post-laurea. Alcune attività prevedono la partecipazione da parte degli studenti a progetti di ricerca e sviluppo e sono supportate da borse di studio, assegni di ricerca e contratti di collaborazione finanziati dall'Università e da aziende. L'obiettivo è quello di promuovere lo sviluppo di competenze di livello elevato nell’ambito della produzione e gestione dell’energia da fonti rinnovabili nonché sulle problematiche di interconnessione con la rete di distribuzione dell’energia al fine di favorirne il loro inserimento nel mondo del lavoro presso aziende qualificate del settore.

Strumentazione

In laboratorio è disponibile la seguente strumentazione per il testing di dispositivi e circuiti di conversione dell’energia:

• Impedance Spectroscopy BioLogic SP-200 (100mHz-3MHz; ±500mA; ±12V)
• Impedance Spectroscopy booster BioLocic HCV3048 (500kHz; ±30A; 0-48V)
• Oscilloscope Tektronix DPO3034 Digital Phosphor, 300 MHz 4 Channels
• Oscilloscope Lecroy Wavesurfer WS3054 4 Channels - 500MHz - 4GS/s
• Power Analyzer Yokogawa WT3000, Accuracy 0.02%
• Function Generator DiGiMess FG100
• Bipolar Power Supply/ Power Amplifier - Kepco -BOP 20-20D (±20V ±20A)
• Single Power Supply Hewlett Packard HP6030A, 1000W, 200V/17A
• DC Power Supply TTI QPx1200L 1200 Watt PowerFlex - 60V, 50A max.
• Triple Power Supply TTi EX354RD, 300W, 2x35V/4A, 1x5V/5A
• Triple Power Supply DeltaElektronika EST150, 2x20V/2.5A, 1x10V/5A
• Battery charger 12V/30A – 24V/15A
• Flexible Photovoltaic panels for mobility applications
• Single face and bifacial PV panels for stand-alone and residential applications

Per la simulazione e il testing di reti elettriche complesse e circuiti di conversione dell’energia è possibile usufruire di accesso diretto o remoto a sistema di simulazione real time

• OPAL-RT OP4512 (FPGA 4 cores; Intel® Xeon® E3-1240 v6 Processor 4 cores, 3.7 GHz; Xilinx Kintex®-7 410T FPGA)
• OPAL-RT/Imperix Power Modules Interface Board for Hardware in the Loop operation with
  • #2 PEB8038- Half-bridge SiC Module 38A/800V
  • #2 PEB4050 - IGBT Half-Bridge Power Module 400V 50A

Schede di sviluppo software per il testing degli algoritmi e del codice sviluppato:

• STM32 microelectroinics development boards for motor control and power electronic interfaces
• Raspberry PI3 e Raspberry PI4
• PIC development board MikroElektronika EASYPIC6
• FPGA reconfigurable control & monitoring system NI CompactRIO
• MICROCHIP 16-BIT 28-PIN Starter Development Board
• MICROCHIP Explorer 16-BIT Development Board
• 2 MICROCHIP MPLAB ICD3 In-Circuit Debugger
• Opal Kelly XEM 3010Xilinx Spartan-3 FPGA Integration Module
• Motor Control Development for TMS320F2808 eZdspTM with Socket
• C2000 Renewable Energy Developer's Kit TMDSENRGYKIT
• C2000 DC/DC Developer's Kit TMDSDCDC8KIT
• C2000 Digital Power Experimenter Kit TMDSDCDC2KIT
• DC/DC LED Developer's Kit TMDSDCDCLEDKIT