Obiettivi Formativi

Fornire una conoscenza generale sui sistemi di generazione di energia elettrica da fonti energetiche rinnovabili (FER) con particolare approfondimento sui sistemi eolici e fotovoltaici, sul loro funzionamento e sulle molteplici interazioni esistenti col sistema elettrico. Sviluppare la capacità di applicare le nozioni apprese a problemi ingegneristici specifici, stimolando la capacità di identificare, formulare e risolvere problemi legati alla producibilità di generatori da FER utilizzando metodi analitici, grafici e di simulazione numerica, fornendo inoltre le conoscenze di base per l’interpretazione della letteratura tecnica. Sviluppare la capacità di elaborazione autonoma dei concetti e di analisi critica dei risultati di elaborazioni analitiche o simulazioni, e la capacità di svolgere ricerche bibliografiche. Sviluppare la capacità comunicativa con linguaggio tecnico appropriato, la capacità di interagire con esperti del settore e la capacità di comunicare le proprie conoscenze anche a interlocutori non specialisti. Far acquisire un metodo di studio individuale adeguato a consentire l'approfondimento autonomo delle conoscenze e ad affrontare ulteriori tematiche del settore delle energie rinnovabili.

Learning Goals

To provide a general knowledge on electricity generation from renewable energy sources (RES) with particular emphasis on wind and photovoltaic systems, on their operation and on the multiple interactions existing with the electrical system. To develop the ability to apply the learned notions to specific engineering problems, stimulating the ability to identify, formulate and solve problems related to the estimation of the yield of RES based generators using analytical, graphical and computer simulation methods, also providing the basic knowledge for the understanding of technical literature. To develop the ability to autonomously elaborate the concepts and to critically analyze the results of analytical elaborations or simulations, as well as, the ability to carry out bibliographic research. To develop a suitable communication skill using a proper technical language, the ability to interact with experts of the sector, and the ability to communicate the acquired knowledge to non-specialist interlocutors. To develop a self-learning ability suitable for the autonomous deepening of knowledge and to face further issues related to RES.

Metodi didattici

Il corso, al fine di raggiungere gli obiettivi formativi previsti, si svolge prevalentemente attraverso lezioni frontali. Sono inoltre previste esercitazioni in laboratorio, con lo scopo di stimolare l’approccio ai problemi con autonomia e senso critico. Tutte le attività sono svolte con supporto di slide delle lezioni.

Teaching Methods

The course, in order to achieve the expected objectives, mainly takes place through lectures. There are also practical based lessons in the laboratory, with the aim of stimulating the approach to problem solving with autonomy and a critical thinking. All activities are carried out with the support of lecture slides.

Prerequisiti

Basi teoriche di elettrotecnica.

Prerequisites

Theoretical bases of electrical engineering.

Verifiche dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova orale. La prova orale è incentrata sugli argomenti trattati durante il corso. Essa ha il duplice scopo di verificare il livello di conoscenza e di comprensione dei contenuti del corso e di valutare l'autonomia di giudizio, la capacità di apprendimento, l'abilità comunicativa e proprietà di linguaggio scientifico e indi valutare le facoltà logico-deduttive acquisite dallo studente. Il voto finale è espresso in trentesimi e tiene conto della valutazione ottenuta durante la prova orale.

Assessment

The exam consists of an oral test. The oral exam focuses on the topics covered during the course. It has the dual purpose of verifying the level of knowledge and understanding of the course contents and to evaluate the autonomy of judgment, the learning ability, the communicative ability and properties of scientific language acquired by the student. The final grade is expressed out of thirty and takes into account the evaluation obtained during the oral exam.

Programma del Corso

-INTRODUZIONE: Le energie rinnovabili. Produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili. La rete di trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica. Il mercato elettrico. Sistemi di accumulo dell'energia elettrica. Meccanismi di incentivazione. Smart e micro grid. -IMPIANTI EOLICI: Componenti di un aerogeneratore e dispositivi di controllo. Alternatori. Convertitori Statici di Potenza. Trasformatori. Turbine eoliche a velocità costante ed a velocità variabile. Controllo della velocità e della potenza generata. Effetti sulla rete elettrica. Schemi di controllo. Analisi di producibilità. Criteri di progettazione. -IMPIANTI FOTOVOLTAICI: Radiazione diretta, diffusa, riflessa e totale. Stima della radiazione media. Funzionamento di una cella fotovoltaica. Tipi di celle fotovoltaiche. Rendimento. Punto di massima potenza. Influenza dell'irraggiamento e della temperatura. Moduli, stringhe e campi fotovoltaici. Connessione in serie ed in parallelo. Struttura degli impianti fotovoltaici: inverter centralizzato, convertitore di stringa, moduli AC e moduli DC. Inverter: struttura a singolo e doppio stadio, con o senza trasformatore di isolamento. Filtri. Protezione contro sovracorrenti, sovratensioni e per contatti diretti e indiretti. Impianti grid-connected e ad isola. Rendimento. Valutazione della producibilità. Schemi di impianto. Criteri di progettazione. -IMPIANTO MINI E MICRO-IDROELETTRICI: Tipi di turbine. Curve di rendimento. Tipologie di impianto. Analisi di producibilità. Criteri di progettazione. -IMPIANTI DI GENERAZIONE CHE SFRUTTANO LE CORRENTI MARINE E LE MAREE E L’ENERGIA DELLE ONDE: Tipologie di impianto.

Course Syllabus

-INTRODUCTION: Renewable energies, generation of electricity from renewable sources. The electric transmission and distribution network. The electricity market. Electrical energy storage systems. Incentive policies. Smart and micro grids. -WIND POWER PLANTS: Components of a wind turbine and control devices. Alternators. Static Power Converters. Transformers. Constant and variable speed wind turbines. Control of speed and power. Interactions with the power grid. Control schemes. Yield assessment. Design criteria. -PHOTOVOLTAIC SYSTEMS: Solar radiation. Operation of a photovoltaic cell. Types of photovoltaic cells. Efficiency. Maximum Power Point. Influence of irradiation and temperature. Modules, strings and photovoltaic fields. Cells series and parallel connection. Structure of photovoltaic systems: central inverter, string inverter, AC and DC modules. Inverter: single and double stage structures, with or without an isolation transformer. Grid-connected and stand-alone systems. Efficiency. Yield assessment. Design criteria. -MINI AND MICRO HYDRO-ELECTRIC PLANTS: Hydraulic turbines. Efficiency diagrams. Types of plants. Yield assessment. Design criteria. -ELECTRIC ENERGY GENERATION SYSTEMS FROM MARINE CURRENTS, TIDAL CURRENTS AND WAVE ENERGY: main kinds of plants.