Obiettivi Formativi

Il corso si pone in primo luogo l'obiettivo di fornire conoscenze e competenze relative ai sistemi di generazione da fonte eolica e fotovoltaica e sulle molteplici interazioni esistenti tra fonti energetiche rinnovabili ed il sistema elettrico. Gli studenti svilupperanno inoltre durante il corso la capacità di applicare tali conoscenze alla progettazione ed alla simulazione di convertitori per sistemi di generazione da fonte rinnovabile, nonché quella di valutare autonomamente le caratteristiche e le prestazioni dei convertitori e dei relativi sistemi di controllo. Ulteriori obiettivi del corso sono quello di affinare le capacità comunicative degli studenti, per metterli in grado di intendere ed utilizzare compiutamente il linguaggio tecnico di un settore multidisciplinare come quello delle energie rinnovabili, e quello di sviluppare in essi un’autonoma capacità di aggiornamento in un campo caratterizzato da rapida e costante evoluzione tecnologica.

Metodi didattici

Il corso, al fine di raggiungere gli obiettivi formativi previsti, si svolge prevalentemente attraverso lezioni frontali, esercitazioni numeriche e simulazioni svolte in aula. Tutte le attività sono svolte con supporto di slide delle lezioni. Sono inoltre previste esercitazioni sperimentali in laboratorio, seminari e visite guidate.

Prerequisiti

Basi teoriche di elettronica, elettronica di potenza e controlli automatici.

Verifiche dell'apprendimento

L’esame è di tipo orale. Durante l’esame gli studenti sono preliminarmente tenuti a presentare una relazione su un progetto assegnato dal docente. Se la valutazione sul progetto è positiva, si procede al colloquio nel quale gli studenti devono rispondere a quesiti su argomenti trattati durante corso. Parametri di valutazione dell’esame sono il livello di conoscenza degli argomenti, la capacità di organizzare discorsivamente la conoscenza, la capacità di ragionamento critico, la qualità ed efficacia dell’esposizione e la padronanza del linguaggio tecnico. La valutazione dell’esame è in trentesimi.

Programma del Corso

Reti di trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica. Generazione distribuita. Stabilità e regolazione delle reti elettriche. Mercato elettrico. Smart-grid, micro-grid, virtual power plant. CONVERTITORI E DISPOSITIVI ELETTRONICI DI POTENZA AVANZATI – Convertitori a due livelli e multilivello. Convertitori soft switching. Convertitori a matrice. Tecniche di modulazione PWM digitali. Dispositivi di potenza al Silicio, Carburo di Silicio e Nitruro di Gallio. IMPIANTI EOLICI – Tipi di aerogeneratori. Alternatori. Regolazione della potenza e della velocità. Iniezione in rete di potenza reattiva. Convertitori statici di potenza fullscale e partial-scale. Controllo lato generatore, controllo lato rete. Anti-islanding. MPPT. IMPIANTI FOTOVOLTAICI: Celle fotovoltaiche. Moduli, stringhe e campi fotovoltaici. Impianti grid-connected e ad isola. Strutture ad inverter centralizzato, convertitore di stringa, moduli AC e moduli DC. Sistemi con accumulo integrato. Convertitori di potenza a singolo e doppio stadio, con o senza trasformatore di isolamento, per connessione a rete monofase ed a rete trifase. Il problema delle correnti di terra. Filtri. Anti-islanding. MPPT. SISTEMI DI ACCUMULO DELL’ENERGIA: Accumulo centralizzato e diffuso. Tipi di batterie. Convertitori per pacchi di batterie. Battery Management System. Second life. V2G. Fuel cells funzionamento e tipologie. Convertitori per stack di fuel cells. Sistemi ibridi con accumulo. SISTEMI ELETTRONICI DI POTENZA PER LA TRASMISSIONE DELL’ENERGIA ELETTRICA: FACTS, HVDC. SIMULAZIONE DI CONVERTITORI DI POTENZA.