Architettura di una Smart GridTecnologie per le comunicazioni e le misure nelle smart gridDefinizioni di potenza elettrica in condizioni non sinusoidaliStrumenti di analisi delle prestazioni per la progettazione della smart gridStrumenti di analisi di stabilità per smart gridStrumenti computazionali e strategie per la progettazione di smart gridEnergie rinnovabili e storageInteroperabilità, standard e cyber-sicurezzaCase studies e testbeds per le smart grid
Il corso fornisce agli studenti le conoscenze relative ai concetti e agli strumenti fondamentali per la progettazione, l’analisi e lo sviluppo di Smart Grid. Il corso offre un'introduzione ai concetti di base dei sistemi di potenza insieme agli elementi intrinseci dell'intelligenza computazionale, della tecnologia di comunicazione e del sistema di supporto alle decisioni. Pertanto, durante il corso, verranno:
analizzate le strutture dei sistemi elettrici di potenza tipici e, in particolare, delle reti di distribuzione elettrica esistenti nonché delle loro condizioni operative di base;
affrontati i principali problemi relativi ai flussi di potenza in regimi non sinusoidali, con particolare attenzione al flusso della potenza non attiva;
presentati una visione di come le smart grid trasformeranno le reti elettriche attuali in sistemi energetici moderni, affidabili e sostenibili e le modalità per rendere le reti elettriche più resilienti;
mostrati lo stato di avanzamento della ricerca ed i risultati delle realizzazioni di smart grid in Italia, analizzando progetti pilota realizzati su reti di distribuzione esistenti.
Al termine del corso gli studenti saranno in grado di:
capire l'architettura dei sistemi elettrici esistenti e le loro condizioni operative di base;
sviluppare modelli appropriati per i sistemi di distribuzione elettrica;
effettuare lo studio di griglia di distribuzione (flusso di potenza, corto circuito ecc.) scrivendo / utilizzando semplici programmi informatici;comprendere la protezione e l'automazione delle reti di distribuzione esistenti;comprendere i concetti di smart grid e microgrid, rispetto alla griglia di distribuzione convenzionale e identificare le loro opportunità e le barriere;comprendere i sistemi e sistemi di stoccaggio delle energie rinnovabili nonché la loro integrazione di griglia;capire l'integrazione di veicoli elettrici con batterie ricaricabili in reti di distribuzione.
Prerequisiti
Non sono previste propedeuticità. In ogni caso possono essere d’aiuto le conoscenze acquisite nei corsi di:
Macchine Elettriche e Convertitori di Potenza.
Misure Elettriche/Elettroniche.
Metodi Didattici
Il corso da 6 CFU si sviluppa su:
40 ore di Lezioni frontali in aula;
4 ore di Seminari;
25 ore di esercitazioni di laboratorio;
80 ore circa di studio individuale e redazione di elaborati progettuali.
L'esame mira a verificare, attraverso esercizi con svolgimento dettagliato, domande teoriche, esercizi brevi, redazione di relazioni tecniche e discussioni critiche col docente (all'orale):
Conoscenza e capacità di comprensione: la conoscenza delle metodologie principali per l'analisi e la comprensione del funzionamento dei sistemi elettrici e degli impianti elettrici utilizzati nelle smart grid circuiti elettrici;
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
comprendere la letteratura relativa all'analisi e al funzionamento di circuiti e sistemi elettrici utilizzati nelle smart grid;
la capacità di acquisire gli strumenti metodologici per proseguire gli studi e provvedere autonomamente al proprio aggiornamento;
tramite le esercitazioni pratiche in laboratorio, lo studente è in grado sia di implementare che di creare sistemi prototipali per il controllo delle smart grid.
Conoscenza e capacità di comprensione: tramite le lezioni in aula, lo studente apprende le principali metodologie per l'analisi e la comprensione del funzionamento dei sistemi, dei circuiti e degli impianti elettrici utilizzati nelle smart grid.
Autonomia di giudizio: I metodi di analisi e le tecniche di gestione studiate forniscono allo studente la possibilità di analizzare, monitorare e gestire le smart grid.
Abilità comunicative: Le lezioni teoriche forniscono allo studente la capacità di usare in modo appropriato la terminologia della disciplina, con particolare riferimento ai termini internazionali relativi alle smart grid e all’analisi del flusso di potenza e della power quality, in modo da poter esprimere i concetti appresi con linguaggio appropriato e poter sostenere una discussione in merito agli argomenti trattati.
Capacità di apprendimento: le attività descritte consentono allo studente di acquisire gli strumenti metodologici per proseguire gli studi e per potere provvedere autonomamente al proprio aggiornamento.
------------------------------------- L'esame consiste nel superamento di una prova pratica e di una prova orale. La prova pratica precede la prova orale ed è ad essa propedeutica. Ogni prova si intende superata se viene riportato un voto maggiore o uguale a 18. Il voto finale è dato dalla media pesata tra il voto conseguito nella prova pratica (peso 1/3) e il voto conseguito nella prova orale (peso 2/3). Quindi voto finale = voto prova pratica x 1/3 + voto prova orale x 2/3. La prova pratica consiste nello svolgimento di una serie di esercizi sugli argomenti di teoria, verterà su tutto il programma ed ha valore esclusivamente nel corso dell'appello in cui viene sostenuta. Se superata (con voto maggiore o uguale a 18), consente di accedere alla prova orale immediatamente successiva. La prova orale verterà su tutto il programma e si svolgerà con una serie di tre domande a cui dovrà essere data una risposta partendo dalla trattazione teorica e, se previsto dalla domanda, con l’applicazione pratica di quanto esposto. L'esame si conclude con il superamento della prova orale. In caso di non superamento della prova orale, sarà necessario sostenere nuovamente anche la prova pratica in un qualsiasi altro appello successivo. Chi intende partecipare alle prove pratiche e/o alle prove orali deve sempre iscriversi ( ed eventualmente cancellarsi) attraverso il servizio «Prenotazione Esami». Le iscrizioni verranno chiuse tre giorni prima la data di svolgimento della prova stessa. Per venire incontro alle esigenze degli studenti frequentanti, è possibile svolgere l’esame in modalità semplificata. Infatti, durante lo svolgimento del corso sono previste delle prove intermedie e delle esercitazioni con attività di laboratorio. Le esercitazioni sostituiscono la prova scritta e sono considerate valide solo se lo studente consegna, entro i termini previsti per ciascuna esercitazione, una relazione scritta con i risultati ottenuti. La consegna e la verifica della relazione è requisito imprescindibile per usufruire di questa agevolazione. Le prove intermedie sostituiscono la prova orale, consistono nello svolgimento di una serie di esercizi e verteranno sulla parte di programma svolta fino a quel momento. Per ciascuna prova intermedia e per ciascuna esercitazione verrà dato un voto che concorrerà alla determinazione del voto finale, secondo i seguenti pesi:
Prove intermedie: 90% (45% + 45%)
Esercitazioni: 10%
Chi avrà conseguito un voto maggiore o uguale a 18 potrà, in alternativa:
confermare il voto, ottenuto dalla media dei voti riportati nelle singole prove intermedie, senza sostenere alcun orale;
sostenere l'orale in una qualsiasi sessione successiva senza dover più sostenere la prova scritta. Chi sceglie questa ipotesi, in ogni caso, perde per sempre la possibilità di poter verbalizzare il voto già ottenuto. In altri termini, chi decide di sostenere l'orale non può più avvalersi della possibilità di verbalizzare il voto conseguito con la modalità semplificata, sia nel caso che la prova sia terminata con esito negativo (voto inferiore a 18), sia nel caso che la prova orale sia terminata con esito positivo ma il voto viene rifiutato dallo studente stesso. Una prova orale di tipo confirmatorio è comunque necessaria per chi ha conseguito un voto pari a 30.
Chi avrà conseguito un voto minore di 18 potrà sostenere la prova orale in una qualsiasi sessione successiva senza dover sostenere la prova scritta. In questo caso il voto finale sarà valutato sulla sola prova orale. La prova orale verterà su tutto il programma. Per quanto non espressamente indicato nei precedenti punti, fare riferimento al docente responsabile dell'insegnamento.
Programma del corso
Introduzione al corso
Architettura di una Smart Grid
Tecnologie per le comunicazioni e le misure nelle smart grid
Tecnologie per le comunicazioni e le misure nelle smart grid
Definizioni di potenza elettrica in condizioni non sinusoidali
Strumenti di analisi delle prestazioni per la progettazione della smart grid
Strumenti di analisi di stabilità per smart grid
Strumenti computazionali per la progettazione di smart grid