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PHOTOVOLTAIC BUILDING INTEGRATION AND MANAGEMENT

Giovanni SPAGNUOLO PHOTOVOLTAIC BUILDING INTEGRATION AND MANAGEMENT

0623300015
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE ED ELETTRICA E MATEMATICA APPLICATA
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
ELECTRICAL ENGINEERING FOR DIGITAL ENERGY
2024/2025

ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2023
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
432LEZIONE
216ESERCITAZIONE
GIOVANNI SPAGNUOLO T Curriculum
GIOVANNI PETRONE Curriculum
Obiettivi
OBIETTIVI FORMATIVI
L’INSEGNAMENTO HA L'OBIETTIVO DI PRESENTARE LE PROBLEMATICHE RELATIVE ALLA INTEGRAZIONE DI SISTEMI FOTOVOLTAICI IN EDIFICI, TRATTANDO ASPETTI RELATIVI ALLE TECNOLOGIE UTILIZZATE, ALLA INTEGRAZIONE CON LA RETE ELETTRICA, ALLA INTERAZIONE CON I CARICHI E CON UN DISPOSITIVO DI ACCUMULO, ALLA GESTIONE DELL’ENERGIA.
VIENE INIZIALMENTE DESCRITTO IL CONTESTO NORMATIVO, DI INCENTIVAZIONE, E RELATIVO ALLE POLITICHE COMUNITARIE PER L’ACCELERAZIONE DELLA TRANSIZIONE ENERGETICA. VENGONO QUINDI ILLUSTRATE LE TECNOLOGIE PIÙ ATTUALI ADOTTATE PER L’INTEGRAZIONE IN EDIFICI, PER LE QUALI VIENE DISCUSSO IL PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO E ALCUNI MODELLI COMPORTAMENTALI.
SUCCESSIVAMENTE VENGONO DISCUSSI GLI ASPETTI PIÙ SPECIFICI RELATIVI ALL’ENERGY MANAGEMENT, IN PARTICOLAR MODO CONSIDERANDO LA VARIABILITÀ DELLA PRODUZIONE DI ENERGIA DA FOTOVOLTAICO, LA PRESENZA DI UN SISTEMA DI ACCUMULO, IL PROFILO DI CARICO, LO SCAMBIO DI ENERGIA CON LA RETE. VIENE DISCUSSO IL CONCETTO DI COMUNITÀ ENERGETICA.
SONO PREVISTI SEMINARI TENUTI ANCHE DA RAPPRESENTANTI DI INDUSTRIE OPERANTI NEL SETTORE.
L’ATTIVITÀ PROGETTUALE AVRÀ COME OBIETTIVO L’APPLICAZIONE DI ALGORITMI PER L’ENERGY MANAGEMENT, PER LA PREDIZIONE DELLA PRODUTTIVITÀ ENERGETICA DI SISTEMI FOTOVOLTAICI INTEGRATI E PER L’EFFICIENTAMENTO ENERGETICO.

CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
•CONOSCENZA DELLE TECNOLOGIE E DEI PRINCIPI CHE SONO ALLA BASE DEL FUNZIONAMENTO DEI MODERNI SISTEMI FOTOVOLTAICI INTEGRATI, CHE INCLUDANO ANCHE SISTEMI DI ACCUMULO DI ENERGIA ELETTRICA
•CONOSCENZA DEI PRINCIPALI ASPETTI TECNICO-ECONOMICI E DELLE OPPORTUNITÀ DI SVILUPPO DELLA TECNOLOGIA FOTOVOLTAICA CHE FAVORISCONO L’INTEGRAZIONE IN UN EDIFICIO ED IN UNA RETE ELETTRICA INTELLIGENTE
•CONOSCENZA DEGLI ALGORITMI PER LA GESTIONE DEI FLUSSI DI ENERGIA ELETTRICA IN UNA RETE INTELLIGENTE DEDICATA AL SINGOLO EDIFICIO E IN UNA COMUNITÀ ENERGETICA

CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE
•SAPER UTILIZZARE MODELLI CIRCUITALI E/O COMPORTAMENTALI PER DESCRIVERE LA PRODUTTIVITÀ ENERGETICA DI SISTEMI FOTOVOLTAICI, ANCHE ATTRAVERSO L'UTILIZZO DI DATI METEOROLOGICI E SERIE STORICHE, CONSIDERANDO COME LE CONDIZIONI AMBIENTALI ED OPERATIVE ED I PARAMETRI GEOMETRICI DELLA SORGENTE INCIDONO SU TENSIONE, CORRENTE E POTENZA EROGATA DAL GENERATORE.
•SAPER RAPPRESENTARE IL FUNZIONAMENTO DI UN SISTEMA DI ACCUMULO DELL’ENERGIA ELETTRICA ATTRAVERSO LE RELAZIONI TRA STATO DI CARICA ED ENERGIA IMMAGAZZINATA, LO STATO DI SALUTE E I CICLI DI CARICA-SCARICA.
•SAPER VALUTARE LE CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO CHE GARANTISCONO LA CAPACITÀ DI ALIMENTARE I CARICHI GARANTENDO IL MINOR SCAMBIO DI ENERGIA CON LA RETE DI DISTRIBUZIONE, OPPURE IL MINOR COSTO DI IMPIANTO O IL MINOR COSTO DI ESERCIZIO.
•SAPER RISOLVERE PROBLEMATICHE DI GESTIONE DEGLI SCAMBI ENERGETICI TRA SORGENTI E CARICO, E COORDINARE IL FUNZIONAMENTO DELLE UTENZE, CONNESSE SIA AD UNA RETE ELETTRICA TRADIZIONALE CHE INTELLIGENTE, IN RISPOSTA ALL’ANDAMENTO DEL PREZZO DELL’ENERGIA E ALLA PREVISIONE DELLA PRODUTTIVITÀ ENERGETICA DELLE FONTI RINNOVABILI.
Prerequisiti
LO STUDENTE DEVE CONOSCERE GLI ELEMENTI DI BASE RELATIVI ALLE FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI, ALL'ELETTRONICA DI POTENZA, AI SISTEMI DI ACCUMULO ED ALLE RETI ELETTRICHE.
Contenuti
UNITÀ DIDATTICA 1: CONTESTO NORMATIVO NAZIONALE ED EUROPEO
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 8/0/0)
- 1 (2 ORE LEZIONE): DIRETTIVE COMUNITARIE RELATIVE ALLA TRANSIZIONE ENERGETICA
- 2 (2 ORE LEZIONE): DIRETTIVE COMUNITARIE RELATIVE AL SETTORE FOTOVOLTAICO INTEGRATO
- 3 (2 ORE LEZIONE): CONTESTO NORMATIVO NAZIONALE SULLA TRANSIZIONE ENERGETICA
- 4 (2 ORE LEZIONE): CONTESTO NORMATIVO NAZIONALE SUL FOTOVOLTAICO INTEGRATO
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: CONOSCENZA DELLE DIRETTIVE E DEL CONTESTO NORMATIVO EUROPEO E NAZIONALE
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE: SAPER APPLICARE LE NORME E LE DIRETTIVE AL CONTESTO SPECIFICO DELLA INTEGRAZIONE DI SISTEMI FOTOVOLTAICI IN EDIFICI

UNITÀ DIDATTICA 2: GENERATORI FOTOVOLTAICI
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 6/2/0)
- 1 (2 ORE LEZIONE): TECNOLOGIE PER L’INTEGRAZIONE DI SISTEMI FOTOVOLTAICI IN EDIFICI
- 2 (2 ORE LEZIONE): MODELLI ED APPLICATIVI SOFTWARE PER LA VALUTAZIONE DELLA PRODUTTIVITÀ ENERGETICA DEL SISTEMA INTEGRATO IN FUNZIONE DELLE VARIABILI AMBIENTALI
- 3 (2 ORE LEZIONE): MASSIMIZZAZIONE DELLA PRODUZIONE IN CONDIZIONI DI OMBREGGIAMENTO PARZIALE
- 4 (2 ORE ESERCITAZIONE): SIMULAZIONE DI UN CASO DI STUDIO
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: COMPRENSIONE DEGLI ELEMENTI CHE INFLUENZANO LA PRODUZIONE DI ENERGIA DA SISTEMI FOTOVOLTAICI INTEGRATI E DEI MODELLI CHE NE PERMETTONO LA SIMULAZIONE
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE: SAPER FORMULARE ALGORITMI DI SIMULAZIONE DELLA POTENZA ELETTRICA PRODOTTA DA SORGENTE FOTOVOLTAICA INTEGRATA

UNITÀ DIDATTICA 3: BATTERIE E SISTEMI DI ACCUMULO DELL’ENERGIA ELETTRICA
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 6/2/0)
- 1 (2 ORE LEZIONE): CAPACITÀ E SISTEMI DI ACCUMULO PER LO STORAGE ELETTRICO
- 2 (2 ORE LEZIONE): INTEGRAZIONE DI DIVERSI SISTEMI DI ACCUMULO IN EDIFICI
- 3 (2 ORE LEZIONE): MODELLO CIRCUITALE E STRUMENTI DI SIMULAZIONE PER L’ANALISI COMPORTAMENTALE DI UN SISTEMA DI ACCUMULO
- 4 (2 ORE ESERCITAZIONE): SIMULAZIONE DI UN CASO DI STUDIO
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: COMPRENSIONE DEGLI ELEMENTI RELATIVI ALLA MODELLAZIONE DI SISTEMI DI ACCUMULO DI ENERGIA ELETTRICA INTEGRATI IN EDIFICI E DEI MODELLI CHE NE PERMETTONO LA SIMULAZIONE NELL’AMBITO DI UN SISTEMA PIÙ AMPIO
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE: SAPER FORMULARE ALGORITMI DI SIMULAZIONE DI SISTEMI DI ACCUMULO DELL’ENERGIA

UNITÀ DIDATTICA 4: LA RETE INTELLIGENTE DI ENERGIA ELETTRICA DI UN EDIFICIO
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 6/2/0)
- 1 (2 ORE LEZIONE): CIRCUITI PER IL COLLEGAMENTO IN RETE DI GENERATORE FOTOVOLTAICO, SISTEMI DI ACCUMULO, CARICHI, STAZIONI DI RICARICA DEI VEICOLI ELETTRICI
- 2 (2 ORE LEZIONE): VARIABILITÀ DEL CARICO E OTTIMIZZAZIONE DEL PROFILO DI CARICO
- 3 (2 ORE LEZIONE): COMUNITÀ ENERGETICHE
- 4 (2 ORE ESERCITAZIONE): ANALISI DI UN CASO STUDIO
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: COMPRENSIONE DEGLI ELEMENTI CRITICI RELATIVI AL FUNZIONAMENTO DELLA RETE INTELLIGENTE
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE: SAPER FORMALIZZARE I FLUSSI ENERGETICI CHE HANNO LUOGO NELLA RETE ELETTRICA

UNITÀ DIDATTICA 5: ANALISI DEL FUNZIONAMENTO DI UNA RETE INTELLIGENTE DI ENERGIA ELETTRICA INTEGRATA IN UN EDIFICIO
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 0/8/0)
- 1 (2 ORE ESERCITAZIONE): FORMULAZIONE DEL MODELLO DELLO SCAMBIO ENERGETICO
- 2 (2 ORE ESERCITAZIONE): DEFINIZIONE DELE CARATTERISTICHE FUNZIONALI DEI SISTEMI CONNESSI
- 3 (2 ORE ESERCITAZIONE): RUOLO DELLA PRODUZIONE INTERMITTENTE DI ENERGIA DA FONTE RINNOVABILE
- 4 (2 ORE ESERCITAZIONE): DEFINIZIONE DEI PARAMETRI RELATIVI AI COSTI DELL’ENERGIA ELETTRICA SCAMBIATA CON LA RETE DI DISTRIBUZIONE
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: COMPRENSIONE DI ELEMENTI RELATIVI ALLA SIMULAZIONE DEI FLUSSI ENERGETICI IN UNA RETE ELETTRICA DI UN EDIFICIO
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE: SAPER FORMULARE ALGORITMI DI SIMULAZIONE DEL FLUSSO DI ENERGIA IN UNA RETE ELETTRICA DI UN EDIFICIO TENENDO CONTO DEGLI ASPETTI TECNICO-ECONOMICI DEL PROBLEMA

UNITÀ DIDATTICA 6: OTTIMIZZAZIONE DEL FUNZIONAMENTO DELLA RETE INTELLIGENTE DI ENERGIA ELETTRICA INTEGRATA IN UN EDIFICIO
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 0/8/0)
- 1 (2 ORE ESERCITAZIONE): ESEMPIO DI PREDIZIONE DELLA PRODUTTIVITÀ ENERGETICA DA GENERATORE FOTOVOLTAICO
- 2 (2 ORE ESERCITAZIONE): ESEMPIO DI OTTIMIZZAZIONE DEL FUNZIONAMENTO DI UNA RETE ELETTRICA DEDICATA AD UN EDIFICIO CONNESSA ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE
- 3 (2 ORE ESERCITAZIONE): ESEMPIO DI OTTIMIZZAZIONE DEL FUNZIONAMENTO DI UNA RETE DEDICATA AD UN EDIFICIO E OPERANTE IN ISOLA
- 4 (2 ORE ESERCITAZIONE): ESEMPI APPLICATIVI IN CONTESTI REALI ED ESTENSIONE AL CASO DELLE COMUNITÀ ENERGETICHE
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: COMPRENSIONE DEGLI ELEMENTI ESSENZIALI DELLA OTTIMIZZAZIONE DEI FLUSSI ENERGETICI IN UNA MODERNA RETE ELETTRICA DEDICATA AD UN EDIFICIO
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE: SAPER UTILIZZARE ALGORITMI DI OTTIMIZZAZIONE APPLICANDOLI AI MODELLI DI RETI SVILUPPATI IN PRECEDENZA

TOTALE ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 26/22/0
Metodi Didattici
L’INSEGNAMENTO PREVEDE 48 ORE DI LEZIONE (6CFU) RIPARTITI FRA 26 ORE DI LEZIONE IN AULA E 22 DI ESERCITAZIONE.
Verifica dell'apprendimento
IL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI DELL’INSEGNAMENTO È CERTIFICATO MEDIANTE IL SUPERAMENTO DI UN ESAME ORALE CON VALUTAZIONE IN TRENTESIMI ED EVENTUALE LODE. LA VERIFICA CONSISTERÀ NELLA DISCUSSIONE DELL'APPLICAZIONE PROGETTUALE SVILUPPATA DALLO STUDENTE, EVENTUALMENTE IN GRUPPO, DURANTE IL CORSO E FINALIZZATA AD ACCERTARE IL LIVELLO DI CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE RAGGIUNTO DALLO STUDENTE, LA CAPACITÀ DI ESPOSIZIONE, LA CAPACITÀ DI ORGANIZZAZIONE AUTONOMA DEL LAVORO E LA CAPACITA' DI LAVORARE IN GRUPPO.

IL LIVELLO DI RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI DELL’INSEGNAMENTO E’ CERTIFICATO MEDIANTE IL SUPERAMENTO DI UN ESAME AL TERMINE DELL'INSEGNAMENTO (DURATA: CIRCA 30 MINUTI). LA VERIFICA PREVEDE LO SVILUPPO E LA DISCUSSIONE DI UN ELABORATO CHE ILLUSTRI, MEDIANTE UNA PRESENTAZIONE DI 20 MINUTI E SUCCESSIVA DISCUSSIONE DI 10 MINUTI, LA SOLUZIONE DEL PROBLEMA INGEGNERISTICO PROPOSTO E IMPOSTATO DURANTE LE ORE DI ESERCITAZIONE E DI LABORATORIO.

L'ESAME CONSENTIRÀ DI VERIFICARE LE SEGUENTI CAPACITÀ: CONOSCENZA E COMPRENSIONE, APPLICARE LE COMPETENZE ACQUISITE, ESPOSITIVA, COMUNICATIVA, ELABORARE SOLUZIONI IN AUTONOMIA DI GIUDIZIO SULLA BASE DELLE SCELTE DEI MODELLI EFFETTUATE, DELLE STRATEGIE DI CONTROLLO DEFINITE, DELL'EFFICACIA IMPLEMENTATIVA DELLA SOLUZIONE PROPOSTA E DELLA COERENZA COMPLESSIVA DELLE SCELTE EFFETTUATE. LA CAPACITÀ ESPOSITIVA, NELLA RELAZIONE E NELL'ESPOSIZIONE ORALE, CONCORRE ALLA DETERMINAZIONE DEL VOTO, ESPRESSO IN TRENTESIMI CON EVENTUALE LODE.

IL LIVELLO DI VALUTAZIONE MINIMO (18) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA INCERTEZZE NELL’APPLICAZIONE DEI METODI DI SOLUZIONE DEL PROBLEMA PROPOSTO E HA UNA LIMITATA CONOSCENZA DELLE PRINCIPALI PROPRIETÀ DEI SISTEMI UTILIZZATI.

IL LIVELLO MASSIMO (30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA UNA CONOSCENZA COMPLETA ED APPROFONDITA DEI METODI ED È IN GRADO DI RISOLVERE I PROBLEMI PROPOSTI PERVENENDO IN MODO EFFICIENTE E ACCURATO ALLA SOLUZIONE E MOSTRA UNA NOTEVOLE CAPACITÀ DI COLLEGARE LE PROPRIETÀ DEI DIVERSI TIPI DI SISTEMI.

LA LODE VIENE ATTRIBUITA QUANDO IL CANDIDATO DIMOSTRA SIGNIFICATIVA PADRONANZA DEI CONTENUTI TEORICI E OPERATIVI E MOSTRA DI SAPER PRESENTARE GLI ARGOMENTI CON NOTEVOLE PROPRIETÀ DI LINGUAGGIO E CAPACITÀ DI ELABORAZIONE AUTONOMA ANCHE IN CONTESTI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI DAL DOCENTE.
Testi
URSULA EICKER, SOLAR TECHNOLOGIES FOR BUILDINGS, WILEY

N.FEMIA, G.PETRONE, G. SPAGNUOLO, M.VITELLI: "POWER ELECTRONICS AND CONTROL TECHNIQUES FOR MAXIMUM ENERGY HARVESTING IN PHOTOVOLTAIC SYSTEMS", CRC PRESS, TAYLOR & FRANCIS, DICEMBRE 2012

G. PETRONE, C.A. RAMOS PAJA, G. SPAGNUOLO: PHOTOVOLTAIC SOURCES MODELING, 1ST EDITION, IEEE WILEY, 2017.

MATERIALE DIDATTICO INTEGRATIVO SARÀ DISPONIBILE NELLA SEZIONE DEDICATA DELL'INSEGNAMENTO ALL'INTERNO DELLA PIATTAFORMA E-LEARNING DI ATENEO (HTTP://ELEARNING.UNISA.IT) ACCESSIBILE AGLI STUDENTI DEL CORSO TRAMITE LE CREDENZIALI UNICHE DI ATENEO.
Altre Informazioni
L'INSEGNAMENTO E' EROGATO IN INGLESE.
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2024-11-18]