SIMULAZIONE DEI SISTEMI ENERGETICI ED AMBIENTALI

SIMULAZIONE DEI SISTEMI ENERGETICI ED AMBIENTALI

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iten
Codice
66293
ANNO ACCADEMICO
2019/2020
CFU
6 cfu al 3° anno di 9921 INGEGNERIA INDUSTRIALE E GESTIONALE (L-9) SAVONA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
ING-INF/04
LINGUA
Italiano
SEDE
SAVONA (INGEGNERIA INDUSTRIALE E GESTIONALE )
periodo
2° Semestre
materiale didattico

PRESENTAZIONE

I sistemi energetici ed ambientali sostenibili sono in genere sistemi complessi, caratterizzati da dati da elaborare e da evoluzioni nel tempo da modellare ai fini del supporto alle decisioni. Il corso si propone di fornire i principali metodi utili alla simulazione, all’ottimizzazione e al controllo di sistemi energetici ed ambientali riferibili ai seguenti ambiti applicativi: smart grid, microreti, energie rinnovabili, risorse idriche. 

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso fornisce le conoscenze di base sui modelli matematici e gli strumenti software utili ai fini della pianificazione, gestione e controllo di sistemi energetici ed ambientali

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Il corso si propone di fornire conoscenze di base riguardo i metodi per la definizione e l’utilizzo di modelli matematici e trumenti software (MATLAB-Simulink, LINGO) ai fini della pianificazione e gestione di sistemi energetici ed ambientali. Il corso riguarderà i metodi di controllo, simulazione, controllo predittivo, che verranno descritti in stretta connessione con specifici casi di studio applicativi: utilizzo energetico sostenibile di biomasse forestali per la produzione di energia; gestione operativa di reti energetiche intelligenti; gestione di serbatoi idrici interconnessi e impianti idroelettrici.

In particolare, la frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative proposte (lezioni frontali e attività in laboratorio) e lo studio individuale consentiranno allo studente di:

- acquisire competenze sulle specifiche tematiche applicative trattate durante il corso;

- saper formalizzare (tramite equazioni matematiche) problemi decisionali;

- saper simulare, attraverso l'utilizzo di software, sistemi energetici ed ambientali;

- acquisire competenze in merito all'utilizzo di strumenti software utilizzati in ambito professionale ed accademico: MatLab, strumenti di ottimizzazione.

PREREQUISITI

Il corso include una parte introduttiva che riguarda le competenze principali utili alla comprensione del corso. In particolare, risultano importanti le nozioni di sistema dinamico e di massimizzazione/minimizzazione di funzioni.

Modalità didattiche

L'insegnamento si compone di lezioni frontali ed esercitazioni in aula computer. Inoltre, verranno organizzati seminari e visite in campo utili alla comprensione degli argomenti trattati. In particolare, durante le lezioni frontari verranno presentati i metodi alla base della pianificazione, controllo e simulazione e successivamente trattati esempi relativi a specifici ambiti applicativi (energie rinnovabili, reti poligenerative, risorse idriche, veicoli elettrici). Verranno inoltre proposti esempi ed esercizi. Gli esempi trattati a lezione verranno poi implementati attraverso strumenti software quali Matlab/Simulink e Lingo. Durante il corso verrà data la possibilità di implementare, con il supporto del docente, un caso applicativo (con relativa relazione) da presentare in sede d'esame. 

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma del corso prevede la presentazione e discussione dei seguenti argomenti: 

  1. Architetture informative, analisi dei sistemi, controllo, ottimizzazione nell’ambito di tematiche relative a sviluppo sostenibile. 
  2. Introduzione ai modelli matematici: simulazione, ottimizzazione, controllo.
  3. Esempi applicativi: mix di energie rinnovabili e sostenibili a diverse scale spaziali (edificio, microgrid poligenerative, comune, etc…), risorse idriche, biomasse agro-forestali.
  4. Tecniche di controllo a tempo discreto. Controllo predittivo. 
  5. Applicazione a problemi di controllo di sistemi energetici ed ambientali.
  6. Strumenti Software: introduzione ai tools dell’ambiente MATLAB di interesse per il corso.
  7. Introduzione a strumenti software disponibili per la pianificazione e il controllo di sistemi energetici sostenibili e microgrid poligenerative.
  8. Attività "in campo" e seminari utili all'applicazione dei metodi studiati e alla collaborazione con aziende.

 

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Dispense e slides del corso a cura di Michela Robba e Riccardo Minciardi

Harold Klee, Randal Allen-Simulation of Dynamic Systems with MATLAB and Simulink, 2011

C. Vercellis: Modelli e decisioni, Progetto Leonardo, 1997

Jorgesen, Bendoricchio. Fundamentals of Ecological Modelling

 

DOCENTI E COMMISSIONI

Ricevimento: Su appuntamento

Commissione d'esame

MICHELA ROBBA (Presidente)

ROBERTO SACILE

RICCARDO MINCIARDI

LEZIONI

Modalità didattiche

L'insegnamento si compone di lezioni frontali ed esercitazioni in aula computer. Inoltre, verranno organizzati seminari e visite in campo utili alla comprensione degli argomenti trattati. In particolare, durante le lezioni frontari verranno presentati i metodi alla base della pianificazione, controllo e simulazione e successivamente trattati esempi relativi a specifici ambiti applicativi (energie rinnovabili, reti poligenerative, risorse idriche, veicoli elettrici). Verranno inoltre proposti esempi ed esercizi. Gli esempi trattati a lezione verranno poi implementati attraverso strumenti software quali Matlab/Simulink e Lingo. Durante il corso verrà data la possibilità di implementare, con il supporto del docente, un caso applicativo (con relativa relazione) da presentare in sede d'esame. 

ORARI

L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

Vedi anche:

SIMULAZIONE DEI SISTEMI ENERGETICI ED AMBIENTALI

ESAMI

Modalità d'esame

L'esame è orale. E' possibile inoltre preparare una breve relazione e un esercizio implementato tramite i software studiati a lezione. L'esame è caratterizzato da tre domande; nel caso lo studente abbia preparato la relazione, una domanda sarà sul progetto sviluppato.

Modalità di accertamento

I dettagli sulle modalità di preparazione per l’esame e sul grado di approfondimento di ogni argomento verranno dati nel corso delle lezioni.  L’esame orale verterà principalmente sugli argomenti trattati durante le lezioni frontali e avrà lo scopo di valutare non soltanto se  lo studente ha raggiunto un livello adeguato di conoscenze, ma se ha acquisito la capacità di analizzare criticamente problemi di simulazione e ottimizzazione, con particolare riferimento alle tematiche applicative trattate durante il corso.  Verrà anche richiesto allo studente di scrivere la formalizzazione matematica dei modelli di simulazione e ottimizzazione e di descrivere le principali funzionalità degli strumenti software utilizzati. Per quanto riguarda la discussione della relazione facoltativa, lo studente dovrà dimostrare una capacità di analisi dei risultati ottenuti in uno specifico caso applicativo.

Calendario appelli

Data Ora Luogo Tipologia Note
08/06/2020 11:00 SAVONA Orale
02/07/2020 11:00 SAVONA Orale
20/07/2020 11:00 SAVONA Orale
09/09/2020 11:00 SAVONA Orale

ALTRE INFORMAZIONI

Propedeuticità :

Nessuna