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a Ciclo Unico
INGEGNERIA
INGEGNERIA ELETTRONICA
Insegnamento
SMART GRIDS - RETI ELETTRICHE INTELLIGENTI
INN1029353, A.A. 2011/12

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2010/11

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
INGEGNERIA ELETTRONICA
IN0520, ordinamento 2008/09, A.A. 2011/12
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Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese SMART GRIDS
Sito della struttura didattica http://moodle.dei.unipd.it/
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo NON è possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile PAOLO TENTI ING-INF/01

Mutuazioni
Codice Insegnamento Responsabile Corso di studio
INN1029353 SMART GRIDS - RETI ELETTRICHE INTELLIGENTI PAOLO TENTI IN0524

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Ingegneria elettronica ING-INF/01 6.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Secondo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 6.0 48 102.0

Calendario
Inizio attività didattiche 05/03/2012
Fine attività didattiche 16/06/2012
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2019

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
8 A.A. 2019/2020 01/10/2019 15/03/2021 CALDOGNETTO TOMMASO (Presidente)
TENTI PAOLO (Membro Effettivo)
BUSO SIMONE (Supplente)
CARLI RUGGERO (Supplente)
COSTABEBER ALESSANDRO (Supplente)
MATTAVELLI PAOLO (Supplente)
ROSSETTO LEOPOLDO (Supplente)
7 A.A. 2018/2019 01/10/2018 15/03/2020 CALDOGNETTO TOMMASO (Presidente)
TENTI PAOLO (Membro Effettivo)
BUSO SIMONE (Supplente)
CARLI RUGGERO (Supplente)
CORRADINI LUCA (Supplente)
ROSSETTO LEOPOLDO (Supplente)
SPIAZZI GIORGIO (Supplente)
TURRI ROBERTO (Supplente)
6 A.A. 2017/2018 01/10/2017 15/03/2019 CALDOGNETTO TOMMASO (Presidente)
TENTI PAOLO (Membro Effettivo)
BUSO SIMONE (Supplente)
CORRADINI LUCA (Supplente)
MAGNONE PAOLO (Supplente)
MATTAVELLI PAOLO (Supplente)
ROSSETTO LEOPOLDO (Supplente)
SPIAZZI GIORGIO (Supplente)
5 A.A. 2016/2017 01/10/2016 15/03/2018 CALDOGNETTO TOMMASO (Presidente)
TENTI PAOLO (Membro Effettivo)
BUSO SIMONE (Supplente)
CORRADINI LUCA (Supplente)
MAGNONE PAOLO (Supplente)
MATTAVELLI PAOLO (Supplente)
SPIAZZI GIORGIO (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Oltre alle conoscenze fondamentali di matematica e fisica, per la frequenza del corso è necessario possedere conoscenze di Elettrotecnica e di tutte le discipline fondamentali dell’Ingegneria dell’Informazione (Controlli, Elettronica, Misure, Telecomunicazioni).
Risultati di apprendimento previsti: Il corso discute, da diversi punti di vista, gli sviluppi teorici e tecnologici sottesi dalla realizzazione delle reti elettriche intelligenti (smart grids), che traggono beneficio della disponibilità e condivisione di sorgenti di energia e dispositivi di accumulo distribuiti nella rete elettrica e controllati elettronicamente.
Lo studente apprenderà informazioni e concetti necessari per comprendere le potenzialità delle smart grid, gli elementi costituenti, le tecnologie portanti e gli sviluppi prevedibili nel breve e medio termine.
Contenuti: Il corso è strutturato in diverse sezioni, con lezioni tenute da docenti di diverse discipline, per offrire una panoramica interdisciplinare sullo stato dell’arte e le linee di sviluppo delle smart grids. Oltre alle lezioni frontali, gli studenti frequenteranno alcune esercitazioni di laboratorio per verificare le principali caratteristiche dei sottosistemi che compongono una smart grid.

L’articolazione del corso è la seguente:
1. Introduzione alle smart grid e alle micro-reti residenziali
2. Struttura del sistema elettrico e problemi di regolazione della rete. Generazione distribuita, reti attive e smart grid
3. Modellistica del sistema elettrico
4. Architettura delle smart grid residenziali. Energy gateway e problematiche di sicurezza, misura, comunicazione e controllo.
5. Sorgenti di energia e interfacce elettroniche di potenza
6. Controllo locale delle sorgenti distribuite di energia
7. Controllo distribuito delle microreti residenziali
8. Sistemi di comunicazione per le micro-reti residenziali.
9. Architettura multi-layer della rete e nuovi standard. Aspetti di sicurezza dei dati e privacy.
Programma: 1. Introduzione alle smart grid e alle micro-reti residenziali (P.Tenti)
--a. Generazione distribuita e micro-generazione residenziale
--b. La figura del prosumer e il paradigma “energy internet”.
--c. Ruolo dell’ICT nelle smart micro-grids.

2. Struttura del sistema elettrico e problemi di regolazione della rete. Generazione distribuita, reti attive e smart grid (R.Turri)
--a. Fabbisogni e curve di carico del sistema italiano. Struttura e caratteristiche della rete elettrica. Regolazione di tensione e frequenza. Cenni sull’impatto ambientale.
--b. Metodi di produzione tradizionali.
--c. Generazione distribuita e da fonti rinnovabili.
--d. Transizione da reti di distribuzione passive a reti attive e reti intelligenti.

3. Modellistica del sistema elettrico (R.Turri, S.Zampieri)
--a. Modelli a parametri concentrati dei principali elementi di rete.
--b. Impostazione del problema del calcolo dei flussi di potenza.
--c. Analisi del punto di lavoro della rete: formulazione del sistema di equazioni e soluzione numerica.

4. Smart grid residenziali. Energy gateway e problematiche di sicurezza, misura, comunicazione e controllo (C.Narduzzi).
--a. Architettura delle smart grid residenziali. Attività di una smart grid e organizzazione in livelli. Energy gateway.
--b. Problematiche di sicurezza, misura, comunicazione e controllo. Introduzione alla “Power Quality”. Misure ed analisi delle prestazioni in sistemi elettrici per l'energia. Stabilità dei clock e metodi di sincronizzazione in sistemi distribuiti.

5. Sorgenti di energia e interfacce elettroniche di potenza (S.Buso, F.Bignucolo)
--a. Principali tecnologie delle fonti rinnovabili di energia. Le sorgenti fotovoltaiche. Modello fisico-matematico di una cella fotovoltaica al silicio e circuito elettrico equivalente.
--b. Moduli fotovoltaici. Impianti fotovoltaici isolati e connessi alla rete elettrica. Convertitori di potenza per impianti fotovoltaici.
--c. Tecniche di MPPT e islanding detection.
--d. Accumulatori di energia. Tipi principali di batterie e loro gestione (cicli di carica e scarica, effetti della temperatura, vita utile). Convertitori per la gestione delle batterie.

6. Controllo locale delle sorgenti distribuite di energia (P.Tenti)
--a. Problemi di controllo locale: regolazione del flusso di potenza, stabilizzazione della tensione, minimizzazione delle perdite di distribuzione.
--b. Tecniche di controllo distribuito: plug & play, surround, cooperativo.
--c. Mappatura dinamica della rete di distribuzione.

7. Controllo distribuito delle microreti residenziali (S.Zampieri).
--a. Introduzione ai networked control systems e ai sistemi multi agente. Algoritmi distribuiti. Ottimizzazione distribuita. Stima ai minimi quadrati distribuita.
--b. Controllo distribuito dei flussi di potenza reattiva. Descrizione del problema, modello lineare della rete, definizione del problema di ottimizzazione, algoritmo gossip.
--c. Dimostrazione della convergenza dell’algoritmo. Studio della velocità di convergenza. Estensione al caso di carichi tempo varianti e al caso di modelli dinamici della rete.

8. Sistemi di comunicazione per le micro-reti residenziali. Aspetti di sicurezza dei dati e privacy (S.Tomasin).
--a. Modello di sistema di comunicazione digitale: protocollo OSI. Modulazione digitale e parametri per la valutazione delle prestazioni.
--b. Powerline communications (PLC): il canale PLC; componenti principali della trasmissione e ricezione PLC; stime di distanza tramite PLC. Confronto delle soluzioni di trasmissione con applicazione alle smart grid.
--c. Reti low power: paradigmi di comunicazione end-to-end per sistemi embedded e energy constrained e relativi standard.

9. Architettura multi-layer della rete e nuovi standard. Aspetti di sicurezza dei dati e privacy. (S.Tomasin)
Testi di riferimento: Il corso è a numero programmato e la frequenza è obbligatoria. Per le modalità di iscrizione e il materiale del corso si rinvia al sito moodle dell’insegnamento.
Metodi didattici: Lezioni frontali
Esercitazioni di laboratorio
Metodi di valutazione: Gli studenti saranno organizzati a piccoli gruppi e dovranno svolgere una relazione su specifici temi di approfondimento sulle smart grid.
Altro: Il corso è a numero programmato e la frequenza è obbligatoria. Per le modalità di iscrizione e il materiale del corso si rinvia al sito moodle dell’insegnamento.