CURRICULUM DELLE ATTIVITÀ SCIENTIFICA E PROFESSIONALE

SABRINA TEODORI

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ATTIVITÀ DI RICERCA SCIENTIFICA

1. Energy Management ed Energy Load Flow 2. Progettazione di dispositivi per la conversione elettromagnetica dell’energia 3. Sicurezza elettrica

0. Energy Management ed Energy Load Flow 1.1. Calcolo della producibilità di impianti ad energie rinnovabili, eolici e fotovoltaici Una delle maggiori criticità riscontrate nell’analisi della producibilità da fonte rinnovabile è stata la simulazione delle condizioni meteorologiche (vento e sole) che portano alla produzione effettiva di energia. Per simulare queste condizioni, è stata derivata una matrice temporale di energia teoricamente producibile, considerata costante per ogni intervallo elementare di tempo, e ogni valore è stato moltiplicato per un numero casuale tra zero ed uno. Questa operazione, anche se conduce a valori numerici integrali corretti (nel senso di produzione energetica totale nell’anno) è molto poco realistica dal punto di vista del singolo intervallo. Infatti non c’è alcuna connessione logica tra il valore del coefficiente casuale in un intervallo e lo stesso valore negli intervalli precedenti, mentre è esperienza comune che le condizioni metereologiche attuali sono di fatto una evoluzione di quanto è avvenuto in precedenza. In pratica, l’estrazione di numeri casuali impone una variazione molto rapida delle condizioni meteorologiche. La problematica può essere affrontata con una metodica denominata “processo markoviano” (dal nome del matematico russo Andrej Markov, primo studioso di questa teoria). Un processo stocastico markoviano o processo di Markov è un processo nel quale la transizione da uno stato del sistema ad un altro dipende soltanto dagli stati del sistema immediatamente precedenti. Una catena di Markov è un processo markoviano con spazio degli stati discreto; una catena omogenea è un processo markoviano nel quale la probabilità di transizione da uno stato all’altro al tempo ti non dipende dal tempo stesso, ma soltanto dallo stato del sistema al tempo immediatamente precedente S(ti-1). Ovviamente, lo stato del sistema al tempo ti-1 dipende dallo stato del sistema al tempo ti-2, cioè da S(ti-2) e così via. In definitiva, lo stato del sistema al tempo ti dipende da tutti i precedenti stati del sistema, ed è quindi in grado di rappresentare con maggiore accuratezza gli accadimenti meteorologici. Da un punto di vista algoritmico, l’utilizzo delle catene di Markov alla determinazione degli stati meteorologici può essere fatta considerando delle matrici di transizione ciascuna delle quali è dotata di un numero di righe uguale al numero di stati del sistema, e da un numero nc di colonne che identifica nc +1 intervalli di variazione. L’utilizzo più semplice è

quello per il quale nc = 2, per il quale si identificano tre intervalli. L’estrazione di un numero casuale permette di modificare lo stato del sistema con le seguenti modalità: - se il numero casuale si trova nel primo intervallo, nel prossimo intervallo temporale la riga di riferimento della matrice sarà quella superiore all’ attuale, e “il tempo migliorerà”; - se il numero casuale si trova nel secondo intervallo, nel prossimo intervallo temporale la riga di riferimento della matrice rimarrà la corrente, e “il tempo non cambierà”; - se il numero casuale si trova nel terzo intervallo, nel prossimo intervallo temporale la riga di riferimento della matrice sarà quella inferiore all’ attuale, e “il tempo peggiorerà”- Questa algoritmica permette di simulare le condizioni di variabilità meteorologica estate -inverno, notte - giorno, più generalmente bel tempo – cattivo tempo, e così via. 1.2 Gestione ottimizzata dei carichi elettrici in smart buildings È stato affrontato il problema della gestione dei flussi energetici all’interno degli smart sbuildings, con logiche di gestione dei carichi e di ottimizzazione economica. È noto che tale problema assume connotazioni diverse nel funzionamento normale e nel funzionamento in emergenza, in quanto, in condizioni normali prevalgono considerazioni di natura economica e funzionale, mentre, in emergenza, nel controllo dei carichi devono prevalere considerazioni sia di sicurezza sia di priorità stabilite dall’utente. E’ stato sviluppato un software che attua la completa gestione di un edificio, considerato equipaggiato di batterie d’accumulo e di impianto fotovoltaico. La gestione avviene in base allo scenario desiderato scelto tra:

- Comfort, se l’utente decide di volere il soddisfacimento di tutti i carichi e al massimo delle prestazioni previste;

- Risparmio, se l’utente richiede l’alimentazione di tutti i carichi, ma con prestazioni minori relativamente al comfort termico;

- Potenza, se l’utente sceglie autonomamente la massima potenza che desidera avere a disposizione;

- Emergenza, in occorrenza di assenza di alimentazione dalla rete elettrica pubblica.

In base alla scelta effettuata, il software utilizzerà differenti logiche per gestire l’accumulo di energia, la vendita in rete e il prelievo da rete nei primi due scenari e per selezionare i carichi da alimentare negli ultimi due. L’obiettivo da perseguire è sempre il risparmio, sia in termini economici sia in termici energetici. 2. Progettazione di dispositivi per la conversione elettromagnetica dell’energia 2.1 Ottimizzazione numerica di dispositivi per la conversione elettromeccanica dell’energia per mezzo di analogie circuitali di campo elettromagnetico Lo sviluppo di nuovi dispositivi per la conversione elettromeccanica dell’energia è legato alla capacità di ottimizzare le strutture elettromagnetiche. In estrema sintesi, l’ottimizzazione elettromagnetica richiede le seguenti abilità: - capacità di definire una funzione obiettivo; - capacità di modificare il sistema da analizzare, - capacità di analizzare il sistema nelle differenti configurazioni determinate.

Con riferimento specifico alle problematiche di ottimizzazione elettromagnetica, è quindi necessario definire una funzione obiettivo (ad esempio la potenza specifica o la potenza per unità di peso), poi è necessario che l’algoritmo di ottimizzazione sia in grado di modificare il sistema (ad esempio le dimensioni lineari della geometria) ed infine è necessario analizzare la geometria come (iterativamente) modificata. Quindi la capacità ottimizzativa è legata essenzialmente alla capacità di modificare la geometria ed a effettuare la relativa analisi di campo. Il criterio di ottimizzazione permette di effettuare un numero limitato di analisi con variazioni opportune delle dimensioni lineari; ma la capacità di effettuare analisi accoppiate ad algoritmi di ottimizzazione è fondamentale per questo obiettivo. Lo sviluppo di software custom agli elementi finiti è molto oneroso; l’utilizzo di software commerciale è costoso ed in generale questo software ha una logica proprietaria, e la realizzazione di interfacce con le logiche utente non è sempre agevole. L’uso di circuiti anziché di campi permette l’uso di circuiti equivalenti, basati su equivalenze di campo e non sulla tecnica delle reti magnetiche. Questa metodica è molto efficace, in quanto l’analisi di circuito è molto più diretta dell’analisi di campo; inoltre lo sviluppo di software può essere affrontato con programmi praticamente già scritti, interfacciando analisi di circuito con ottimizzazione numerica. Inoltre, per i grandi circuiti sono disponibili software basati sulla minimizzazione delle banda occupata, ma anche e soprattutto di tecniche emergenti come i circuiti equivalenti di Thevenin multiterminali, che sono particolarmente interessanti in quanto permettono un uso molto innovativo di calcolatori paralleli. Nel suo complesso, l’algoritmo può essere descritto con la sequenza che segue: - Modifica iterativa della geometria da analizzare per mezzo di algoritmi di ottimizzazione in grande - Generare un circuito equivalente per mezzo di tecniche di ottimizzazione in piccolo per l’equivalenza numerica tra il campo magnetico e il circuito elettrico simulante - Generazione di blocchi di circuiti equivalenti - Analisi parallela di blocchi ed assemblaggio per la soluzione di circuito (determinazione dei potenziali di nodo) - Determinazione di grandezze elettromagnetiche a partire dalla soluzione circuitale Questo algoritmo può essere agevolmente implementato su calcolatore per mezzo di linguaggi evoluti. Il software può essere sviluppato a partire da software esistente; molto interessante anche l’uso di metodiche parallele, ma anche di sistemi a multiprocessore con numero variabile di processori. 2.2 Calcolo della coppia elettromagnetica in macchine elettriche rotanti. La coppia elettromagnetica è una delle grandezze la cui conoscenza è di maggior importanza nelle attività scientifiche e tecniche associate alle macchine elettriche rotanti. Esistono due principi di base dai quali possono essere dedotti tutti gli algoritmi di calcolo di questa grandezza: - Il metodo dei lavori virtuali; - Il metodo della forza di Lorentz. Il primo gruppo di metodi, è basato sul calcolo dell’energia magnetica (variabile dipendente) in due differenti condizioni di funzionamento (ad esempio ascissa angolare o lineare, variabile indipendente); nel secondo gruppo di metodi, viene calcolata direttamente la forza agente sui conduttori o sui materiali assimilabili ad essi dal punto di vista magnetico (materiali magnetici) arrivando poi, per mezzo di opportune operazioni di integrazione, al valore della forza / coppia agente sul corpo. Entrambe i metodi hanno pregi e difetti.

1. I metodi dei lavori virtuali sono basati essenzialmente sul calcolo dell’energia magnetica; questa grandezza è intrinsecamente affetta da errori limitati, ma la differenza tra due valori di energia in condizioni di funzionamento molto vicine è invece affetta da errori potenzialmente molto grandi (ciò è conosciuto, in ambito scientifico, con la locuzione “subtraction of the elephants”). Inoltre, per ogni valore di forza / coppia richiesta non è chiaro il posizionamento della variabile indipendente (ad esempio lo spostamento lineare o angolare associato ai due differenti valori di energia magnetica: ma a quale dei due valori della variabile indipendente va attribuito il valore della variabile dipendente?) 2. I metodi in cui si calcola (o si ipotizza il calcolo) della forza di Lorentz arrivano in generale al calcolo del vettore B (densità di flusso, induzione magnetica) in una parte molto limitata del dominio di definizione della funzione. Si utilizza poi il teorema di Stokes, che riporta il calcolo di un’integrale di volume a quello di un’integrale di superficie (nel caso di problematiche 2D, che verranno studiate nel seguito di questo articolo, l’integrale di volume 3D diventa un integrale di superficie moltiplicato per una lunghezza assiale, e l’integrale di superficie 2D diventa un integrale di linea 1D moltiplicato anch’esso per la relativa lunghezza assiale). Anche errori limitati nel calcolo delle grandezze di campo, che hanno in generale poca influenza sull’accuratezza del calcolo dell’energia, possono portare ad errori significativi. Tuttavia, una delle caratteristiche dei metodi di tipo 2.,cioè la limitatezza del dominio nel quale è necessario conoscere i vettori di campo per il calcolo della forza / coppia, è potenzialmente utile per un utilizzo di questi metodi in forma analitica o semi-analitica. Sempre con riferimento ad una macchina rotante, infatti, e limitando l’analisi a problematiche 2D di natura cartesiana, si dimostrerà nel seguito che il calcolo della coppia elettromagnetica è legato alla determinazione del valore di un integrale lungo una linea coincidente con una circonferenza che ha centro nel punto di simmetria della geometria 2D e che giace interamente nel traferro. Si prenderà in considerazione una macchina elettrica elementare, con l’ipotesi di idealità del campo magnetico nel traferro, cioè sola componente radiale. Per tale macchina si determinerà la coppia con il metodo dei lavori virtuali. Si calcolerà poi la coppia con il metodo del tensore di Maxwell, mantenendo le stesse ipotesi e le stesse assunzioni, e si dimostrerà che in questo caso il valore della coppia cui si arriva è nullo. In altri termini: per il calcolo della coppia elettromagnetica con il metodo del tensore di Maxwell è necessario tenere in conto entrambi le componenti del campo magnetico lungo la linea di circuitazione. Per la componente normale è sufficiente la teoria standard della circuitazione; per la componente tangenziale si è sviluppato un modello in serie basato sul metodo delle immagini per la determinazione della componente tangenziale della densità di flusso e per la relativa determinazione parametrica. Ciò al fine di sviluppare una metodologia di calcolo analitico della coppia anche in geometrie non elementari e/o ideali. Comunque, il calcolo della coppia con il metodo del tensore di Maxwell trova la sua applicazione più importante nel caso del calcolo di campo con il metodo degli elementi finiti (FEM). A partire dalla soluzione di campo elettromagnetico, viene definito un percorso di integrazione, in ogni punto di questo viene calcolato il prodotto (Bn Bt) e viene effettuata una integrazione numerica. Con esplicito riferimento ad un caso 2D in cui la soluzione sia il potenziale vettore nei punti interpolatori, le problematiche sono essenzialmente le seguenti. 1. L’induzione è di un ordine polinomiale inferiore al potenziale vettore. Per elementi del primo ordine (gli unici realisticamente utilizzabili in problemi non lineari, caratteristici delle problematiche elettromagnetiche di potenza) la densità di flusso in ogni elemento è costante. La densità di flusso deve essere quindi determinata derivando numericamente il potenziale vettore. Ciò introduce evidentemente ulteriori approssimazioni.

2. Nel calcolo dell’integrale di circuitazione, l’integrazione numerica è di tipo 1D, intrinsecamente difficile e numericamente inaccurata in problemi 2D. Sarebbe molto più semplice, diretto ed accurato effettuare le integrazioni numeriche nella stessa dimensione dei simplessi (cioè integrazioni 2D in problemi 2D). Il problema 1. si può affrontare con la diminuzione dell’errore di troncamento, diminuendo la dimensione dei simplessi utilizzati nel calcolo FEM. Tale dimensione non deve essere però generalizzata, in quanto un aumento della densità di elementi dove ciò non ha influenza sulla qualità numerica della soluzione aumenta soltanto il costo computazione ed al limite aumenta anche l’errore di arrotondamento. La teoria sviluppata ha permesso di identificare una strategia molto efficace per il refinement della mesh, strategia basata su due parametri: il prodotto (Bn Bt) e la distanza media del punto dalle sorgenti di corrente. Il problema 2. si può affrontare svolgendo non una sola circuitazione, ma un numero elevato di queste (al limite: infinite). Ciò può essere ottenuto definendo all’interno del traferro una regione a forma di corona circolare (annulus) nella quale vengono effettuate infinite circuitazioni 1D, ognuna infintamente vicina alla precedente. Ciò che si ottiene è un integrale 2D esteso all’annulus, che può essere calcolato con le metodiche standard (matrici universali, calcolo dell’area dell’elemento). Una metodica più accurata, in prospettiva, richiederà l’integrazione bidimensionale alla Gauss non standard sui simplessi, per tener conto della variazione della tangente alla linea d’integrazione lungo l’elemento Con l’integrazione sull’annulus si ottengono quindi i seguenti vantaggi: - non si calcola una sola circuitazione, ma infinte di queste e se ne fa la media, con evidenti vantaggi in termini di errore di troncamento; - il refinement della mesh, essendo di tipo 2D, può essere fatto con metodiche assolutamente standard; - la teoria analitica sviluppata permette di identificare con semplicità e chiarezza gli elementi da rifinire. 2.3 Progettazione e sviluppo prototipale di un motore a passo Si tratta di un piccolo motore a passo per la deflessione di un fascio laser in grado di permettere il movimento dell’equipaggio mobile, ma anche la tenuta della posizione in assenza di alimentazione. Mission profile del motore Il motore permette una rotazione del rotore tra tre posizioni che differiranno al massimo di 90°. L’accuratezza del posizionamento sarà di +/- 0.5°. Il motore movimenta un carico di peso limitato (un prisma) coassiale con l’asse di rotazione. Il carico è stato modellato come un prisma il cui peso è inferiore a 50 g (queste specifiche influenzano profondamente il calcolo del momento d’inerzia e la modellazione della coppia d’inerzia. Questa infatti costituisce l’unico carico meccanico; ciò ovviamente ha ripercussioni notevoli sulle leggi di alimentazione del motore, segnatamente in accelerazione ed in frenata). In pratica, il motore alimenta un carico costante ed assimilabile ad una coppia d’inerzia. In un ciclo di lavoro di 60 secondi, il tempo massimo di alimentazione è di 7.5 s. Descrizione del motore

Il motore presenta un asse di rotazione (in seguito considerato come asse z). All’asse di rotazione è stata resa solidale una struttura magnetica (rotore). Un meato d’aria (traferro) separa il rotore dalla parte fissa (statore). Il rotore ha forma cilindrica, mentre lo statore ha forma di corona circolare cilindrica. La coppia motrice è ottenuta per mezzo dell’interazione elettromagnetica tra gli avvolgimenti (disposti sullo statore in cave opportune) ed il rotore, che è costruito in modo da presentare riluttanze differenti a seconda della posizione. In pratica, la parte di rotore affacciata verso gli avvolgimenti di statore è disegnata come una sequenza di denti e cave (non avvolte). Di conseguenza, la coppia motrice agente sul rotore è del tipo “coppia di riluttanza”. La coppia di tenuta è ottenuta per mezzo di magneti permanenti disposti sul rotore, che sono alternativamente affacciati a denti ed a cave di statore. I magneti sono del tipo a terre rare (SmCo, NdFeB); la scelta è stata effettuata sulla base dei risultati delle analisi termiche agli elementi finiti, considerando che il Nd ed il SM presentano differenti temperature di Curie. Questi magneti interagiscono con lo statore, che nella parte affacciata ai magneti è costituto anch’esso da una opportuna alternanza di denti/cave. Considerando lo spazio a disposizione (estremamente esiguo) le due funzioni sono operanti su piani verticali distinti della macchina. La funzione di trazione è ottenuta con il complesso statore – avvolgimenti – rotore a denti. La funzione di tenuta è ottenuta, ad una quota z differente, per mezzo dell’interazione elettromagnetica tra magneti di rotore – denti di statore. Il motore è alimentato da un sistema elettronico di potenza che fornisce potenza elettrica agli avvolgimenti di statore. A bordo del motore è alloggiata una piccola bobina per la rilevazione della posizione di rotore, indispensabile per il controllo delle grandezze di ingresso al rotore. Il motore è alloggiato in una enclosure di tipo cilindrico, che contiene anche i cuscinetti necessari per la rotazione del rotore. Per motivi dimensionali e di peso, tali cuscinetti non possono essere del tipo meccanico (ad esempio a sfere) ma sono stati realizzati in teflon. Dati dimensionali e funzionali Il motore occupa una enclosure di dimensioni inferiori a 50 x 50 x 50 mm. L’alimentazione all’elettronica di potenza del motore è fornita da una sorgente in corrente continua. 3.3 Autotrasformatore variatore di fase Nella tesi di dottorato, sarà analizzato con dettaglio il principio di funzionamento, l’analisi elettromagnetica e la metodologia di progettazione degli autotrasformatori phase shift (ATPS). Verranno inoltre effettuate numerose prove con software agli elementi finiti, per il calcolo dei parametri induttivi, per la mappa termica del dispositivo, ed eventualmente per la risposta a sollecitazioni elettromagnetiche transitorie anche rapide. In linea di principio, l’ATPS può essere descritto come un autotrasformatore elevatore trifase. Il nucleo magnetico ha cinque colonne; per ognuna delle tre fasi, l’avvolgimento parallelo è alimentato dalla sorgente, mentre l’avvolgimento comune è disposto su un’altra colonna (comune principale). Ci sono infine due avvolgimenti comuni secondari disposti su una colonna terza rispetto alle due sopra citate: il primo in somma ed il secondo in sottrazione rispetto al precedente (il comune principale). In definitiva, ci sono tre colonne avvolte e due libere, con un totale di dodici avvolgimenti. Con una opportuna disposizione degli avvolgimenti e con un numero opportuno di spire per ognuno di essi, ai terminali degli avvolgimenti comuni secondari si manifestano due

terne simmetriche di tensioni trifase, sfasate tra loro di un angolo opportuno dipendente dal dimensionamento di macchina. L’utilizzo di questa macchina è particolarmente interessante nell’alimentazione di ponti di raddrizzamento a diodi a 12 impulsi. Attualmente, l’alimentazione di questi ponti viene da due terne di tensioni trifase sfasate di 30°; tali terne sono ottenuta da due trasformatori posti in parallelo, alimentati dalla stessa sorgente, il primo con collegamento stella-stella e il secondo stella-triangolo, ovviamente con differenti rapporto spire. Questa soluzione è molto costosa, con pesi e ingombri rilevanti, e con evidenti limitazioni nell’affidabilità del sistema nel suo complesso. Con l’ATPS si può sostituire il complesso dei due trasformatori che alimentano il raddrizzatore (stella-stella e stella-triangolo) con un unico dispositivo, più compatto e leggero. A differenza del complesso dei due trasformatori, inoltre, l’ATPS ha la capacità di bloccare la corrente omopolare. Come sopra accennato, l’obiettivo del lavoro di tesi è l’analisi di questo dispositivo. Il lavoro nel suo complesso può essere sommarizzato nei seguenti punti:

- Analisi del funzionamento dell’ATPS considerato come sintesi funzionale dal trasformatore PST (Phase Shifter Transformer) e dell’autotrasformatore,

- Sviluppo di un progetto di massima, ottenuto a partire da quanto ottenuto al punto precedente.

- Analisi convenzionale (fasoriale) dell’ATPS considerato come un dispositivo funzionante in regime sinusoidale permanente, considerando un andamento geometrico ideale del flusso

- Poiché la macchina è di fatto formata da 12 bobine collegate opportunamente tra loro, sarà sviluppato un software per l’analisi di circuiti in corrente alternata formati da generatori di tensione, resistori e induttori, caratterizzati questi ultimi da coefficienti di auto- e mutua-induttanza. Tali coefficienti saranno calcolati con l’applicazione di programmi agli elementi finiti al progetto già sviluppato. Il trasformatore sarà considerato alimentante due terne simmetriche di impedenze di valore costante.

- Studio dell’evoluzione temporale delle grandezze elettromagnetiche che descrivono il comportamento dell’ATPS quando è connesso ad un ponte raddrizzatore a 12 impulsi. L’analisi sarà condotta per mezzo dell’integrazione numerica delle equazioni differenziali alle derivate ordinarie che descrivono il circuito elettrico e magnetico dell’ATPS e del raddrizzatore. In questa fase dell’analisi si determineranno le forme d’onda delle correnti e quindi anche l’inquinamento armonico prodotta dall’ATPS nella rete di alimentazione.

- Verrà studiato un metodo di ottimizzazione elettromagnetica per determinare il numero ottimo di spire di ogni avvolgimento e la dimensione delle sezioni delle due colonne laterali, parametri cruciali per la simmetria della correnti di macchina (con particolare riferimento agli avvolgimenti parallelo).

- Verrà quindi definito il progetto ottimizzato dell’ATPS. 3 Sicurezza elettrica La mia tesi di laurea ha trattato il tema della sicurezza elettrica sotto gli aspetti tecnico e normativo. La promozione della sicurezza sui luoghi di lavoro rappresenta una finalità imprescindibile per una società altamente progredita. Al fine di ridurre progressivamente il numero degli infortuni e le morti sul lavoro, è opportuno sviluppare quella cultura della sicurezza, la cui mancanza rappresenta ancor oggi una delle principali cause per cui si continua a morire in fabbrica e nei cantieri. L’investimento economico richiesto in questa promozione è irrisorio se paragonato non soltanto ai costi che la società deve sostenere per gli infortuni sul lavoro, ma anche ai riflessi negativi che questi eventi hanno sullo

sviluppo del paese. E’ fondamentale che la svolta culturale sia accompagnata da una svolta normativa: ed a questo proposito è opportuno puntare sull’adozione di specifici provvedimenti normativi e legislativi nel rispetto di queste regole. Fare prevenzione significa operare e servirsi degli strumenti più idonei onde predisporre soluzioni tecniche ed organizzative concrete per ridurre, ed eventualmente eliminare, tutti i rischi per la salute dei lavoratori, contribuendo a far crescere nel contempo la sensibilità degli operatori del settore alla cosiddetta “cultura della sicurezza”. La letteratura in materia di infortuni sugli ambienti di lavoro dimostra che circa un terzo degli accadimenti è da attribuirsi a rischi che, se correttamente valutati in fase progettuale, si sarebbero potuti evitare attraverso l’adozione di adeguate misure di sicurezza. Secondo le statistiche internazionali, ogni giorno circa 6.000 lavoratori nel mondo muoiono per incidenti e malattie professionali. Sono infatti 160 milioni i casi di malattie di origine lavorativa e circa 268 milioni gli incidenti sul lavoro non mortali che mediamente si verificano ogni anno, mentre i decessi per incidenti sul lavoro sono stimati in 351.000 (circa 16%) (dati Eurispes 2010). Tutto questo rappresenta un costo ingente per la società che attualmente si aggira sui 1.250 miliardi di dollari, ovvero circa il 4% del PIL mondiale. Il continente asiatico è l’area con il più alto numero di incidenti sul lavoro nel mondo, con la Cina al primo posto. È lecito chiedersi alla luce di questi dati se sia davvero efficace il processo di affermazione della prevenzione degli infortuni sul lavoro e sufficientemente coadiuvato dalla legislazione e dalla normativa vigente in materia. Il benessere dell’individuo si realizza primariamente attraverso una condizione di vita lavorativa soddisfacente, ma al contempo sicura. Per realizzare ciò, progresso e sviluppo hanno in particolar modo ispirato l’agire economico d’impresa, per mezzo di legislazione e normativa, per finalizzarlo a tradurre a sua volta in progresso sociale e in crescita civile i risultati del lavoro, attuando i paradigmi della sicurezza sul lavoro. L’impresa è stata gradualmente chiamata a contribuire, insieme agli altri attori sociali, allo sviluppo ed alla generazione del benessere individuale e collettivo. I fini dell’impresa sono da considerarsi “irriducibili” all’indice dei profitti o della produttività. Il perseguimento degli obiettivi sopra citati è reso in epoca moderna possibile per mezzo dell’instaurazione di una attitudine alla sicurezza che ancor oggi trova enormi difficoltà nell’essere accettata ed applicata nel panorama lavorativo mondiale. Purtroppo, nella maggioranza dei contesti produttivi, gli effetti benefici che i provvedimenti in fatto di sicurezza hanno sulla qualità sia del prodotto che del processo produttivo (lavoratori inclusi) non è facilmente percepibile dagli attori coinvolti, e pertanto tali criteri vengono spesso ignorati. L’autentico benessere lavorativo scaturito da queste considerazioni costituisce un bene intangibile da cui non si può più prescindere per rendere qualunque impresa innovativa e civilmente competitiva. L’imprenditore, nella nuova visione sistemica della sicurezza, ha l’obbligo di tutelare, prevenire e proteggere, garantendo la salute e la sicurezza del luogo di lavoro attraverso un’azione congiunta e sinergica del sistema uomo-macchina-ambiente. La responsabilità di tutto non è più esclusivamente ascrivibile all’imprenditore ma viene distribuita in relazione alla competenza. Esiste, quindi, una responsabilità strutturale e organizzativa che è dell’imprenditore medesimo, esiste una responsabilità operativa sul coordinamento che spetta ai dirigenti (management), esiste una responsabilità esecutiva che è relativa al controllo pratico e viene affidata ai preposti, vi è infine una responsabilità applicativa che ricade sui lavoratori. A fianco di queste classiche figure dell’azienda vengono introdotte le figure del medico competente in materia di salute dei luoghi di lavoro, del responsabile del servizio di prevenzione salute e sicurezza del lavoro, del rappresentante ad hoc dei lavoratori. Questo frazionamento delle responsabilità e dei compiti ha lo scopo principale di sottolineare l’importanza della concertazione delle azioni per l’ottenimento dell’obiettivo

della sicurezza, che non dipende solo da un errore in fase esecutiva del lavoro, ma da una serie di cause ed effetti a catena che coinvolgono trasversalmente tutti i settori strategici dell’impresa. L’approfondimento del tema sicurezza sui luoghi di lavoro mi ha condotta, in collaborazione con il Prof. Ezio Santini, alla stesura di un testo relativo alla Sicurezza elettrica sul lavoro ad uso delle figure trattate dalla Norma (Aziende abilitate, Datori di lavoro, Responsabili tecnici, Progettisti, Lavoratori) e all’impartizione di corsi di formazione per lavoratori secondo quanto prescritto dalla normativa vigente (vedi attività lavorative). Il lavoro svolto offre una panoramica ragionata ed esplicativa in materia di sicurezza elettrica sul lavoro, in relazione alla più recente normativa vigente. È stato trattato il tema della sicurezza in toto. Sono state affrontate le prescrizioni e le evoluzioni legislative a partire dagli articoli 32 e 41 della Costituzione, nonché dall’articolo 2087 del Codice Civile, dal Dpr. 547/55 e dal Dpr. 303/56, dai decreti 626 del 1994 e 494 del 1996, recepimento delle direttive europee, fino ad arrivare al Testo Unico sulla Sicurezza sul Lavoro: il decreto legislativo n.81 del 2008 che ha consolidato la legislazione in una struttura più omogenea la notevole e dispersiva quantità di articoli di legge in materia di sicurezza e salute sui luoghi di lavoro, e all’ Accordo Stato-Regioni che disciplina “la durata, i contenuti minimi e le modalità della formazione”. L’attenzione è stata poi focalizzata sulle Norme tecniche di riferimento per il settore elettrico approfondendo lo studio e seguendo gli aggiornamenti del Decreto Ministeriale 37 del 2088, della Norma CEI 64-8, che contiene i principi fondamentali per la corretta progettazione, installazione e manutenzione degli impianti elettrici utilizzatori di bassa tensione, e della Norma CEI 11-27 che invece tratta le procedure per l’esecuzione di lavori elettrici sotto tensione su sistemi di categoria 0 e di categoria I (tensione <1000 V). Infine è stata poi prevista una possibile evoluzione dell’Accordo Stato-Regioni con considerazioni relative a quella che è la mia visione per una più efficace formazione del lavoratore Ritengo che l’Accordo non sia esauriente in relazione al corpus del contenuto didattico e alle modalità di formazione e di valutazione dell’effettive conoscenze acquisite dal discente. Per il Lavoratore, a differenza degli altri soggetti a cui l’Accordo si riferisce, non è prevista una prova di verifica finale. Questa scelta, perché è auspicabile che si tratti di una scelta e non di una mera dimenticanza degli estensori del testo, lascia perplessi ed a mio avviso occorrerebbe porvi rimedio. A difesa della qualità della formazione e del raggiungimento degli obiettivi di crescita della conoscenza e della competenza, l’inserimento della prova obbligatoria di verifica dell’apprendimento al termine di ogni percorso formativo dovrebbe essere un elemento essenziale, anche quale modalità indiretta per la verifica dell’efficacia formativa svolta dal docente. La Norma indica che il lavoratore non in possesso dei requisiti può essere soggetto a verifiche (peraltro molto poco frequenti) e solo in questo caso può essere sanzionato (come?). La normativa dovrebbe invece evolversi in direzione tale che il lavoratore non possa prendere servizio se non in possesso delle specifiche capacità. Sembra quindi opportuno stimolare il processo normativo a promuovere il ruolo del lavoratore da “passivo” ad “attivo”. In quest’ottica, un passaggio inevitabile ed ormai maturo è costituito dal riferimento da parte delle imprese ad organismi che possano provvedere ad una “certificazione privata”. O meglio si dovrebbe tendere alla consuetudine che le stesse organizzazioni delegate dall’accordo alla formazione possano istituire dei riconoscimenti ufficiali, anche se non previsti e/o riconosciuti dalla normativa vigente. Occorrerebbe dar vita ad una sorta di “marchio di qualità” delle conoscenze del lavoratore. Per usare una similitudine con la definizione di marchio di qualità per oggetti, tale marchio ha la funzione di certificare che il “prodotto lavoratore” sul quale è apposto abbia determinate caratteristiche qualitative e/o sia stato “prodotto” seguendo determinati procedimenti. Siamo della convinzione che, pur

non possedendo alcuna valenza di legge, l’apposizione del “marchio” innescherà un circolo virtuoso di conoscenza-applicazione-certificazione ma soprattutto riconoscimento del merito da parte del committente che prediligerà quelle imprese di cui se ne sono dotate. ________________________________________________________________________

ELENCO DELLE PUBBLICAZIONI E DISCUSSIONE INDIVIDUALE

• Impact of Regulatory Rule on Economic Performance of PV Power Plants A. Cervone, E. Santini, S. Teodori, D. Zaccagnini Romito ELSEVIER Renewable Energies Volume 74, February 2015, Pages 78–86 doi:10.1016/j.renene.2014.06.037 La rapida crescita del numero di dispositivi atti alla generazione di energia elettrica da fonti energetiche rinnovabili (FER) collegate alla rete, ha introdotto nuovi problemi relativi al funzionamento sicuro ed affidabile della rete di trasmissione e di distribuzione. Le criticità connesse all’impatto delle FER sul sistema elettrico nazionale sono da ravvisarsi nei seguenti aspetti:

- Congestione della rete elettrica

- Mantenimento dell’equilibrio fra domanda e offerta

- Riduzione dell’inerzia del sistema elettrico Si vede quindi indispensabile, a supporto del sistema elettrico, il superamento di tali “colli di bottiglia” locali mediante sincronizzazione fra i profili di carico, e quindi di potenza richiesta, ed i profili di producibilità delle FER. Nel presente lavoro, a tale scopo si è sviluppata l’idea di promuovere nuove regole normative per i produttori di energia rinnovabile obbligandoli ad impegnarsi, con la definizione di un profilo di producibilità contrattuale, sulla quantità di energia che possano fornire al Gestore della rete. Le norme regolatorie implicano una penale per mancata fornitura rispetto al tale profilo. Si è analizzata pertanto la produzione di energia di un impianto fotovoltaico (FV), supportato da batterie di accumulo che fornisca l’energia necessaria a coprire il profili contrattuale, o che possa essere ricaricato in caso di surplus di energia, in presenza di politica regolatoria. Sono stati confrontati i costi delle penalità per il Produttore al variare della curva di producibilità contrattuale e della capacità delle batterie di accumulo con il fine di dimensionare in modo ottimo la taglia del sistema di accumulo che permetta la massimizzazione del reddito annuo dell’impianto fotovoltaico. • Electricity Price Forecast: a Comparison of Different Models to Evaluate the Single National Price in the Italian Energy Exchange Market A. Cervone, E. Santini, S. Teodori, D. Zaccagnini Romito IJEEP - International Journal of Energy Economics And Policy, Vol. 4 No. 4, 2014., pp. 744-758, ISSN: 2146-4553 www.econjournals.com. Negli ultimi decenni, i mercati dell'energia elettrica in tutta la zona euro hanno subito modifiche sostanziali. La liberalizzazione dei mercati elettrici ha stimolato gli investimenti nel settore della produzione e distribuzione di energia, ma ci sono grandi rischi connessi

a tali investimenti a causa della volatilità del prezzo. Questo lavoro rappresenta un primo passo nella previsione dei prezzi dell'elettricità nel mercato europeo di scambio di energia e, in senso più ampio, in tutti i mercati dell'energia elettrica in tutto il mondo. Viene descritto l'algoritmo che regola il funzionamento del Mercato elettrico del giorno prima nella Borsa elettrica italiana e propone un modello econometrico di previsione per il breve termine (sei mesi o un anno) del Prezzo Unico Nazionale (PUN) quotidiano dell'elettricità. Nel presente lavoro sono stati confrontati diversi modelli di previsione del PUN applicandoli al Mercato elettrico del Giorno Prima. Analizzando la serie storica mediante un modello caratterizzato da un comportamento autoregressivo, media mobile e periodicità, e che si avvale di diverse variabili influenti sul PUN quali ad esempio, il brent, la radiazione solare e le condizioni meteorologiche, i modelli proposti hanno assicurato le caratteristiche dinamiche necessarie per avere una previsione più coerente e accurata del valore dei prezzi dell'energia. I risultati mostrano una significativa diminuzione dell’errore della previsione a breve termine della serie temporale analizzata, confrontata con il metodo lineare dei minimi quadrati, tradizionalmente utilizzato in letteratura

• Impact of V2G/G2V Technologies on Distributed Generation Systems G. Fabbri, G. Tarquini, L.Pasquali, L. Anniballi, S. Odoardi, S. Teodori, E. Santini ISIE – 23rd IEEE International Symposium on Industrial Electronics – 1,4 June 2014 – Istanbul (Turkey) Pages: 1677 - 1682, year 2014. http://dx.doi.org/10.1109/ISIE.2014.6864867 Attualmente i sistemi di energia elettrica si trovano ad affrontare una serie di sfide relative alla necessità di integrare nuove fonti di approvvigionamento, al carattere variabile nella produzione energetica di alcune fonti rinnovabili e all’uso crescente di Hybrid and Electric Vheicles (HEVs) in seguito alla spinta delle politiche allo sviluppo sostenibile. I veicoli elettrici possono comportarsi sia come carico che come sorgenti di energia distribuita in un concetto noto come Vehicle-to-Grid/ Grid-to-Vehicle (V2G / G2V). Il presente lavoro analizza lo stato attuale e l'impatto della presenza di V2G / G2V sul sistema di distribuzione. In futuro l'integrazione del V2G nel parco veicoli condurrà a:

- profonde modifiche del modello attuale della rete elettrica di dispacciamento dell’energia

- una riduzione delle emissioni di gas a effetto serra

- consentire una rete a più basse emissioni di carbonio

- ridurre i carichi di picco Per raggiungere questi obiettivi, tale integrazione dovrebbe prevedere:

- la creazione di infrastrutture di ricarica disseminate sul territorio

- il miglioramento della gestione del carico utilizzando Smart Metering e Sistemi di Comunicazione

- lo sviluppo di Smart Grids I proprietari dei veicoli dovranno essere supportati da stazioni di ricarica sufficienti sia domestiche che pubbliche. Inoltre l’adozione di sistemi di misurazione intelligenti potranno

fornire informazioni sulla capacità della batteria e sullo stato di carica. In tal modo HEV potrà essere considerato come un carico controllabile come un carico controllabile. L'uso di HEV può offrire una serie di incentivi economici e finanziari per sia i proprietari e le aziende di pubblica utilità. Si aggiunge inoltre che vengono a generarsi nuove opportunità di business. Possono essere accorpati VHEs in flotte tramite la presenza di un Aggregator che sfrutterà la capacità di stoccaggio di energia delle batterie dei veicoli al fine di fornire i servizi ausiliari fondamentali per mantenere una elevata qualità dei sistemi di rete di energia. Una delle più importanti sfide tecnologiche che permetta l’integrazione del V2G è rappresentata dallo sviluppo di una più efficiente tecnologia per le batterie che le rendano affidabili nel tempo. A tal proposito sono stati riportati i risultati di una attività di ricerca finalizzata allo studio del comportamento delle batterie commerciali agli ioni di litio riguardo al recupero della capacità iniziale. Inoltre si è studiata e realizzata una stazione di ricarica veloce caratterizzata da una unità di potenza, in grado di gestire, rampe di carica, limiti di temperatura, limiti di potenza, guasti interni o avvisi, e da una unità di controllo che gestisce i segnali per stabilire la comunicazione tra il veicolo e la stazione. • Modeling, FEM Analysis and Dynamic Simulation of a Moving Coil Loudspeaker E. Santini, S. Teodori SPEEDAM - International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion – 18 to 20 June 2014 – Ischia (Italy) Pages: 1306 - 1312, DOI: 10.1109/SPEEDAM.2014.6871989 In questo lavoro viene condotta un’analisi con il metodo degli elementi finiti per simulare il comportamento di una bobina mobile di un altoparlante ed il suo attuatore lineare elettromagnetico. Sono stati ricavati: - un modello geometrico atto all’analisi FEM; - un modello elettrico legato alle equazioni meccaniche. L'intero sistema è simulato mediante lo strumento Simulink di Matlab. Il modello descrittivo del sistema è completamente generale, e può simulare ogni tipo di altoparlante a bobina mobile. L’applicazione parametrica del software permette di progettare nuovi altoparlanti; le capacità di analisi permettono inoltre il miglioramento di dispositivi già esistenti con l’utilizzo mirato iterativo • Financial Analysis of Renewable Energy Projects in Italy in 2013 E. Santini, M. Bitetti, A. Boccitto, A. Cervone, S. Teodori SPEEDAM - International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion – 18 to 20 June 2014 – Ischia (Italy) Pages: 701 - 706, DOI: 10.1109/SPEEDAM.2014.6872105 Nel lavoro sono stati analizzati gli aspetti finanziari nell’investimento in diverse tecnologie di energia rinnovabile: fotovoltaica, eolica e idrica. L'analisi finanziaria è stata effettuata mediante indicatori specifici come il Net Present Value (NPV), l’Internal Rate of Return (IRR) ed il Payback Period (PBP). Per eseguire tali analisi sono stati considerati tre diverse dimensioni di sistema per per diversi tipi di investitori: kW per usi domestici, 20 kW per le piccole attività commerciali e 1 MW per aziende coinvolte nella produzione e vendita di energia. E’ stata riportata una descrizione degli attuali incentivi nella produzione di energia da fonti rinnovabili in Italia nel 2013 valutare la convenienza finanziaria degli

investimenti specifici. Lo scopo di questo studio è di identificare la convenienza

dell’investimento per un costo diverso costo (€ / kW) della tecnologia.

Electrical Loads Management in a Smart Building Supplied by PV Sources in Network Failure Scenario R. Lamedica, E. Santini, S. Teodori IREE- Praise Worthy Prize International Review of Electrical Engineering Vol. 9 No. 5, 2014, pages 966-975. DOI: http://dx.doi.org/10.15866/iree.v9i5.4216 È ben noto che il consumo di energia da fonti convenzionali ha un impatto significativamente negativo sulla qualità dell'ambiente, sia in prospettiva locale che globale. I principali effetti dell'inquinamento derivanti dalla produzione di energia è un drammatico aumento della temperatura ambiente e della CO2. La tendenza della politica europea e mondiale, a partire dall’idea dello sviluppo sostenibile può essere riassunta in tre punti principali: - Riduzione delle emissioni di serra; - Riduzione dei consumi energetici (senza diminuendo il livello di servizio) - Sviluppo delle fonti energetiche rinnovabili (FER). L'oggetto del ricerca proposto riguarda la gestione del carico in un edificio che è alimentato solo da un sistema fotovoltaico (PV). L’idea è quella di considerare il sistema edificio nello stato di “isola”, in una situazione di emergenza. L’obiettivo del lavoro è stato quello di individuare una tecnica che permetta l’utilizzo ottimo dell’energia disponibile da PV in modo tale da permettere la continuità del servizio almeno per quei carichi considerati prioritari e quindi non interrompibili. Per ottenere questo risultato è stato costruito un algoritmo di calcolo che implementa modelli logico/matematici. Il flusso logico dell'algoritmo consiste in: - Un modello della sorgente PV basato sul circuito equivalente per il fotovoltaico - Una descrizione accurata del sito e dei carichi; -Una tecnica di ottimizzazione per il controllo ottimale di carichi elettrici in funzione dell'energia disponibile prodotta dal sistema fotovoltaico tenendo conto della priorità predefinite dall’utente per l’alimentazione dei carichi per l'alimentazione dei carichi.

Electrical Loads Management in Energy Emergency Conditions R. Lamedica, E. Santini, S. Teodori ELSEVIER International Journal on Electrical Power and Energy System (Elsevier) Volume 66, March 2015, pages 86–96 DOI:10.1016/j.ijepes.2014.10.038 Al giorno d’oggi, motivazioni quali: -la generazione distribuita -la crisi economica -gli obiettivi ambientali -i nuovi decreti legislativi Hanno condotto allo sviluppo di Smart Grids che sono caratterizzate da maggiore efficienza e affidabilità e maggiore sicurezza del servizio. Questo obiettivo può essere raggiunto mediante una strategia di pianificazione delle risorse di energia fornita da una tecnica di ottimizzazione adatta. In questo quadro di gestione delle risorse energetiche si inserisce il presente lavoro. L'obiettivo è la definizione di una procedura sistematica da seguire che permette di realizzare una soluzione ottimale del problema della selezione e del controllo dei carichi in condizioni diverse di limitazione della potenza disponibile. Ciò è

ottenuto affermando a priori, per ciascun carico elettrico, un coefficiente di priorità per la massimizzazione della funzione obiettivo. Sono stati utilizzati tre differenti algoritmi indipendenti gli uni dagli altri, in modo da ottenere diverse soluzioni da mettere a confronto. Gli scenari di simulazione sviluppati permettono di evidenziare che ad ogni variazione della potenza disponibile e del numero dei carichi da alimentare, la selezione dei carichi viene modificata dinamicamente e significativamente, restituendo soluzioni diverse in funzione dei dati di ingresso per ogni scenario di condizione energetica ipotizzato. La concordanza dei risultati ottenuti nelle simulazioni dei tre algoritmi convalida la bontà del software. L'ostacolo da superare con sviluppi futuri è la mancanza di riconoscimento automatico dell’emergenza. Infatti, l'operazione proposta dovrebbe avvenire automaticamente e a seguito di un vero distacco utenti dalla rete. Finora, tuttavia, una fase di emergenza deve essere scelto dall'utente, che seleziona anche il periodo in cui un tale scenario dovesse ripetersi. Attualmente, è possibile utilizzare il software per applicazioni reali in situazioni di potenza limitata, ossia quando l'utente vuole alimentare alcuni carichi, in ordine di priorità, senza superare una potenza massima. Attualmente, questa operazione viene eseguita a mano.

Optimization of the Battery Size for PV Systems under Regulatory Rules using a Markov-Chains approach A. Cervone, G. Carbone, E. Santini, S. Teodori ELSEVIER-Renewable Energies Volume 85, January 2016, Pages 657–665 DOI:10.1016/j.renene.2015.07.007 La realizzazione dello stoccaggio di energia rappresenta una necessaria evoluzione funzionale dei sistemi di generazione da fonti rinnovabili. Come è avvenuto per altre

tecnologie innovative, l’applicazione di meccanismi volti a stimolare gli investimenti è un

compito istituzionale per gli organismi regolatori. È necessario quindi valutare (soprattutto

numericamente) quali effetti possono avere sul mercato l’applicazione di eventuali penalità

tariffarie per mancata / parziale erogazione dell’energia contrattuale. A tal fine, il lavoro ha

dimostrato che, alle condizioni attuali, sono necessari alti valori di penalità (vicino al 40% del prezzo di energia) per ripagare gli investimenti in batterie al piombo acido ed al sodio-

zolfo, mentre l’utilizzo di batterie agli ioni di litio per applicazioni ad alta intensità

energetica è sicuramente non conveniente, con tempi di ritorno degli investimenti superiori al tempo di vita degli accumulatori. Sdempre con riferimento al tempo di ritorno

dell’investimento, soltanto le batterie al piombo acido hanno la possibilità di ripagare gli

investimenti prima di 8 anni ma soltanto per un fattore di spari o superiore all’80%, mentre

gli investimenti in batterie NaS hanno generalmente tempi di ritorno maggiori. Tuttavia, i sistemi NaS presentano le maggiori prospettive, per la loro relativa giovinezza – il che suggerisce lidea di un possibile calo dei prezzi di acquisto nel tempo.

Oltre ai risultati ottenuti sull’accumulo, il vero sviluppo in questo documento è l'utilizzo di

un software di simulazione numerica con metodica di previsione meteorologica basata su catene di Markov. La possibilità di utilizzare un numero elevato di simulazioni di potenza con elevata risoluzione temporale è fondamentale per la ricerca in sistemi di stoccaggio,

soprattutto quando sono coinvolte fonti non programmabili. Nell’articolo è anche descritto

un algoritmo (implementato nel caso studio) per la determinazione delle catene di Markov associate a località geografiche specifiche, basato sui dati meteorologici degli anni passati. Possibili aree di sviluppo per software progettato sono il miglioramento del modello matematico di batterie e l'utilizzo di simulazioni per analisi probabilistica.

ARTICOLI IN PREPARAZIONE

An energy management software for smart buildings with V2G and BESS R. Lamedica, S. Teodori, G. Carbone, E. Santini Submitted for publication on ELSEVIER – Sustainable Cities and Society Questo articolo presenta i risultati di una attività di ricerca nell'ambito della gestione del carico elettrico negli edifici. Gli edifici sono considerati intelligenti; sono collegati alla rete elettrica, ma sono anche dotati di impianti fotovoltaici per l'integrazione della richiesta di energia elettrica ed hanno accumulatori di pertinenza. L'idea alla base è quella di utilizzare batterie di veicoli elettrici (presenti nei parcheggi degli edifici) come sistemi di stoccaggio supplementari (V2G-G2V). Il nucleo logico del lavoro è un algoritmo di ottimizzazione, che permette di massimizzare il numero di apparecchi elettrici che possono essere alimentati in condizioni di limitazione di potenza. L'algoritmo è puramente numerico, ed è stato costruito con l'idea di implementarlo in un pacchetto software che è stato prodotto dagli Autori. Viene anche presentato un caso di studio è presentato che permette di valutare l'affidabilità e l'efficacia degli algoritmi proposti e del software. In questo documento sono stati quindi studiati gli effetti che la tecnologia veicolo a griglia ha sulla gestione di un sistema intelligente esistente, rappresentato da un edificio controllato da un sistema di controllo basato su DSM. La gestione della domanda, che viene ipotizzato verificarsi in un sistema in cui le fonti di energia sono limitate e non programmabili, si basa su due soluzioni del problema dello zaino 0-1 (Knapsack 0-1 Problem) ottenute mediante algoritmi Greedy e dinamici di programmazione. I numerosi calcoli eseguiti con queste due tecniche rivelano che Greedy mostra tempi di risoluzione sensibilmente più veloci, mentre la qualità della soluzione è leggermente peggiore. Per questo motivo, risulta evidente che algoritmo Greedy è più adatto per il controllo in tempo reale, mentre la programmazione dinamica è più appropriata per i calcoli di tipo one-shot. Per controllare i flussi di potenza con il parco (V2G) è stato progettato un nuovo algoritmo che controlla i flussi di potenza da/a ogni veicolo elettrico, per soddisfare le esigenze del carico e la necessità di mantenere operativi i veicoli stessi. I risultati mostrano che l'utilizzo di tecniche V2G può significativamente estendere lautonomia del sistema statico e

soprattutto la continuità dell’esercizio, alleggerendo il flusso BESS (Battery Energy

Storage System) durante le ore centrali della giornata. Nel lavoro è inoltre dimostrato che lo stabilire un limite di potenza fornita ha l'effetto positivo di aumentare l'autonomia

dell'edificio e l’efficienza dei dispositivi di utilizzazione, e vengono fornite indicazioni su

come stabilire tale limite.

A Comprehensive Approach for an Efficient Load Management of Tertiary Buildings

F. Muzi, R. Lamedica, A. Prudenzi, E. Santini, S. Teodori Nella Unione Europea, gli edifici sono diventati il più grande settore in termini di consumo energetico. La crescita della popolazione, l’aumentando dei livelli di comfort e degli spazi

di vita pro capite, e gli usi degli impianti di climatizzazione sono stati tutti motivo di incremento del consumo di energia. Gli edifici sono responsabili per circa il 40% dell'energia utilizzata nella maggior parte dei paesi dell'Unione europea e sono responsabili del 36% delle emissioni totali di biossido di carbonio. Pertanto, la legislazione europea ha prestato grande attenzione al potenziale di risparmio energetico nel settore delle costruzioni, fornendo regole per promuovere miglioramenti di rendimento energetico degli edifici. I carichi principali degli edifici terziari includono condizionamento dell’aria, illuminazione, apparecchiature per ufficio e apparati quali ascensori e pompe. Per quanto riguarda il consumo elettrico, il carico più importante è di solito rappresentato da HVAC (riscaldamento, ventilazione e aria condizionata). Per risparmiare energia, il sistema deve essere effettivamente controllato sulla base di informazioni di campo accurate, acquisite dai sensori interni ed esterni. I modelli di simulazione computerizzati danno un efficace strumento per simulare il consumo di energia di un determinato edificio e prevedere il risparmio energetico che potrebbe essere ottenuto introducendo misure di efficienza energetica. Queste informazioni possono essere utilizzate per calcolare i periodi di ammortamento e selezionare le misure di efficienza energetica più appropriate. In questo lavoro viene proposto un approccio di gestione a tutto tondo per controllare contemporaneamente in un edificio tutti i tipi di carico, sia termici che elettrici. È stata sviluppata una procedura di simulazione per modellare i carichi elettrici ed il consumo energetico negli edifici. Questa procedura ha un'architettura aperta strutturata in diversi modelli autonomi per consentire aggiunte e modifiche e facilitare la simulazione sia della domanda elettrica sia del consumo energetico. La procedura prevede diversi modelli per simulare i principali contributi elettrici di tutta la domanda elettrica di un edificio. In particolare, sono stati individuati i seguenti contributi principali: aria condizionata, illuminazione, ascensori, office equipments, che, nel contesto italiano, rappresentano circa il 80-85% del totale per un carico elettrico tipico estivo. Quindi per ciascuna classe di carico sia termico che elettrico è stato sviluppato un modello di simulazione che permette di prevedere la domanda energetica oraria. A tal fine, il primo task nella modellazione della simulazione è stato quello di stabilire le caratteristiche della zona. I principali fattori includono la popolazione, le aree, dettagli costruttivi, l’uso dell’edificio, la densità degli edifici, e la topologia del sito. Il passo successivo è stato quello di fornire la stima della domanda di energia su base oraria.

ATTIVITÀ PROFESSIONALE

Date (da – a) 01.11.2012 - 31.10.2015 Nome e indirizzo del datore di lavoro Sapienza – Università di Roma Tipo di impiego Partecipazione al corso di dottorato di

ricerca in Ingegneria Elettrica Principali mansioni e responsabilità Attività di ricerca nell’ambito del

Dipartimento di Ingegneria Elettrica e di docenza nell’ambito del corso di laurea di Ingegneria Elettrica

Date (da – a) 25.03. 2015 – 26.03.2015

Nome e indirizzo del datore di lavoro ATAC S.p.A – Azienda per la mobilità di Roma

Tipo di impiego Attività di docenza in materie elettrotecniche/elettroniche

Date (da – a) 01.01.2013 – 31.12.2013 Nome e indirizzo del datore di lavoro Assistal – Sial – Roma Tipo di azienda o settore Associazione di

Confindustria per le aziende installatrici di impianti

Tipo di impiego Formatore Principali mansioni e responsabilità Organizzazione e

pianificazione corsi per la sicurezza sul lavoro, Norme CEI 11.27, cabine elettriche, Norme CEI 0.15 e 0.16, impianti fotovoltaici, energy management – docenza, organizzazione dei corsi, preparazione dei testi di riferimento, disseminazione dell’informazione.

Date (da – a) 26.09.2013 – 09.10.2013 Nome e indirizzo del datore di lavoro «Progetto ROTOLION pon01_01160 -

Efficienza energetica» Tipo di azienda o settore Sapienza - Università di Roma

Tipo di impiego Formatore

Principali mansioni e responsabilità Attività di docenza nell’ambito dell’ efficienza energetica

Date (da – a) 1.01.2013 – 31.12.2013

Nome e indirizzo del datore di lavoro HTT S.r.l – High Technology Transformers - Roma

Tipo di azienda o settore Trasformatori elettrici di potenza per la difesa Tipo di impiego Consulente

Principali mansioni e responsabilità Progettazione di trasformatori convenzionali ed innovativi – algortmica di base, progettazione ottimizzata, sviluppo di modelli matematici, misure

Roma, 11 Maggio 2016

In riferimento alla legge 196/2003 autorizzo espressamente l’utilizzo dei miei dati personali e professionali riportati nel mio curriculum .