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Figure1. Doctoral Board in Energy

Figura1. Collegio di Dottorato in Energy

Figure 2. MEASUREMENT AND COMMUNICATION LAB. The research activities carried out in the Measurement and Communication Lab. are focused on the design, development and test of advanced measurement and communication technologies for smart grids and smart cities, energy efficiency, electric mobility, renewable energy sources, distributed generation and storage systems. Research projects are carried out in cooperation with national and international Research Institutes and Industrial Partners. Main research topics are: measurement methods, equipment and architectures for smart grids; low and medium voltage power line communications solutions for distributed measurement systems; power, energy and power quality measurements; fault diagnosis and disturbance sources detection; measurement-based algorithms and technologies for monitoring, management, protection and control of smart grids and power systems.

Figura 2. “Measurement and Communication Lab.” Le attività di ricerca svolte nel Laboratorio riguardano la progettazione, lo sviluppo e la caratterizzazione metrologica di dispositivi e sistemi di misura avanzati per applicazioni in ambito smart grid, smart cities, efficienza energetica, mobilità elettrica, energie rinnovabili, generazione distribuita e sistemi di accumulo. Il laboratorio è sede di diversi progetti di ricerca sviluppati in collaborazione con Enti di Ricerca e partners industriali nazionali e internazionali. I principali temi di ricerca riguardano: metodi, dispositivi e architetture di misura per le smart grids; sistemi di comunicazione power line in media e bassa tensione per sistemi di misura distribuiti; misure di potenza, energia e power quality; misure per il riconoscimento e la localizzazione di guasti e sorgenti di disturbo; algoritmi e tecnologie di misura per il monitoraggio, la gestione, la protezione e il controllo di smart grids e sistemi di potenza.

Figure 3. The research activities carried out in the “Smart and Micro grids Lab” concern the design and development of new strategies for monitoring and controlling energy resources. In the laboratory it is experimentally simulated through the prototype of a 'prosumer' node or producer/consumer where it is possible to follow up on control and implementation logics on accumulation and composite loads. The remote connection to other laboratories (SnappLab at the Engineering department, LabZero at the Polytechnic of Bari and others), as well as to other energy resources in Sicily (islands of Favignana and Pantelleria), allows the monitoring and control of diverse resources, allowing the simulation of virtual as well as physical aggregations. In particular Vehicle-To-Grid technologies and Energy Communities are the core part of the experimental activities. The recent experiments in the context of the 'Blorin' Project (POFESR Action 1.1.5) which will end in 2022, will allow testing and implementation of the prosumer prototype as one of the nodes of a blockchain platform including Electric Vehicles and Demand Response programs actuations. The laboratory, through research agreements with ENEA and Prysmian Electronics, will soon be enriched with new instruments to expand the possibilities of experimental simulation by creating a real microgrid.

Figura 3. Smart and Micro Grids Lab.Le attività di ricerca svolte nel Laboratorio “Smart and Micro grids Lab” riguardano la progettazione e lo sviluppo di nuove strategie di monitoraggio e controllo delle risorse energetiche. In laboratorio è simulato sperimentalmente attraverso il prototipo di nodo ‘prosumer’ ovvero produttore/consumatore presso il quale è possibile dare seguito a logiche di controllo ed attuazione su accumulo e carichi compositi. Il collegamento ad altri Laboratori (SnappLab presso il dipartimento di Ingegneria, LabZero presso il Politecnico di Bari ed altri), oltre che ad altre risorse energetiche sul territorio (isole di Favignana e Lampedusa), consente il monitoraggio e controllo di svariate risorse, anche V2G e Comunità energetiche, consentendo di simulare anche aggregazioni virtuali oltre che fisiche. Le recenti sperimentazioni nel contesto del Progetto ‘Blorin’ (POFESR Azione 1.1.5) che si concluderà nel 2022, consentiranno di sperimentare monitoraggio ed attuazioni sul prototipo del prosumer come uno dei nodi di una piattaforma blockchain che comprende veicoli elettrici e Demand Response. Il laboratorio, attraverso accordi di ricerca con ENEA e con Prysmian Electronics, verrà presto arricchito di nuove strumentazioni per ampliare le possibilità di simulazione sperimentale realizzando una vera e propria microrete.

Figura 4. A delegation of professors of the PhD board in Energy,  in Hanoi in Vietnam, as part of the bilateral scientific cooperation project entitled "Sustainable solar power systems for the reduction of greenhouse gas emissions in Vietnam", focused on development of photovoltaics and other plant technologies (microgrids) in the Vietnamese territory. 

Figura 4. Alcuni docenti del Collegio di dottorato in Energy ad Hanoi in Vietnam, nell'ambito del progetto di cooperazione scientifica bilaterale dal titolo “Sistemi di potenza sostenibili ad energia solare per la riduzione di emissioni di gas serra in Vietnam ", incentrato sullo sviluppo del fotovoltaico ed altre tecnologie impiantistiche (microgrid) nel territorio vietnamita.

Figura 5. Some professors of the Doctoral College in Energy at the 1st Italy-Vietnam Conference on Science and Technology - Bilateral Research Experiences and Projects, at the invitation of the Italian Embassy in Hanoi. The conference, moderated by dr. Mariano Anderle scientific attaché of the Embassy of Italy, took place in the headquarters of the Ministry of Science and Technology of Vietnam in the presence of the Ambassador of Italy, Dr. Cecilia Piccioni, of the Deputy Minister of Science and Technology of the Vietnam, and senior officials of the same Ministry.

Figura 5. Alcuni docenti del Collegio di dottorato in Energy alla 1st Italy-Vietnam Conference on Science and Technology – Bilateral Research Experiences and Projects, su invito dell’Ambasciata d’Italia ad Hanoi. La conferenza, moderata dal dott. Mariano Anderle attachè scientifico dell’Ambasciata d’Italia, si è svolta nella sede del Ministero della Scienza e della Tecnologia del Vietnam alla presenza dell’ambasciatrice d’Italia, dott.ssa Cecilia Piccioni, del vice-Ministro della Scienza e della Tecnologia del Vietnam, e di alti funzionari dello stesso Ministero.

Figure 6. RPLab (Rapid Prorotyping Laboratory). Thanks to advanced machines and innovative methods, at the RPLab, PCBs for control shields and power converters are designed ad built. They are employed in the automotive field research.

Figura 6. RPLab (Rapid Prorotyping Laboratory). Attraverso macchinari avanzati e metodi innovativi, presso l’RPLab vengono progettati e realizzati prototipi di schede elettroniche di controllo e convertitori elettronici di potenza per applicazioni Automotive.

Figure 7.Hydrogen technology. At the SDESLab laboratory, hybrid power methods for electric vehicles are studied and implemented. One of the most investigated field is the hydrogen technology. Through the use of high-performance fuel cells, urban and extra-urban driving cycles of electric vehicles powered by fuel cells are simulated, investigating the potential of this technology and improving control methodologies through the integration of innovative power systems.

Figura 7. Tecnologia dell’idrogeno. Presso il laboratorio SDESLab, vengono studiati e implementati metodi di alimentazione ibrida per veicoli elettrici. Uno dei campi maggiormente investigati è la tecnologia dell’idrogeno. Attraverso l’impiego di fuel cells ad alte prestazioni, vengono simulati cicli di guida urbana ed extra-urbana di veicoli elettrici alimentati attraverso celle a combustibile, investigando le potenzialità di questa tecnologia e migliorando le metodologie di controllo attraverso l’integrazione di sistemi di alimentazione innovativi.

Figure 8.Multi-level inverter. Experimental prototypes of multilevel converters for grid-connected applications are created and studied in the laboratories. These electronic power converters allows to overcome the limits on the maximum voltages applicable to the conversion system, allowing the creation of equipments that can be connected to the networks without the interposition of transformers, powering electrical machines of tens and hundreds of kW.

Figura 8. Inverter Multilivello. Presso i laboratori sono realizzati prototipi sperimentali di convertitori multilivello per applicazioni grid-connected. Questi convertitori elettronici di potenza consentono di superare i limiti sulle tensioni massime applicabili al sistema di conversione permettendo la realizzazione di apparati che possono essere collegati alle reti senza l’interposizione di trasformatori, alimentando grandi macchine elettriche di decine e centinaia di kW.

Figure 9. Semi-anechoic chamber. Thanks to the use of the semi-anechoic chamber, power electronic devices are characterized in terms of electromagnetic compatibility. In fact, the analysis of conducted and radiated disturbances emitted by such devices is very important not only for the proper functioning of the same and of the electronic equipment connected to them and in their vicinity but also for human health.

Figure 9. Camera semi-anecoica. Grazie all’utilizzo della camera-semianecoica, i dispositivi elettronici di potenza vengono caratterizzati in termini di compatibilità elettromagnetica. Di fatto, l’analisi dei disturbi condotti e radiati emessi da tali dispositivi risulta assai importante non solo per il buon funzionamento degli stessi e degli apparati elettronici ad essi connessi e nelle loro vicinanze ma anche per la salute dell’uomo.

Figure 10. Electric drives laboratory. In the laboratory of electric drives, control algorithms for fast electric motors used in the automotive field are studied and implemented. The research in the field is projected not only on new design solutions but also on the optimization of existing control algorithms such as loss minimization control or fault-tolerant controls, which allow to have high performance of electric motors together with significant energy savings.

Figura 10. Laboratorio di azionamenti elettrici. Nel laboratorio di azionamenti elettrici vengono studiati e implementati algoritmi di controllo per motori elettrici veloci impiegati in campo automotive. La ricerca nell’ambito è proiettata oltre che su nuove soluzioni progettuali anche su l’ottimizzazione di algoritmi di controllo esistenti come il controllo a minimizzazione delle perdite o controlli fault-tolerant, che consentono di avere elevate performace dei motori elettrici unitamente a notevoli risparmi energetici.

Figure 11.IPT (Inductive Power Transfer). In the laboratories, wireless energy transmission systems are created and studied for recharging of electric vehicles. These systems, used both in static charging and in dynamic charging (during the ordinary running of vehicles), allow to reduce the size of the vehicle battery pack, as well as the introduction of facilities and safety for the end user, thanks to the absence of physical connections.

Figura 11. IPT (Inductive Power Transfer). Nei laboratori vengono sono realizzati e studiati sistemi di trasmissione wireless dell’energia per la ricarica degli autoveicoli elettrici. Tali sistemi, impiegati sia nella ricarica statica che nella ricarica dinamica (durante la marcia ordinaria dei veicoli), consentono di ridurre le dimensioni del pacco batteria dei veicoli, oltre all’introduzione di facilities e sicurezza per l’utente finale, grazie all’assenza di collegamenti fisici.

Figure 12.  The Life Cycle Assessment (LCA) and eco-design laboratory develop activities for implementing sustainable production and consumption strategies. In detail the following topics and activities are carried out and investigated: Life Cycle Assessment studies, definition of eco-design criteria for productive processes, definition of industrial symbiosis mechanisms, definition of Green Public Procurement strategies; Environmental product certifications, decarbonization strategies for systems and processes, circular economy strategies; implementation of environmental and energy management systems.

Figura 12. Il laboratorio di Life Cycle Assessment (LCA) ed eco-design sviluppa attività rivolte all'implementazione di strategie di produzione e consumo sostenibile. In dettaglio, le seguenti attività sono sviluppate: studi di Life Cycle Assessment, definizione di criteri di eco-design per processi produttivi, definizione di meccanismi di simbiosi industriale, definizione di strategie di Green public procurement, certificazioni ambientali di prodotto, strategie di decarbonizzazione di sistemi e processi, strategie di economia circolare, implementazione sistemi di gestione ambientale e dell'energia.